DE1614128A1

DE1614128A1 - Lumineszenzsichtgeraet

Info

Publication number: DE1614128A1
Application number: DE19671614128
Authority: DE
Inventors: Tadao Kohashi; Kazunobu Tanaka
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1966-03-01
Filing date: 1967-03-01
Publication date: 1970-08-13
Also published as: FR1512903A; NL6703062A; NL6703194A; DE1614129B2; DE1614128C3; DE1614129A1; FR1512904A; DE1614128B2; DE1614129C3; GB1189841A; GB1189842A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lumineszenzsichtgerät mit einer Mischung eines elektrolumineszierenden Leuchtstoffs (electroluminescent phosphor) und eines Widerstands-Bindematerials, wobei die durch Erregung mit einem Wechselstrom erzeugte Lumineszenz durch einen Gleichstrom gesteuert wird.

Bekannte Elektroluminesζenz-Sientgerate werden mit Wechselstromleistung gespeist, und die Lumineszenz wird aufgrund der Erregung mittels eines elektrischen Wechselfeldes erzeugt. Im allgemeinen hat eine elektrolumineszierende Leuchtstoffschicht eine erhebliche Kapazität und somit eine niedrige kapazitive Impedanz, da eine derartige Schicht durch Mischen eines elektrolumineszierenden Leuchtstoffs in ein dielektrisches

009833/0485

-2-

Medium hergestellt wird. Somit ist es notwendig, zur Intensitätssteuerung der Lumineszenz eines Elektrolumineszenz-Sichtgerätes eine erhebliche Wechselstromleistung zu steuern.

Es ist also erwünscht, ein wirksames Lumineszenzsichtgerät zu schaffen, das von einer direkten Steuerung durch die Wechselstromleistung unabhängig gesteuert werden kann.

Es sind weiterhin energieempfindliche Lumineszenzsichtgeräte bekannt, die in Kombination eine photoleitende Schicht, deren Impedanz entsprechend einer Erregung durch eine einfallende Energie, z.B. Strahlungsenergie, veränderlich ist, und eine elektrolumineszierende Schicht enthalten, um den Lumineszenzausgang der elektrolumineszierenden Schicht entsprechend der Veränderung der Impedanz der photaleitenden Schicht umkehrbar zu steuern. Diese bekannten Geräte bauen auf dem Prinzip auf, gemäß dem eine für die Lumineszenz der elektrolumineszierenden Schicht nötige Wechselstromleistung durch Veränderung der Wechselstromimpedanz der photoleitenden Schicht entsprechend der Intensität der einfallenden Strahlen wie Lichtstrahlen oder Badiatiorisstrahlen (radiant ray)gesteuert wird. Bekannt-

009833/048$

1ST4128

lieh ist jedoch die photoleitende Empfindlichkeit einer photoleitenden Schicht bei daran anliegender Wechselspannung im Vergleich zu derjenigen bei daran anliegender Gleichspannung extrem niedrig« .

Eine photoleitende Schicht kann auch allgemein in äquivalenter Weise durch eine elektrische Schaltung wiedergegeben werden, in der eine durch ihr Material und ihre geometrische Anordnung bestimmte Kapazität einem veränderliehen Widerstand parallel geschaltet ist, der entsprechend der Energieerregung der Schicht veränderlich ist. Sie stellt somit aufgrund des Parallelkapazitatseffekts eine niedrige Wechselstromimpedanz dar, selbst wenn der veränderliche Widerstand einen äußerst hohen Wert aufweist. Die effektive Veränderung der Wechselstromimpedanz der photoleitenden Schicht aufgrund der Erregung durch die einfallende Energie kann also nur wirksam werden, wenn die vom veränderlichen Widerstand gebildete Impedanz auf einen Wert erniedrigt wird, der im wesentlichen gleich oder niedriger als die Impedanz der Parallelkapazität ist» Es ist also unmöglich, die Luminiszenzleistung einer elektrolumineszierenden Schicht in einem Bereich wirksam zu steuern, der dem Intensitäts-Variationsbereich der einfallenden

009833/0488

-4-

Energieerregung entspricht, wodurch der veränderliche Widerstand eine höhere Impedanz darstellt als diejenige der Parallelkapazi tät.

Wegen der beschriebenen Gesichtspunkte ist es schwierig, mit einem bekannten Gerät einen Vorgang mit hoher Empfindlichkeit durchzuführen.

