DE2018305A1

DE2018305A1 - Phosphoreszierendes Bildwiedergabesystem

Info

Publication number: DE2018305A1
Application number: DE19702018305
Authority: DE
Inventors: Joseph Edward Berkeley Heights; Uitert LeGrand Gerard van Morris Township; N.J. Geusic (V.St.A.)
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1969-04-16
Filing date: 1970-04-16
Publication date: 1970-10-29
Also published as: US3634614A; FR2043401A5; BE748883A; GB1313395A; NL7005412A

Description

Western Electric Comp. Inc.

195 Broadway

Hew York, N.Y., 1OOO7/USA

A 31 669

system

Kurzbeschreibung

Die Erfindung beinhaltet ein Parbbildwiedergabesystem, bei dem eine Abtastung einer Phosphorschicht mit einem frequenz- oder amplitudenmodulierten Infrarotstrahl erfolgt. Eine Aussendung sichtbarer Strahlung ergibt sich durch einen ZweiphotonenprozeS oder Vielphotonenprozeö.

Ausführliche Beschreibung

Die Erfindung betrifft phosphoreszierende Bilflwiedergabesysteme, wie sio beispielsweise in Fernsehempfängern verwendet werden. Es wurden bisher verschiedne Systeme zur Erzeugung einer phosphoreszierenden Bildwiedergabe verwendet. Einige dieser Systeme wurden zur Erzeugung von farbigen Bildern verwendet*

Des bekannteste System, welches in Im wesentlichen allen Heimferne ehempfängern verwendet wird, beruht auf der sekundären Fhoephoreszensiemission, die durch einen auffallenden Elektronenstrahl erzeugt wird. Im Betrieb tastet der Elektronenstrahl, der normalerweise von einer beheizten Quelle ausgeht, die Phosphorbeschichtung zeilenweise ab, um ein Raster zu erzeugen. Der

~ 2 -009844/1250 bad original

Strahl wird bei der Abtastung amplitudenmoduliert, um eine entsprechende Änderung in der Sekundäremission sowie eine Bildwiedergabe zu erzeugen. Die Abtastgeschwindigkeiten, die je-• weilige Lebensdauer der Emission sowie das Beharrungsvermögen des menschlichen Auges sind insgesamt so aufeinander abgestimmt, daß der Eindruck einer Bewegung entsteht· Die erforderlichen Spannungen die Verminderung von Zusammenstößen mit Gasmolekülen, die Art der üblicherweise für die Kathode verwendeten Stoffe sowie andere Überlegungen führen zu der Forderung, daß sowohl die Elektronenkanone als auch die Phosphorbesehiehtung in einer dicht abgeschlossenen Röhre enthalten sein müssen.

Diese Kathodenstrahlröhre wurde der Erzeugung von Farbbildern angepaßt. Die im Handel erhältliche Form einer Farbbildröhre umfaßt allgemein eine Dreifaeh-Elektronenkanone, welche drei Strahlen erzeugt, von denen jeder die Bildinformation für eine von drei additiven Farben enthält. Bei dieser Anordnung liegen drei Arten von Phosphoren vor, von denen jeder eine Sekundäremission einer Grundfarbe erzeugt. Da alle dieser Phosphore durch irgendeinen der Elektronenstrahlen angeregt werden können, ist es notwendig, "Inseln" der Grundfarbphosphore zu erzeugen und in irgendeiner Weise eine selektive Anregung jedes Gliedes des Tripeis durch den zugeordneten Strahl des Tripels von Strahlen zu erzeugen. Dies wird allgemein durch eine Sehattenmaskierung erzielt, bei welcher die Auswahl von dem Strahlwinkel abhängt. Die konstruktiven Probleme, welche sich aus dem Erfordernis der Ausrichtung auf die Feinstruktur ergeben, sind bedeutend. Die Farbkathodenstrahlröhre bleibt bei weitem das aufwendigste Bauelement in einem Fernsehempfänger.

Ebenfalls bekannte wahlweise System^emachen auch Gebrauch von der Abtastung mit amplitudenmodulierten Strahlen von hoher Energie, welche nach unten in Strahlen geringerer Frequenz umgewandelt werden, um eine Sekundäremission bei sichtbaren Wellenlängen von einer Phosphorschioht zu erhalten. Eine Art von Anregungaenergie, welche in Betracht gezogen wurde, liegt im ultraviolet-

- 3 - · 00984A/1250 __

BAD

ten Wellenlängenbereich. Die Phosphore werden hierbei aus der großen "Vielfalt von sekundäremissionsfähigen Stoffen gewählt, wie sie beispielsweise bei lumineszierenden Füllstoffen (die-stuffs), Lasern und dergleichen verwendet werden.

Wenn derartige Systeme der Erzeugung eines Farbbildes angepaßt sind, so wird allgemein von der gleichen Art einer Dreifach-Kanonenanordnung wie bei der Kathodenstrahlröhre Gebrauch gemacht. Der Bildschirm kann wiederum aus getrennten Tripein von Inseln zusammengesetzt sein, wobei ein Glied jedes Tripeis eine geeignete charakteristische Wellenlänge emittiert. Einwahlweises System beruht auf der Eindringtiefe eines oder mehrerer Energie übertragender Strahlen zu aufeinanderfolgenden homogenenPhosphorschichten.

Obgleich ein weitgehender Bedarf zur Erzeugung eines Fernsehbildes auf einer flachen Festkörperplatte besteht, wurde dieser Bedarf gemäß dem Stand der Technik bisher nicht befriedigt. Phosphorplatten, soweit bisher bekannt, verwenden allgemein eine Kreuzpunktanordnung elektrolumineszenter Elemente. Derartige Einrichtungen sind regelmäßig monochromatisch, und die Detailauflösung ist allgemein grob.

Durch die Erfindung wird ein Phosphoreszierendes Bildwiedergabesystem zur Wiedergabe visueller Informationen geschaffen, das folgende Merkmale umfaßt *Eine Phosphorschicht zur Strahlungsemission im sichtbaren Spektralbereich, erste Bauelemente zur Energieanregung der Phosphorschicht bestehend im wesentlichen aus einer elektromagnetischen Strahlungsquelle, welche innerhalb eines Wellenlängenbereiches außerhalb des sichtbaren Spektrums emittiert, und zweite Bauelemente zur Ablenkung der Strahlung derart, daß diese aufeinanderfolgende Teile des Phosphors trifft, wobei die Strahlung innerhalb des infraroten Spektrums liegt und der Phosphor zumindest zwei sichtbare Wellenlängen emittiert, deren jede eine Amplitude aufweist, die von einem unbewaffneten menschlichen Auge unterscheidbar ist.

