DE2526077A1 - Verfahren zum veraendern von mindestens einer charakteristik einer schicht einer fluessigen kristallzusammensetzung - Google Patents

Description

Xerox Corporation, Rochester, N,Y, / USA

Verfahren zum Verändern von mindestens einer Charakteristik einer Schicht einer flüssigen Kristallzusammensetzung

Die Erfindung betrifft elektro-optische Elemente, die eine photoleitende Schicht und eine flüssige kristalline Schicht enthalten. Die Erfindung betrifft insbesondere die Verbesserung der Sensibilität von solchen elektrooptischen Elementen durch Einschluß einer isolierenden Schicht in Kontakt mit der freien Seite der photoleitenden Schicht. λ

In der US-PS 3 592 527 wird beschrieben, daß einsetzbare visuelle Darstellungs- bzw. Aufzeichnungseinrichtungen hergestellt werden können, welche als Element für die

-2-

509886/0798

Bildung eines visuellen Bildes eine Vielschichtstruktur enthalten, die aus einer Schicht oder einem Film eines flüssigen kristallinen Materials zusammengesetzt ist, welche über einer Schicht einer photoleitenden Zusammensetzung liegt.

Die photoleitenden Eigenschaften von herkömmlichen photoleitenden Materialien und Schichten, welche photoleitende Materialien enthalten, sind in der Literatur schon genau beschrieben worden, z.B. von Schaffert in "Electrophotography", veröffentlicht von Focal Press Limited, 1965. Eine Eigenschaft der Photoleiter ist die Erzeugung eines Primärstroms unter dem Einfluß eines angelegten Feldes, wenn das photoleitende Material von Lichtphotonen getroffen wird. Bislang ist es im allgemeinen für erforderlich gehalten worden, daß ein Ohm'scher Kontakt, d.h. ein Ladungsreservoir bei der Ketall-Photoleiter-Grenzfläche vorhanden sein muß, damit eine Quantenleistung erhalten wird., welche größer als 1 ist, v/obei ein Photoleitungsstrom erhalten wird, der größer als der Primärstrom ist (der üblicherweise als Verstärkungsphotostrom bezeichnet wird). Es ist weiterhin angenommen worden, daß Dei einem Blockierungskontakt zu dem Photoleiter, z.B. einem Nicht-Ohm'sehen Kontakt mit einer Schottky-Barriere an der Metallphotoleiter-Grenzfläche keine photoleitenden Verstärkungsströme größer als 1 erhalten v/erden könnten. Vgl. hierzu z.B. "Photoconductive Gain Greater than Unity in Cadmium Selenide Films with Schottky Barriers at the Contacts", R.R. Mehta und B.S. Sharma, J. Appl. Phys., 44, 1.1.1973.

Nach diesem Artikel war es den Autoren möglich, einen Photoleitungsverstärkungsstrom größer als 1 mit Goldelektroden in Kontakt mit dem Photoleiter zu erhalten, wobei die

-3-

509686/0798

Goldkontakte mit einer Schottky-Energiebarriere zwischen der Elektrode und dem Photoleiter als nicht-ohmisch bestimmt wurden und wobei die verwendete Strahlung eine Bandspaltenstrahlung des Photoleiters war. Absichtlich wurde keine isolierende Schicht zwischen die Goldelektrode und den Photoleiter eingesetzt.

Die Leitung durch eine physikalische, elektrisch-isolierende Barriere oder Schranke wird in "Thermally Assisted Tunneling in Dielectric Films", G.G. Roberts und J.I. Polanco, Phys. Stat. Sol. (a), 1, 409 (1970), beschrieben. In diesem Artikel werden von den Autoren Auffindungen der charakteristischen Beziehung zwischen dem einströmenden Strom und der Spannung berichtet, welche an eine isolierende organische Schicht angelegt wird, die zwischen zwei Elektroden eingelegt ist. Es wird keine photoleitende Schicht verwendet und ein Verstärkungsphotostrom wird nicht genannt.

Die Leitung durch eine Halbleiterschicht, die an wenige-Atome-dicke-Schichten von isolierenden Materialien angrenzt, wird theoretisch in "The Physical Review B", F. Schmidlin, 1, 4, Sexten 1583 bis 1587 U970), beschrieben.

