DE68903393T2

DE68903393T2 - Selektiver lichtverschluss, sein herstellungsverfahren und seine anwendung in einem bilddetektor.

Info

Publication number: DE68903393T2
Application number: DE8989400172T
Authority: DE
Inventors: Bernard Hepp; Pesant Jean-Pierre Le; Bruno Mourey
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1988-01-22
Filing date: 1989-01-20
Publication date: 1993-03-18
Anticipated expiration: 2009-01-21
Also published as: EP0326467B1; FR2626385A1; FR2626385B1; DE68903393D1; EP0326467A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selektives Lichtverschlußorgan, und insbesondere eine Vorrichtung, die die Blendwirkung eines Bilddetektors begrenzt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung dieses Verschlußorgans und seine Anwendung in einem Bilddetektor, wie z. B. einer Fernsehkamera vom Vidicon-Typ, sowie auf eine Detektorvorrichtung vom Ladungstransfertyp (CCD).
Auf dem Gebiet der Aufnahme von Lichtbildern können zwei Probleme der Überbelichtung oder Blendung auftreten: - Die mittlere Lichtstärke des aufzunehmenden Bildes ist größer als die vom Bilddetektor zugelassene. In diesem Fall wird eine mechanische Blende oder eine optische Absorptionsplatte in der optischen Bahn angeordnet, wodurch der mittlere Lichtfluß begrenzt wird, der am Detektor ankommt. - Die Lichtstärkedynamik des aufzunehmenden Bilds ist größer als die des Bilddetektors. Dies ist beispielsweise der Fall für hochempfindliche Kameras, die für Nachtbetrieb konzipiert wurden und ganz plötzlich in ihrem Erfassungsfeld das Bild eines Automobilscheinwerfers empfangen. Dies gilt auch für Fernsehkameras, die für Sportberichterstattungen verwendet werden, wenn sie von einer Schattenzone in eine Sonnenzone eines Stadions schwenken.
In beiden Fällen wird der Bilddetektor geblendet, da die Dynamik des wiederzugebenden Bilds zu groß wird.
Es gibt derzeit keine einfache Vorrichtung, um örtlich und auf kontrollierte Weise die Lichtstärke gewisser Zonen eines Bildes zu verringern, um dieses Blendphänomen abzuschwächen.
Die französische Patentanmeldung Nº 86 11 728, sowie der Aufsatz "Bistability and thresholding by a new photoconductor-twisted nematic liquid crystal device with optical feedback" von R.A. Athale et al, veröffentlicht in der Zeitschrift Applied Optics, vol. 20, Nº 8 vom 15.4.1981, Seiten 1424 bis 1432, beschreiben optische Flüssigkristallventile, die durch einen Photowiderstandseffekt gesteuert werden. Diese optischen Ventile erbringen jedoch keine ausreichende Reaktionsdynamik.
Erfindungsgemäß wird also eine Vorrichtung vorgeschlagen, die eine große Reaktionsdynamik bietet, um in verschiedenen Systemen, wie z. B. Fernsehkameras oder Röntgen-Bildverstärkern, verwendbar zu sein.
Die Erfindung betrifft also ein selektives Lichtverschlußorgan mit einer ersten Lamelle und einer zweiten, lichtdurchlässigen Lamelle, die zwischen sich ein elektro-optisches Material einschließen, wobei die zweite, lichtdurchlässige Lamelle auf ihrer mit dem elektro-optischen Material in Berührung stehenden Seite mindestens eine Steuer-Gegenelektrode trägt, während die erste Lamelle auf ihrer in Berührung mit dem elektro-optischen Material stehenden Seite eine Vielzahl von Bildelektroden, mindestens eine Steuerelektrode und Elemente aus Photowiderstandsmaterial trägt, deren Widerstand mit der einfallenden Beleuchtung variiert und die je eine Bildelektrode mit der Steuerelektrode koppeln können, wobei die Bildelektroden in Matrixform angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element aus Photowiderstandsmaterial eine Bildelektrode umrahmt und einerseits mit einer Bildelektrode und andererseits mit der Steuerelektrode in Berührung steht.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines selektiven Verschlußorgans nach Anspruch 15.