Wie sich aus den Torstehenden Darlegungen ergibt, richtet sich die Erfindung hauptsächlich auf ein Lumineszenzsichtgerät, dessen auf der Erregung mit Wechselstrom beruhende Lumineszenz von einem elektrischen Gleichspannungs-

feld, dessen Polarität bestimmt ist, gesteuert wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Lumineszenzsichtgerät, bei dem der Wechselspannungs-Lumineszenzausgang der elektrolumineszierenden Schicht mit hoher Empfindlichkeit durch ein elektrisches Gleichspannungsfeld mit bestimmter Polarität umkehrbar gesteuert wird, indem die Veränderlichkeit des Widerstandes eines energieempfindlichen Elements, wie etwa einer photoleitenden Schicht, einer Piezowiderstandsschicht oder einer Magnetowiderstandsschicht ausgenützt wird, von denen sich zumindest der Ohn^sche Widerstand aufgrund der Erregung durch eine einfallende Energie ändert,

009833/0485

—J—

Kurz gesagt, schafft die Erfindung ein Lumineszenz- . sichtgerät, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein elektrisches Wechselspannungsfeld und ein Gleichspannungsfeld einander überlagert an die aus einer Mischung eines elektrolumineszierenden Leuchtstoffs mit einem Widerstandsmaterial bestehende elektrolumineszierende Schicht angelegt sind, wobei das elektrische Gleichspannungsfeld mit einer solchen Polarität angelegt wird, daß das Potential der die Lumineszenzenergie aufnehmenden Flächenseite der elektrolumineszierenden Schicht niedriger ist im Vergleich zu deren entgegengesetzter gegenüberliegender Flächenseite, so daß die Lumineszenz der elektrolumineszierenden Schicht mittels des Gleichspannungsfeldes gesteuert wird.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen .·*.-.

Fig. 1 . einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung, die deren Aufbau und das elektrische

Speisungssystem deutlich macht, ■ ■ . ; -· . Fig. 2 Oszillogramme von Wellenformen einer spannung und der Lumineszenz in der

f orau ffemäft $%&. _t "L „und - ^

Fig. 3 Oszillogramme von Wellenformen der Wechselspannung und der Lumineszenz in einem anderen Gerät zum Vergleich.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist eine photoleitende Schicht, bei der beispielsweise mindestens ihr Widerstand entsprechend der Erregung durch eine einfallende Energie,wie Lichtstrahlen, .Radiationsstrahlen oder Elektronenstrahlen od. dgl. variiert, mit einer elektrolumineszierenden Schicht so in gegenseitige Beziehung gesetzt, daß die photoleitende Schicht die durch Wechselstrom erregte Lumineszenz der elektrolumineszierenden Schicht durch eine Gleichspannung steuert, die auf die Intensität der Energieerregung bezogen ist.

Die Oberfläche einer Stützplatte 11 aus transparentem Glas oder Keramik mit hohem Schmelzpunkt ist mit einer durchsichtigen, leitenden Schicht, welche eine Elektrode 12 bildet, überzogen, die aus einem Metalloxyd, wie Zinnasche od. dgl. besteht. Sine elektrolumineszierende Schicht 13 hat beispielsweise eine Dicke in der Größenordnung von ^QiM und "ist durch Mischen eines elektrolumineszierenden pulverförmigen Leuchtstoffs wie ZnS : Gu mit Glaslack _t dessen

0 0 9833/0485

1814128

c spezifischer Widerstand in der Größenordnung von 10 bis

9
10Λ cm liegt und der als Binder wirkt, hergestellt. Sine einen Widerstand aufweisende lichtsperrschicht 14 hat eine Dicke in der Größenordnung von 101*, und einen spezifischen Widerstand, der etwa in der Größenordnung von demjenigen der elektrolumineszierenden Schicht 15 oder darunter liegt. Die . Lichtsperrschicht 14 ist durch Vermischen von pulverisiertem Graphit mit einem Glaslackmaterial gebildet. Mit dem Bezugszeichen 15 ist eine energieempfindliche Schicht bezeichnet, von der sich zumindest der Widerstand entsprechend der einfallenden Energie ändert. Die energieempfindliehe Schicht 15 ist eine photoleitende Schicht mit einer Dicke in ,der Größenordnung von 100 bis 20O₁Iu, die durch Sintern von CdS, CdSe, CdS-CdSe od. dgl. oder durch Verbinden von pulverförmigen CdS, CdSe, CdS-CdSe od. dgl. mit Glaslackmaterial von hohem spezifischen Widerstand als Bindemittel gebildet ist. Der maximale Widerstand der Schicht 15 ist so ausgewählt, daß er dem Widerstand der elektrolumineszierenden Schicht gleich oder höher als dieser ist.

