DE2845409A1

DE2845409A1 - Flaches, elektrooptisches anzeigefeld

Info

Publication number: DE2845409A1
Application number: DE19782845409
Authority: DE
Inventors: Richard H Burns; Michael R Smith
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1977-10-18
Filing date: 1978-10-18
Publication date: 1979-04-19
Also published as: FR2406862B1; GB2005893A; US4158201A; GB2005893B; FR2406862A1

Description

PATΞ. N TAIVWALTE A, ©RÜNECKER

Cm pc ing

H. KlNKELDEY

OR ING

2845409 VV. STOCKMAlR

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- AeE(CALTECH)

K. SCHUMANN

DRRERNAT DCPL-PHYS

P. H. JAKOB

DlPl.-ING

G. BEZOLD

DR RERNAT-OIPl-CHEM

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

18. Oktober 1978 PH 13 228

The Singer Company

30 Rockefeller Plaza

New York, New York 10020 U.S.A.

Flaches, elektrooptisches Anzeigefeld

Die Erfindung betrifft ein flaches, elektrooptisches Anzeigefeld sowie ein Verfahren zur Benutzung eines solchen Anzeigefeldes und zur Ausbildung von Abbildungen auf einem solchen Anzeigefeld.

Im einzelnen bezieht die vorliegende Erfindung sich auf ein Anzeigefeld mit löschbaren Abbildungen, die projiziert oder direkt betrachtet werden können. Dabei handelt es sich insbesondere um flache PLZT-Anzeigefelder, wobei eine Seite des PLZT-Anzeigefeldes metallisierte Inseln innerhalb eines geerdeten, metallisierten Gittermusters enthält. Das PLZT-Material, das sich zwischen einer Insel und dem Gittermuster befindet, definiert ein Bildelement oder ein Element

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zur Erzeugung einer Abbildung, das dazu verwendet wird, mittels Doppelbrechung eine Abbildung auf der PLZT-Platte zu erzeugen.

In der US-PS 3 666 666 wird ein feinkörniges, polykristallines, ferroelektriscb.es, keramisches Material beschrieben, das sich doppelbrechend verhält; damit ist folgendes gemeint: Beim Anlegen eines äußeren elektrischen Feldes in der Ebene des Materials nimmt der Brechungsindex des Materials längs des Vektors des elektrischen Feldes ab, so daß zwei orthogonale Achsen mit einer Brechungsindex-Differenz entstehen. Die Doppelbrechung verzögert die Phase des linear polarisierten Lichtes und kann damit dazu verwendet werden, durch einen geeignet orientierten Polarisations-Analysator die Durchlässigkeit zu variieren. Die spezifischen Zusammensetzungen der ferroelektrischen, keramischen Materialien, die keine Restpolarisation zeigen und die als Material mit "dünner Schleife" charakterisiert werden, sind besonders gut für den Einsatz bei einer Doppelbrechung geeignet, die durch ein Oberflächenelektrodenmuster induziert wird. Der ferroelektrische, keramische Werkstoff, der in dem oben erwähnten US-Patent beschrieben wird, enthält mit Lanthan dotiertes Bleizirkonat/Bleititanat (dieses Material soll im folgenden als BLZT-Materiäl) bezeichnet werden.

Aufgrund seiner besonderen optischen Eigenschaften ist das PLZT-Material eingesetzt worden, um auf dem Gebiet der Optik verschiedene Funktionen zu erfüllen. In der US-PS 3 612 656 wird beispielsweise eine plattenförmige PLZT-Anordnung beschrieben, die als optischer Verschluß verwendet wird, d.h., die plattenförmige PLZT-Anordnung wird für den Durchgang des polarisierten Lichtes entweder geöffnet oder geschlossen. In der US-PS 3 531 182 wird die Verwendung mehrerer gekreuzter Leiter erläutert, um die Doppelbrechung diskreter Bereiche einer Platte aus PLZT-Material zu steuern;dadurch entsteht eine Anordnung von Lichtverschlüssen, die als Informationsspeicherbereiche

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dienen können. In der US-PS 3 702 215 wird ein System beschrieben, bei dem eine blanke bzw. nackte PLZT-Platte durch einen Elektronenstrahl im Vakuum abgetastet wird, um eine löschbare Abbildung zu erzeugen, die projiziert werden kann. Dieses System hat jedoch den Nachteil, daß es nur im Vakuum betrieben werden kann; außerdem hat es den weiteren Nachteil-, daß die nackte PLZT-Anordnung keine Oberflächenelektrodenmuster oder Bildformelemente auf der Oberfläche der PLZT-Platte enthält, so daß keine Doppelbrechung-Abbildungen mit dem PLZT-Material, das nur eine schmale (Hysterese-) Schleife hat, gebildet werden.

Es ist deshalb ein. Ziel der vorliegenden Erfindung, ein flaches Anzeigefeld zu schaffen, das eine PLZT-Platte verwendet, auf der löschbare Abbildungen für die direkte Betrachtung oder für die Projektion ausgebildet werden können.

