DE1614129C3 - Festkörper-Bildspeicher - Google Patents

Description

fischen Widerstand zwischen 10° und 10^D Ohm-cm hat. Es hat sich experimentell erwiesen, daß mit diesem Bereich eine besonders hohe Empfindlichkeit erzielt wird. Der angegebene Bereich des spezifischen Widerstandes liegt um sechs bis elf Zehnerpotenzen unter demjenigen sonstiger üblicher Bindemittel. Als Material für das Bindemittel wird Glasemail bevorzugt. Besonders günstige Bedingungen ergeben sich dadurch, daß die der Wechselspannung überlagerte Gleichspannung in derselben Größenordnung wie oder höher als der Scheitelwert des Wechselstromanteils ist, der im Zustand ohne einfallende Energie an der elektrolumineszierenden Schicht anliegt. In an sich bekannter Weise kann es im Einzelfall zweckmäßig sein, zwischen der Elektrolumineszenzschicht und der energieempfindlichen Schicht noch eine einen Widerstand aufweisende Lichtsperrschicht anzuordnen, die der Anpassung dient und eine Rückkopplung verhindert.

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

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Festkörper-Bildspeicher gemäß der Erfindung mit der elektrischen Speisung,

Fig. 2 Oszillogramme von Wechselspannungsund Lumineszenzverläufen beim Bildspeicher gemäß Fig. 1.

Der Festkörper-Bildspeicher hat eine Energieeinfallsseite 10 und eine Bildaustrittsseite 20.

Die Oberfläche einer Stützplatte 11 aus transparentem Glas oder Keramik mit hohem Schmelzpunkt ist mit einer durchsichtigen, leitenden Elektrode 12 überzogen, die aus einem Metalloxid, wie Zinnasche od. dgl., besteht. Hieran schließt sich eine elektrolumineszierende Schicht 13 an, die beispielsweise eine Dicke in der Größenordnung von 50 μΐη hat und durch Mischen eines elektrolumineszierenden pulverförmigen Leuchtstoffs, wie ZnS: Cu mit Glasemail, dessen spezifischer Widerstand in der Größenordnung von 10⁶ bis 10⁹ Qcm liegt und der als Bindemittel wirkt, hergestellt ist. Weiter schließt sich eine Lichtsperrschicht 14, die eine Dicke in der Größenordnung von 10 μπα und einen spezifischen Widerstand, der etwa in der Größenordnung von demjenigen der elektrolumineszierenden Schicht 13 oder darunter liegt, hat und durch Vermischen von pulverisiertem Graphit mit Glasemail hergestellt ist, und sodann eine energieempfindliche Schicht 15 an, die im beschriebenen Beispiel eine photoleitende Schicht mit einer Dicke in der Größenordnung von 100 bis 200 μηι ist, die durch Sintern von CdS, CdSe, CdS-CdSe od. dgl. oder durch Verbinden von pulverförmigem CdS, CdSe, CdS-CdSe od. dgl. mit Glasemail von hohem spezifischem Widerstand als Bindemittel gebildet ist. Der maximale Widerstand der energieempfindlichen Schicht 15 ist so ausgewählt, daß er dem Widerstand der elektrolumineszierenden Schicht gleich oder höher als dieser ist.

Eine für die einfallende Energie durchlässige Elektrode 16 auf der Einstrahlungsseite der energieempfindlichen Schicht 15 besteht aus einem aufgedampften Metallfilm, wie Aluminium, wenn die einfallende Energie L₁ Röntgenstrahlen sind, und ist als durchsichtige Elektrode ausgebildet, wenn die einfallende Energie Lichtstrahlen sind. Zwischen den Elektroden 12 und 16 sind eine Wechselspannungsquelle 17 und eine Gleichspannungsquelle 18 geschaltet, um an diese eine Wechselspannung V_A und eine Gleichspannung V_B anzulegen.

Die energieempfindliche Schicht hat einen Widerstand, der entsprechend der Erregung durch die einfallende Energie L₁, wie Lichtstrahlen, sonstige elektromagnetische Strahlen oder Elektronenstrahlen, variiert, und ist mit der elektrolumineszierenden Schicht 13 so in gegenseitige Beziehung gesetzt, daß

ίο die energieempfindliche Schicht 15 die durch eine Wechselspannung erregte Lumineszenz der elektrolumineszierenden Schicht 13 durch eine Gleichspannung steuert, die von der Stärke der einfallenden Energie abhängt.