Das Bezugszeichen 16 bezeichnet eine Elektrode, deren Eigenschaften den Durchtritt einer einfallendenEnergie I« er-

-8-009833/0485

lauben.

Die Elektrode 16 besteht aus einem aufgedampften Metallfilm, wie Aluminium, wenn die einfallende Energie L. Eadiationsstrahlen wie .Röntgenstrahlen sind und ist als durchsichtige Elektrode ausgebildet, wenn die einfallende Energie Lichtstrahlen sind. Zwischen die Elektroden 12 und 16 sind eine Wechselspannungsquelle 17 und eine Gleichspannungsquelle 18 geschaltet, um an diese eine Wechselspannung V. und eine Gleichspannung V~ anzulegen.

Die von der Wechselspannungsquelle 17 gelieferte Frequenz und Spannung sind ausreichend hoch, daß die elektrolumineszierende Schicht 13 während der Dunkelperiode, in der keine einfallende Strahlungsenergie L-j vorhanden ist, eine ausreichend hohe Ausgangslumineszenz L_? entwickelt.

In diesem Zustand ist die Widerstandsimpedanz der energieempfindlichen Schicht 15, also der photoleitenden Schicht, ausreichend hoch, und es fließt ein Wechselstrom über die niedrige parallele kapazitive Impedanz in die elektrolumineszierende Schicht.

009833/0 48 5

Der Wechselspannung V* überlagert ist die Gleichspannung Y\,, deren Höhe in derselben Größenordnung oder höher liegt, als der Scheitelwert des Wechselstromanteils, der im beschriebenen Zustand an der elektrolumineszierenden Schicht 13 anliegt.

; Wenn die Gleichspannung oder das elektrische Gleichspannungsfeld :gemäß Fig. 1 so angelegt sind, daß das Potential der lumineszenzausgangsflächenseite 20 der elektrolumineszierenden Schicht 13, also der Seite der Elektrode 12, niedriger ist als an der entgegengesetzten Flächenseite 10, also der Seite der Elektrode 16, dann ändert sich die Wellenform, der Ausgangslumineszenz ^ umgekehrt zum Absinken oder Ansteigen des Widerstands entsprechend der auftreffenden Energie Im , wie in Fig. 2 gezeigt ist.

In Fig. 2 zeigt die Kurve (A) die Wellenform des an der elektrolumineszierenden Schicht 13 auftretenden Wechselstromanteils, der auf eine konstante Frequenz von 1 kHz eingestellt ist und durch Adjustierung der Wechselspannung Y₄ auf 85 V eingestellt ist. Die Kurve (B) zeigt die Wellenform der Lumineszenz, die von der elektrolumineszierenden Schicht 13 an deren lumineszenzausgangsflächenschicht 20 abgestrahlt _fcwird, wenn die Intensität der einfallenden Energie L« « 0 ist

GQ9&33/0485

-10-

und die an der elektrolumineszierenden Schicht 13 anliegende Gbichspannung 40 V beträgt. Erhöht sich die einfallende Energie I., und ist die maßgerechte Gleichspannung V-n in der oben beschriebenen Weise angelegt, so ändert sich der Wechselspannungsanteil an der elektrolumineszierenden Schicht 13 nicht hinsichtlich des Sinkens der Widerstandsimpedanz aufgrund der Steigerung der einfallenden Energie L.. auf einen niedrigen Intensitätswert, da die kapazitive Parallelimpedanz der energieempfindlichen Schicht 15 niedrig ist und die Ohm¹sehe Parallelimpedanz der energieempfindlichen Schicht 15 extrem hoch ist. Andererseits steigt· der Gleichspannungsanteil an der elektrolumineszierenden Schicht 13 aufgrund der relativen Beziehung mit der Ohm'sehen Impedanz dieser Schicht erheblich an. Wie durch Experimente herausgefunden wurde, sinkt die Intensität des Wechselfeld-Luminfszenzpulses stetig beim Anwachsen der geteilten Gleichspannung und fällt gemäß Fig, 2 (C)₁ wenn der Gleichspannu^santeil 260 V beträgt. Wird also als, einfallende Energie L.. ein Energiebild verwendet, so wird ein verstärktes negatives Elektrolumineszenzbild als I^ sichtbar.