Weiterhin soll ein flaches Anzeigefeld vorgeschlagen werden, das eine PLZT-Platte mit mehreren, metallisierten darauf befindlichen Inseln benutzt, die von einem metallisierten Gittermuster umgeben sind, so daß auf der PLZT-Platte löschbare Abbildungen ausgebildet werden können, die direkt betrachtet oder projiziert werden können.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein flaches Anzeigefeld vorzuschlagen, das eine PLZT-Platte mit mehreren, elektrisch leitenden, darauf befindlichen Inseln aufweist, die durch ein elektrisch leitendes Gittermuster umgeben sind; damit können auf der PLZT-Platte löschbare Abbildungen entweder elektrisch oder optisch erzeugt werden.

Und schließlich soll mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Ausbildung und Löschung von Abbildungen auf einer PLZT-Platte mit darauf abgelagerten, metallisierten

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Inseln vorgeschlagen werden, die durch ein geerdetes, metallisiertes Gittermuster umgeben sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein flaches Anzeigefeld eine PLZT-Platte mit einer ersten und einer zweiten, parallelen Oberfläche auf. Eine elektrisch leitende Beschichtung, die viele öffnungen enthält, befindet sich auf einer der parallelen Oberflächen, so daß ein Gittermuster entsteht. In den öffnungen sind Inseln aus elektrisch leitendem Material angeordnet, die elektrisch gegen das leitende Gittermuster isoliert sind. Durch Anlegen einer elektrischen Ladung an ausgewählte Inseln und dadurch Erzeugung eines elektrischen Potentials in Bezug auf das elektrisch leitende Gittermuster kann eine doppelbrechende Abbildung auf der PLZT-Platte ausgebildet werden. Die so erzeugte Abbildung kann durch polarisierte Strahlung bzw. polarisiertes Licht sichtbar gemacht und durch Ansteuerung der aufgeladenen Inseln gelöscht werden, um auf das Potential des Gitters zu entladen.

Die Abbildungen können auf der PLZT-Platte optisch erzeugt werden, indem die Inseln und die elektrisch leitende Gitterbeschichtung mit einem Photoleiter bedeckt werden, auf dem ein transparenter Leiter ausgebildet wird. Durch Anlegen eines Potentials in Bezug auf die leitende Gitterbeschichtung an den transparenten Leiter und durch Belichtung der beschichteten Oberfläche der PLZT-Platte mit einem Strahlungsmuster werden die Inseln, auf die Licht fällt, durch den Photoleiter aufgeladen, wodurch Doppelbrechungs-Flächen erzeugt werden, die mit polarisiertem Licht bestrahlt werden können, um die Abbildung für die Projektion oder für die direkte Betrachtung sichtbar zu machen. Die so auf der PLZT-Platte erzeugte Abbildung kann leicht mittels einer Anordnung gelöscht werden, welche die aufgeladenen Inseln ansteuert bzw. freigibt, um sie auf das umgebende Gitterpotential zu entladen.

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Ein bevorzugter Gedanke liegt also in der Verwendung einer flachen PLZT-Platte zur Erzeugung von löschbaren Abbildungen, die projiziert oder direkt betrachtet werden können. Eine Ausführungsform enthält elektrisch leitende Inseln auf einer Seite der PLZT-Platte, die von einem elektrisch leitenden Gittermuster umgeben und elektrisch gegen das Gittermuster isoliert sind. Der Bereich der PLZT-Platte, der sich zwischen einer Insel und dem umgebenden Bereich des Gittermusters befindet, bildet ein Bildelement oder ein Bilderzeugungselement. Wird das Gittermuster geerdet bzw. an Masse gelegt und eine elektrische Ladung an ausgewählte Inseln angelegt, so läßt sich auf der PLZT-Platte eine Abbildung erzeugen, die mit Hilfe von polarisiertem Licht direkt betrachtet oder projiziert werden kann. Um die löschbaren Abbildungen auf der PLZT-Platte mit optischen Mitteln ..zu erzeugen, werden das Gittermuster und die Inseln mit einer Schicht aus photoleitendem Material beschichtet, auf die eine Schieht aus einem transparenten Leiter aufgebracht wird. Durch Anlegen eines Potentials an den transparenten Leiter und Belichtung der beschichteten PLZT-Platte mit einer optischai Abbildung empfangen die Inseln, die der Lichtstrah lung ausgesetzt werden, eine elektrische Ladung, wodurch eine Doppelbrechungs-Abbildung in der PLZT-Platte ausgebildet wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1A, 1B und 1C insgesamt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, mit der löschbare Abbildungen elektrisch auf einer PLZT-Platte ausgebildet werden können,

Fig. 2A und 2B insgesamt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, mit der löschbare Abbildungen optisch auf einer PLZT-Platte ausgebildet werden können. _A„ 909816/10 66

AA

Fig. 3 ein optisches System, das zur Ausbildung und
Betrachtung der löschbaren Abbildungen mit
der PLZT-Platte nach der vorliegenden Erfindung
eingesetzt werden kann,

Fig. 4A bis 41 einige der vielen möglichen geometrischen Formen, die bei der Ausbildung der Bildelenente oder Bilderzeugungselemente auf der
PLZr-Platte gemäß der vorliegenden Erfindung
eingesetzt werden können, und

Fig. 5A and 5B den Doppelbrechungs-Effekt, der auf
der PLZT-Platte gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erreicht wird.