Schließlich betrifft die Erfindung auch einen Bilddetektor, der das oben erwähnte selektive Verschlußorgan verwendet, mit einem optischen Eingangssystem und einer lichtempfindlichen Oberfläche, wobei der Bilddetektor außerdem ein selektives Verschlußorgan aufweist, das zwischen dem optischen Eingangssystem und der lichtempfindlichen Oberfläche angeordnet ist, und wobei die beiden Lamellen des Verschlußorgans ebenso wie die Bildelektroden und die Gegenelektroden aus einem lichtdurchlässigen Material sind.
Die verschiedenen Gegenstände und Merkmale der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt von oben ein Ausführungsbeispiel eines Verschlußorgans gemäß der Erfindung.
Fig. 2 zeigt im Schnitt das Verschlußorgan aus Fig. 1.
Fig. 3 ist ein elektrisches Ersatzschaltbild des erfindungsgemäßen Verschlußorgans.
Fig. 4 zeigt das Verschlußorgan aus Fig. 2 mit Polarisatoren.
Fig. 5 zeigt eine Betriebskennlinie eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung.
Die Fig. 6 und 7 zeigen ein Verschlußorgan gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 8 zeigt eine andere Variante eines Verschlußorgans gemäß der Erfindung.
Die Fig. 9 bis 13 zeigen verschiedene Verfahrensschritte des Herstellungsverfahrens eines erfindungsgemäßen selektiven Verschlußorgans.
Fig. 14 stellt ein Anwendungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verschlußorgans dar.
Fig. 15 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verschlußorgans in Anwendung auf einen Ladungstransferdetektor.
Fig. 16 zeigt eine Kurve Kontrast-Spannung für einen doppelt brechenden Flüssigkristall.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel des optischen Verschlußorgans nach der Erfindung.
Es besitzt, wie in Fig. 2 zu sehen, zwei Lamellen 1 und 2, die einen Flüssigkristall 3 umschließen. Die Seite 10 der Lamelle 1 in Kontakt mit dem Flüssigkristall 3 enthält Bildelektroden 11 (Pixel). Jede Bildelektrode wird von einem Element aus Photowiderstandsmaterial 13 umgeben. Diese lichtleitenden Elemente sind in Kontakt mit mindestens einer Steuerelektrode 12.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 besteht die Steuerelektrode 12 aus einem quadratischen Raster. In jeder Masche des Rasters ist eine Bildelektrode 11 enthalten, und der Kontakt zwischen der Bildelektrode 11 und der Steuerelektrode 12 ergibt sich über das Photowiderstandsmaterial 13, das die Bildelektrode 11 umgibt. Auf der Seite 20 der Lamelle 2 ist eine Gegenelektrode 21 vorgesehen.
Schließlich kann ein Spannungsgenerator V eine Potentialdifferenz zwischen die Steuerelektrode 12 und die Gegenelektrode 21 anlegen.
Die Fig. 3 zeigt ein elektrisches Ersatzbild der so realisierten Vorrichtung. In Serie sind also zwischen den Klemmen des Generators V angeschlossen: - die Steuerelektrode 12, - das Photowiderstandsmaterial 13, - der Flüssigkristall 3, der durch einen Widerstand und einen dazu parallelen Kondensator symbolisiert wird, - die Gegenelektrode 21.
Das Photowiderstandsmaterial 13 ist so gewählt, daß der Widerstand abhängig vom auftreffenden Licht variiert.
Insbesondere ist dieses Material so ausgewählt, daß sein Widerstand abnimmt, wenn die Beleuchtung zunimmt. Wenn in diesem Fall die Beleuchtung des Photowiderstands zunimmt, dann nimmt sein Widerstand ab und die Spannung des Generators 5 überträgt sich auf den Flüssigkristall, wodurch das Verhalten des Flüssigkristalls verändert wird und damit auch die Übertragungseigenschaft für Licht.
Indem ein Photowiderstandselement 13 jeder Bildelektrode 11 zugeordnet wird, ergibt sich eine Anordnung von Verschlußorganen, von denen jedes einzeln abhängig von dem auf es fallenden Licht reagiert. So kann ein Verschlußorgan eine große Leuchtdichte empfangen und die Übertragung von Licht beschränken, während ein benachbartes Verschlußorgan weniger Licht empfangen kann und sich anders verhält.