Die von der Wechselspannungsquelle 17 gelieferte Frequenz und Spannung sind ausreichend hoch, so daß die elektrolumineszierende Schicht 13 während der Dunkelperiode, in der keine einfallende Energie L₁ vorhanden ist, eine ausreichend hohe Ausgangslumineszenz L₉ entwickelt. In diesem Zustand ist der Widerstand der energieempfindlichen Schicht

15 hoch, und es fließt ein Wechselstrom über die niedrige kapazitive Impedanz der Schicht 15 in die elektrolumineszierende Schicht 13.

Der Wechselspannung F₄ überlagert ist die Gleichspannung V_B, die in derselben Größenordnung wie oder höher als der Scheitelwert des Wechselstromanteils ist, der im Dunkelzustand an der elektrolumineszierenden Schicht 13 anliegt.

Die Gleichspannung ist gemäß F i g. 1 so angelegt, daß die Elektrode 12 am Pluspol und die Elektrode

16 am Minuspol angeschlossen ist.

In Fig. 2 zeigt die Kurve (a) den an der elektrolumineszierenden Schicht 13 auftretenden Wechselspannungsteil, der auf eine konstante Frequenz von 1 kHz und durch Adjutierung der Wechselspannung V_A auf 85 V eingestellt ist. Die Kurve (b) zeigt den zeitlichen Verlauf der Ausgangslumineszenz L.„ die von der elektrolumineszierenden Schicht 13 an der Bildaustrittsseite 20 abgestrahlt wird, wenn die Stärke der einfallenden Energie L₁ = 0 ist und die an der elektrolumineszierenden Schicht 13 anliegende Gleichspannung 40 V beträgt. Erhöht sich die einfallende Energie L₁, so ändert sich der Wechselspannungsanteil an der elektrolumineszierenden Schicht 13 trotz des Sinkens des Widerstands der energieempfindlichen Schicht 15 kaum, da die kapazitive Impedanz der energieempfindlichen Schicht 15 niedrig und ihr ohmscher Widerstand hoch ist. Andererseits steigt der Gleichspannungsanteil an der elektrolumineszierenden Schicht 13 mit fallendem ohmschem Widerstand jener Schicht erheblich an. Die Lichtstärke der periodisch mit der angelegten Wechselspannung auftretenden Lumineszenzimpulse sinkt stetig beim Anwachsen der anteiligen Gleichspannung, beispielsweise auf einen Verlauf gemäß Fig. 2 (c), wenn der Gleichspannungsanteil 260 V "beträgt. In bezug zur einfallenden EnergieL₁ wird also ein verstärktes negatives Elektrolumineszenzbild als L, sichtbar, wobei der spezifische Widerstandsbereich der elektrolumineszierenden Schicht 13 eine besonders hohe Empfindlichkeit bewirkt.

Wird die einfallende Energie L₁ abgeschaltet, so geht dennoch die Ausgangslumineszenz L₁, nicht wieder auf den vorherigen Dunkelwert gemäß Verlauf (b) zurück, sondern auf einen Verlauf (d). Der Übergang von (c) auf (d) ist also irreversibel, und man erhält einen Lumineszenzspeichereffekt. Auf Grund dieser

Erscheinung wird eine Speicherung der Veränderung in L₁ erhalten, wenn sich L₁ ändert. Es entsteht also ein verstärktes Elektrolumineszenzbild negativer Polarität über eine lange Zeitspanne, selbst nachdem das einfallende Energiebild weggenommen ist.

Dieser Speichereffekt ist von der Polung der angelegten Gleichspannung abhängig, die Irreversibilität kann nämlich nur erreicht werden, wenn die Gleichspannung V_B oder das elektrische Gleichfeld so angelegt werden, daß die Bildaustrittsseite 20 auf einem höheren Potential als die andere, gegenüberliegende Seite 10 liegt.

Nachdem ein gespeichertes Feldmuster auf Grund des von der einfallenden Energie L₁ zweidimensional modulierten Gleichfeldes an der elektrolumineszierenden Schicht 13 gebildet ist, kann die angelegte Gleichspannung zu Null gemacht werden. Weiterhin kann ein Speicher-Elektrolumineszenzbild erhalten werden, indem die Wechselspannung V_A erst angelegt wird, nachdem die gespeicherte Feldverteilung durch das Anlegen von V_B gebildet worden ist. Die Wechselspannung V_A muß nicht notwendigerweise bereits angelegt sein, wenn die gespeicherte Feldverteilung gebildet wird.