Aus den Figuren 1A, 1B und 1C läßt sich erkennen, daß ein elektrooptisches Anzeigefeld gemäß der vorliegenden Erfindung eine flache PLZT-Platte 11 mit vielen Bildslementen
14 oder Bilderzeugungselementen 14 enthält, die auf einer Seite der Platte ausgebildet sind. In Fig. 1A ist nur
ein kleiner Bereich der gesamten PLZT-Platte 11 dargestellt. Eine Beschichtung aus einem elektrisch leitenden Material 12, die sich auf einer Seite der PLZT-Platte 11 befindet, enthält eine Vielzahl von öffnungen 15, so daß ein Gittermuster entsteht. Elektrisch leitende Inseln 13, also kleine, plattenförmige VorSprünge mit etwa rechteckiger oder quadratischer Form (siehe Fig. 1C) sind in der öffnung 1-5
angeordnet, jedoch elektrisch gegen die elektrisch leitende Beschichtung 12 isoliert. Der unbeschichtete, freiliegende Bereich der Oberfläche der PLZT-Platte 11, der sich zwischen den Inseln 13 und der elektrisch leitenden Beschichtung 12 befindet, bildet die Bildelemente 14 oder die Bilderzeugungselemente. Das Anzeigefeld kann auf seiner
gegenüberliegenden Oberfläche einen transparenten Leiter
16 enthalten.

Gemäß einer in die Praxis umgesetzten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden das Gittermuster 12 und die

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Inseln 13 durch eine im Vakuum abgelagerte Chrom-Schicht

ο mit einer Dicke von ungefähr 1000 A gebildet. Bei dem transparenten Leiter 16 kann es sich um eine dünne, abgelagerte Schicht aus Indium-Oxid, Zinn-Oxid oder eine Kombination dieser beiden Materialien handeln; als Alternative hierzu kann auch eine sehr dünne Goldschicht (100 A) mit einem Oberflächenwiderstand von näherungsweise 14 Ohm pro Quadrateinheit bzw. Flächeneinheit verwendet werden. Eine gute Bildauflösung wurde durch Verwendung von quadratischen Inseln 13 erreicht, die auf jeder Seite eine Abmessung von 0,0254 mm (0,001 Zoll) hatten. Jede Insel 13 befand sich in der Mitte in den öffnungen 15, wobei jede öffnung auf jeder Seite eine Abmessung von 0,0762 mm (0,003 Zoll) hatte. Bei dieser Ausführungsform betrug die Breite des Gittermusters aus elektrisch leitendem Material 12 0,0254 mm (0,001 Zoll). Mit anderen Worten nehmen die Auflösungselemente 14 näherungsweise eine quadratische Fläche mit einer Seitenlänge von 0,0762 mm (0,003 Zoll) auf einem Gitterabstand von 0,1016 mm (0,004 Zoll) ein. Das Gittermuster 12 und die Inseln 13 wurden auf einem 0,254 mm (0,01 Zoll) dicken Plättchen aus PLZT-Material abgelagert, das 65 Gew.-% Bleizirkonat und 35 Gew.-% Bleititanat enthielt, wobei das Plättchen mit ab 9 Gew.-% Lanthan dotiert war.

In der lichtundurchlässigen PLZT-Platte 11 wird eine Abbildung erzeugt, indem in den Bereichen der PLZT-Platte 11 Doppelbrechung induziert wird, um den Durchgang des polarisierten Lichtes zu beeinflussen.

Dies wird erreicht, indem das Gittermuster 12 geerdet bzw. an Masse gelegt wird, wie bei 18 angedeutet ist, und ein positives oder negatives Potential an die Inseln,, 13 auf dem Bereich der PLZT-Platte 11 angelegt wird, der abgebildet werden soll.

