DE1639460C

DE1639460C - Solid state image intensifier

Info

Publication number: DE1639460C
Authority: DE
Inventors: Benjamin Pasadena Calif Kazan (V St A)
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Publication date: 1972-01-27

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Feslkörper-Bildversliirker mit Bildspeicherungseigenschaften, bestehend aus einer sirahlungseingangsseitigen transparenten Elektrode, die mit einer Gleichspannungsquelle verbunden ist, einer an der Elektrode unmittelbar angrenzenden fotoleilfähigen Schicht, einer Isolierstoffschicht und einer elekirolumineszenlen Anordnung, die durch parallele streifenförmige Elektroden, die abwechselnd mit einem tier beiden Pole einer Spannungsquelle verbunden sind, mil Spannung versorgt wird.The invention relates to a solid image locker with image storage properties, consisting of a transparent input side Electrode connected to a DC voltage source, one on the electrode immediately adjacent photoconductive layer, an insulating layer and an electroluminescent Arrangement by parallel strip-shaped electrodes, which alternate with one animal both Poles of a voltage source are connected, mil voltage is supplied.

Ein derartiger Festkörper-Bildverstärker ist /. B. aus der USA.-Patentschrift 2 ^l)05 830 bekannt, mil dem an die strahlungsempfindliche Seile des Bildverstärkers gegebene Strahlungsbilder verstärkt wiedergegeben oder aber über eine gewisse Zeil gespeichert werden können. Aus der deutsche!» Auslegeschrifl 1202 913 ist ein ähnlicher Festkörper-Bildverstärker bekannt, der jedoch etwas anders aufgebaut ist.One such solid-state image intensifier is /. B. from US Pat. No. 2 ^l ) 05 830 known, with which radiation images given to the radiation-sensitive cables of the image intensifier can be reproduced in an amplified manner or else stored over a certain line. From the German! " Auslegeschrifl 1202 913 a similar solid-state image intensifier is known, but which is constructed somewhat differently.

Diese bekannten Bildverstärker haben neben ihren Vorteilen gegenüber herkömmlichen mit Vakuumröhren arbeitenden Bildverstärkern jedoch bisher noch den Nachteil, daß der mit Vakuumröhren erreichbare Verstärkungsgrad, die Speicherfähigkeit und auch die mil diesen erzielbare Bildqualität nicht zu erreichen ist.These known image intensifiers have, in addition to their advantages over conventional ones with vacuum tubes working image intensifiers, however, still have the disadvantage that the one with vacuum tubes achievable degree of amplification, the storage capacity and also the image quality achievable with these not can be achieved.

Aufgabe der Erfindung _fsl es daher, derartige Festkörper-Bildverstärker so zu verbessern, daß sie hinsichtlich Verstärkungsgrad, Speicherfähigkeit und auch Bildqualitäl mit den aus herkömmlichen Vakuumröhren aufgebauten Bildverstärkern vergleichbar sind, die durch die Feslkörperlechnik bedingten Vorteile diesen gegenüber jedoch behalten.The object of the invention _f sl, therefore, is to improve such solid-state image intensifier so as to gain, storage capability and Bildqualitäl with the built-up from conventional vacuum tubes image intensifiers are comparable in terms, these retain caused by the Feslkörperlechnik advantages over however.

Bei einem Festkörper-Bild verstärker der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen der Isolierstoffschichl und der elektrolumineszenten Anordnung bzw. einem I eil der slreifenförmigen Elektroden eine Schicht aus einem Feldcffekt-Halbleiter angeordnet ist.In the case of a solid-state image intensifier of the type mentioned at the outset, this object is according to the invention solved in that between the Isolierstoffschichl and the electroluminescent arrangement or a A layer made of a field effect semiconductor is arranged on the strip-shaped electrodes.

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung einer als aktives Verstärkungselement wirkenden FcUI-cffekl-Halblcilcrschicht erhält der Festkörper-Bildverstärker eine zusätzliche, in ihn »hineinintegrierte Verslärkerstufe, an die über die als Steuerelektrode wirkende IsolierstolTschicht jede durch Beeinllussimg der fotoleilfähigen Schicht hervorgerufene Spanruingsänderung gelangt. Diese Spannungsänderung bewirkt eine Stromsteucrung durch die lumincs/ente Schicht und die als Drain-Sourcc-Strecke wirkende I eldeffekl Halblciterschicht, wodurch gegenüber den bekannten Festkörper-Bildverstärkern eine zusäl'-liclie Verstärkung erreicht wird, wie mc /. B. auch mit einer Triode eines herkömmlichen Vakuumröhren-Verstärkers er/.iclbar ist.By this arrangement according to the invention of an FcUI-cffekl-half-cilcr layer acting as an active reinforcing element the solid-state image intensifier receives an additional »integrated into it Amplifier stage, each of which is influenced by the insulating layer acting as a control electrode the change in the chip ring caused by the photoconductive layer got. This change in voltage causes the current to be controlled by the luminescent duck Layer and acting as a drain-source path I eldeffekl half-citric layer, whereby compared to the known solid-state image intensifiers Gain is achieved as mc /. B. also with a triode of a conventional vacuum tube amplifier he / .iclbar is.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung besteht die cleklrolumines/cntc Anordnung aus getrennten sircifenfürmigcn Bereichen aus einem Gleichspannungslcuehtsloff, die alle ungerad/ahligen Elektroden umgeben, wobei die Icldeffekl-Halhleilerschichl an die Isolicrstoffschicht, die elvklrolumincs/cnlen Bereiche und die geradzahligen, streifenförmigcn Elektroden angrenzt. Die strcifenförniigen Elektroden sind dabei mit einer Glcichspanuungsqucllc verbunden.According to a first embodiment of the invention, the cleklrolumines / cntc arrangement consists of separate, circular areas from a DC voltage leakage, all of which are odd Surrounding electrodes, the Icldeffekl-Halhleilerschichl to the insulating material layer, the elvklrolumincs / cnlen Areas and the even-numbered, strip-shaped electrodes are adjacent. The strip-shaped Electrodes have a direct voltage source connected.