Wenn die Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 Licht durchlassen soll, dann sind die beiden Lamellen 1 und 2 ebenso transparent wie die Bildelektroden 11 und die Gegenelektrode 21. Den beiden Seiten der Vorrichtung werden dann zwei Polarisatoren 5 und 6 zugeordnet, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.
Wenn dagegen der Flüssigkristall 3 vom nematischen Spiraltyp ist, dann stehen die beiden Polarisatoren 5 und 6 mit ihren Polarisationsachsen senkrecht und die beiden Polarisatoren sind unbedingt erforderlich mit dem nematischen elektrooptischen Spiraleffekt.
Eine elektrische Wechselspannung wird an die Klemmen der Vorrichtung (zwischen die Gegenelektrode und die Steuerelektrode) angelegt.
Im Dunkeln oder bei geringem Lichteinfall ist der Widerstand des Photowiderstands groß und die Speisespannung fällt an diesem Widerstand ab. Die Spannung an den Bildelementen und damit dem Flüssigkristall ist also gering.
Bei zunehmender Beleuchtung nimmt der Widerstand des Photowiderstands ab und die Speisespannung liegt am Flüssigkristall an, der somit umschaltet. Der elektrooptische Effekt des Kristalls hat die Wirkung, die Lichtstärke zu verringern, die in einer Zone des Bildes auftritt, wo sie zu groß ist.
Fig. 5 zeigt eine Kurve der von dieser Vorrichtung übertragenen Lichtstärke abhängig von der einfallenden Lichtstärke. Man erkennt, daß unter einem gewissen Wert der einfallenden Lichtstärke die übertragenen Lichtstärke direkt proportional zur einfallenden Lichtstärke ist, während oberhalb dieses Werts die übertragene Lichtstärke eine Sättigung aufweist.
Die verschiedenen Parameter des optischen Ventils (Dicke der Zelle, Art des Flüssigkristalls, Typ des elektrooptischen Effekts, Dicke des Photowiderstands, Dicke, Form usw.) können angepaßt werden, um diejenige Kurve der übertragenen Lichtstärke abhängig von der einfallenden Lichtstärke zu bekommen, die am besten den Anwendungserfordernissen entspricht, insbesondere was die Empfindlichkeit der Vorrichtung angeht. Da schließlich das optische Ventil in einzelne Bildelemente aufgeteilt ist, kann die örtliche Verringerung der übertragenen Lichtstärke nur eine Oberfläche betreffen, die mindestens gleich der des Bildelements ist. Man erkennt also, daß die Anzahl von Bildelementen oder das Rastermaß der Struktur von der Feinheit abhängt, mit der man die Blendwirkung vermeiden will.
Die Fig. 6 und 7 zeigen ein Verschlußorgan gemäß dem Stand der Technik. Bei diesem Verschlußorgan umgeben die Elemente aus Photowiderstandsmaterial 13 nicht mehr die Bildelektroden 11. Beispielsweise bestehen sie aus Inseln. In diesem Fall durchquert das Licht im Durchlichtbetrieb das Verschlußorgan zwischen den Bildelektroden, da im Gegensatz zur Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 kein Photowiderstandsmaterial die Bildelektroden umgibt und die Übertragung von Licht blockiert. Die Ausführungsvariante gemäß den Fig. 6 und 7 sieht daher auf der Seite 20 der Lamelle 2 lichtundurchlässige Bänder 22 in den Zonen entsprechend den Zonen der Seite 10 der Lamelle 1 vor, die nicht von Bildelektroden 11 bedeckt sind. Beispielsweise sind diese lichtundurchlässigen Bänder 22 unmittelbar auf der Seite 20 realisiert und die Gegenelektrode 21 überdeckt das Ganze. Gemäß einer anderen Ausführungsvariante können die lichtundurchlässigen Bänder 22 aber auch auf der Gegenelektrode 21 realisiert sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsvariante, die sich auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 ebenso wie auf das der Fig. 6 und 7 bezieht, wird die Steuerelektrode 12 von mehreren Elektroden gebildet anstelle eines quadratischen Rasters. Beispielsweise besitzt das Verschlußorgan in Anwendung dieser Variante auf das Verschlußorgan der Fig. 1 und 2, wie in Fig. 8 gezeigt, mehrere Zeilensteuerelektroden 12.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 9 bis 13 wird nun ein Beispiel für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren beschrieben.