Das Gerät weist den besonderen Vorteil auf, daß es mit extrem hoher Empfindlichkeit gebaut werden kann.

Es können verschiedene Festkörper-Bildspeicher gemäß der Erfindung ausgeführt werden. Wird z. B. als energieempfindliche Schicht 15 eine Schicht aus einem infrarotlöschbaren photoleitenden Material, wie beispielsweise CdS : Cu oder Ga od. dgl. verwendet, so kann ein verstärktes Elektrolumineszenzbild positiver Polarität als Ausgangslichtbild für ein einfallendes Infrarotbild gespeichert werden, indem eine Vorbeleuchtung aufgebracht wird, die den Widerstand der energieempfindlichen Schicht 15 erniedrigt,

ίο und als einfallende Energie L₁ Infrarotstrahlen, der Vorbeleuchtung überlagert, aufgestrahlt werden. Allgemein gilt, daß, je größer die Dunkelleitfähigkeit und die Photoleitfähigkeit des infrarotlöschbaren Materials ist, desto kleiner die Infrarot-Unterdrükkungsempfindlichkeit und der Variationsbereich der Leitfähigkeit des infrarotlöschbaren photoleitfähigen Materials ist. Der Bildspeicher arbeitet mit hoher Empfindlichkeit entsprechend dem kleineren Leitfähigkeitsminrmum der energieempfindlichen Schicht 15, selbst wenn die Widerstandsveränderung klein ist, indem das Verhältnis zwischen den Widerständen der energieempfindlichen Schicht 15 und der elektrolumineszierenden Schicht 13 geeignet gewählt ist. Ein Infrarot-Positiv-Bildspeicher mit hoher Empfindlichkeit kann also durch die Verwendung eines infrarotlöschbaren photoleitenden Materials mit einer niedrigen Dunkelleitfähigkeit und einer hohen Löschungsempfindlichkeit erhalten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 der Wechselspannung überlagerte Gleichspannung Patentansprüche: steuerbar zu sein, ist bekannt (Physical-Review. Bd. 113, Nr. 5, 1. 3. 1959. S. 1187 bis U9i). Die

1. Festkörper-Bildspeicher mit einer energie- Kennlinie der Lichtstärke des Lumineszenzausgangs empfindlichen Schicht auf der Basis von CdS 5 in Abhängigkeit von der anliegenden Gleichspannung und/oder CdSe und mit einer elektrolumineszie- kann hierbei sowohl fallende als auch steigende Berenden Schicht auf der Basis von ZnS oder CdS reiche aufweisen. Es ist auch bekannt, solche Materiamit Aktivierungsstoffen und einem Bindemittel. lien, die in der deutschen Literatur gelegentlich als die durch eine anliegende Wechselspannung zur »WGE-Materialien« bezeichnet werden, zum Betrieb Lumineszenz erregbar ist und in ihrer Lichtstärke io eines Festkörper-Bildwandlers mit Speichereigendurch eine Gleichspannung steuerbar ist, die schäften zu verwenden (deutsche Patentschrift ihrerseits durch den von der einfallenden Energie 1 087 698). Hierdurch läßt sich die günstigere Erabhängigen Widerstand der energieempfindlichen regung der elektrolumineszierenden Schicht durch Schicht bestimmt wird, wobei die beabsichtigte Wechselstrom mit der leichteren Beeinflußbarkeit des Lichtausgangsseite der elektrolumineszierenden 15 Gleichstroms durch die Widerstandsänderungen der Schicht an den positiven Pol und die Energieein- energieempfindlichen Schicht sowohl für die Bildfallsseite der photoleitenden Schicht an den nega- Wandlung und -verstärkung als auch in gewissem tiven Pol der Gleichspannung angeschlossen sind. Umfang für die Bildspeicherung kombinieren. Schwiedie gleich oder höher als der Scheitelwert der rigkeiten bereitet es jedoch noch, einen solchen Bild-Wechselspannung ist, dadurch gekenn- 20 speicher mit extrem hoher Empfindlichkeit herzuzeichnet, daß das Bindemittel der elektro- stellen.

lumineszierenden Schicht (13) einen spezifischen Es sind auch elektrolumineszierende Leuchtzcllen

Widerstand zwischen 10« und 10^!) Ohm-cm hat. bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 076 815), die eine

2. Festkörper-Bildspeicher nach Anspruch 1. elektrolumineszierende Schicht auf der Basis von dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein 25 ZnS aufweisen, das in einem Bindemittel enthalten Glasemail ist. ist, das beispielsweise aus Glasemail bestehen kann.