Die slreifenförmigen Bereiche des Glcichspannum'sleiiehlstoffes sorgen bei geeigneter geometrischer Anordnung für eine optimale Bildauflösung, wobei in den Bereichen, in denen der elektrische Widerstand der Halbleilersehichl von durch die infolge aufireffender Lichtstrahlung leitend gemachte fotoleitfähige Schicht hindurchtretenden Ladungen nicht erhöht wurde, ein helles Leuchten der Lumineszenzsehicht auftritt.The loop-shaped areas of the tension gum material ensure optimal image resolution with a suitable geometric arrangement, where in the areas in which the electrical resistance of the semiconductors is seen by the as a result In response to light radiation, the photoconductive layer is made conductive was not increased, a bright glow of the luminescent layer occurs.

Gemäß einer anderen Ausfühningsform der Erfindung bildet die elektrolumineszente Anordnung eine an die Feldeffekt-Flalbleiterschicht angrenzende durchgehende Schicht aus einem Weehselspannungsleuchtstoff, wobei alle streifenfömiigen Elektroden in diese Leuchistoffschicht eingebettet und mit einer Wechselspannungsquelle verbunden sind.According to another embodiment of the invention, the electroluminescent arrangement forms one continuous layer made of a voltage fluorescent substance adjoining the field effect semiconductor layer, all strip-shaped electrodes embedded in this phosphor layer and with a AC voltage source are connected.

Bei dieser Ausführungsform wird durch die Verwendung einer kontinuierlichen Leuchtstoffschichi ein noch höheres Auflösungsvermögen erzielt, wobei im später noch näher erläuterten elektrischen Ersatzschaltbild des Bildverstärkers die Drain-Souree-Strecke der Feldeffekt-Halbleiterschicht symmetrisch beschaltet ist, so daß der Weehselstromwidcrsland des Verstärkers gesteuert wird.In this embodiment, through the use a continuous phosphor layer even higher resolution is achieved, with the electrical equivalent circuit diagram explained in more detail later of the image intensifier, the drain-source path of the field effect semiconductor layer is symmetrical is connected so that the Weehselstromwidcrsland of the amplifier is controlled.

Gemäß einer bevorzugten Ausfühningsform der Erfindung ist die Isr'ierstoffschicht optisch undurchlässig, was für sich aus der bereits genannten deutschen Auslegeschrifl 1 202 913 bekannt ist. DurchAccording to a preferred embodiment of the invention, the insulating material layer is optically opaque, which is known from the German Auslegeschrifl 1 202 913 already mentioned. Through

as diese undurchlässige Isolierstoffschicht wird eine Rückwirkung der lumineszenten Schicht auf die fotoleitfähige Schicht verhindert, wenn diese gegenüber der Lumineszenzstrahlung lichtempfindlich ist. Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigthe impermeable layer of insulation becomes a The reaction of the luminescent layer on the photoconductive layer is prevented if this is opposite the luminescent radiation is sensitive to light. The invention is described below with reference to in Described embodiments shown in the figures. It shows

F ig. I den Schnitt einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Anordnung sowie deren elektrische Beschaltung, Fig. I the section of an arrangement designed according to the invention and its electrical wiring,

F i g. 2 das elektrische Ersatzschaltbild der in Fig. I gezeigten Anordnung,F i g. 2 the electrical equivalent circuit diagram of the arrangement shown in FIG.

Fig. 3 den Schnitt eines zweiten Ausführungsbcispiels mit der elektrischen Beschallung, und3 shows the section of a second exemplary embodiment with the electrical sound system, and

Fig. 4 das Ersatzschaltbild der in Fig. 3 gezeigten Anordnung.FIG. 4 shows the equivalent circuit diagram of the arrangement shown in FIG. 3.

!n Fig. I ist eine Bildverstärkeranordnung Il dargestellt, die eine dünne, optisch transparente, elektrisch leitfähige Schicht 12 als transparente Elektrode auf einer fotoleitfähigen Schicht 13 aufweist. Die optisch transparente, elektrisch leitfähige Elektrode 12 kann aus einem bekannten Stoff entsprechender Eigenschaften gebildet sein, beispielsweise als dünne Schicht aus Kupferoxyd, Kupferjodid, Zinnox\d, Gold o. ii. Für die Schicht 13 wird ein fotoleitfähiger Stoff nut ausreichend hohem spezifischen Widerstand verwendet. Sie kann entweder als homogene Schicht des fololcilfähigen Stoffes oder in Form fein verteilter fotoleitfähiger Teilchen aufgebracht sein, die in einem elektrisch nichtleitenden, filmbildendcn Bindemittel dispergicrt sind. Verschiedene Dotierungsmillel, Zusätze, Scnsitivierungsmittel u. ä., die für Fotoleiter bekannt sind, können ferner zur Änderung der Empfindlichkeit, des Empfindlichkeitsspekirums oder anderer Eigenschaften des Fotoleiter* hinzugefügt werden, wozu bekannte Verfahren angewendet werden. Typische fololcitfähige Stoffe sind Schwefel, Anlhra/en, Selen, Arsensulfid, Antimontrisulfid, Kadmiumsulfid, Kadmiumselenid, Kadmiumsulfoselenid, Blcioxyd, Bleisulfid, Polyvinylkarbazol, Phthalocyanin, C'hinakridone, Zinksulfid usw.! n Fig. I shows an image intensifier arrangement II, a thin, optically transparent, electrically conductive layer 12 as a transparent electrode on a photoconductive layer 13. The optically transparent, electrically conductive electrode 12 can be formed from a known material with corresponding properties, for example as thin Layer of copper oxide, copper iodide, tin oxide, gold, etc. ii. For the layer 13 a photoconductive one is used Substance used with a sufficiently high specific resistance. You can either be homogeneous A layer of the folicable substance or be applied in the form of finely divided photoconductive particles, which are dispersed in an electrically non-conductive, film-forming binder. Various doping mills, Additives, sensitizers and the like, which are known for photoconductors, can also be used to change the sensitivity, the sensitivity spectrum or other properties of the photoconductor * can be added using known methods. Typical substances capable of folicage are Sulfur, lime / s, selenium, arsenic sulfide, antimony trisulfide, Cadmium sulfide, cadmium selenide, cadmium sulfoselenide, blood dioxide, lead sulfide, polyvinyl carbazole, Phthalocyanine, Chinakridone, Zinc Sulphide, etc.