In der US-PS 3 732 429 wird schließlich die Verwendung einer anorganischen isolierenden Schicht in Kontakt mit einem Photoleiter beschrieben, um eine höhere Dunkelimpedanz in Verbindung mit einer flüssigen kristallinen Schicht zu erhalten. Alle drei Schichten sind zwischen Elektroden eingelegt.

In neuen und wachsenden Gebieten der Technologie werden oftmals neue Methoden, Vorrichtungen, Zusammensetzungen und Gegenstände zur Anwendung bei der neuen Technologie in

neuer Weise entdeckt. Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine neue und vorteilhafte Methode, um einen gesteigerten Stromfluß von einem Photoleiter in und durch eine flüssige kristalline Schicht zu erhalten, wodurch die Verwendung von weniger Licht in optisch abbildenden elektrooptischen Einrichtungen gestattet wird, welche eine photoleitende Schicht in Kontakt mit der flüssigen kristallinen Schicht enthalten, wobei die flüssige kristalline Schicht elektro-optische Eigenschaften aufgrund des Stromes oder des Ladungsflusses erfährt. Auf diese Weise wird somit die optische Empfindlichkeit von solchen Systemen erhöht.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, elektro-optischen Vorrichtungen eine erhöhte optische Empfindlichkeit zu verleihen, welche eine photoleitende Schicht in Kontakt mit einer flüssigen kristallinen Schicht enthalten.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine neue Methode zur Verfügung zu stellen, um die elektro-optischen Vorrichtungen zu bebildern.

Es isc ooiiließlich ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine neue Methode zur Entwicklung der elektro-optischen Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen.

Erfindungsgemäß wird nun eine isolierende Schicht in Kontakt mit der freien Seite der photoleitenden Schicht zur Verfügung gestellt, wobei die photoleitende Schicht auf ihrer anderen Seite in Kontakt mit einer flüssigen kristallinen Schicht steht und wobei alle drei Schichten zwischen ein Paar von Elektroden gelegt sind. Das Dickeverhältnis der photoleitenden Schicht zu der isolierenden Schicht beträgt mindestens etwa 10 : 1. Überrasehenderweise wurde

-5-

5(19886/0.7 9

252G077

festgestellt, daß die Ladung von dem Primärstrom innerhalb des Photoleiters sich an den Photoleiter-Isolator-Zwischen- oder Grenzflächen akkumuliert. Diese Ladungsakkumulierung erzeugt ein elektrisches Feld, welches ausreichend ist, um eine Tunnelierung der Ladungen von der Elektrode, die in Kontakt mit der isolierenden Schicht steht, in die isolierende Schicht und durch die elektrooptische Vorrichtung hindurch zu bewirken. Diese tunnelierende Ladung ergibt eine Verstärkung des Photostroms, der in die flüssige Kristallvorrichtung injiziert worden ist. Diese Erscheinung wird gemäß der Erfindung dazu verwendet, um eine neue Methode zur Bebilderung dieser Vorrichtungen und eine neue Methode zur Entwicklung dieser Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen.

Gernäß der erfindungsgemäßen Methode wird ein Vorlicht (biasing light) einer nicht-ausreichenden Intensität, um im \tfesentlichen sofort einen Verstärkungsphotostrom zu erzeugen, dazu verwendet, um einen Primärphotostrom zu erzeugen, der den Aufstau von Ladungsakkumulationen bis zum Schwellpunkt zu^ Zeit bewirkt, wo ein Verstärkungsstrom gefördert werden kann. Dieses Vorlicht wird sodann abgeschaltet und es hat im Effekt die elektro-optische Vorrichtung sensibilisiert, v/eil eine geringe Lichtmenge, die nachfolgend auf den Photoleiter trifft, eine genügende zusätzliche Ladungsakkumulierung erzeugt, um einen Verstärkung sphotos tr om zu erzeugen oder zu initiieren. Der durch das nachfolgende Licht erzeugte Verstärkungsphotostrora fließt durch die flüssige kristalline Schicht, wodurch mindestens eine ihrer elektro-optischen Eigenschaften verändert wird. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die bildweise optische Eingabe entweder in Form des Vorlichts oder in Form des nachfolgenden Ausgangs-