00984A/1250 " ⁴ "

Eine phosphoreszierende Bildwiedergabe ergibt sich durch eine Umwancfung der in die Phosphorschicht eingeführten Information in der Form infraroter Strahlung. Geeignete phosphoreszierende Stoffe für diesen Zweck aind insgesamt zu einer Emission im sichtbaren Spektrum bei zumindest zwei unterschiedlichen Wellenlängen in der Lage, von denen beide vom unbewaffneten menschlichen Auge leicht unterschieden werden körnen.

Bei einer Ausbildungsform der Erfindung ist die Wiedergabe monochromatisch, obgleich das im wesentlichen weiße Bild tatsächlich aus der gleichzeitigen Emission zweier unterschiedlicher Wellenlängen entsteht. Da bei einem solchen Ausführungsbeispiel der Wirkungsgrad der Emission der unterschiedlichen Wellenlängen verschieden ist, ergibt sich die "Farbtönung" zur Erzeugung des scheinbar im wesentlichen weißen Bildes aus der Einstellung der Amplitude der anregenden Infrarotstrahlung.

Verschieden^eAusführungsbeispiele der Erfindung können im Ergebnis zur Erzeugung eines Farbbildes führen. Gemäß den vorangehenden Ausführungen kann eine Amplitudenmodulation der Anregungsenergie eine offensichtliohe Farbversehiebung erzeugen. Bei dem besonderen Ausführungsbeiepiel ist dieser Mechanismus von einem zusätzlichen Effekt begleitet, welcher zur Erzeugung einer dritten Wellenlänge von einem mechanisch zugegebenen Phosphor führt> der bei einer Frequenz angeregt wird, die sich von der Soheitel» absorptionsfrequenz des Zweifarbenphosphors unterscheidet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich die vollständige erscheinende FarbenwaJal aus einer Kombination der Amplituden- und Frequenzmodulation der infrarote^ Anregung. Bei einer wahlweisen Ausbildungsform können zwei oder drei getrennte Strahlen einfach amplitudenmoduliert werden.

Eine marktfähige Ausführungsform der Erfindung umfaßt lediglich eine einzige Infrarotstrahluagsqu©!!©, vorzugsweise in Form eines Strahles in Säulenform«, Eine av/eckmäßige Strahlungsquelle ist ein Festkörperlaser oder Glaslaser„ obgleich kohärente

009844/1250

_ 5 —

Strahlung nicht unbedingt erforderlich ist. Elemente zur Amplitudenmodulation sowie Elemente zur Frequenzverschiebung befinden sich im fortgeschrittenen Entwicklungszustand, wobei sich verschiedene Formen bereits auf dem Markt befinden.

Eine Amplitudenmodulation kann durch elektrooptische oder magnetooptische Zwischenwirkung erzielt werden, beispielsweise gemäß den Artikeln in "Journal of Applied Physics", Band 38, Seite 1611 (1967) und "IEEE Transaction on Magnetics", Band Magaela 2, Seite 304, September 1966 (Auszug). Eine FrequenzverSchiebung kann parametrisch erzielt werden. Ein besonders wirksames, auf diesem Prinzip arbeitendes Element wurde beschrieben in "Applied Physics Letters", Band 12, Seite 308 (1968).

Die Ablenksysteme können digital oder kontinuierlich sein. Eine entsprechende Beschreibung dieser Systeme ergibt sich beispielsweise aus dar Zeitschrift "Proceedings IEEE", Band 54, Hr. 10, Seite 1437, Oktober 1966. Eine besonders zweckmäßige Anordnung kann eine Digitalablenkung in einer Richtung verwenden (cLh. feste Lagerasterlinien) in Verbindung mit einer kontinuierlichen Abtastung in der anderen Richtung nach Art der bekannten Farbfarnseh (ORT)-Anordnung.

Obgleich sich der extrem einfache Wirkungsmechanismus mit lediglich einem Strahl besonders empfiehlt, können gewisse Ausführungsformen günstigerweise zwei oder mehr getrennte Strahlen verwendtn. Ein beispielsweisee Phosphormaterial umfaßt ein wesentlich unterschiedliche» Energieniveau für eine der Farben. Ein getrennter Strahl bei einem solchen Niveau (von solcher einfallender Ire^uene, daß sich ein geringer Anregungseffekt in Bezug auf den restlichen Phosphor ,ergibt) kann günstig sein. Eine hiervon verschiedene Anordnung kann getrennte Strahlen von sich unterscheidender Infrarotwellenlänge verwenden, um die verschiedenen Farben auewahlmißig anzuregen.

Unkeeahadtt daran, ob die Anregung durch einen einfachen Strahl

009844/1250

oder einen Vielfachstrahl erfolgt, wird das bei der bekannten Farbfernsehanordmmg (ORT) vorliegende Aufzeichnungsproblem vollständig vermieden, weil die Phosphorzusammensetzung zumindest in dem für die Bildauflösung erforderlichen Maßstab homogen ist.

Obgleich das bevorzugte Anwendungsgebiet der Erfindung in weitem Umfang in Verbindung mit den vorangehend kurz beschriebenen Anordnungen zu sehen ist, sind gewisse Zusammensetzungen an sich neu und können auch in anderer Weise verwendet werden. Demgemäß bilden diese Stoffe einen Teil der vorliegenden Erfindung.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Hierin zeigt

Pig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfin&ungsgemäßen Bildwiedergabesystems in schematischer Strahlengangdarstellung,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines anderen erfindungsgemäßen Bildwiedergabesystems in schematischer Blockschaltbilddarstellung,

Pig. 3 ein mit dem Erfindungsgegenstand in Zusammenhang stehendes EnergieniyeausctPH»» bei dem auf der Ordinate Wellenzahlen für Aktivatoijenangegeben sind»

Gemäß Fig. 1 wird von einer Strahlungsquelle 1 eine Infrarotstrahlung erzeugt, welche kohärent oder inkohärent »ein kann« Die Erzeugung dieser Strahlung kann durch eine Diode 2 erfolgen, welche über Leitungen 3» 4 vorgespannt ist, die mit einer (nicht gezeigten) elektrischen Energieversorgung verbunden sind. Dioden 5 und/oder 6 (gestrichelt dargestellt) können je für eich oder beide bei einer Amplitude und/oder Prequenz Strahlung emittieren, welche eich von derjenigen der Diode 1 unterscheidet. Diese wahlweisen bzw. zusätzlichen Dioden sind mit Leitungen 7,8 und 9, 10 verteilen, die ebenfalls mit einer (nicht ge-

— *7 —

009844/125®

zeigten) Vorspannungsquelle verbunden sind. Die Diode bzw. die Dioden sind mit einem Parabolreflektor 11 versehen, welcher zusammen mit einer äußeren Linse 12 zur Parallelisierung und/oder Fokussierung eines Strahls 15 auf die Oberfläche eines Ablenkspiegels 14 dienen kann. Der Ablenkspiegel 14 ist mit einem Drehpunkt 15 versehen, um eine Abtastung in zumindest einer Richtung zu ermöglichen. In jedem Pail wird der abgelenkte Strahl 16 durch ein Linsensystem 17 fokussiert, so daß ein fokussierter Strahl 18 entsteht, welcher eine Phosphorschicht 19 auf einem Bildschirmsubstrat 20 anregt. Obgleich dies nicht veranschaulicht ist, sind Bauelemente zur Veränderung der Amplitude der Emission von den Dioden 2, 5 oder 6 bei bestimmten Ausführungsformen dea Systems nach Fig. 1 zweckmäßig." Diese Veränderung, welche kontinuierlich oder digital sein kann, ist in irgendeiner geeigneten Form ausführbar, in Abhängigkeit von der Art der gewünschten visuellen Bildwiedergabe.