Wird die einfallende Energie L· abgaschalttt_v so fällt der Gleichspannungsanteil auf 40 V, und man trhält

000833/0485 ...

für^: L₁ .= O die Lumineszenzwellenform (D), die mit (B) gleich ist.. Die Lumineszenzsteuerung ist somit vollkommen umkehrbar für die Intensität der einfallenden Energie L*. und den Gleichspannungsanteil an der .elektrolumineszierenden Schicht

In Fig. 3 zeigen die Oszillogramme (a), (b), (c) und (d) Wellenformen, die denjenigen (A), (B), (C) und (D) gemäß Fig. 2 entsprechen, wobei jedoch die Gleichspannungsquelle mit einer Polarität, die derjenigen von Yg gemäß Figo 1 entgegengesetzt ist, also so zwischen die Elektroden 12 und 16 geschaltet ist, daß die Flächenseite 20 auf positivem Potential, oder höherem Potential liegt. In diesem Falle verringert sich die Intensität des Lumineszenzpulses (c) in ähnlicher Weise wie im Fall gemäß Fig. 2, hinsichtlich der Kurve (b) entsprechend dem Anwachsen des Gleichspannungsanteils, während der Übergang von (c) auf (d) absolut irreversibel ist* wie durch einen Vergleich von (b) mit (d) ersichtlich ist, und man erhält einen Lumineszenzspeiehereffekt. Diese Erscheinung ist für ein Lumineszenzsichtgerät, bei dem L₁ veränderlich ist, nicht erwünscht, da die Veränderlichkeit von I*i gespeichert wird.

009833/0485

Diese Irreversibilität wird nur dann vermieden, wenn die Gleichspannung V, oder das in einer Richtung verlaufende Gleichspannungsfeld so angelegt wird, daß die Lumineszenzausgangsflächenseite 20 auf einem niedrigeren Potential (negativen Potential) im Vergleich zur anderen gegenüberliegenden Fläche 10 liegt.

Im Gerät dieser Ausfuhrungsform wird die Steuerung der Lumineszenz durch die Steuerung des in einer gleichen Richtung liegenden Feldes durchgeführt, indem direkt die Widerstandsveränderung in der energieempfindlichen Schicht 15 verwendet wird, und das Gerät weist den besonderen Vorteil auf, daß es mit extrem hoher Empfindlichkeit gebaut werden kann, im Vergleich zu einem Gerät, bei dem die Steuerung mittels Wechselstrom durchgeführt wird, indem die Veränderung der Wechselstromimpedanz angewandt wird.

Gemäß der Erfindung können verschiedene Lumineszenzsichtgeräte ausgeführt werden. Wird z.B. als energieempfindliche Schicht 15 eine Schicht aus einem infrarotunterdrückenden photoleitenden Material, wie beispielsweise CdS : Cu oder Ga od. dgl. verwendet, so kann ein verstärktes Elektrolumineszenzbild positiver Polarität als Ausgangslichtbild für ein einfallendes Infrarotbild abgestrahlt werden, indem ein vorbe-

009833/0485

13

lastendes Licht gestrahlt wird, um den Widerstand der energieempfindlichen Schicht 15 zu erniedrigen, und die Infrarotstrahlen als L.,das vorbelastende Licht superponierend, aufgestrahlt werden. Allgemein gilt, daß, je größer die Dunkelleitfähigkeit und die Photoleitfähigkeit des infrarotphotoleitenden Materials ist, desto kleiner die Infrarot-Unterdrückungsempfindlichkeit und der Variationsbereich der Leitfähigkeit des infrarotunterdrückenden photoleitenden Materials ist. Das erfindungsgemäße Gerät arbeitet mit einer höheren Empfindlichkeit entsprechend dem kleineren leitfähigkeit sminimum der Schicht 15, selbst wenn die Widerstands veränderung klein ist, indem das Verhältnis zwischen den Widerständen der energieempfindlichen Schicht 15 und der elektrolumineszierenden Schicht 13 geeignet gewählt wird, Ein Infrarot-Positivbild-Verstärkungs-Sichtgerät mit hoher Empfindlichkeit kann also durch die Verwendung eines infrarotunterdrückenden photoleitenden Materials mit einer niedrigen Dunkelleitfähigkeit und Photoleitfähigkeit und einer hohen Unterdrückungsempfindlichkeit erhalten werden. Als energieempfindliche Schicht kann auch ein Magnetowiderstandselement, ein Piezowiderstandselement od. dgl, verwendet wer- *den.

00 98 3 3/OA85 .