-6-

509886/0738

bzw. Torlicht vorgesehen werden. Im ersteren Falle erzeugt das bildweise konfigurierte Vorlicht ein elektrisches Feld über der isolierenden Schicht, das auf die Akkumulierung von Ladungen an der Grenzfläche zwischen der isolierenden Schicht und der photoleitenden Schicht in bildweiser Konfiguration zurückzuführen ist, welche der Konfiguration des Vorlichts entspricht. Diese Akkumulierung der Ladungen ist im Effekt ein latentes Bild, weil, wenn ein nachfolgendes gleichförmiges Ausgangs- bzw. Torlicht auf den Photoleiter trifft, der Schwellenwert der Ladungsakkumulierung, der ausreichend ist, um einen Verstärkungsphotostrom zu initiieren, nur in diesen Stellen erfolgt bzw. vorliegt, wo zuvor eine Akkumulierung der Ladung aufgrund des bildweise konfigurierten Vorlichts stattgefunden hat.

Andererseits kann das Vorlicht bzw das biasierende Licht gleichförmig auf die elektro-optische Vorrichtung gerichtet werden und die Grenzfläche zwischen der isolierenden Schicht und der photoleitenden Schicht kann daher gleichförmig auf einen Wert der akkumulierten Ladung gebracht werden, bei dem ein Verstärkungsphotostrom durch nachfolgende Belichtung mit dem Ausgangs- bzw. Torlicht (gating light) initiiert wird. In diesem Falle ist jedoch das nachfolgende Ausgangs- bzw. Torlicht in bildweiser Konfiguration und es initiiert einen Verstärkungsphotostrom in Stellen der Grenzfläche zwischen der isolierenden Schicht und der photoleitenden Schicht, die der Konfiguration des nachfolgenden Ausgangs- bzw. Torlichts entsprechen.

Im letzteren Falle wird zuerst die elektro-optische Vorrichtung gleichförmig sensibilisiert und sodann aufgrund der Erzeugung eines Verstärkungsphotostroms bildweise ent-

-7-

wickelt. Im ersteren Falle wird die elektro-optische Vorrichtung zuerst latent bebildert und sodann nachfolgend durch gleichförmige Aussetzung an ein Ausgangs- bzw. Torlicht entwickelt, das nur die bildweise sensibilisierten Stellen der elektrooptischen Vorrichtung "herausentwickelt"

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung eines repräsentativen Diagramms für das Verhalten des Photostroms gegenüber der Zeit in Beziehung zu einem Erregungslicht, das in der photoleitenden Schicht in Kontakt mit einer isolierenden Schicht auftritt, welche für die Durchführung der Erfindung verwendet wird.

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer elektro-optischen Vorrichtung des Typs, der eine photoleitende Schicht in Kontakt mit einer flüssigen kristallinen Schicht enthält, welche gemäß der Erfindung durch Zufügung einer isolierenden Schicht verbessert worden ist, welche die Empfindlichkeit der elektro-optischen Vorrichtung erhöht; und

Fig. 3 ein Blockdiagramm der allgemeinen Stufen, wie sie bei der erfindungsgemäßen Methode angewendet v/erden.

Verstärkungsphotostromeffekt

Die Figur 1 zeigt allgemein das typische beobachtete Photostromverhalten im Verlauf der Zeit in Verbindung mit

-8-

einem Erregungslicht. Dieses Verhalten wird überraschenderweise beobachtet, wenn eine isolierende Schicht in Kontakt mit der photoleitenden Schicht gebracht wird (wobei das Dickenverhältnis der photoleitenden zu der isolierenden Schicht mindestens etwa 10 : 1 beträgt) und wenn die kombinierten Schichten zwischen zwei Elektroden eingelegt werden. Dieser Effekt wird typischerweise beobachtet, wenn eine flüssige kristalline Schicht zwischen die photoleitende Schicht und die Elektrode, mit der die photoleitende Schicht zuvor in Kontakt war, eingesetzt wird. Zur Zeit tg wird das Erregungslicht angeschaltet und es wird ein stetiger Primärphotostrom beobachtet. Zur Zeit ty. tritt der Photostrom in die Verstärkungsart ein und er erhöht sich, bis er einen maximalen Verstärkungsstrom erreicht. Zur Zeit tp wird das Erregungslicht abgeschaltet und der Strom nimmt ab, wobei er eventuell auf seinen ursprünglichen Stromwert zurückkehrt. Durch entsprechende Versuche ist bestimmt worden, daß die Gesamtladung, die durch den Photoleiter vor dem Einsetzen des Verstärkungsphotostroms oder Sekundärstroms geleitet wird, im wesentlichen konstant ist und daß sie durch Variationen der Dicken der Schichten, dem Wert der angelegten Spannungen, dem Wert der Lichtintensitäten und der Identität der photoleitenden Materialien nicht signifikant beeinflußt wird. Andererseits hat sich gezeigt, daß die Gesamtprimärstromladung, die vor dem Einsetzen des Verstärkungsphotostroms akkumuliert, von der Arbeitsfunktion des isolierenden Schichtmaterials und der Temperatur beeinflußt wird oder davon variiert wird. Es sollte genannt werden, daß bei Temperaturen im Bereich von etwa 0 bis etwa 20⁰C die Menge des Gesamtprimärstroms, die vor dem Einsetzen des Verstärkungsphotostroms akkumuliert wird, größer wird. Auch wird bei Temperaturen von etwa 40 bis etwa 60⁰C die Menge