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Das sich ergebende, elektrische Feld zwischen der aufgeladenen Insel 13 und dem Gittermuster 12 induziert eine Doppelbrechung in dem benachbarten PLZT-Material und ändert den Polarisationszustand der durchgelassenen Strahlung. Die induzierte Abbildung wird bei der Betrachtung oder bei der Projektion mit einfallendem, polarisiertem Licht durch einen Polarisationsanalysator sichtbar. Das elektrische Potential wird durch Anlegen einer elektrischen Ladung an die ausgewählten Inseln 13 erzeugt, wobei dies auf beliebige, geeignete Weise durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann die PLZT-Platte 11 mit einem Elektronenstrahl 19 abgetastet werden, wie es in der US-PS 3 702 215 beschrieben wird, auf die ausdrücklich verwiesen wird. Als Alternative hierzu können die Inseln 13 durch eine Koronaentladung aufgeladen werden, indem eine Elektrode mit scharfer Spitze in der Nähe der Insel angeordnet wird. Diese Elektrode ist mit einer Quelle für ein hohes Potential verbunden. Als Alternative hierzu können die Inseln 13 physikalisch mit einer Sonde (nicht dargestellt) in Berührung gebracht werden, die mit einer Quelle für elektrisches Potential verbunden ist; und schließlich kann noch ein düsenförmiger Strom aus aufgeladenen Teilchen verwendet werden. Das Potential, auf welches die Inseln 13 aufgeladen werden, kann gesteuert werden, indem ein Bezugspotential (nicht dargestellt) mit dem Mustergitter 12 verbunden wird, wobei der geerdete Anschluß des Bezugspotentials mit dem transparenten Leiter 16 verbunden ist. Wenn eine Ladung an die ausgewählten Inseln 13 angelegt wird, übersteigt das sich daraus ergebende Potential nicht den Wert des Bezugspotentials, das an dem Gittermuster 12 auftritt. Wenn es einmal erzeugt worden ist, kann das Bild sichtbar gemacht werden, indem polarisiertes Licht 17 durch die PLZT-Platte gestrahlt und durch einen Polarisationsanalysator betrachtet wird, wie es im folgenden beschrieben werden soll.

Eine auf der PLZT-Platte 11 ausgebildete Abbildung kann

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selektiv gelöscht werden, indem eine elektrische Ladung mit entgegengesetzter Polarität an den aufgeladenen Inseln 13 angelegt wird; dadurch verschwindet die Potentialdifferenz zwischen dem Gitter 12 und den Inseln 13. Als Alternative hierzu kann eine Abbildung selektiv gelöscht werden, indem die aufgeladenen Inseln 13 mit einer elektrischen Kontaktsonde (nicht dargestllt) in Berührung gebracht wird, die mit dem Gitter 12 verbunden ist. Statt wahlweise nur einen Teil einer Abbildung zu löschen, kann die gesamte Abbildung gleichzeitig gelöscht werden, indem die Oberfläche der PLZT-Platte 11 mit dem darauf befindlichen Gittermuster und den Inseln 13 mit einem leitenden, fluiden Medium, insbesondere einer Flüssigkeit, abgewischt wird, wodurch die Potentialdifferenz zwischen dem Gitter¹ 12 und den Inseln 13 zum Verschwinden gebracht wird. Das gleiche Resultat kann erhalten werden, indem die PLZT-Platte 11 mit ultravioletter Strahlung belichtet wird, die Ladungsträger erzeugt, welche die aufgeladenen Inseln 13 auf das Gitterpotential entladen.

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, mit der die Abbildungen auf der PLZ-Platte 11 durch optische Mittel erzeugt werden, ist in den Figuren 2A und 2B dargestellt. Wie sich diesen Figuren entnehmen läßt, enthält auch diese Ausführungsform einen bei 18 geerdeten bzw. an Masse liegenden, transparenten Leiter 16 auf der Seite der PLZT-Platte 11, die von den Inseln 13 und dem Gittermuster 12 entfernt ist. Eine transparente, photoleitende Schicht 2 2 bedeckt die Inseln 13 und das Gittermuster 12; diese photoleitende Oberfläche 22 ist durch einen transparenten Leiter 23 bedeckt. Wie bei der oben in Verbindung mit den Figuren 1A, 1B und 1C beschriebenen Ausführungsform wird bei der in Fig. 2 gezeigten PLZT-Platte 11 eine Abbildung erzeugt, indem ausgewählte Bereiche der PLZT-Platte 11, die der gewünschten Abbildung entsprechen, veranlaßt werden, die Durchlässigkeit für polarisiertes Licht zu ändern. Wenn eine Abbildung erzeugt

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CO CO

wird, werden das Gittermuster 12 und der transparente Leiter 16 üblicherweise geerdet, während der transparente Leiter 23 über einen Kontakt 26 eines Schalters 24 mit einer Quelle für ein Potential +V verbunden wird. Licht, das über eine Insel 13 auf den transparenten Leiter 23 gerichtet wird, bewirkt, daß wenigstens ein Teil des Potentials an dem transparenten Leiter 23 auf die Insel 13 übertragen wird, und zwar als Ergebnis der erhöhten Leitfähigkeit des Photoleiters zwischen der Insel 13 und der oberen Elektrode 23. Die Potentialdifferenz zwischen der Insel 13 und dem sie umgebenden, bei 18 geerdeten Gittermuster 12 bewirkt, daß das dazwischen befindliche PLZT-Material 11 Doppelbrechung zeigt. Das zur Bilderzeugung erforderliche Licht kann mittels eines Abtastlaserstrahls 21 in dem gewünschten Muster an die PLZT-Platte 11 angelegt werden; als Alternative hierzu kann die beschichtete Oberfläche des PLZT-Plättchens 11 mit einem Negativ-Abzug (nicht dargestellt) in Berührung gebracht und die gesamte Anordnung durch Bestrahlung belichtet werden; schließlich kann noch mittels eines herkömmlichen Projektionsobjektivs eine Abbildung auf das PLZT-Plättchen fokussiert werden. Die so erzeugte Abbildung kann durch Verwendung von polarisiertem Licht 17 sichtbar gemacht werden, wie es im folgenden erläutert werden soll.