Während eines ersten Verfahrensschritts wird auf eine Glaslamelle 1 eine Schicht eines Photowiderstandsmaterials aufgebracht, wie z. B. eine dünne Schicht aus amorphem hydriertem Silizium (a-Si: H). Beispielsweise ist die Dicke dieser Schicht zwischen 0,1 und 1 Mikrometer stark. Vor dem Aufbringen dieser Schicht wird ggfs. die Glaslamelle mit einer Schicht eines Materials bedeckt, beispielsweise Siliziumoxid, die als Sperrschicht für das Ätzen oder als Diffusionsbarriere für Unreinheiten zwischen dem Glas und dem Photowiderstandsmaterial dient.
Während eines zweiten Schritts wird auf die obengenannte Schicht eine dünne Schicht von etwa 0,005 bis 0,05 Mikrometer Dicke aus amorphem hydriertem Silizium mit einer Phosphordotierung (a-Si H(n&spplus;)) aufgebracht. Diese Schicht ist notwendig, um einen guten elektrischen Kontakt zwischen ITO und dem Photowiderstand sicherzustellen. Diese Schichten werden nach der C.V.D.-Methode (Chemical Vapor Deposition) mit Plasmaunterstützung aufgebracht.
Während eines dritten Schritts werden diese beiden Schichten dann nach einem üblichen photolithographischen Verfahren geätzt, um ein quadratisches Raster zu ergeben. Man erhält so auf der Seite 10 der Lamelle 1 (Fig. 9) Photowiderstandselemente 13, die mit einer Kontaktschicht 14 bedeckt sind.
Nun wird in einem vierten Verfahrensschritt eine dünne leitende und lichtdurchlässige Schicht, wie z. B. eine dünne Schicht aus Indiumoxid- und Zinnoxidgemisch (I.T.O.) aufgebracht. Damit ergibt sich die in Fig. 10 sichtbare Struktur.
Während eines fünften Verfahrensschritts wird diese Schicht dann abgeätzt, um die Bildelektroden und Steuerelektroden der Vorrichtung auszubilden. In Fig. 11 sieht man also diese Bildelektroden 11 und die Steuerelektroden 12.
Schließlich wird die Schicht aus Indium- und Zinnoxid ITO während eines sechsten Schritts als Maske für ein klassisches trockenes Ätzverfahren zur Bildung der Schicht 14 aus amorphem hydriertem Silizium mit Dotierung n&spplus; verwendet (a-Si: Hn&spplus;). So erfolgt der elektrische Kontakt zwischen der Steuerelektrode und Bildelementen nur noch über die Photowiderstandsschicht 13 aus amorphem hydriertem Silizium a-Si: H. Man erhält somit die Struktur gemäß Fig. 12.
Auf der Gegenlamelle wird eine Schicht 22 aus einem lichtundurchlässigen Material, beispielsweise eine Schicht Chrom aufgebracht, und gemäß einer Geometrie abgeätzt, die der des Photowiderstandselements gleicht. Dieses metallische Netz dient später als optische Maske für die Vorrichtung und ermöglicht eine Erhöhung von deren Kontrast. In der durch diese Maske definierten Oberfläche wird nämlich der Flüssigkristall nicht durch den Photowiderstand gesteuert. Durch die Abdeckung dieser Zone wird alles von der Vorrichtung übertragene Licht durch den Photowiderstand gesteuert und jede nicht verwendete Zone ist schwarz. Diese Schicht 22 aus lichtundurchlässigem Material ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, wenn die Schicht aus Photowiderstandsmaterial überall dort vorhanden ist, wo der Flüssigkristall nicht vom Pixel gesteuert wird. In diesem Fall dient nämlich das Photowiderstandsmaterial selbst als Lichtmaske.
Eine dünne Schicht aus Indium- und Zinnoxid wird dann auf dieses metallische Netz 22 aufgebracht und bildet die Gegenelektrode der Vorrichtung.
Die weitere Vorgehensweise ist die gleiche wie bei Flüssigkristallanzeigeorganen. Die beiden Lamellen werden zusammengesetzt und miteinander versiegelt und schließen einen Flüssigkristall 3 ein (Fig. 13).
Wenn man den elektrooptischen nematischen Spiraleffekt verwendet, dann bringt man auf die Innenflächen der beiden Substrate eine dünne Schicht aus Polyimid auf, die als Orientierungsschicht für den Flüssigkristall dient.
Dieses Polyimid wird in zwei zueinander senkrechten Richtungen für jedes Substrat gerieben. Der Zwischenraum zwischen den beiden Glaslamellen, der durch Abstandsglieder vom Typ Glasfaser oder Kunststoffkugel kontrolliert wird, wird dann mit dem Flüssigkristall gefüllt. Schließlich werden zwei Polarisatoren auf jeder Seite der Zelle in zueinander gekreuzten Positionen angebracht.