-9-

252G077

der Gesamtprimärstromladung, die vor dem Einsetzen des Verstärkungsstroms akkumuliert wird, kleiner als bei Raumtemperatur.

Die Menge der Ladungsakkumulierung zur Zeit t^, die auf den Primärstrora zurückzuführen ist, wird hierin als "Ladungsschwelle für den Verstärkungsphotostrom¹¹ bezeichnet.

Entsprechende Untersuchungen haben gezeigt, daß der Verstärkungsphotostrom signifikant durch die Arbeitsfunktion bzw. die Elektronenaustrittsarbeit der Elektrode, die in Kontakt mit der isolierenden Schicht steht, der Identität des isolierenden Materials, jedoch nicht von der Dicke der isolierenden Schicht, dem angelegten elektrischen Feld, der Identität des photoleitenden Materials, der Intensität des Erregungslichts und der Temperatur beeinflußt wird. Die Variation des Verstärkungsphotostroms mit diesen Parametern wird in den Beispielen näher erläutert.

Beim Betrieb kann der Verstärkungsphotostrom in der Weise zur Verfugung gestellt werden, daß eine Spannung an die elektro-optische Vorrichtung angelegt wird und daß während der Anlegung der Spannung die Vorrichtung mit Licht bestrahlt wird, das eine Wellenlänge innerhalb des Grundabsorptionsbandes des photoleitenden Materials in der photoleitenden Schicht besitzt und das einen Primärphotostrom in der photoleitenden Schicht erregt. Solange, wie der Primärstrom in der photoleitenden Schicht durch Auftreffen des Erregungslichts erzeugt wird, kann die Intensität des Erregungslichtes und die Größe der angelegten Spannung jeden beliebigen vorgewählten Weri^ der gewünscht wird, haben. Gegebenenfalls wird im Verlauf der Zeit die Gesamtprimärstromladung, die angesammelt wird, ausreichend

-10-

groß, daß ein Verstärkungsphotostrom initiiert wird. Das heißt, die "Ladungsschwelle für den Verstärkungsphotostrom" wird erreicht.

Gemäß der Erfindung wird eine elektro-optische Vorrichtung, die eine photoleitende Schicht in Kontakt mit einer flüssigen kristallinen Schicht enthält, mit erhöhter Sensibilität bebildert, indem man eine isolierende Schicht in Kontakt mit der photoleitenden Schicht und einer Elektrode einschließt, wobei die photoleitende Schicht mindestens etwa zehnmal so dick ist wie die isolierende Schicht, und indem man danach die elektro-optische Vorrichtung mit zwei Lichtarten bestrahlt. Die erste Lichtart wird hierin als "Vorlicht" (biasing light) bezeichnet, welche auf die elektro-optische Vorrichtung einfällt, bis die Gesamtprimärphoto stromladung, die angesammelt ist, der Ladungsschwelle für den Verstärkungsphotostrom entspricht oder gerade darunter liegt. An diesem Punkt wird das Vorlicht abgeschaltet. Sodann wird die elektro-optische Vorrichtung mit einer zweiten Lichtart bestrahlt, die hierin als "Ausgangs- bzw. Torlicht" (gating light) bezeichnet wird. Die Funktion dieses Ausgangs- bzw. Torlichtes ist es, den Verstärkungsphotostrom zu initiieren, indem die angesammelte Gesamtprimärstromladung auf mindestens den Wert der Ladungsschwelle für den Verstärkungsphot'ostrom gebracht wird-