Die fotoleiifiihige Schicht 13 muß lediglich eineThe photoconductive layer 13 only has to be one

. ausreichende Stärke zur Absorption eines merklichen Anteils der einfallenden aktivierenden elektromagne-. sufficient strength to absorb a significant proportion of the incident activating electromagnetic

tischen Strahlung und /ur Beständigkeit gegenüber der angelegten Spannung besitzen. Entsprechend wird vorzugsweise ein Fotoleiter verwendet, der einen hohen Dunkelwiderstand sowie eine Stärke von etwa 1 bis etwa KiO Mikron, im allgemeinen zwischen 25 und 50 Mikron besitzt.table radiation and / or resistance to the applied voltage. Accordingly a photoconductor is preferably used which has a high dark resistance and a thickness of about 1 to about KiO microns, generally between 25 and 50 microns.

Unterhalb der fotoleitfähigen Schicht 13 ist eine FeldelTekt-Halbleitersehielu 14 vorgesehen, die eine Reihe sehr feiner, nahe beieinander parallel angeordneier und elektrisch getrennter Leiter 16 als streifenförniige filektrodcn bedeckt, die in die Schicht ein-L'ehetiet sind. Die Breite und der Abstand der Leiter 16 bestimmen das Auflösungsvermögen der Anordnung. So sind beispielsweise mit Elektroden von 0.25 nun Breite und 0,5 mm Mittenabstand (50 ⁰O Fiikhendeckung) gute Ergebnisse zu erreichen. Als Leiter 16 können aufgedampfte Metailelektroden mit mir wenigen Angstrom Stärke verwendet werden. /wischen der fotoleitfähigen Schicht 13 i'nd der I ddeffekt-Halbleiterschicht 14 ist eine sehr dünne !Milierstoffschicht 15 vorgesehen, die einen Ladungsauslausch zwischen den beiden Schichten 13 und 14 \ erhindert.Provided below the photoconductive layer 13 is a field-optic semiconductor line 14, which covers a number of very fine, electrically separated conductors 16, which are arranged close to one another in parallel and as strip-shaped filelectrodes, which are incorporated into the layer. The width and the spacing of the conductors 16 determine the resolution of the arrangement. For example, electrodes with a width of 0.25 and a center-to-center spacing of 0.5 mm (50 ⁰ film coverage) can achieve good results. Vapor-deposited metal electrodes with a thickness of a few Angstroms can be used as the conductor 16. Between the photoconductive layer 13 and the ID-effect semiconductor layer 14, a very thin layer 15 is provided which prevents the discharge of charges between the two layers 13 and 14.

Diese Isolierstoffschicht 15 kann optisch undurchsichtig sein, so daß eine weitere Belichtung der fotoieilfähigen Schicht 13 durch den unter ihr liegenden dcktrokmiineszenten Stoff 17 nach dessen Anregung .erhindeit wird. Die Isolierstoffschicht 15 braucht jedoch nicht unbedingt undurchsichtig zu sein, wenn die fotoleitfähige Schicht 13 gegenüber einer Strahlung mit den durch den Iumines/.enten Stoff abgegebenen Wellenlängen nicht empfindlich ist. Jeder /weile Leiter 16 ist mit einem elektrolumineszenten Si- ff 17 für Gleichspannung überzogen, wozu jeder dcktrolumine: iente Leuchtstoff für Gleichspannung verwendet werden kann. Ein typischer derartiger Stoff aus Kupferchlorid mit Mangan aktiviertem Zinksul-I id ist von Thornton im Journal of Applied Physics, Vol. 33, Nr. 10, S. 3045 ff. beschrieben. Die FeIddfekt-Halbleiterschicht 14 kann als ein halbleitender Widerstand angesehen werden, dessen Leitfähigkeit durch ein transversales elektrisches Feld gesteuert wird, welches sich aus einer angelegten Spannung eriiihl. Der Halbleiterstoff kann entweder ein n- oder p-Halbleiter sein. Es kann ein geeigneter Feldeffekl-Halbleiterstoff verwendet werden. Typische FeIdeffekt-Halbleiter sind Silizium, Germanium, Kadmiumsulfid, Kadmiumselenid, Zinkoxyd usw.This insulating material layer 15 can be optically opaque, so that a further exposure of the photo-sensitive Layer 13 through the trokmiinescent substance 17 lying below it after it has been stimulated .erhindeit will. The insulating layer 15 needs however, not necessarily to be opaque when the photoconductive layer 13 is exposed to radiation is not sensitive to the wavelengths emitted by the luminescent substance. Everyone While conductor 16 is covered with an electroluminescent silicone 17 for direct voltage, each of them does dcktrolumine: iente luminescent material for direct voltage can be used. A typical such substance made from copper chloride with manganese activated Zinc Sul-I id is described by Thornton in the Journal of Applied Physics, Vol. 33, No. 10, pp. 3045 ff. The FeIddfekt semiconductor layer 14 can be viewed as a semiconducting resistor, the conductivity of which is controlled by a transverse electric field which is obtained from an applied voltage. The semiconductor material can be either an n- or p-semiconductor. It can be a suitable Feldffekl semiconductor material be used. Typical field effect semiconductors are silicon, germanium, cadmium sulfide, Cadmium Selenide, Zinc Oxide, etc.