Gemäß einer anderen Ausführungsvariante gemäß der Erfindung und unter gewissen Bedingungen kann der Kontakt zwischen den Elektroden 11 und den Steuerelektroden 12 einerseits und der Schicht 13 (a-Si: H(&spplus;) andererseits instabil sein (Alterung aufgrund einer Reduktion des ITO). In diesem Fall könnte man eine Metallschicht (Cr, Mo, . . . ) zwischen die beiden Schichten einfügen, und zwar ohne technologische Komplikationen.
Unter diesen Bedingungen wird während der beiden ersten obengenannten Verfahrensschritte die Lamelle 1 mit amorphem Silizium (a-Si: H), mit mit Phosphor dotiertem amorphem Silizium (a-Si-H, n&spplus;) und einer Metallschicht (Cr, Mo, . . . ) bedeckt. Diese drei Schichten werden dann durch ein übliches photolithographisches Verfahren geätzt, um ein Quadratraster zu erhalten.
Eine dünne leitende lichtdurchlässige Schicht (z. B. ITO) wird dann aufgebracht und wie oben geätzt. Diese Schicht aus ITO wird dann als Maske verwendet, um die Metallschicht und die Schicht aus a-Si: H(n&spplus;) zu gravieren.
Nach diesem Verfahrensschritt verbleibt die Metallschicht nur noch zwischen dem ITO und dem a-SiH(n&spplus;) und verhindert so eine Wechselwirkung zwischen diesen beiden Materialien.
Die weitere Abfolge gleicht der, die oben beschrieben wurde.
Fig. 14 zeigt ein Anwendungsbeispiel eines Verschlußorgans gemäß der Erfindung an einem Bilddetektor, wie z. B. einem Bildaufnahmesystem (Kamera).
In einem klassischen Bildaufnahmesystem findet man den Bilddetektor DE (Ladungstransfervorrichtung oder Bildaufnahmeröhre), das Objektiv L, das das Bild eines Objekts OB auf den Bilddetektor DE werfen kann, und eine nicht dargestellte Blende, die, wenn nötig, den mittleren Lichtfluß auf den Detektor begrenzt.
Im Rahmen der Erfindung wird das Verschlußorgan OR als Antiblendsystem verwendet und muß zwischen dem Objekt OB und dem Bilddetektor in der Nähe der endgültigen Bildebene oder einer Zwischenbildebene angeordnet werden. In dem hier gewählten Beispiel wird das Verschlußorgan oder die Antiblendvorrichtung in einem Abstand d vom Bilddetektor zwischen dem Objektiv L und dem Detektor DE angeordnet.
Wenn der Bilddetektor eine Bildaufnahmeröhre vom Vidicon-Typ ist, muß man die Vorrichtung leicht defokalisieren, um auf dem endgültigen Bild nicht das Metallnetz sichtbar werden zu lassen. Ein typischer Wert, der vom Fokus und der Öffnung abhängt, könnte beispielsweise sein d = 10.
Wenn der Bilddetektor eine Ladungstransfervorrichtung (CCD) besitzt, dann kann man für die Vorrichtung einen Rasterschritt gleich dem Rasterschritt des CCD oder einem Vielfachen davon wählen und die Vorrichtung so nahe wie möglich am Bildsensor anbringen (d 0). Damit kommt man um das schwarze Metallnetz herum.
Genauer gesehen besitzen die Ladungstransferdetektoren bestimmte Abmessungen und sind im allgemeinen in Form einer Matrix von Zeilen und Spalten angeordnet, die einen bestimmten Rasterschritt aufweisen. Das Verschlußorgan wird dann so gestaltet, daß die Bildelektroden dieselben Abmessungen wie die Ladungstransferdetektoren haben und in gleicher Weise angeordnet sind. Das Verschlußorgan liegt damit über der Detektorvorrichtung DE. Auf diese Weise vermeidet man den Moire-Effekt, wenn das selektive Verschlußorgan in Betrieb ist.
Fig. 15 zeigt in vereinfachter Form eine solche Anordnung.
Man erkennt in dieser Figur das Verschlußorgan mit den beiden Lamellen 1 und 2, die die Bildelektroden 11, die Steuerelektroden 12, die Photowiderstandselemente 13 sowie die Gegenelektrode 21 tragen. Die Polarisatoren 5 und 6 befinden sich zu beiden Seiten des Verschlußorgans. Aus Gründen klarerer Darstellung wurden sie nicht an das Verschlußorgan angeklebt dargestellt. Der CCD Detektor enthält Ladungstransferdetektoren wie z. B. CCD1. Jeder Detektor CCD1 liegt neben einer Bildelektrode 11. Man erkennt somit, daß die Lichtstärke, die von jedem Detektor CCD1 empfangen wird, von einem eigenen einer Bildelektrode 11 entsprechenden Verschlußorgan gesteuert wird.