Die Natur der Sensibilität bzw. Empfindlichkeit, die der elektro-optischen Vorrichtung durch Einschluß einer solchen isolierenden Schicht verliehen wird, ist diejenige einer Quantenverstärkung. Licht wird physikalisch so betrachtet, als ob es die Eigenschaften einer Wellenbewegung und von Energieteilcheii habe. Die Charakteristik

-11

509886/0798

eines Energieteilchens wird im allgemeinen dem Photonenquantenlicht zugeschrieben. Allgemein ausgedrückt, wird - wenn ein Photonenquantum von Licht auf ein photoleitendes Material auftrifft - ein Paar von Ladungsträgern gebildet, die. eine negative Ladung und eine positive Ladung darstellen. Typischerweise bewegt sich einer der Ladungsträgers des Paars der Ladungsträger in den Photoleiter, wenn das photoleitende Material einem elektrischen Feld ausgesetzt wird. Es ist gefunden worden, daß - v/enn Licht auf einen Photoleiter auftrifft - ein Photonenquantum von Licht dazu erforderlich ist, um ein Paar von Ladungsträgern zu erzeugen. Somit hat die maximale Quantenwirksarnkeit, ausgedrückt als Anzahl der Ladungsträgerpaare, die pro Photonenquantum von Licht erzeugt v/erden, einen Maximalwert von 1. Typischerweise ist die Quantenwirksamkeit weniger als 1.

Der Einschluß einer isolierenden Schicht mit der erforderlichen relativen Dicke gegenüber der photoleitenden Schicht, wie es erfindungsgemäß vorgesehen wird, gestattet nun den Aufstau von Ladungen vom Primärphotostrom, bis die Akkumulierung ausreichend groß ist, daß Ladungen von der Elektrode in Kontakt mit der isolierenden Schicht abgestreift werden, und verleiht ihnen eine solche Geschwindigkeit, daß die Ladungen durch die elektro-optische Vorrichtung und den angeschlossenen elektrischen Stromkreis wandern. Diese Erscheinung wird als Tunnelierung bezeichnet und sie umfaßt vermutlich die Erscheinung der thermisch unterstützten Tunnelierung. Diese tunnelierenden Ladungen machen viele Verzweigungen durch die elektro-optische Vorrichtung und den angeschlossenen Stromkreis und ergeben daher eine effektive Quantenwirksamkeit, die viele Male so groß ist wie 1. In diesem Sinne wird sodann die Sensibilität der elektro-optisehen Vorrichtung erhöht, da ein größerer La-

-12-

252G077

dungsstrom durch die elektro-optische Vorrichtung pro Photonenquantum des Lichts fließt. Diese Tunnelierung der Ladungen durch die Vorrichtung ergibt somit den Verstärkungsphotostrom .

Elektro-optische Vorrichtung

In Figur 2 wird die erfindungsgemäße elektro-optische Vorrichtung allgemein als 10 bezeichnet. Sie enthält Elektroden 1 und 4, eine isolierende Schicht 2_f eine flüssige kristalline Schicht 7 und eine photoleitende Schicht

Die Elektroden 1 und 4 können aus jedem geeigneten Material bestehen, das die Erzeugung eines elektrischen Feldes von einer Spannungsquelle 5 über die isolierende Schicht 2, die photoleitende Schicht 3 und die flüssige kristalline Schicht 7 gestattet. Typische geeignete Materialien sind z.B. Metalle, wie Platin, Aluminium, Gold, Kupfer, Indium, Gallium, und leitende Metalloxide, wie z.B. Zinnoxid, Indiumoxid, und isolierende Substrate, die mit leitenden Schichten beschichtet sind, z.B. NESA-Glas, das einen dünnen Überzug von Zinnoxid auf Glas besitzt und welches von der Pittsburgh Plate and Glass Company erhältlich ist. Es kann jedes beliebige geeignete Elektrodenmaterial verwendet werden. Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird jedoch, wenn die Charakteristiken der photoleitenden Schicht, der Elektroden und der isolierenden Schicht vorzugsweise aneinander angepaßt werden, damit ein noch größerer Verstärkungsphotostrom erhalten werden kann, die Arbeitsfunktion bzw. die Elektronenaustrittsarbeit des Elektrodenmaterials selektiv ausgewählt, daß eine Anpassung an die Charakteristiken der photoleitenden Schicht und der isolierenden