Die Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Lasertechnik machte allgemein auf dem Gebiet der Infrarotstrahlen starke Fortschritte. Die Anordnung nach Fig. 2 stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar, welche von einigen dieser Fortschritte Gebrauch macht. Bei der gezeigten Anordnung wird kohärente Infrarotstrahlung durch eine Laserquelle 25 erzeugt, welche aus einem einzigen Laser 26 bestehen und durch einen oder zwei Laser 27 und 28 (gestrichelt dargestellt) ergänzt sein kann. Obgleich die Emission von der Laserquelle 25 unmittelbar verwendet und deren Ausgangsgröße intern durch irgendeines von verschiedenen Elementen moduliert sein kann, wie sie beispielsweise in der Literatur beschrieben sind, empfiehlt die Verfügbarkeit der vorliegenden Frequenzen unter Berücksichtigung des wirksamsten Betriebes der Festkörperlaser die Verwendung bestimmter nichtlinearer Hilfselemente. Die Verwendung solcher Festkörperlaser ist, wie sich versteht, lediglich äLs beispielsweise zu betrachten; ähnliche Anordnungen können von anderen kohärenten Lichtquellen Gebrauch machen, beispielsweise Gaslasern oder Flüssigkeitslasern. Bei dem gezeigten AuBführungsbeispiel wird die

- 8 009844/1250

■ - 8 -

Emission der Laserquelle 25 zuerst durch einen zweiten harmonischen Generator 29 geführt, welche eine erste Übertönung der G-rundemission der Laserquelle 25 bewirkt. Danach wird der entstehende Halbwellenstrahl 30 durch einen oder mehrere parametrische Oszillatoren 31 geführt, die mittels schematisch dargestellter Leitungen 32, 33 elektrisch abgestimmt sein können, um eine gewünschte feste oder veränderliche Ausgangsfrequenz in einem Strahl 34 zu erzeugen. Dieser Strahl 34 kann nunmehr durch einen oder mehrere Modulatoren 35 geführt werden, was beispielsweise von einer elektrooptischen Zwiachenwirkung abhängen kann, wobei in diesem Pail die Modulation in Form einer elektrischen Vorspannung durchgeführt wird, die über Leitungen 36, 37 angelegt ist, die mit einer (nicht gezeigten) Spannungaquelle verbunden sind. Ein Anregungsstrahl 38, welcher nunmehr frequenz- und/oder amplitudenjustierte Bestandteile enthalten kann, wird alsdann in ein Ablenksystem 39 von solcher Auslegung eingeführt, daß zumindest ein einziger Achsenabtaststrahl 40 erzeugt wird, der auf diese Weise freiliegende Teile einer Phosphorbeschichtung beleuchtet, welche sich auf einem Bildschirmsubetrat 42 befinden.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung werden die zusätzlichen Modulations- und Ablenkelemente 29, 31, 35, 39 nicht in Einzelheiten beschrieben. Der harmonische Generator 29 kann aus einem hinsichtlich der Phase anpaßbaren, nichtlinearen Material der Zusammensetzung BSgNa₁-NbQ,.,- aufgebaut sein. Einzelheiten, beispielsweise die kristallographische Orientierung, die Temperatur und dergleichen, sind in der Literatur eingehend beschrieben, beispielsweise in der Zeitschrift "Applied Physics Letter«", Band 12, Seite 308 (I968). Der Oszillator 31 kann auoh aus Ba₃Na ,-NbO ^ aufgebaut sein. Der Modulator 35 kenn günstigerweise einen Kristall aus Lithiumtantalat verwenden. Ein Bauelement unter Verwendung dieses Materials sowie mit einem für die Zwecke der vorliegenden Anordnung ausreichenden Frequenzbereich ist in der Zeitschrift "Journal of Applied Physica", Band 38, Seite 161-1 (1967) beschrieben. Das Ablenksystem 39 kann in verschiedener Weise ausgeführt sein. Ea kann als mechanisch rotierendes Prisma oder mit mehreren Prismen ausgebildet eein_t oder

009844/1250 - 9 -

es kann eines der elektrischen Ablenksysteme sein, bei welchen die Austrittsrichtung des Strahles 40 von dem Brechungsindex abhängt, der wiederum von der elektrischen Vorspannung abhängt, die durch (nicht gezeigte) Bauelemente zugeführt wird. Eine Verbindung, welche die gewünschten Eigenschaften aufweist, ist ein Gemisch aus Kaliumtantalat und Kaliumniobat, bekannt als. KTN. Dieses Material ist in seinem Betriebszustand kristallographisch im wesentlichen kubisch und weist infolgedessen eine große wirksame Appertur für die einfallenden und abgehenden Strahlen auf. Eine Beschreibung eines Ablenksystems unter Verwendung dieses Materials ergibt sich aus der USA-Patentschrift 3 290 619.

Phosphor, beispielsweise derjenige, aus dem die Schichten 19, 41 bestehen, stellt ein kritisches Element der Erfindung dar und ist nachfolgend näher erläutert. Es ist zweckmäßig, dieses Material anhand eines Energieniveauschemas zu beschreiben. Eine bevorzugte Verbindung zur Anwendung entweder bei einer Farboder Schwarz/Weiß-Bildwiedergabe macht von dreivelenten Sensibilisator- und Aktivatorkationen aus Ytterbium bzw. Erbium Gebrauch. Gleichgültig, ob eine Anwendung für Schwarz/Weiß- oder Parbbildwiedergabe erfolgt, kann es günstig sein, unterschiedliche sichtbare Emissionswellenlängen zu verwenden, die von. dem einzigen Ion Er^⁺ oder dem Paar Er^⁺ und Ho zur Verfügung stehen. Eine bevorzugte Matrix, welche leicht unterscheidbare Niveaus unterschiedlicher Wellenlängen und Emissionen ergibt, besteht aus einem Oxichlorid von komplizierterer stöchiometriecher Zusammensetzung als MOCl (wobei M irgendein Kation ist), wobei das Verhältnis Chlor zu Sauerstoff größer als 1 ist. Wenn eine Farbbildwiedergabe.erzielt werden soll, kann eine dritte Wellenlänge einer sichtbaren Strahlenemission von dreivalentem Thulium In einer mechanisch zugemischten Verbindung erhalten werden· Die Auswahl beispielsweise zwischen den Wellenlängen ron Br⁵⁺ und Ho , der Wellenlänge von Ho^⁺ und Tnr * erfolgt auf der Grundlage einer Absorptionsdifferenz durch den gemein- SSJMn Sensibilisator Yb⁵⁺ in unterschiedlichen Einbettungsstoffen (hosts),