Die oben beschriebene Erfindung kann auch in einem Kompensator mit optischer Dynamik verwendet werden. Das Prinzip einer solchen Kompensation ist in dem französischen Patent 87 01 477 beschrieben, wobei jedoch die Herstellung im Rahmen der Erfindung eine andere ist.
Die Vorrichtung hat die Aufgabe, den Kontrast eines Bildes vor der Erfassung in einem Bilddetektor (CCD) zu verringern. Die Vorrichtung muß daher eine unterlineare Transferfunktion Iübertragen = f(Ieinfallend) realisieren, wobei die Funktion f b&ijlig;ektiv ist, um dem Bild seine ursprüngliche Dynamik durch eine Informationsverarbeitung zurückgeben zu können, die die inverse Funktion realisiert: Ieinfallend = f&supmin;¹ (Iübertragen). Eine besonders geeignete Funktion F kann sein Iübertragen = (Ieinfallend)k, wobei k ein Wert zwischen 0,5 und 1 ist.
Die Realisation ähnelt der vorher beschriebenen mit folgenden Einschränkungen: - Die Orientierungsrichtungen der Moleküle des Flüssigkristalls auf der Elektrode und der Gegenelektrode können parallel sein. Die beiden Polarisatoren sind dann im 45º-Winkel bezüglich dieser Richtung angeordnet und entweder parallel oder zueinander senkrecht.
In diesem Fall wird der Flüssigkristall in einem Betriebsmodus mit elektrisch gesteuerter Brechung verwendet. Bei einem solchen Modus sind die Kontrastveränderungen des Flüssigkristalls abhängig von der Spannung weniger abrupt als im Fall eines nematischen Spiraleffekts. Dies vermeidet, daß die Transferfunktion f nicht-b&ijlig;ektiv ist.
Der verwendete Flüssigkristall kann auch vom chiralen Smektik-Typ sein, der in der smektischen C-Phase verwendet wird. Die Polarisationsachsen der beiden das Verschlußorgan einrahmenden Polarisatoren liegen dann senkrecht. Ein solcher Betrieb besitzt den Vorteil, eine größere Schaltgeschwindigkeit zu ermöglichen (beispielsweise zwischen einer Nanosekunde und einigen Nanosekunden). Außerdem hängt der Kippwinkel der zwischen die Steuerelektrode 12 und die Gegenelektrode 21 angelegten Spannung ab; man erhält so eine Modulation des Antiblendeffekts, den man erwünscht.
Will man eine möglichst große Empfindlichkeit erzielen, dann ist es günstig, ein möglichst großes geometrisches Verhältnis zwischen Breite und Länge des Photowiderstands zu wählen. Hierzu kann der Photowiderstand so angeordnet werden, daß er das Pixel vollständig umgibt, wie dies in Fig. 1 zu sehen ist. Außerdem läßt sich dadurch der Dunkelstrom des Photowiderstands gering halten, da keine Mesaflanke zwischen der Stromzuführungselektrode und dem Pixel existiert und da ein Teil des Dunkelstroms auf diesen Mesaflanken beruht.
Die Frequenz und die Adressierspannung werden so gewählt, daß die an den Flüssigkristall gelangende Spannung für eine Lichtstärke, die an der vom Bilddetektor erkennbaren Schwelle liegt, bei einem Maximum der Kontrast/Spannungskurve des Flüssigkristalls liegt. Fig. 16 zeigt eine typische Kontrast/Spannungskurve für einen in Doppelbrechung verwendeten Flüssigkristall mit gekreuzten Polarisatoren. Es wurde die Stromstärke It abhängig von der Spannung VXL aufgetragen, die am Flüssigkristall anliegt. In dieser Kurve sind die Spannungen VXL eingetragen, die am Flüssigkristall für die mindestnutzbare Beleuchtung (A) und die höchst-nutzbare Beleuchtung (B) anliegen, wenn Spannung und Frequenz, die an den Photowiderstand und den Flüssigkristall insgesamt angelegt sind, geeignet gewählt wurden.
Es ist selbstverständlich, daß die vorstehende Beschreibung nur beispielhaft und nicht beschränkend zu verstehen ist. Andere Varianten können in Betracht gezogen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Zahlenbeispiele dienten nur zur Illustrierung der Beschreibung.