-13-

509886/0738

5 26077

Schicht erhalten wird. Dies ist zur Durchführung der Erfindung nicht erforderlich, noch ist es von einer Hauptkonsequenz hinsichtlich der Elektrode, die sich in Kontakt mit der flüssigen kristallinen Schicht befindet. Wenn jedoch ein größerer oder ein optimaler Verstärkungsphotostrom gewünscht wird, dann ist es zweckmäßig, zu gewährleisten, daß die Elektrode, die sich in Kontakt mit der isolierenden Schicht befindet, einen geeigneten Wert für die Arbeitsfunktion bzw. Elektronenaustrittsarbeit in der jeweiligen isolierenden Schicht und der photoleitenden Schicht, die verwendet wird, besitzt. "Arbeitsfunktion bzw. Elektronenaustrittsarbeit" (Work function) sowie davon abgeleitete Bezeichnungen werden hierin im herkömmlichen Sinne verwendet. Die Bezeichnung "hohe Arbeitsfunktion bzw. hohe Elektronenaustrittsarbeit" wird hierin dazu verwendet, um Materialien zu bezeichnen, die eine Arbeitsfunktion bzw. Elektronenaustrittsarbeit von etwa 4,5 eV oder darüber haben, während die Bezeichnung "niedrige Arbeitsfunktion bzw. niedrige Elektronenaustrittsarbeit" hierin dazu verwendet wird, um Materialien zu bezeichnen, die eine Arbeitsfunktion bzw. Elektronenaustnxtsaroeit von unterhalb etwa 4,5 eV haben. Die Elektrode, durch die das Vorlicht und das Ausgangs- bzw. Torlicht beim Auftreffen auf die Vorrichtung hindurchgeht, sollte gegenüber diesem Licht mindestens zum Teil transparent sein. Semitransparente Elektroden, d.h. solche, die genügend dünn sind, daß etwa 50% des auf die Elektrode auftreffenden Lichts durch die Elektrode hindurchgehen können, sind zufriedenstellend.

Die isolierende Schicht 2 kann aus jedem beliebigen geeigneten elektrisch-isolierenden Material bestehen. Solche Schichten können anorganische isolierende Materialien,

-14-

5 Π 9886 /07ίϊ8

z.B. Metalloxide, die nicht-leitend sind, und isolierende organische Materialien einschließen. Es können alle beliebigen geeigneten isolierenden organischen Materialien verwendet werden. Typische isolierende organische Materialien sind z.B. Poly(2-propenanthracen), Poly(2-vinylanthracen), Poly[i-(2-anthryl)äthylmethacrylat], Phenoxyharze - hochmolekulare thermoplastische Copolymere von Bis* phenol A und Epichlorhydrin mit der Grundmolekularstruktur [OC₆H₄C(CH₃)2C₆H^OCH₂CH(OH)CH₂J_n, worin η etwa 100 ist (das vorstehende Material ist für isolierende Materialien mit einem niedrigen Ionisierungspotential von unterhalb etwa 8 eV repräsentativ), Polystyrol, Polyvinylcarbazol, Polyäthylen, Polycarbonatharze, wie z.B. Lexan - ein thermoplastisches carbonat-vernetztes Polymeres, hergestellt durch Umsetzung von Bisphenol A mit Phosgen, verfügbar von General Electric Company -, die verschiedenen Parylene, wie Poly-para-xylylen und Polymonochlor-para-xylylen, ein 65/35 gew.-2'oiges Copolymeres von Styrol und n-Butylmethacrylat, ein 70/30 gew.-Jaiges Copolymeres von Styrol und Hexylmethacrylat (das vorstehende Material ist für ein isolierendes Material mit einer hohen Elektronenaffinität von oberhalb etwa 1,5 eV repräsentativ).