009844/1250

- ίο -

Das Energieniveauschema nach Fig. 3 ist für ein solches System typisch. Die Einzelheiten der Absorptions- und Emissionsniveaus wurden spektroskopisch gemessen. Die Anregungswege für bestimmte Vielphotonenvorgänge werden jedoch von der beobachteten Emission abgeleitet. Unter Berücksichtigung der Beobachtung, daß die Anregungswege sich von den angezeigten Wegen etwas unterscheiden können, ist das Schema nichtsdestoweniger ausreichend zur allgemeinen Beschreibung der Art des Mechanismus, welcher die Grundlage für zumindest einen bevorzugten erfindungsgemäßen Phosphor bildet.

Fig. 3 gibt Daten für Yb³⁺, Er³⁺, Ho³⁺, Tm⁵⁺. Während die Paare Yb⁵⁺-Ho⁵⁺ und Yb⁵⁺-Tm⁵⁺ nicht die wirksamsten zur Energieumwandlung sind, ergibt das erstgenannte Paar eine starke grüne Fluoreszenz und ermöglicht eine erwünschte Farbverschiebung sowie eine Verbesserung des Wirkungsgrades, wenn es als zusätz-

"3+ "3+ liches Paar in ein System mit Yb -Er eingeführt wird. Ferner ergibt die Yb⁵⁺-Tm -Kopplung eine Quelle von blauer Fluoreszenz.

Die Ordinateneinheiten sind in Wellenlängen pro Zentimeter (om ) wiedergegeben. Diese Einheiten können in Wellenlängen als Angströmeinheiten (Ä) oder in Mikron (ji) gemäß folgender Beziehung umgewandelt werden:

Wellenlänge = —12 s- A= ¹⁰

Wellenzahl Wellenzahl Der linke Teil des Schema» betrifft die wesentlichen Energie-

•X ι

zustände von Yb^ in einem System nach der Erfindung. Die Absorption in dem Yb³⁺ ergibt nloh aus einer Energieanhebung von

2 2

dem Grundzustand Yb F„ /« zu dem Zustand Yb ^c/p· Dies© Absorption definiert ein Band, welches Energieniveaus bei 10 200 cm , 10 500 cm und 10 700 cm umfaßt. Die Stellen dieser Niveaus werden durch die Kristallfeldauepaltung innerhalb der Strukturen beeinflußt, welche zumindest jeweils eines von ewei verschiedenen Anionen oder zumindest eine Anionenfehlstelle pro Einheife-,zelle oder Formeleinheit aufweisen. In den Oxiohloriden bei-

009844/1250 - ¹¹ -

spielsweise umfassen sie eine breite Absorption, welche einen Scheitelwert bei etwa 0,94 M (10 600 cm" ) erreicht; dort findet eine wirksame Energieübertragung von einer mit Silizium dotierten GaAs-Diode statt (mit einer Scheitelemission bei etwa 0,93 Ji). Dies steht im Gegensatz zu der verhältnismäßig geringe» Aufspaltung in Lanthanfluorid und anderen weniger anisotropen Einbettungsstoffen, wo der Absorptionsscheitelwert bei etwa 0,98 ji für Yb⁵⁺ liegt.

Der Rest von Pig. 3 wird in Verbindung mit dem postulierten Anregungsmechanismus erläutert* Andere Energieniveauwerte und alle in der Figur angegebenen Abklingvorgänge wurden experimentell nachgewiesen.

Nachfolgend sind postulierte Anregungsmechanismen erläutert.

Wenn man der Absorption durch Yb , der Emission der GaAs-Diode,

3+ folgt, wird ein Quant zu dem emittierenden Ion Er erhalten (oder, wie ebenfalls in Verbindung mit dieser Figur erläutert ist, zu Ho oder Tm ). Der erste Übergang ist mit 11 bezeichnet. Die Anregung von Er auf den I-j-i /₂-Zustand ist hinsichtlich der Energie (mit m bezeichnet) fast genau dem Relaxationsübergang von Yb^⁺ angepaßt. Ein ähnlicher Übergang, welcher zu einer Anregung von ^ο auf Ho Ig oder von Tm auf Tm ,- führt, erfordert jedoch eine gleichzeitige Freisetzung von einem oder mehreren Phononen (+P). Der Energiezustand Er I^ /₂ hat eine wesentliche Lebensdauer, und ein Übergang von einem zweiten Quant von Yb⁵⁺ fördert den Übergang 12 zu dem ErTFr₇/«-Zustand.

■354. "354. '/ *- Der Übergang eines zweiten Quants Ho oder Tnr ergibt eine Anregung auf Ho S₂ oder, nach innerem Abklingen von TnrH,- auf Tm⁵H. (indem Energie als Phononen in der Matrix gewonnen wird), eine Anregung auf TnrF₂ mit gleichzeitiger Erzeugung eines Phonons. Ein innerer Abklingvorgang ist,in dieser Figur durch einen gewellten Pfeil ($, ) dargestellt. Bei Erbium weist das zweite Photonenniveau (Er^F₇Z₂) eine Lebensdauer auf, die sehr kurz ist, weil in dichter Nähe niedriger©Energieniveaus vorliegen, was einen schnellen Abfall
Erzeugung von Phononen bedingt.

gen, was einen schnellen Abfall zu dem Er^S,/g-Zustand infolge

009844/1 250

Die erste wesentliche Emission von Er erfolgt von dem Er S,/g-Zustand (18 200 cm"" oder 0,55 Ji im grünen Spektralbereich). Diese Emission ist in der Figur durch den breiten (doppellinigen) Pfeil A angegeben. Die Umkehr der zweiten Photonenanregung, der strahlungslose Übergang eines Quants vom Zustand Er P₇/, zurück zu Yb^ muß mit der schnellen Phononenrelaxation zu Er S, μ konkurrieren und witet nicht beschränkend. Die Phononenrelaxation auf

ρ
Er Fq /p konkurriert auch mit der Emission A und trägt zu der Emission von diesem Niveau bei. Das Ausmaß, bis zu welchem diese weitere Relaxation wesentlich ist, hängt von der Zusammen-

"D

Setzung ab. Die Erbiumemission/wird teilweise durch den Übergang eines dritten Quants von Yb zu Er herbeigeführt, wobei das Ion von Er S,/₂ ^aui* ^^r ^7/2 ^bei gleichzeitiger Erzeugung eines Phonons (Übergang I3) angeregt wird. Darauf folgt eine innere Relaxation auf Er G₁₁ /_Of was wiederum eine Relaxation auf

Er ^n/2 infolge des Übergangs eines Quants zurück auf Yb bei gleichzeitiger Erzeugung eines Phonons (Übergang 13') ermöglicht.