Claims

1. Selektives Lichtverschlußorgan mit einer ersten Lamelle (1) und einer zweiten, lichtdurchlässigen Lamelle (2), die zwischen sich ein elektro-optisches Material (3) einschließen, wobei die zweite, lichtdurchlässige Lamelle (2) auf ihrer mit dem elektro-optischen Material in Berührung stehenden Seite (20) mindestens eine Steuer-Gegenelektrode (21) trägt, während die erste Lamelle (1) auf ihrer in Berührung mit dem elektrooptischen Material (3) stehenden Seite (10) eine Vielzahl von Bildelektroden (11), mindestens eine Steuerelektrode (12) und Elemente aus Photowiderstandsmaterial (13) trägt, deren Widerstand mit der einfallenden Beleuchtung variiert und die je eine Bildelektrode (11) mit der Steuerelektrode (12) koppeln können, wobei die Bildelektroden (11) in Matrixform angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element aus Photowiderstandsmaterial (13) eine Bildelektrode (11) umrahmt und einerseits mit einer Bildelektrode (11) und andererseits mit der Steuerelektrode (12) in Berührung steht.

2. Selektives Verschlußorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektroden (12) in Quadratrasterform aus einem leitenden Material ausgebildet sind und die verschiedenen Elemente aus Photowiderstandsmaterial (13) umgeben.

3. Selektives Verschlußorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seite (20) der zweiten Lamelle (2) so viele Gegenelektroden (21) besitzt, wie es Bildelektroden (11) gibt und auch die Abmessungen und Formen denen der Bildelektroden gleichen, wobei die Gegenelektroden von einem lichtundurchlässigen Material (22) umgeben sind.

4. Selektives Verschlußorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seite (20) der zweiten Lamelle (2) auf den den Zonen der Seite (10) der ersten Lamelle (1) gegenüberliegenden und nicht von den Bildelektroden (11) besetzten Zonen ein lichtundurchlässiges Material (22) besitzt, wobei die Gesamtheit dieses Materials und der Seite (20) der zweiten Lamelle (2) von einer Gegenelektrode (21) bedeckt ist.

5. Selektives Verschlußorgan nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtundurchlässige Material (22) ein Metall ist.

6. Selektives Verschlußorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektroden (12) auf den Elementen aus Photowiderstandsmaterial (13) realisiert sind.

7. Selektives Verschlußorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelektroden (11) und die Steuerelektroden (12) mit den Elementen aus Photowiderstandsmaterial (13) über Schichten aus dotiertem Halbleitermaterial (14, 14') in Kontakt stehen, die den Kontakt erleichtern.

8. Selektives Verschlußorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element aus Photowiderstandsmaterial (13) aus einem amorphen Halbleitermaterial besteht.

9. Selektives Verschlußorgan nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Halbleitermaterial amorphes Silizium mit Wasserstoff ist.

10. Selektives Verschlußorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektro-optische Material (3) ein Flüssigkristall ist und daß die erste Lamelle (1) und die zweite Lamelle (2) je eine Verankerungsschicht in Kontakt mit dem elektro-optischen Material (3) besitzt, die an dieses Material (3) angepaßt ist.