Eine Abbildung, die auf das PLZT-Plättchen nach Fig. 2 aufgezeichnet worden ist, wird selektiv gelöscht, indem das Gittermuster 12 und auch der transparente Leiter 23 über den Kontakt 25 des Schalters 24 an Erde bzw. Masse gelegt und selektiv zur Erzeugung einer Abbildung dienen,und das Licht auf die Bereiche der Abbildung gerichtet wird , die gelöscht werden sollen. Das Licht bewirkt, daß sich die darunter befindlichen Inseln 13 auf Erdpotential entladen. Die gesamte Abbildung kann gelöscht werden, indem die gesamte, beschichtete Oberfläche des PLZT-Plättchens dem Bilderzeugungslicht ausgesetzt wird. Der transparente

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Leiter 23 kann aus dem gleichen Material wie der transparente Leiter 16 hergestellt werden. Die photoleitfähige Schicht 22 kann ausgebildet werden, indem die PLZT-Platte 11 mit einer Lösung aus PVK, die mit TNF dotiert ist, beschichtet wird; als Alternative hierzu kann eine Schicht aus Kadmium/Zink-Sulfid auf die Oberfläche der PLZT-Platte 1 1 zerstäubt bzw. gesprüht werden; auch andere Verfahren zur Erzeugung von photoleitfähigen, dünnen Schichten können eingesetzt werden.

Die bei der Anordnung nach Fig. 2 erzeugte Abbildung wird projiziert oder direkt betrachtet, indem das polarisierte Betrachtungslicht 16 auf die Seite der PLZT-Paltte 11 gerichtet wird, die entfernt von den Inseln 13 und den Gittermustern 12 ist; dann kann das Muster durch einen Polarisationsanalysator (nicht dargestellt) betrachtet werden, Wenn sie so bestrahlt werden, schatten die lichtundurchlässigen, metallischen Inseln 13 den Photoleiter 12 ab und verhindern dadurch weitgehend, daß dieses Beleuchtungslicht 17 den Photoleiter aktiviert und die aufgeladenen Inseln 13 entlädt. Weil darüberhinaus das Bilderzeugungslicht, wie beispielsweise ein Laserstrahl, sehr viel intensiver als das Beleuchtungslicht 17 ist, hat dieses Beleuchtungslicht 17 eine sehr viel geringere Wirkung auf die aufgeladenen Inseln 13.

In Fig. 3 ist schematisch ein optisches System dargestellt, das bei den PLZT-Anzeigefeidern 11 nach der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, um die darin enthaltenen Abbildungen direkt zu betrachten oder zu projizieren; dieses optische System enthält eine Quelle für unpolarisiertes Beleuchtungslicht 30, das sich in der Richtung des Pfeils 29 fortpflanzt. Ein Licht-Polarisator 31 läßt nur das Beleuchtungslicht durch, dessen Polarisationsebene einen Winkel von 45° sowohl mit der X- als auch mit der Y-Achse seines rechtwinkligen Gittermusters 12 bildet. Das Beleuchtungslicht verläuft dann durch die PLZT-Platte

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11, indem es auf der Seite der PLZT-Platte 11 eintritt, die den Inseln 13 und dem Gittermuster 12 gegenüberliegt. Das Beleuchtungslicht kann auf jeder Seite der PLZT-Platte bei der Ausführungsform eintreten, die durch einen Ladungsstrahl adressiert wird; bei der durch einen Photoleiter adressierten Ausführungsform, wie sie oben beschrieben wurde, ist es jedoch zweckmäßig, daß es auf der Seite eintritt, die den Inseln gegenüberliegt. Das aus der PLZT-Platte 11 austretende Licht verläuft durch einen Analysator 32, der in einem Winkel von 90° (gekreuzt) in Bezug auf den Polarisator 31 angeordnet bzw. eingestellt ist. Die Verwendung von gekreuzten Polarisatoren bei einer PLZT-Platte wird in der US-PS 3 612 656 ausführlich erläutert, so daß zur weiteren Erklärung auf diese Druckschrift verwiesen werden kann. Das aus dem Analysator 32 austretende Licht kann direkt betrachtet werden, um die Abbildung auf der PLZT-Platte 11 zu erkennen. Als Alternative hierzu kann das aus dem Analysator 32 austretende Licht auf einen entfernten Schirm (nicht dargestellt) mittels eines Projektionsobjektivs (nicht darge stellt) projiziert werden.