Die strcifenförmigen Elektroden 16 sind abwechselnd mit jeweils einem Pol einer Gleichspannungsquelle 18 von einigen hundert Volt verbunden. Die Iransparente Elektrode 12 ist mit einer zweiten Spannungsquelle 19 von etwa 100 V Gleichspannung verbunden. Diese Spannungen können jedoch auch andere Werte aufweisen, die von den angegebenen erheblich abweichen, was von den gewählten Stoffen, deren Stärke, dem benötigten Hclligkeitsgrad u. ä. abhängt. Fällt Licht oder eine andere Strahlung 21 in bildmäßiger Verteilung auf die Anordnung 11 und durchdringt sie die transparente Elektrode 12, so wird die fotoleitfähige Schicht J3 lcitfiihiger gemacht, wodurch rieh Ladungen durch die fotoleitfähige Schicht 13 hindurch auf die Oberfläche der Isolicrstoffschicht 15 bewegen, wie dies durch das Bezugszeichen 22 angedeutet ist. Da andere Teile der Anordnung II entsprechend den dunklen Teilen des projizieren Bildes nicht von der Strahlung getroffen werden, können an diesen Stellen die von der Spannungsquelle 19 gelieferten Ladungen die relativ nichtleitende fotoleitfähig!: Schicht 13 nicht durchdringen und gelangen daher nicht über die leitfähige Schicht 12 hinaus. Hie Ladungen 22, die durch die fotoleitfähige Schicht 13 auf die Oberfläche der Schicht 15 gelangen, induzieren entsprechende Ladungen entgegengesetzter Polarität in der Halbleiterschicht 14. Wird als Halbleiterschicht 14 ein n-Halbleiier verwendet und isl die Ladung 22 negativ, so steigt der Widerstand derThe strip-shaped electrodes 16 are each alternating with one pole of a DC voltage source 18 connected by a few hundred volts. The transparent electrode 12 is connected to a second voltage source 19 connected by about 100 V DC voltage. However, these tensions can also have other values that deviate significantly from the specified, which depends on the selected substances, the strength of which depends on the degree of brightness required and the like. If light or other radiation 21 falls into image-wise distribution on the arrangement 11 and if it penetrates the transparent electrode 12, then the photoconductive layer J3 made more conductive, whereby Rieh charges through the photoconductive layer 13 through to the surface of the Isolicrstoffschicht 15 move, as indicated by the reference number 22. Since other parts of the arrangement II corresponding to the dark parts of the projected image cannot be hit by the radiation those supplied by the voltage source 19 at these points Charges that are relatively non-conductive, photoconductive !: Layer 13 cannot penetrate and get there therefore not beyond the conductive layer 12. Hie charges 22, which are carried by the photoconductive layer 13 reach the surface of the layer 15 induce corresponding charges of opposite polarity in the semiconductor layer 14. An n-type semiconductor is used as the semiconductor layer 14 and isl the If the charge 22 is negative, the resistance of the increases

ίο Halbleiterschicht. Wegen dieses Widerstaiidsansiicgs wird der Stromfluß in diesen Bereichen /wischen jeweils benachbarten Elektroden 16 verringert und der elcktrolumineszente Leuchtstoff 17 über den Elektroden zeigt keine Lumineszenz. Da die an allen Elek-ίο semiconductor layer. Because of this resistance the current flow in these areas / between adjacent electrodes 16 is reduced and the Electro-luminescent phosphor 17 over the electrodes shows no luminescence. Since the on all elec-

troden 16 liegende Spannung 18 zur Erzeugung einer Elektrolumineszenz mit hellem Leuchten in denjenigen Bereichen ausreicht, in denen üjr Widerstand der Feldeffekt-Halbleiterschicht 14 durch Jie Einwirkung äußerer Ladungen nicht erhöht wurde, zeigen dieTroden 16 lying voltage 18 to generate an electroluminescence with a bright glow in those Sufficient areas in which there is resistance to the The field effect semiconductor layer 14 was not increased by the action of external charges

nicht belichteten Flächenteile der Anordnung 11 ein helles Leuchten.unexposed parts of the area of the arrangement 11 have a bright glow.