11. Selektives Verschlußorgan nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es auf jeder Seite der aus den Lamellen (1, 2) und dem elektro-optischen Material gebildeten Einheit einen Polarisator (5, 6) aufweist.

12. Selektives Verschlußorgan nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall ein nematischer Spiralkristall ist und daß die Polarisatoren (5, 6) aufeinander senkrecht stehende Polarisationsrichtungen besitzen.

13. Selektives Verschlußorgan nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall ein Kristall vom doppelbrechenden Nematiktyp ist und daß die Polarisationsrichtungen der Polarisatoren je um 45º gegen die Verankerungsrichtung der Moleküle auf der Seite der Lamellen (1, 2) geneigt sind.

14. Selektives Verschlußorgan nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall vom chiralen Smektiktyp mit smektischer C-Phase ist und daß die Polarisatoren (5, 6) gekreuzte Polarisationsrichtungen besitzen.

15. Verfahren zur Herstellung eines selektives Verschlußorgan nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, das folgende Verfahrensschritte aufweist:

a) in einem ersten Verfahrensschritt das Aufbringen einer Schicht aus Photowiderstandsmaterial (13) auf eine Seite (10) einer ersten Substratlamelle (1),

b) in einem zweiten Verfahrensschritt das Aufbringen einer Schicht eines Kontaktmaterials (14) auf die Schicht aus Photowiderstandsmaterial (13),

c) in einem dritten Schritt das Ätzen von Photowiderstandselementen in diesen beiden vorher aufgebrachten Schichten,

d) in einem vierten Schritt das Aufbringen eines elektrisch leitenden Materials auf die bisher gebildete Struktur,

e) in einem fünften Schritt das Ätzen der Schicht aus leitendem Material und der Schicht aus Kontaktmaterial, die vorher aufgebracht worden sind, zur Ausbildung von Bildelektroden (11), die an den Photowiderstand (13) über die Schicht aus Kontaktmaterial (14') gekoppelt sind und von Kontaktelektroden (12), die an den Photowiderstand (13) über die Schicht aus Kontaktmaterial (14) gekoppelt sind,

f) in einem sechsten Verfahrensschritt die Herstellung mindestens einer Gegenelektrode auf einer Seite (20) einer zweiten Substratlamelle (2),

g) in einem siebten Verfahrensschritt den Zusammenbau der beiden Substratlamellen (1, 2) und das Einfügen eines elektro-optischen Materials (3) zwischen diese.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der sechste Verfahrens schritt die Herstellung von für die Lichtstrahlung undurchlässigen Elementen in den Zonen der Seite (20) der zweiten Substratlamelle (2) aufweist, die den Zonen der Seite (10) der ersten Substratlamelle (1) entsprechen, welche nicht von den Bildelektroden (11) besetzt sind.

17. Bilddetektor, der das selektive Verschlußorgan nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 14 verwendet, mit einem optischen Eingangssystem und einer lichtempfindlichen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem ein selektives Verschlußorgan (OR) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zwischen den optischen Eingangssystem (L) und der lichtempfindlichen Oberfläche (DE) aufweist, wobei die beiden Lamellen (1, 2) des Verschlußorgans aus einem lichtdurchlässigen Material sind, ebenso wie die Bildelektroden (11) und die Gegenelektroden (21).

18. Bilddetektor nach Anspruch 17, dessen lichtempfindliche Aufzeichnungsoberfläche eine Matrix von Detektoren enthält, die gemäß einem vorbestimmten Zeilenraster und einem vorbestimmten Spaltenraster angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan Bildelektroden (11) in einer Matrixanordnung enthält, deren Zeilenraster und Spaltenraster so gewählt sind, daß die Projektion jeder Bildelektrode (11) auf die lichtempfindliche Oberfläche mit einem Photodetektor oder mit einem ganzzahligen Vielfachen von Photodetektoren zusammenfällt.

19. Bilddetektor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelektroden des Verschlußorgans im wesentlichen dieselben Formen und Abmessungen wie die Photodetektoren besitzen und daß das Verschlußorgan auf die lichtempfindliche Oberfläche so aufgebracht ist, daß jedem Photodetektor eine Bildelektrode des Verschlußorgans benachbart ist.

20. Bilddetektor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das selektive Verschlußorgan in einer anderen Ebene als der Brennebene des optischen Eingangssystems liegt.