Die in den Figuren 1A, 1B und 1C dargestellte Ausführungsform der PLZT-Platte 11 kann durch Abtastung mit einer Quelle 33 für einen Elektronenstrahl eine Abbildung liefern, wie es in der US-PS 3 702 215 beschrieben wird; dabei kann ein geeigneter X- und Y-Abtaster 34 verwendet werden, der elektrostatische Ablenkplatten enthält. Durch modulierende Intensität des Elektronenstrahls kann die gewünschte Abbildung auf der PLZT-Platte 11 erzeugt werden, wie es oben beschrieben wurde. Als Alternative hierzu kann der Elektronenstrahl auch dazu verwendet werden, die gesamte Abbildung oder einen Teil der Abbildung auf der PLZT-Platte zu löschen; dabei wird auf herkömmliche Weise die Wirkung der Sekundäremission ausgenutzt. Wenn die PLZT-Platte 11 der oben in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen Platte entspricht, kann die Quelle 33 eine Strahlungsquelle, wie beispielsweise einen Laser, enthalten, welcher die PLZT-Platte 11 mittels geeigneter Anordnungen, wie bei-

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spielsweise eines entsprechenden Abtasters 34, abtastet, der drehbare Spiegel enthalten kann. Der Laserstrahl kann sowohl zur Erzeugung der Abbildungen auf der PLZT-Platte

11 als auch zur teilweisen oder vollständigen Löschung der Bilder verwendet werden.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält das Gittermuster 12 quadratische öffnungen 15, in ;denen quadratische Inseln 13 abgelagert werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese geometrische Anordnung beschränkt. Stattdessen können sowohl für das Gitter 12 als auch für die öffnungen 15 und die Inseln 13 andere geometrische Formen verwendet werden. Die Figuren 4A bis 41 stellen einige wenige Möglichkeiten in nahezu unbegrenzter Zahl und Vielfalt von geometrischen Formen dar, die zur Bildung der Bildelemente 14 oder der Bilderzeugungsflächen in der PLZT-Platte 11 verwendet werden können. Wie man diesen Figuren entnehmen kann, muß die geometrische Form der Inseln 13 nicht notwendigerweise der geometrischen Form der öffnung 15 in dem Gittermuster 12 entsprechen. Obwohl die Figuren 4A bis 41 nur quadratische, rechteckige und kreisförmige Muster zeigen, können selbstverständlich auch andere Muster eingesetzt werden; außerdem kann auch mehr als eine Insel 13 in irgendeiner öffnung 15 in dem Gittermuster 12 vorgesehen sein.

Die für die Inseln 13 und die öffnung 15 in dem Gittermuster

12 ausgewählte Geometrie hängt im gewissen Maße von der Art der in der PLZT-Platte 11 angestrebten Doppelbrechung ab. Wenn beispielsweise die Inseln 13 in geringerem Abstand zu dem Gittermuster 12 angeordnet tirerden, verringert sich die elektrische Ladung an den Inseln 13, die zur Erzeugung einer bestimmten Stärke der Doppelbrechung benötigt wird. Dies führt jedoch auch zu einer verringerten Durchlässigkeit der Beleuchtungsstrahlung 17 durch die Bildelemente 14.

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Die Art der Doppelbrechung eines Bildelementes 14 in einem optischen System, wie in Fig. 3 dargestellt ist, ergibt sich auch aus Fig. 5A, wo eine quadratische Insel 13 dargestellt ist, die in einer quadratischen öffnung 15 in dem Gittermuster 12 angeordnet ist. Sobald die Insel 13 aufgeladen wird, existieren elektrische Feldlinien zwischen den Grenzen der Insel 13 und den benachbarten Bereichen des Gittermusters 12. Diese Kraftlinien enden in einer Richtung, die senkrecht zu den Grenzen des Gittermusters 12 und der Insel 13 ist. Es soll angenommen werden, daß das einfallende Beleuchtungslicht längs einer Achse 39 polarisiert ist, die einen Winkel von 45° mit der Grenze des Gitters 12 und der Insel 13 bildet, wie in Fig. 5B zu erkennen ist. Das polarisierte Licht ρ hat Komponenten Px und Py. In den Bereichen der offenen Fläche 14 zwischen dem Gitter und der Insel wo das elektrische Feld parallel zu der Richtung von Px ist, bewirkt die durch das Feld induzierte Verringerung des Brechungsindex längs der Richtung χ eine relative Verzögerung der Phase von Py und Px in Bezug aufeinander. Diese Phasenverzögerung ändert den Polarisationszustand des durchgelassenen Lichtes, so daß Licht durch den gekreuzten Polarisationsanalysator 32 durchgelassen wird. In ähnlicher Weise bewirkt in den Bereichen, in denen das elektrische Feld parallel zu der Richtung von Py ist, die durch das Feld induzierte Verringerung des Brechungsindex längs der Richtung y eine relative Phasenverzögerung zwischen Px und Py, die zum Lichtdurchlaß durch den Analysator 32 führt. In der Nähe der Ecke der offenen Fläche 14 sind die elektrischen Feldlinien im wesentlichen in einem Winkel von 45° zu .den X- und Y-Achsen orientiert, und die durch das Feld induzierte Verringerung des Brechungsindex erzeugt die gleiche Wirkung auf die Phase von Px und Py; dies führt dazu, daß zwischen Px und Py keine relative Phasenverzögerung auftritt. Deshalb wird der Polarisationszustand des einfallenden Beleuchtungslichtes in der Ecke nicht geändert, so daß in den Ecken kein Licht durch den gekreuzten Analysator durchgelassen wird.