Eine Umkehrung der Polarität der Ladung 22 kann zur Erzeugung einer Umkehrung der vorstehend beschriebenen Vorgänge dienen, d. h. sie hewirklReversing the polarity of charge 22 can produce a reversal of the above are used for the operations described, d. H. she hewirkl

einen Anstieg der Leitfähigkeit der Halbleitersehiehi 14 und damit eine Umkehrung der Polarität des abgegebenen Lichtbildes. Da die Spannungsquelle 19 eine äußere Energiequelle mit einem praktisch unbegrenzten Ladungsvorral darstellt, kann mit der bcschrie-an increase in the conductivity of the semiconductor layers 14 and thus a reversal of the polarity of the emitted light image. Since the voltage source 19 is a represents an external energy source with a practically unlimited charge pre-ral, can with the described

benen Anordnung eine hohe Verstärkung erzielt werden. Dies ist am besten aus dem in F i g. 2 dargestellten elektrischen Ersatzschaltbild der Anordnung 11 zu erkennen. In diesem Schaltbild, das nur einen kleinen Teil der Anordnung 11 über zwei benachbartena high gain can be achieved. This is best seen from the example shown in FIG. 2 shown electrical equivalent circuit diagram of the arrangement 11 can be seen. In this schematic that's just a small one Part of the arrangement 11 over two adjacent ones

Elektroden 16 darstellt, ist die Spannungsquelle 18 mit einem Kondensator in Reihe geschaltet, der durch zwei benachbarte Elektroden 16 gebildet wird. Das Dielektrikum dieses Kondensators wird durch den elektrolumineszenten Stoff 17 gebildet. Dieser Kondensator ist mit der Spannungsquelle 18 und der Feldeffekt-Halbleiterschicht 14 zu einem Stromkreis ergänzt. Ein Pol der Spannungsquclle 19 ist über die fotoleitfähige Schicht, die als veränderlicher Widerstand dargestellt ist, mit der als Steuerelektrode wir-Is electrodes 16, the voltage source 18 is connected in series with a capacitor, the is formed by two adjacent electrodes 16. The dielectric of this capacitor is through the electroluminescent material 17 is formed. This capacitor is connected to the voltage source 18 and the Field effect semiconductor layer 14 added to a circuit. One pole of the voltage source 19 is across the photoconductive layer, which is shown as a variable resistor, with which we act as a control electrode

kenden Isolierstoffschicht 15 der Feldeffeki-Halbleiterschicht 14 verbunden. Die Ähnlichkeit dieses Ersatzschaltbildes mit einem Triodenverstärker ist sc.fori 2u erkennen, da die Spannungsquelle 19 eine Ladung auf die Steuerelektrode 15 des Fcldeffekt-kenden insulating layer 15 of the field effect semiconductor layer 14 connected. The similarity of this equivalent circuit with a triode amplifier is sc.fori 2u recognize that the voltage source 19 is a Charge on the control electrode 15 of the Fcldeffekt-

Transistors 14 entsprechend der Lichteinvirkung auf den »veränderlichen Widersland« 13 gibt, wobei die Steuerelektrode 15 in einer dem Gitler einer Vakuumröhre analogen W^isc wirkt, indem sie den Stromfluß in einem gesteuerten Stromkreis verringert, wenn ihreTransistor 14 according to the effect of light on the "variable contradiction" 13 there, with the Control electrode 15 in a W ^ isc analogous to that of a vacuum tube acts by controlling the flow of current in a controlled circuit when its reduced

eigene Spannung erhöht wird. Wird andererseits keine Ladung an die Steuerelektrode 15 geliefert, weil auf die fotoleitfähige Schicht 13 kein Licht einwirkt, so bleibt der Simmfluß in der Reihenschaltung der Bauelemente 14 und ίβ über die Spannungsquelle 18 unverändert stark und der elektrolumineszente Stoff 17 zeigt ein helles Leuchten.own tension is increased. If, on the other hand, no charge is supplied to the control electrode 15 because no light is acting on the photoconductive layer 13, the Simmfluß remains unchanged in the series connection of the components 14 and ίβ via the voltage source 18 and the electroluminescent substance 17 shows a bright glow.

Außer der Anwcndungsmöglichiicil dcrcrfindungsgemäßen Anordnung zur Erzielung starker Verstiir· kungswirkungcn ist es mit dieser Anordnung möglich.In addition to the possible uses of the invention Arrangement for achieving strong reinforcing effects is possible with this arrangement.

ein sehr schwaches Lichteingangssignal über lange Zeiträume zu integrieren und ein stärkeres Ausgangssignal abzugeben, als dies durch Anwendung lediglich des Verstärkungsfaktors der Anordnung bei rela-integrate a very weak light input signal over long periods of time and a stronger output signal than this by using only the gain factor of the arrangement at rela-