2
Das Er 3?q/^-Niveau wird auf diese Weise durch zumindest zwei unterschiedliche Mechanismen besetzt. Tatsächlich erhält man hierfür eine experimentelle Bestätigung dadurch, daß die Emission B als abhängig von der Größe der Einstrahlungsintensität ermittelt wird, welche einen Zwisohencharakter gegenüber der Charakteristik eines Drei-Phononenprozesses und derjenigen eines Zwei-Phononen-Prozesses für den Stoff Y₇₁OCIr₇ aufweist. Die

j I 1

Emission B im roten Spektralbereich liegt bei etwa 15 250 cm oder 0,66 ji.

Während die Emission im grünen und roten Spektralbereich vorherrschend ist, liegen zahlreiche andere Emissionswellenlängen vor, von denen die stärkste, mit C bezeichnet, im blauen Spektralbereich (24 400 cm oder 0,41 ju) liegt. Diese dritte

2
Emission C geht von dem Er Hg /^-Niveau aus, das wiederum durch zwei Mechanismen besetzt wird. Bei dem ersten Mechanismus wird Energie durch einen Phononenprozeß von dem Niveau Er G-I₁ /₂ aufgenommen. Der andere Mechanismus ist ein "Vier-Photonen-Prozeß, dem zufolge ein viertes Quant von Yb'⁺ auf Er^⁺ übertragen wird,

- 13 009844/ 1 250

- 13 - wobei eine Anregung von dem Niveau Er G-... /o ^au*· Er G-q/o (Übergang 14) erfolgt. An diesen Sprung achließt sich ein innerer Abklingvorgang auf Er D₁- /p an, von wo aus Energie zu Yb zurückübertragen werden kann, wobei ein Abklingvorgang von Er auf Er IL i~ (Übergang H¹) erfolgt.

Eine wesentliche Emission von Holmium tritt lediglich durch einen Zwei-Photonen-Prozeß auf. Eine Emission herrscht von dem Niveau Ho Sn im grünen Spektralbereich (1 ^;. 350 cm" oder 0,54^u) vor. Ein ähnlicher Vorgang in Thulium führt ebenso zu einer Emission durch einen Drei-Photonen-Prozeß (von Tm G* im blauen Spektralbereich bei etwa 21 000 cm oder 0;47;u). Der hierfür verant- ^x wortliche Mechanismus ergibt sich aus Pig, 3 sowie der vorangehenden Erläuterung.

Die Einzelheit in Pig, 3 unten ist das Ergebnis einer Dehnung

eines Teiles des Ρ_ς /p-Multipletts für Ytterbium in zwei verschiedenen beispielsweisen Einbettungsstoffen. Die Dehnung erfolgt in den gleichen Ordinateneinheiten der Wellenzahlen. Ab-

3+
Sorptionsspektren sind für Yb in einem Oxichlorideinbettungsstoff und auch für das gleiche dreivalente Sensibilisatorion einem Wolframateinbettungsstoff gezeigt« Die Oxichlorid-Aufspaltung ergibt stärker betonte Linienmaxima in den gezeigten Teilen des Spektrums. Eines dieser Maxima mit der Bezeichnung a tritt bei etwa 10 200 cm oder etwa 0,93 ./U auf. Im Gegensatz hierzu liegen viele schärfere Absorptionsmaxima in dem Spektrum für das Wolframat vor. Zum Zwecke der vorliegenden Erläuterung ist eine Absorption in dem Bereich b betrachtet. Tatsächlich ist die Emission im blauen Spektralbereich von Tm verhältnismäßig schwierig anzuregen. Indem der Phosphor bei etwa TO 200 cm (a) oder bei 10 500 cm mit einer geeigneten Amplitude einem Pumpvorgang unterworfen wird, ist mit dem unbewaffneten Auge lediglich die Emission von Er^⁺ und Ho von dem Oxichloridstoff unterscheidbar. Durch Änderung der Amplitude irgendeiner dieser Wellenlängen

3+ 3+
kann die Er - und Ho^ -Aktivatoremission von im wesentlichen reintm Grün zu im wesentlichen reinem Rot in der erläuterten Wei-

- 14 009844/1250

se verändert werden. Durch Beaufschlagung des Wolframates oder b-Gitters bei etwa 10 350 cm sowie einer geeigneten Amplitude (beim vorliegenden Beispiel liegt die Amplitude eine Größenordnung höher als für das Oxichlorid) mit einem Pumpvorgang kann sich eine unterscheidbare Emission von dem in dem Wolframat enthaltenen Aktivatorion ergeben. Gemäß einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält das Wolframatgitter als einziges Aktivatorion das dreivalente Ion von Thulium. Demgemäß wird durch eiDen Pumpvorgang ftei dieser Wellenlänge eine im blauen Spektralbereich liegende Tm -Emission erzeugt. Die Ab-Sorption für Yb in dem Oxichlorid bei dieser Wellenlänge ist ausreichend schwach, so daß keine unterscheidbare Emission von dem Er^ - oder Ho -Aktivator in diesem Gitter entsteht.

Da die erfindungsgemäßen Phosphore in Pulverform oder polykristalliner Form vorliegen können, stellt das Wachstum kein besonderes Problem dar. Beispielsweise können Oxichloride hergestellt werden, indem die Oxide (seltene Erden und Yttrium« oxide) in Salzsäure aufgelöst, zur Bildung der hydrierten Chloride verdampft, üblicherweise nahe 100⁰C im Yakuum dehydriert und mit Clg-Gas bei erhöhter Temperatur' (etwa 900⁰C) behandelt werden. Das entstehende Erzeugnis kann ein oder mehrere Oxi^c\iloride umfassen, wobei Trichloride oder Gemische derselben von den Dehydrierungsbedingungen, der Güte des Vakuums und den Kühl be dingungen abhängen. Das Trichloirid schmilzt bei erhöhter Temperatur und kann als Flußmittel wirken, um die Oxichloride zu kristallisieren. Die YbOCl-Struktur wird durch hohe Y-Gehalte, Zwischenwerte und Dehydrationsgeschwindigkeiten und niedrige Abkühlgeschwindigkeit bevorzugt, während die komplizierteren Chloride, beispielsweise Yb^OCl₇, durch einen hohen Gehalt an seltenen Erden, eine geringe Dehydration und eine schnelle Abkühlung begünstigt werden,, Das Trichlorid kann im wesentlichen durch Waschen mit Wasser entfernt v/erden, Di® Dehydrierung sollte genügend langsam sein (üblicherweise fünf Minuten oder mehr), um einen übermäßigen Verlust an Chlor zu vermeiden.