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28A5409

Die transparenten Bereiche sind in Fig. 5A ohne Schattierung dargestellt, während die lichtundurchlässigen Bereiche durch eine Schattierung angedeutet sind. Die transparenten Bereiche und die lichtundurchlässigen Bereiche sind in Abhängigkeit ihrer Nähe bzw. ihres Abstandes von den transparenten oder lichtundurchlässigen Bereichen relativ lichtundurchlässig oder transparent, wie in der Fig. ebenfalls angedeutet ist.

Die Figur 5B stellt die Lichtdurchlässigkeit durch ein kreisförmiges Bildelement 14 dar, wenn das Beleuchtungslicht längs einer Ebene 14 polarisiert wird, die in einem Winkel von 45° zu der horizontalen und vertikalen Achse des Kreises liegt. Wie man aus Fig. 5B entnehmen kann, tritt die maximale Lichtdurchlässigkeit längs der vertikalen und horizontalen Achse des Kreises auf, während das Bildelement 14 längs der Linien, die sich in einem Winkel von 45° sowohl zu der horizontalen als auch zu der vertikalen Achse des Bildelementes 14 erstrecken, im wesentlichen lichtundurchlässig ist.

Die lichtundurchlässigen Bereiche der Bildelemente 14 können im wesentlichen vermieden werden, so daß nahezu das gesamte Bildelement 14 bei dem in Fig. 3 dargestellten, optischen System transparent ist; zu diesem Zweck kann zirkulär polarisiertes Licht verwendet werden. Dies wird erreicht, indem eine Viertelwellen-Verzögerungsplatte (nicht dargestellt) hinzugefügt wird, die sowohl dem Polarisator 13 als auch dem Analysator 32 folgt; dadurch wird das unpolarisierte, durch den Polarisator 31 verlaufende Licht zirkulär bzw. kreisförmig und nicht linear polarisiert. Beispielsweise verläuft das einfallende, vertikal polarisierte Beleuchtungslicht durch die 1/4-Λ Verzögerungsplatte und wird zu rechts zirkulär polarisiertem Beleuchtungslicht, das in das Bildelement 14 eintritt,

ist/
wie in Fig. 3 zu erkennen. Die induzierte Doppelbrechung in der PLZT-Platte bewirkt eine relative Phasenverschiebung von einer halben Welle der beiden orthogonalen Komponenten des zirkulär polarisierten Beleuchtungslichtes

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und führt dazu, daß das austretende Licht in umgekehrter Richtung, d.h., links, zirkulär polarisiert ist. Das Licht verläuft durch die letzte 1/4^.- Verzögerungsplatte, die das links zirkulär polarisierte Licht in eine horizontale, lineare Polarisation umwandelt, die durch den Analysator weitergegeben wird. In den Bildelementen, wo keine Doppelbrechung induziert wurde, bleibt das austretende Licht rechts polarisiert, wird durch die letzte 1/4λ -Verzögerungsplatte in vertikal polarisiertes Licht umgewandelt und durch den gekreuzten Analysator blockiert.

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Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE

{ "?Z. A. GRÜNECKER

DtPL-ING

H. KINKELDEY

DR ING

W. STOCKMAIR

DR-MMG A«E (CALTECH)

K. SCHUMANN

DRFIERNAT DPL-PHVS

P. H. JAKOB

DlPU-ING

G. BEZOLD

DR RER MAT DlPL-CHEM

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE A3

18. Oktober 1978 PH 13 228

Patentansprüche

M. /Flaches, elektrooptisches Anzeigefeld, gekennzeichnet durch eine flache, optische Doppelbrechung zeigende, quer verlaufende, elektrooptische Platte (11) mit ersten und zweiten parallelen Oberflächen, durch eine elektrisch leitende Beschichtung (12) mit einer Vielzahl von öffnungen (15) auf der ersten, parallelen Oberfläche, und durch Inseln (13) aus elektrisch leitendem Material, die elektrisch gegen die leitende Beschichtung (12) soLo/liert und auf der ersten, parallelen Oberfläche in wenigstens einigen öffnungen (15)angeordnet sind.

2. Anzeigefeld nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen die zweite, parallele Oberfläche bedeckenden, transparenten Leiter (16).