-14-

Es können verschiedene Lumineszenz-Speichersichtgeräte gemäß dem Prinzip der Erfindung ausgeführt werden, bei denen eine Steuerung durch eine Gleichspannung bzw. ein Gleichspannungsfeld, also ein in einer Sichtung verlaufendes Feld durchführbar ist, indem die Elektrode 16 in verschiedenartiger Gestaltung an der entgegengesetzten Fläche gegen die Elektrode 12 vorgesehen ist, wobei die.Schichten 14 und 15 weggelassen sind. Es können auch verschiedene Lumineszenzspeichergeräte ausgeführt werden, indem Mittel oder Geräte zugefügt werden, die ein Gleichspannungsfeld direkt oder indirekt an die elektrolumineszierende Schicht 13 anlegen, ohne daß die Elektrode 16 verwendet wird. Somit kann eine ganze Anzahl von Ausführungsformen verwirklicht werden. Diese verschiedenen Ausführungsformen fallen in den Bereich der Erfindung.

Wie oben beschrieben, kann aufgrund der Erfindung eine Lumineszenzsteuerung mittels eines elektrischen Gleichspannungsfeldes leicht reversibel durchgeführt werden, ohne daß Lumineszenzspeicherungseffekte verursacht werden.

-15-

009833/04 85

Claims

Patentansprüche :

1. Lumineszenz sieht gerät, gekennzeichnet durch Mittel zum Inlegen eines elektrischen Wechselfeldes und eines ihm überlagerten elektrischen, in einer Sichtung verlaufenden Feldes, also eines (xleichspannungsf eldes, an eine elektrolumineszierende Schicht (15), die aus einer Mischung aus einem elektrolumineszierenden Leuchtstoff und einem Widerstandsmaterial gebildet ist, wobei das in einer gleichen Sichtung verlaufende elektrische Feld mit einer solchen Polarität.angelegt ist, daß die Lumineszenzausgangsflächenseite (20) der elektrolumineszierenden Schicht (13) auf einem niedrigeren Potential liegt im Vergleich zur gegenüberliegenden entgegengesetzten Flächenseite (10), wodurch die Lumineszenz der elektrolumineszierenden Schicht (13) mittels des G-le'ichspannungsf eldes gesteuert wird.

2. LuminesHenzsichtgerät, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Wechselfeld und ein ihm überlagertes Gleichspannungsfeld an einen zusammengesetzten Körper angelegt sind, der eine elektrolumineszierende Schicht (13) umfaßt, die aus einer Mischung eines elektrolumineszierenden Leuchtstoffs und eines Widerstandsmaterials gebildet ist

00 9 8 33/04 8 5 -16-

16H128

sowie eine energieempfindliche Schicht (15), deren Widerstand sich entsprechend einer darauf einfallenden Energie ändert, wobei das in einer gleichen Richtung liegende Feld mit einer solchen Polarität anliegt, daß das Potential der Lumineszenzausgangsflächenseite (20) der elektrolumineszierenden Schicht (13) niedriger ist als das der entgegengesetzten gegenüberliegenden Flächenseite (10), wobei die Lumineszenz der elektrolumineszierenden Schicht (13) mittels des in einer gleichen Richtung verlaufenden elektrischen Felds entsprechend der Widerstandsänderung in der energieempfindlichen Schicht (15) gesteuert wird.

3. Sichtgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsmaterial ein Glaslackmaterial ist.

4. Sichtgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsmaterial ein Glaslackmaterial ist,

5. Lumineszenzsichtgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die energieempfindliche Schicht (15) eine Schicht aus photoleitendem Material ist.

£. Lumineszenzsichtgerät nach Anspruch 2, dadurch · gekennzeichnet, daß die energieempfindliche Schicht (15) eine Schicht aus .infrarotunterdrückendem photoleitenden Material ist.

009833/048 5

-17-

. 1644128

' 7« Lumineszenzsichtgerät^ nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die energieempfindliche Schicht (15) eine Schicht aus Magnetowiderstandsmaterial ist»

8. lumineszenzsichtgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die energieempfindliche Schicht eine Schicht aus Piezowiderstandsmaterial ist. ;Λ

9. lumineszenzsichtgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der elektrolumineszierenden Schicht (13) und der energieempfindlichen ScHicht (15)
eine einen Widerstand aufweisende LichtSperrschicht (14) mit einem spezifischen Widerstand, der niedriger ist als derjenige'der elektrolumineszierenden Schicht (13)_r zwischengeschaltet ist, · .

10, Lumineszenzsichtgerät nach Anspruch 2., dadurch gekennzeichnet, daß der- Maximalwiderstand der energieempfindlichen Schicht (15) höher ist als der der elektrolumineszierenden Schicht (13). ■ ;

0098 33/0 48

it

L e e r s e i t e