- 15 009844/1250

Oxibromide und Oxijodide können mit ähnlichen Mitteln unter Verwendung von Bromhydratsäure sowie gasförmigem HBr oder Jodhydratsäure sowie gasförmigem HI anstelle von Salzsäure und Cig in dem Verfahren hergeßtellt werden.

Bleifluorchlorid und Fluorbromid können in einfacher Weise durch Zusammenschmelzen von PbI₉ und PbCl_p oder PbBr_p hergestellt werden. Die Erzeugnisse können wiederum mit den Oxidhaiogenidphosphoren zusammengeschmolzen werden, um ihre Eigenschaften einzustellen.

im-

Fatrim-Ytterbium-Wolframate mit Tm können aus einem ü^WgO,,-Flußmittel durch langsames Abkühlen von 1275⁰C gewonnen werden; Yttrium-Ortho-Aluminate mit Yb und Ho können in einfacher Weise aus Flußmittel auf Bleioxidbasis und durch Abziehen von der Schmelze gewonnen werden.

Wichtig für die Erfindung ist die Verwendung eines Gemisches von Pulvern, von denen jedes eine verschiedene Kristallfeldumgebung für die Ionen seltener Erden aufweist, jeweils sensibilisiert durch Yb^ , wobei ein Pulver Τπγ als Sensibilisator umfaßt,

/oder

während das oder die anderen Pulver durch Er und JRo sensibilisiert sind, alle jeweils in Verbindung mit einer Infrarotquelle, bei welcher sowohl die Frequenz als auch die Intensität verwendet werden können. Beispiele von Phosphormatrizen sind Oxichloride, Oxibromide von Oxijodide von seltenen Erden, die entsprechenden Wismutverbindungen (beispielsweise solche mit einem Gehalt an BiOCl), die Oxichalogenide (beispielsweise solche mit einem Gehalt an ThOS) und Fluorhalogenide (beispielsweise solche mit einem Gehalt an PbFCl oder PtPBr), Fluoride seltener Erden, Orthoaluminate und Galliumgranatsteine, Wolframate, Molybdate, Phosphate und Vanadate. Diese werden am besten in Kombinationen

3+
verwendet, wo die breitesten Yb -Absorptionslinien für die Matrix mit Tnr vorliegen und schmalere Absorptionen solchen mit Er und/oder Ho zugeordnet sind.

- 16 009844/1 250

Die Oxichloride, Oxibromide und Oxijodide sind bevorzugte Beispiele für eine in einem schmalen Band erfolgende Ytr⁺-Absorption; hiervon sind die Oxichloride bevorzugt» Die letzteren bestehen aus zumindest zwei Varianten, obgleich andere nicht als ausge-. schlossen zu betrachten sind. Diese weisen verschiedene Struktüren einschließlich a) der tetragonalen B 4j - P4/nmm-Struktnrr gemeinsam mit YOCl oder b) einer Hexagonalstruktur mit einem Sauerstoff/Chlor-Verhältnis von weniger als 1 auf, wofür eine Verbindung mit folgenden analysierten Metallverhältnissen typisch ist: Ί = 56 fo, Yb = 43 % und Er = 1 #, Gitterkonstanten A_Q = 5,607 und 0_q = 9,206 und vorherrschende d-Abstände von 9,20, 2,33, 3,09, 4,62 und 2,83. Die Analyse ergibt eine Struktur (RE),OCl₇, wobei RE irgendeine der seltenen Erden oder Yttrium bedeutet. Von diesen beiden Strukturen ist (b) wegen des größeren Bereiches der fluoreszierenden Eigenschaften vorzuziehen. Diese Struktur wird zum Zwecke einer Vereinfachung verallgemeinert als Y^OCl₇ wiedergegeben. Ma_n ,-Yb_n r-WO. , Na_n ,-Yb_n r-MoO, und bivalente Ionen

O,0 O,0 4 O,p O₁O 4

enthaltende Fluoride sind bevorzugte Ausführungsformen für die

3 +
Breitband-Yb^ -Absorptionsgruppe. Die letztere braucht jedoch nicht verwendet zu werden, wenn eine genügende Anzahl von schmalbandigen Absorptionstypen zur Verfügung steht.

Während die strukturellen Betrachtungen wesentlich sind, müssen die Verbindungen auch die erforderlichen Ionenpaare Yb -Er , Yb^⁺-Ho , Gemische hiervon oder Yb^⁺-TnT⁺ enthalten. Wie in Verbindung mit Pig. 3 beschrieben, erfolgt der anfängliche Energieübergang auf Yb . Ein Minimum dieses Ions wird zu 5 $> auf der Basis eines gesamten A-Kationengehaltes festgesetzt (z.B. ABO-, A,B,-0.|2> IA> A¹J WO,), da schätzungsweise unterhalb dieses Niveaus der Übergang unzureichend ist, um einen nutzbaren Ausgangswirkungsgrad zu erzeugen, unbeschadet des Gehaltes am Aktivator. Ein bevorzugtes Minimum von etwa 10 # auf der gleichen Basis kann unter geeigneten Bedingungen eine Ausgangsintensität herbeiführen, welche mit den besten Galliumphosphid-Dioden zu konkurrieren vermag. Der maximale Ytterbiumgehalt beträgt im wesentlichen 100 $ nuf der gleichen Basis. Ein Vorteil von Zu-

_ 17 _ "bad original

009844/ 1250

sammensetzungen nach der Erfindung liegt darin, daß solche Gehalte an seltenen Erden tolerierbar sind. Für einen Ytterbiumgehalt oberhalb 80 $ steigt jedoch die Helligkeit bei steigendem Ytterbiumgehalt nicht wesentlich an; daher stellt dieser Gehalt ein bevorzugtes Maximum dar.