3. Festkörper-Bildspeicher nach Anspruch 1 Für die elektrolumineszierenden Zellen wurde jedoch oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dieses Bindemittel als ungeeignet empfunden, da die der elektrolumineszierenden Schicht (13) und der Beherrschung des Feldverlaufs auf Grund der Dienergieempfindlichen Schicht (15) eine einen ₃₀ elektrizitätskonstante sowie der dielektrischen VerWiderstand aufweisende Lichtsperrschicht (14) kiste Schwierigkeiten bereitet. Für die elektroluminesangeordnet ist. zierende Schicht ist es weiterhin bekannt (USA.-Pa-

4. Festkörper-Bildspeicher nach einem der An- tentschrift 2 975 280), den elektrolumineszierenden Sprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoff in einem Bindemittel wie Nitrocellulose der Wechselspannung (K₄) überlagerte Gleich- ₃₅ oder einem Alkydharz zu dispergieren. Es sind auch spannung (V_B) von derselben Größenordnung wie verhältnismäßig komplizierte Konstruktionen von oder höher als der Scheitelwert des Wechsel- Festkörperbildwandlern bekannt (deutsche Patentstromanteils ist, der bei fehlender einfallender Schriften 1 004 301 und 1 137 147), bei denen durch Energie an der elektrolumineszierenden Schicht eine besondere, rasterbildende Strukturierung der (13) anliegt. 40 photoleitenden Schicht im wesentlichen eine Gleichstromspeisung der energieempiindlichen Schicht und eine VV'echselstromspeisung der elektrolumineszierenden Schicht angestrebt wird. Teilweise wird hierbei ein symmetrischer Gleichgewichtszustand innerhalb

Die Erfindung bezieht sich auf einen Festkörper- 45 der Struktur ausgenützt, der durch einseitige Bestrah-Bildspeicher mit einer energieempfindlichen Schicht lung verschoben wird. Es ist auch bekannt (deutsche auf der Basis von CdS und/oder CdSe und mit einer Auslegeschrift 1 045 569), die energieempfindliche elektrolumineszierenden Schicht auf der Basis von Schicht und einen überlinearen Widerstand in Reihe ZnS oder CdS mit Aktivierungsstoffen und einem mit einer Gleichstromquelle sowie diesen überBindemittel, die durch eine anliegende Wechselspan- 50 linearen Widerstand und die elektrolumineszierende nung zur Lumineszenz erregbar ist und in ihrer Licht- Schicht in Reihe mit einer Wechselstromquelle zu stärke durch eine Gleichspannung steuerbar ist, die schalten, so daß der Widerstand der energieempfindihrerseits durch den von der einfallenden Energie liehen Schicht den Arbeitspunkt des überlinearen abhängigen Widerstand der energieempfindlichen Widerstands und diese wiederum die Leuchtstärke Schicht bestimmt wird, wobei die beabsichtigte Licht- 55 der elektrolumineszierenden Schicht bestimmt. Weiausgangsseite der elektrolumineszierenden Schicht terhin sind Festkörper-Bildwandler bekannt (deutsche an den positiven Pol und die Energieeinfallsseite der Patentschrift 1 021 099), deren energieempfindliche photoleitenden Schicht an den negativen Pol der Schicht eine photoleitende Schicht ist, deren Photo-Gleichspannung angeschlossen sind, die gleich oder leitfähigkeit durch eine weiterhin einfallende Infrarothöher als der Scheitelwert der Wechselspannung ist. 60 strahlung wieder gelöscht werden kann, und die

Eine Bildspeicherung, die zugleich mit einer Bild- lichtabschirmende Zwischenschichten aufweisen,

verstärkung oder Bildwandlung vor sich geht, kann Vor dem Hintergrund dieses bereits sehr differen-

in vielen Fällen erwünscht sein, beispielsweise beim zierten Standes der Technik liegt der Erfindung die

längeren Beobachten flüchtiger Erscheinungen oder Aufgabe zugrunde, einen Bildwandler von besonders

beim Vergleich zeitlich getrennter Erscheinungen. 65 hoher Empfindlichkeit zu schaffen. Diese Aufgabe

Die Eigenschaft bestimmter Materialien, durch wird, ausgehend von einem Bildspeicher der eingangs

eine anliegende Wechselspannung zur Lumineszenz genannten Art, dadurch gelöst, daß das Bindemitte!

erregt zu werden und in ihrer Lichtstärke durch eine der elektrolumineszierenden Schicht einen spezi-