liv kur/er Belichtung crmigt würde. Diese Wirkung ergibt sich deshalb, weil während der Gesamtzeit der l.icliteinwirkung auf die fotolcitfähige Schicht 13 eine ladung von der transparenten Elektrode 12 auf die IsolierstofTschichl 15 übergehen kann und diese einen siarkcn Unlcrdrückungspegel erzeugt. Das Bild kann auch nach Abschaltung des Lichtes durch Bindung dieser Ladung an der Isolierstoffschicht 15 gespeichert werden. Wie aus dem Ersatzschaltbild hervorgeht, kann das Bild leicht durch Erdung der transparenten Elektrode 12 oder durch Anschalten einer Spannung cnlgcgcngcsctzter Polarität und Ausleuchten mit Licht gelöscht werden, so daß die fololeitfiihigc Schicht 13 über ihre ganze Fläche leitfähig wird. Dieser Vorgang ermöglicht den Abfluß aller an der IsolierstofTschicht 15 zwischen der fotoleitfähigen Schicht 13 und der Feldcffekt-Halbleiterschichl 14 gebundenen Ladungen nach Erde.
' In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, in dem sich entsprechende Bauelemente mit den gleichen Bezugszeichen befinden. Der wesentliche Unterschied zwischen den Anordnungen gcmiiß Fig. 1 und 3 besteht darin, daß in I i g. 3 eine Wcchselspannungsquelle 24 vorgesehen ist und daß die clektrolumincszente Schicht 17 alle Elektroden 16 als durchgehende Schicht gleichmäßig bedeckt. Die Spannungsquelle 24 kann vorzugsweise eine Spannung von 300 V bei 1000 Hz liefern. Jeder geeignete elektrolumineszenle Leuchtstoff für Wechselspannung kann als Schicht 17 verwendet werden. Ein typischer Leuchtstoff dieser Art ist mit Kupferchlorid aktiviertes Zinksulfid. Die in Fig. 4 dargestellte Ersatzschaltung ist mit derjenigen aus Fig. 2 praktisch identisch, mit dem Unterschied, daß an die Drain- und an die Source-EIektrode der FeIdcffckl-Schicht 14 je ein Kondensator (Leuchlsloffelement) angeschaltet ist. Da der Feldeffekt-Verslärker in der dargestellten Form im Hinblick auf die Drain- und die Source-EIektrode symmetrisch ist. kann mit der Steuerspannung der Wcchselslromwiderstand des Verstärkers gesteuert werden. Die Verwendung zweier I cuchlstoffclemente im Gegensatz zu dem einen in E i g. I hat den Vorteil, daß bei einer Realisierung der Anordnung 11 ein dünner, kontinuierlicher Lciichtstoffilm 17 mit höherem Auflösungsvermögen an Stelle der voneinander getrennten Elemente oder Streifen de? Leuchtstoffes verwendet werden kann. Da ein kontinuierlicher Leuchtstoffilm verwendet svird. ist in dem Ersatzschaltbild ein zweiter Kondensator 26 gezeigt, der den in Fig. 3 gezeigten Stromweg 26 zwischen benachbarten Elektroden 16 direkt durch die Leuchtsloffschicht 17 darstellt, während der in F i g. 3 gezeigte Sl rom weg 27 durch die Reihenschaltung der Spannungsquellc 24 über die beiden Kondensatoren 17 und den Feldeffekt-Transistor 14 dargestellt ist. Wird die Impedanz des Kondensators 26 sehr hoch und/oder auf einem mäßig hohen Wert gehalten und dann der Leuchtstoff unmittelbar zwischen benachbarten Elektroden deaktiviert oder ein neutraler Stoff aufgebracht, so ist die Wirkung des Kondensators 26 auf die Schallung vernachlässigbar klein. I'm zu vermeiden, daß das elektrische Feld gebundener Ladungen nicht über die Fcldcffckl-Schichl 14 verläuft, ist es vorteilhaft, die transparente Elektrode 12 nach der Belichtung von der Anordnung 11 zu trennen oder sie durch eine Korona-Entladiingseinrichtunj' /u ersetzen, die eine Ladung auf die freie Oberfläche der foiolcitfähigcn Schicht 13 aufbringt.liv short / er exposure would be creamed. This effect arises because during the entire period of exposure to the photoconductive layer 13, a charge can transfer from the transparent electrode 12 to the insulating material 15, and this generates a safe suppression level. The image can also be stored after the light has been switched off by binding this charge to the insulating material layer 15. As can be seen from the equivalent circuit diagram, the image can easily be erased by grounding the transparent electrode 12 or by switching on a voltage of reversed polarity and illuminating with light, so that the foil-conductive layer 13 becomes conductive over its entire surface. This process enables all charges bound to the insulating material layer 15 between the photoconductive layer 13 and the field-effect semiconductor layer 14 to drain to earth.
'In Fig. 3, another embodiment of the invention is shown in which there are corresponding components with the same reference numerals. The main difference between the arrangements gcmiiß Fig. 1 and 3 is that in I i g. 3 an alternating voltage source 24 is provided and that the clektrolumincscent layer 17 uniformly covers all electrodes 16 as a continuous layer. The voltage source 24 can preferably supply a voltage of 300 V at 1000 Hz. Any suitable AC voltage electroluminescent phosphor can be used as layer 17. A typical phosphor of this type is zinc sulfide activated with copper chloride. The equivalent circuit shown in FIG. 4 is practically identical to that of FIG. 2, with the difference that a capacitor (luminous element) is connected to each of the drain and source electrodes of the field layer 14. Since the field effect amplifier in the form shown is symmetrical with regard to the drain and source electrodes. the AC resistance of the amplifier can be controlled with the control voltage. The use of two cuchlstoffclemente as opposed to the one in E i g. I has the advantage that when the arrangement 11 is implemented, a thin, continuous Lciichtstoffilm 17 with higher resolution instead of the separated elements or strips de? Phosphor can be used. Because a continuous fluorescent film is used. In the equivalent circuit diagram, a second capacitor 26 is shown, which represents the current path 26 shown in FIG. 3 between adjacent electrodes 16 directly through the phosphor layer 17, while the circuit shown in FIG. 3 shown Sl rom way 27 through the series connection of the voltage source 24 via the two capacitors 17 and the field effect transistor 14 is shown. If the impedance of the capacitor 26 is kept very high and / or at a moderately high value and the phosphor is then deactivated immediately between adjacent electrodes or a neutral substance is applied, the effect of the capacitor 26 on the sound is negligibly small. In order to avoid that the electric field of bound charges does not run over the Fcldcffckl-Schichl 14, it is advantageous to separate the transparent electrode 12 after the exposure from the arrangement 11 or to replace it with a corona discharge device, which applies a charge to the free surface of the foiolcite layer 13.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführung der crfindungsgci.iäßen Anordnung ist die Impedanz des Kondensators 26 so groß, daß sie einer Sl reu kapazität entspricht und bei Frequenzen von etwa 1000 Hz bei der Aktivierung der Leuchlstoffschicht 17 im Ersatzschaltbild vernachlässigt werden kann. Diese Streuimpedanz ist daher so groß, weil die Kapazität des Kondensators 26 verglichen mit derjenigen der Kondensatoren 16 und 17 sehr klein ist. Dieses istIn the above-described execution of the The correct arrangement is the impedance of the Capacitor 26 so large that it corresponds to a Sl reu capacity and at frequencies of about 1000 Hz can be neglected in the activation of the phosphor layer 17 in the equivalent circuit diagram. This Stray impedance is so large because of the capacitance of the capacitor 26 compared with that of the Capacitors 16 and 17 is very small. This is