Eine starke Aktivatorfluoreszenz kann sich, wie erwähnt, von im wesentlichen rein grüner Emission bei etwa 0,54 bis 0,55>u zu einem Gemisch aus Grün und Rot bei etwa 0,66 ji verändern, wenn Er oder Er + Ho der Aktivator ist. Wegen der Wirkung der AustauOofckopplung von Yb^ zu Er bei einem inneren Abklingvorgang zeigt die Rotemission von Erbium das Bestreben, für eine größere Ytterbiumkonzentration vorzuherrschen. Eine Ytterbiumkonzentration zwischen etwa 20 und 50 $ ergibt ein Gemisch der Strahlungsemission von Grün und Rot für (YbErY)^OCl₁₇, Während Mengen über 50 f° unter den meisten Umständen eine abgegebene Emission in Annäherung an rein rot» Strahlung ergeben. Ein bevorzugter Bereich für eine rote Strahlung emittierende Phosphorbesohichtung liegt demgemäß zwischen 50 und 80 fo Yb .·

von

Der Erbiumbereich erstreckt sich/etwa 1/16 $> bis 20 $>. Unterhalb des Minimums ist von Erbium abgegebene Strahlung nicht wahrnehmbar. Oberhalb des Maximums, welches lediglich für hohe Yb-Konzentrationen erreicht wird , löschen innere atrahlungslose Vorgänge die abgegebene Erbiumstrahlung im wesentlichen aus. Ein bevorzugter Bereich erstreckt sich von etwa 1/4 i° bis etwa 2 %. Das Minimum wird durch das subjektive Kriterium bestimmt, dasslediglich bei diesem Niveau eine beschichtete Diode mit genügender Ha^ligkeit zur Beobachtung in einem normal belichteten Raum zu (Halten ist. Die obere Grenze ergibt sich aus der Beobachtung, daß eine weitere Steigerung die abgegebene Strahlung für irgendein gegebenes Pumpniveau nicht wesentlich steigert.

Holmium, das als Zusatz zu Erbium in Verbindung mit Ytterbium aowie auch mit Ytterbium allein empfohlen wird, kann in einer

- 18 009844/1250

Menge von etwa 1/50 $ bis etwa 5 % vorliegen, um eine grüne Strahlungsemission zu erzielen oder die grüne Strahlungsemission von Erbium zu verstärken. Eine solche Aktivierung kann in dem Zwischenbereich von 20 bis 50 % Yb aliein oder beim Vorliegen von Erbium sowie auch bei größeren Konzentrationen des Yb günstig sein. G-erhge Mengen von Holmium erzeugen eine geringe unterscheidbare abgegebene Strahlung bei Betrachtung mit dem Auge. Mengen von im wesentlichen größer als 2 % ergeben keine wesentliche Steigerung; Mengen oberhalb etwa 10 $ ergeben eine wesentliche Auslöschung. Thulium kann auch Phosphore aktivieren, wobei der Gehalt des Thuliums den Erfordernissen der abgegebenen Strahlung im blauen Spektralbereich unterworfen ist. Mengen von etwa 1/16 % bis etwa 5 fi sind wirksam. Grenzen werden auf Grund gleicher Überlegungen wie beim Holmium ermittelt.

Wenn der erforderliche Kationengehalt des Materials nicht durch die Gesamtheit aus Yb+Er+Ho+Tm erzielt wird, können "inerte" Kationen eingeschlossen werden, um den Mangel zu ergänzen. Derartige Kationen weisen günstigerweise keine Absorptionsniveaus unterhalb und innerhalb einer kleinen Anzahl von Phononen irgendeines der Niveaus auf, die für die beschriebenen Vielfachphoto— nenprozesse wesentlich sind. Ein Kation, welches sich als geeig-

2+ ^5+ net erwies, ist Yttrium. Andere Kationen sind Pb , Gd^ und

Andere Erfordernisse entsprechen allgemein denjenigen für Phosphorstoffe. Verschiedene Verunreinigungen, welche ei*e UnerWÜnSChte Absorption erzeugen oder die erfindunsgemäßen Systeme in anderer Weise "vergiften" können, sind zu vermeiden. Als allgemeine Vorschrift ist eine Reinhaltung der Verbindungen auf einem Wert angemessen, welche einem Reinheitsgrad der Ausgangssubstanzen von 99,9 % entspricht. Eine weitere Verbesserung ergibt sich jedoch durch weitere Reinheitssteigerung auf zumindest 99,999 f°»

"5+
Die Absorptionsbanden von Yb liegen bei verschiedenen Energieniveaus, und zwar in Abhängigkeit von den Eigenschaften des das Ion einhaltenden Einbettungsmaterials. Somit kann ein Phosphor

durch 3

- 19 -

aus einem Gemisch von zwei oder mehr Phosphoren, die durch Yb .

0 098U/1250

sensibilisiert sind, vorzugsweise durch Anwendung einer Schmal-

3+ bandanregung in einem besonderen Absorptionsbereich für Yb , in einem besonderen Einbettungsmaterial angeregt werden. Diodenanordnungen, bei welchen verschiedene Dioden bei verschiedener Frequenz emittieren (z.B. durch verschiedene Indium-Dotierungsniveaus) können verwendet werden, um eine solche Selektivität zu erzielen. Wahlweise können einzelne Bestandteile .eines Phosphorgemisches mit einem einzigen Strahl unter Verwendung eines parametrischen Oszillators angeregt werden, welcher in Ausgangswellenlängen abgestimmt sein kann, um eine Anpassung auf die gewünschten Absorptionsbereiche von Yb in den verschiedenen Matrizen zu erzielen, und welcher hinsichtlich seiner Intensität verändert werden kann, um die gewünschten Fluoreszierungsniveaus zu erreichen.

Es ist nunmehr das beispielsweise Gemisch a)

^b> ^Na0,5^Yb0,49^Tm0,01^WO4

betrachtet. Die erstgaßnnte Komponente emittiert im grünen Bereich (0,54 - 5 ^w) bei schwacher infraroter Anregung, wobei sich die grüne Farbe über Zwischenfarben zu rot (0,66 ^μ) zu verschieben scheint, wenn die Anregungsamplitude steigt. Bei dieser Verbindung weist Yb Absorptionsmaxima bei 0,94, 0,95, 0,98 ^u auf, wobei keine Absorption zwischen 0,96 und 0,97 μ vorliegt. Die zweitgenannte Substanz emittiert blaue Strahlung (0,47 μ) unter starker infraroter Anregung und weist Absorptionsmaxima im Bereich von 0,96 - 0,97 ,μ sowie auch bei allen anderen Frequenzen auf. Daher ist es möglich, eine blaue Emission von dem Wolframat (b) allein anzuregen (über die Yb^⁺-AbSorptionsmaxima in dem Bereich von 0,96 - 0,97 μ) oder beim Vorliegen des Oxichlorids (a). Der Prozeß für die Emission blauer Strahlung aus , Tm ist verhältnismäßig unwirksam und erfordert eine wesentlich stärkere Anregung als bei der Erzeugung einer roten oder grünen Emission nun Erbium und/oder Holmium in dem Oxichlorid.