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TELEFON (OB8) 22 28 62

TELEX OS-29 3BO

TELEGRAMME MONAPAT

TELEKOPIERER

3. Anzeigefeld nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Beschichtung (12) lichtundurchlässig ist.

4. Anzeigefeld nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Inseln (13) lichtundurchlässig sind.

5. Anzeigefeld nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die quer verlaufende, elektrooptische Platte (11) aus PLZT-Keramik hergestellt ist.

6. Anzeigefeld nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die PLZT-Keramik-Platte aus mit Lanthan dotiertem Blei-Zirkonat und Blei-Titanat hergestellt ist, wobei die Platte (11) ungefähr 65 Gew.-% Bleizirkonat und ungefähr 35 Gew.-I Blei-Titanat enthält und mit 9 Gew.-I Lanthan dotiert ist.

7. Anzeigefeld nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik-Platte einen feinkörnigen, polykristallinen, ferroelektrischen, keramischen Werkstoff enthält.

8. Anzeigefeld nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Platte einen feinkörnigen, polykristallinen, paraelektrischen keramischen Werkstoff enthält.

9. Optisches Anzeigefeld nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine transparente, photoleitfähige Schicht (22), welche die elektrisch leitende Beschich-

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tung (12) und die elektrisch leitenden Inseln (13) bedeckt.

10. Optisches Anzeigefeld nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen transparenten, die photoleitfähige Schicht (22) bedeckenden Leiter (23) .

11. Verfahren zur Ausbildung einer Abbildung auf einer flachen PLZT-Platte mit mehreren, elektrisch leitenden Inseln, die auf einer Seite durch ein elektrisch leitendes Gittermuster umgeben und elektrisch gegen das Gittermuster isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Gittermuster geerdet wird, und daß ein elektrisches Potential an ausgewählte Inseln angelegt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß polarisiertes Betrachtungslicht durch die flache PLZT-Platte geschickt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die flache PLZT-Platte zwischen zwei gekreuzten Polarisatoren angeordnet wird, und daß die Kombination aus PLZT-Platte und kreuzweise angeordneten Polarisatoren der Betrachtungsbeleuchtung ausgesetzt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsquelle ein Elektronenstrahl ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsquelle eine Plasmaentladung ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Betrachtungsbeleuchtung dienende Licht zirkulär polarisiert ist.

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17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das polarisierte Licht auf der Seite in die PLZT-Platte eindringt, die den Inseln und dem Gittermuster gegenüberliegt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der PLZT-Platte ausgebildete Abbildung durch Erden des elektrisch leitenden Gittermusters und Anlegen einer entgegengsetzten Ladung an wenigstens selektiv aufgeladene Inseln gelöscht wird, wodurch die Inseln sich auf das Erdpotential entladen können.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der PLZT-Platte ausgebildete Abbildung durch Erden des elektrisch leitenden Gittermusters und Aufbringen eines elektrisch leitenden, fluiden Mediums auf die Fläche der PLZT-Platte mit den Inseln und dem Gittermuster gelöscht wird, so daß die aufgeladenen Inseln sich auf Erdpotential entladen können..

20. Verfahren zur Ausbildung einer Abbildung auf einer PLZT-Platte mit einer Vielzahl von elektrisch leitenden Inseln, die von einem elektrisch leitenden Gittermuster umgeben und gegen dieses Gittermuster isoliert sind, wobei die Inseln und das Gittermuster durch eine transparente, photoleitfähige Schicht und eine transparente, leitende Schicht bedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Potential an dem transparenten Leiter angelegt wird, daß ein weiteres Potential an das elektrisch leitende Gittermuster angelegt wird, und daß selektiv ausgewählte Inseln mit Lichtstrahlung belichtet werden, so daß sich die Inseln durch die Leiterbahn des belichteten Photoleiters auf das Potential des transparenten Leiters aufladen können.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Abbildung durch Erden des Gittermusters

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und der transparenten Schicht und durch Belichtung wenigstens einiger Inseln mit Licht gelöscht wird, so daß sich die Inseln auf Erdpotential entladen können.

22. Verfahren zur Ausbildung einer Abbildung auf einer flachen Platte aus PLZT-Material mit einer Vielzahl von elektrisch leitenden Inseln auf einer Seite, die durch ein elektrisch leitendes Gittermuster umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Potential an das Gittermuster angelegt wird, das selektiv wenigstens eine der Inseln auf ein anderes, elektrisches Potential aufgeladen werden, und daß dann das elektrisch leitende Gittermuster geerdet wird, so daß wenigstens ein Teil des PLZT-Materials, das sich zwischen den aufgeladenen Inseln und dem Gittermuster befindet, doppelbrechend wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß polarisiertes Betrachtungslicht durch die flache PLZT-Platte geführt wird, wobei das Betrachtungslicht auf der Seite in die PLZT-Platte eindringt, die von den Inseln und dem Gittermuster entfernt ist.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Betrachtungslicht zirkulär polarisiert ist.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die PLZT-Platte zwischen zwei gekreuzten Polarisatoren angeordnet wird, bevor sie der Betrachtungsbeleuchtung ausgesetzt wird.

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