ίο durch den Abstand zwischen benachbarten Elektroden 16 von etwa 0,25 mm bedingt, während die Stärke der elektrolumineszenten Schicht über den Elektroden 16 lediglich etwa 0,025 mm beträgt. Da die Kapazität eines Kondensators mit abnehmendem Abstand der Elektroden zunimmt und da der Wechselstromwiderstand eines Kondensators bei zunehmender Kapazität abnimmt, ist die Impedanz der Reihenschaltung der beiden aus den Elektroden 16 und dem Leuchtstoff 17 gebildeten Kondensatoren inίο by the distance between adjacent electrodes 16 of about 0.25 mm, while the thickness of the electroluminescent layer over the Electrodes 16 is only about 0.025 mm. Since the capacitance of a capacitor decreases with decreasing The distance between the electrodes increases and since the alternating current resistance of a capacitor increases with increasing Capacitance decreases, is the impedance of the series connection of the two from the electrodes 16 and capacitors formed in the phosphor 17 in

ao Fig. 4 viel geringer als die Impedanz des Kondensators 26.ao Fig. 4 is much lower than the impedance of the capacitor 26th

Die erfindungsgemäße Anordnung kann ferner zur Integration verwendet werden und auf die im Zusammenhang mit Fig. I beschriebene Art gelöschtThe arrangement according to the invention can also be used for integration and in connection with type described with Fig. I deleted

»5 werden.»Become 5.

Die von der Spannungsquellc 19 an die fotoleitfähige Schicht 13 in beiden Ausführungsbeispielen der Erfindung gelieferte negative Ladung und Belichtung, also damit verbundene Entladung an die Isolierstoffschicht 15, verringert die Leitfähigkeit der Feldeffekt-Halbleiterschicht (bei n-Halbleiler), wodurch belichtete Flächenteile die lumineszente Lichtabgabe unterdrücken, während bei einer positiven Spannungsquelle die Leitfähigkeit der Feldcffekt-Schicht 14 erhöht wird und die belichteten Flächenteile ein helles lumineszenz Leuchten bewirken. Im letzteren Fall kann die Spanning für die Elektroden 16 so gewählt werden, daß sie zum Leuchten des Leuchtstoffes nicht ausreicht, wenn der Widerstand der Feldcffekt-Halbleiterschichl 14 durch Ladungsübertragung gleichbleibt. Wird dann eine positive Ladung an die Isolierstoffschicht 15 geliefert und in der Halbleiterschicht 14 ein transversales Feld erzeugt, so nimmt ihr Widerstand ab, und c, fließt ein Strom, der zur Anregung des Leuchtstoffes im Bereich der geladenen Flächenteile ausreicht. Der »Abbildungssinn« oder die Polarität des erzeugten optischen Bildes entspricht also entweder dem eingegebenen optischen Bild oder ist gegenüber diesemThe from the voltage source 19 to the photoconductive Layer 13 provided negative charge and exposure in both embodiments of the invention, thus the associated discharge to the layer of insulating material 15, reduces the conductivity of the field effect semiconductor layer (in the case of n-semiconductors), whereby exposed areas suppress the luminescent light output, while a positive one Voltage source, the conductivity of the field effect layer 14 is increased and the exposed parts of the surface cause a bright luminescent glow. in the In the latter case, the spanning for the electrodes 16 can be chosen so that they are used to illuminate the Phosphor is not sufficient if the resistance of the field effect semiconductor layer 14 is due to charge transfer remains the same. If a positive charge is then supplied to the insulating material layer 15 and in the semiconductor layer 14 generates a transverse field, its resistance decreases, and c i flows in Current sufficient to excite the luminescent material in the area of the charged parts of the surface. the The "sense of image" or the polarity of the generated optical image corresponds either to the one entered optical image or is opposite to this

abhängig von der Polarität der Spannungsquelle 18 umgekehrt. Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung kann in gleicher Weise mit einem Leuchtstoff für W^hselspannung und mit Wechselspannungsanregung wie die in Fig. 3 gezeigte Anordnung aufgebaut sein. Beireversed depending on the polarity of the voltage source 18. The arrangement shown in Fig. 1 can in the same way with a phosphor for alternating voltage and be constructed with alternating voltage excitation like the arrangement shown in FIG. at

Wechselspannung empfiehlt sich jedoch die Verwendung der einfacher aufgebauten Anordnung aus Fig. 3 mit ihrer höheren potentiellen Bildauflösung. Diese Anordnung kann gleichfalls mit einem Leuchtstoff für Gleichspannung aufgebaut sein, vorausgc-AC voltage is recommended, however the more simply constructed arrangement from FIG. 3 with its higher potential image resolution. This arrangement can also be constructed with a fluorescent material for direct voltage, provided that

setzt, daß dessen Widerstand nicht zu gering und die Schicht dünn ist.assumes that its resistance is not too low and that the layer is thin.