009844/1250 -20-

Somit hat die Emission von (b) ©inen kleinen Einfluß auf die Färbung der abgegebenen Gesamtstrahlung, wenn sowohl (a) als auoh (b) angeregt werden, beispielsweise bei einem Niveau von 0,98 μ, das zur Erzeugung einer Erbiumemission ausreicht.

Die Anregungsquelle kann eine Anordnung von kohärenten oder inkohärenten Dioden sein, wobei eine Diode bei jeder kritischen Frequenz in Abhängigkeit von programmierten Signalen gesteuert emittiert, oder die Anregungsquelle kann ©ine kohärente Quelle gefolgt von einem parametrischen Oszillator sein, welcher die Ausgangsfrequenz über den notwendigen Bereich zu verschieben vermag, sowie einem Modulator zur Änderung der Ausgangsintensität. In dem Falle des parametrischen Oszillators kann eine Frequenzverschiebung aus der Anlegung einer mechanischen Belastung an dem parametrischen Oszillator sowie auch durch eine Temperaturänderung entstehen^ eine Intensitätsmodulation kann durch die Verwendung eines elektrooptischen Standardmodulators gesteuert werden, beispielsweise auf der Basis von LiTaO,, wie dies in der Zeitschrift "Journal of Applied Physics", Band 38, Seite 1611 (1967) beschrieben ist. Der erfindungsgemäß erwartete Kurztermaufschlag (short term impact) liegt auf dem Gebiet der mittels Infrarotanregung erzeugten Bilddarstellung. Diese Energie, allgemein in Form eines oder mehrerer Strahlen, wird allgemein dazu gebracht, einen im wesentlichen homogenen Phosphor entweder von vorn oder von hinten abzutasten. Es wurde eine Anordnung beschrieben, welche zu einem im wesentlichen schwarzen und weißen Bild führt. Systeme, mit denen zumindest zweifarbige oder auch dreifarbige Bilder erzeugt werden können, indem von Änderungen der Frequenz und/oder Amplitude Gebrauch gemacht wird, um eine Anpassung auf unterschiedliche Gitterabsorptionen zu erzielen und/oder das Vorherrschen unterschiedlicher Vxelphotonenprozesse hervorzurufen, wurden beschrieben.

Während ein wesentlicher Vorteil nach der Erfindung darin zu sehen ist, daß ein homogener Phosphor (bisweilen mit zugemisch-Albit) verwendet wird, können gewisse Anordnungen den Wunsch

- 21 009844/1250

nach einem gemusterten Bildschirm erwecken. Es ist zu erwarten, daß jede solche Anordnung ebenfalls einen Abtaststrahl verwendet, obgleich die Abtastung diskontinuierlich oder quasikontinuierlich sein kann.

Unter gewissen Umständen kann es günstig sein, auch gewisse erfindungsgemäß beschriebene Phosphore in Verbindung mit einer Anordnung infraroter Strahlungsquellen zu verwenden. Bevorzugte Anordnungen umfassen Kreuzpunktanordnungen von G-alliumarsenid-Dioden. Obgleich eine solche Anordnung gemäß der vorliegenden Lehre nicht bevorzugt zu werden braucht, sind gewisse vorliegend beschriebene Phosphore mit Vorteil in einem solchen System zu verwenden.

Die Erfindung betrifft in weitem Umfang die bildliche Darstellung von Information. Hierunter ist regelmäßig repräsentative Information zu verstehen, wie sie von dem menschlichen Auge in Lebenssituationen erkannt wird. Eine solche Information wird nicht durch Veränderung der Farbe dargestellt, wo Farbe verwendet wird, sondern auch durch eine Veränderung der ParbintenBität. Unter gewissen Umständen ist es günstig, die Information so darzustellen, daß keine Intensitätsgradationen eingeschlossen sind. Die erfindungsgemäßen Systeme und Phosphore sind, wie sich versteht, in gleicher Weise auch für solche Zwecke anwendbar.

0098U/12 50

Claims

Ansprüche

Phosphoreszierendes Bildwiedergabesystem zur Darstellung visueller Informationen mit einer Phosphorschicht zur Emission im sichtbaren Spektralbereich, ersten Bauelementen zur Energiebeaufscfhlagung der Phosphorschicht bestehend im wesentlichen aus einer elektromagnetischen Strahlungsquelle mit einem Wellenlängenbereich -außerhalb des sichtbaren Spektrums und einem zweiten Bauelement zur Ablenkung der Strahlung in der Weise, daß diese auf aufeinanderfolgende Teiledes Phosphors auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung innerhalb des infraroten Spektralbereiches liegt und der Phosphor zumindest in zwei sichtbaren Wellenlängen emittierend ausgebildet ist, deren jede eine Amplitude aufweist, die vom unbewaffneten menschlichen Auge unterscheidbar ist.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erscheinende Trennung zwischen den beiden Wellenlängen der sichtbaren Strahlung von einem Parameter der infraroten Strahlung abhängig gemacht ist.
3« System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter die Frequenz ist und der Phosphor im wesentlichen aus einem mechanischen Gemisch von zumindest zwei verschiedenen Verbindungen besteht, deren jede zumindest ein ausschließliches Aktivatorion enthält und in welcher eine Frequenzänderung der infraroten Strahlung zu einer selektiven Absorption und folglich einer selektiven Emission innerhalb eines gegebenen Gliedes der zugemischten Verbindungen führt.
4. System nach einem der Ansprüche 1 - 3_f dadurch gekennzeichnet, daß die infrarote Strahlung kohärent ist und zumindest ein Laser (25) zu deren Erzeugung vorgesehen ist.

- 2 009844/1250
5. System nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlungsquelle inkohärent ist und zumindest eine infrarote Strahlung emittierende G-alliumarsenid-Diode

(2) umfaßt und Bauelemente (Leitungen 3, 4) zur Vorwärtsvorspannüng der Diode vorgesehen sind.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle zumindest zwei Dioden mit Emissionsmaxima bei unterschiedlichen Wellenlängen im Infrarotbereich umfaßt.
7. System nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphor im wesentlichen aus einem mechanischen Gemisch von teilchenförmigen! Material einschließlich Teilchen unterschiedlicher Verbindungen besteht, deren 3ede mit einem ausschließlichen Aktivatorion sensibilisiert ist, um eine Emission bei einer unterschiedlichen sichtbaren Wellenlänge hervorzurufen, und daß die Verbindungen sich unterscheidende Absorptionsspektren über eioen Teil des Infrarotspektrums aufweisen, so daß die erscheinende farbige Strahlungsemissioh durch Änderung der Art der energieübertragenden Infrarotemission zu verändern ist.
8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Verbindungen ein Oxichlorid mit einem Verhältnis Chlor/Sauerstoff größer als 1 ist.

00 9 8 A U1250