Wie bereits erläutert, kann eine Löschline der Anordnung durch gleichmäßige Auslcuchtung^dcr foto· leiirähigen Schicht 13 mit aktivierendem Licht und lulling der transparenten Elektrode 12 erreicht werden so daß alle Indungen an der Zwischenschicht /wischen der foloicilfähigcn Schicht 13 und dei Isoiicrstoffschicht 15 nach Erde abgeleitet werdenAs already explained, a deletion line of the arrangement through uniform illumination ^ dcr photo conductive layer 13 with activating light and lulling the transparent electrode 12 can be achieved so that all indungen on the intermediate layer / wipe the folicil-capable layer 13 and the Isoiicrstoffschicht 15 are derived to earth

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Dadurch gibt die Anordnung II über ihrer gesamten Bildfläche gleichmäßig starkes Licht ab. 1st die aktivierende Spannung an den Elektroden 16 nicht ausreichend, um den Leuchtstoff anzuregen und die Verringerung des Widerstandes der Feldeffekt-Halblciterschicht 14 mit den normalerweise verwendeten Ladungen zum Leuchten des Leuchtstoffes zu bewirken, so wird das Bildfeld durch die Löschung auf seiner gesamten Fläche gleichmäßig dunkel. Die Löschung kann beschleunigt werden, wenn die Polarität der angelegten Spannung bei Ausleuchtung umgekehrt wird, anstatt lediglich die transparente Elektrode 12 zu erden Dadurch wird eine Ladung umgekehrter Polarität an der Zwischenschicht zwischen den Schichten 13 und 15 erzeugt, so daß bei erneuter Politritätsumkehr und Bildbelichtung eine größere Lichtempfindlichkeit erzielt wird, da die Ladung der einen Polarität an der Zwischenschicht die Ladung der anderen Polarität von der transparenten Elektrode 12 her bei Belichtung anzieht. aoThis gives the arrangement II over their entire Evenly strong light. If the activating voltage at the electrodes 16 is not sufficient, to excite the phosphor and reduce the resistance of the field effect semi-citric layer 14 with the charges normally used to light up the fluorescent material, so the image field becomes evenly dark over its entire surface due to the deletion. The deletion can be accelerated if the polarity of the applied voltage is reversed when illuminated instead of just grounding the transparent electrode 12, thereby reversing a charge Polarity generated at the intermediate layer between layers 13 and 15, so that when renewed Reversal of polarity and image exposure a greater photosensitivity is achieved because the charge of the one polarity on the intermediate layer the charge of the other polarity from the transparent electrode 12 attracts when exposed. ao

Gemäß einem anderen Verfahren wird von der Spannungsquelle 19 eine Spannung geliefert, der Fotoleiter mit aktivierender Strahlung gleichförmig ausgeleuchtet und anschließend die Strahlung abgeschaltet, so daß Ladungen an der Zwischenschicht zwischen der fololeitfähigen Schicht 13 und der Isolierstoff schicht IS gebunden werden. Die Abbildung kann dann durchgeführt werden, indem lediglich die transparente Elektrode 12 während der Belichtung geerdet wird.According to another method, a voltage is supplied from the voltage source 19, the Photoconductors uniformly illuminated with activating radiation and then the radiation is switched off, so that charges on the intermediate layer between the foil conductive layer 13 and the insulating material layer IS to be bound. The image can then be done by only removing the transparent electrode 12 during exposure is grounded.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann in Verbindung mit Bildern jeder geeigneten Art bei Verwendung aktivierender elektromagnetischer Strahlung benuti'i werden, gegenüber der die fololeitfähige Schicht empfindlich ist. Derartige Strahlungen sind beispielsweise Röntgenstrahlen, infrarotes, ultraviolettes und sichtbares Licht.The arrangement according to the invention can be used in conjunction with images of any suitable type activating electromagnetic radiation are used against which the foil-conductive layer is sensitive. Such radiations are for example X-rays, infrared, ultraviolet and visible light.

Claims

Patent claims:

1. Solid-state image intensifier with image storage properties, consisting of a radiation input side transparent electrode, which is connected to a DC voltage source, one directly adjacent to the electrode photoconductive layer, an insulating material layer and an electroluminescent arrangement, which by parallel strip-shaped electrodes, which are alternately connected to one of the two poles of a voltage source, with span voltage is supplied, characterized in that between the Isolierstoffschichl

(15) and the electroluminescent arrangement (17) or part of the strip-shaped Elek trode (16) a layer (14) from a field effekl semiconductor is arranged.

2. Solid-state image intensifier according to claim 1, characterized in that the electrolumines central arrangement (17) of separate streifenför migcn areas are made of a DC fluorescent material, all of which are odd-numbered electrodes (16) surround that the Feldffckt-half leather layer (14) on the insulating material layer (15), the electroluminescent areas (17) and the even-numbered strip-shaped electrodes (16) and that the strip-shaped electrodes

(16) are connected to a DC voltage source (18).

3. Solid-state image intensifier according to claim 1, characterized in that the electrolumines zenle arrangement (17) has a continuous layer (14) adjoining the field effect · semiciter layer (14) Layer of an alternating voltage fluorescent material and that all strip-shaped electrodes! (16) embedded in this phosphor layer (17) and connected to an AC voltage source (24) are bound.

4. Solid-state image intensifier according to any one of claims 1 to 3, characterized in that! the insulating layer (15) is optically opaque term.

5. Solid-state image intensifier according to any one of claims 1 to 4, characterized in that! the electroluminescent phosphor (17) in contact with the electrodes (16), the FeldetTekt halves Ileiterschicht (14) touches and this from the electrodes (16) at least partially separates.

6. Solid-state image intensifier according to claim 5, characterized in that the electrodes (16 ' are embedded in the phosphor (17) and separated from each other by at least part of the phosphor (17) are electrically separated.

7. Solid-state image intensifier after a dei Claims 1 to 6, characterized. that the field effect semiconductor (14) is zinc oxide.

1 sheet of drawings