Naturgemäß kann ungeachtet des Viertes des Ionisierungspotentials jede beliebige geeignete isolierende Schicht verwendet werden. Für obengenannte besonders bevorzugte Ausführungsformen, die untenstehend beschrieben werden, werden jedoch die Ionisierungseigenschaften des Materials in der* isolierenden Schicht 2 geeigneterweise mit den Eigenschaften der photoleitenden Schicht und der Arbeitsfunktion bzvr. Elektronenaustrittsarbeit der Elektroden in Übereinstimmung gebracht. Andere typische geeignete Isolierungsraaterialien für die isolierende Schicht 2 sind

-15-

509886/0798

/526077

z.B. Materialklassen, wie Polystyrole, alkydsubstituierte Polystyrole, Polyolefine, Styrol/Acryl-Copolymere, Styrol/Olefin-Copolymere, Silikonharze, Phenolharze und organische amorphe Gläser. Typische geeignete Materialien, sind z.B. Staybelite Ester 10, ein teilweise hydrierter Kolophoniumester, Foral Ester, ein hydrierter Kolophoniumtriester, und Neolyn 23, ein Alkydharz, sämtliche von Hercules Powder Co., SR 82, SR 84, Silikonharze, beide von General Electric Corporation, Velsicol X-37, ein Polystyrol/Olefin-Copolymeres von Velsicol Chemical Corp., hydriertes Piccopale 100, ein hochverzweigtes Polyolefin, HP-100, hydriertes Piccopale 100, Piccotex 100, ein Copolymeres von Methylstyrol und Vinyltoluol, Piccoelastic A-72, 100 und 125, alle Polystyrole, Piccodiene 2215, ein PoIystyrol/Olefin-Copolymeres, alle von Pennsylvania Industrial Chemical Co., Araldite 6060 und 6071, Epoxyharze von Ciba, Amoco 18, ein Poly-oO-methylstyrol von Amoco Cheniical Corp., ET-693 und Amberol ST, Phenol/Formaldehydharze, Äthylcellulose und Dow C4, ein Methy!phenylsilicon, alle von Dow Chemical, R5061A, ein Phenylmethylsilikonharz, von Dow Corning, Epon 1001, ein Bisphenolepichlorhydrinepoxyharz von Snell Chemical Corp., und P3-2, PS-3, beiae Polystyrole, und ET-693, ein Phenol/Formaldehyd-Harz von Dow Chemical, und Nirez 1085, ein Polyterpenharz, von Tenneco Corporation, unter diesem Warenzeichen lieferbar.

Die photoleitende Schicht 3 kann aus jedem beliebigen geeigneten photoleitenden Material bestehen. Typische geeignete photoleitende Materialien sind z.B. photoleitende anorganische Materialien und photoleitende organische Materialien. Typische geeignete anorganische photoleitende Materialien sind z.B. sensibilisiertes Zinkoxid, beispielsweise durch Zugabe von Rodaminfarbstoff von Dupont

-16-

sensibilisiert, Selen, Selenlegierungen rait Arsen, wie z.B. Arsentriselenid, Tellur, Antimon oder Wismuth, Cadmiumsulfid, Cadiniumsulfoselenid und viele andere typische geeignete anorganische photoleitende Materialien, die z.B. in den US-Patentschriften 3 121 006 und 3 288 603 aufgezählt sind. Typische geeignete organische photoleitende Materialien sind z.B. die Kombination von 2,5-Bis(p-aminophenyl)~1,3,4-oxadiazol, erhältlich unter dem Warenzeichen TO 1920 von Kalle & Co., Wiesbaden-Biebrich, und Vinylite VYNS, ein Copolymeres von Vinylchlorid und Vinylacetat, verfügbar von Carbide and Carbon Chemicals Company, und die Kombination von 2,4,7-Trinitro-9-fluorenon zu Polyvinylcarbazol, verfügbar unter dem Warenzeichen Luvican 170 von Winter, Wolf und Company, New York, New York. Die Dicke der photoleitenden Schicht 3 ist für die Durchführung der Erfindung nicht kritisch und es kann jede beliebige Dicke angewendet werden, die einen Verstärkungsphotostrom ergibt.

Wie bereits zum Ausdruck gebracht wurde, kann jede beliebige Kombination von Materialien für die Elektroden 1 und 4, die isolierende Schicht 2 und die photoleitende Schicht 3 dazu verwendet werden, um erfindungsgemäß einen Verstärkungsphotostrom zu erhalten. Verbesserte Ergebnisse werden jedoch bei besonders bevorzugten Ausführungsformen erhalten, wenn die Charakteristiken der Elektroden, der isolierenden Schicht und der photoleitenden Schicht aufeinander abgestimmt werden. Die Aufeinanderabstimmung dieser Charakteristiken erfolgt wie folgt. Wenn das photoleitende Material vorzugsweise positive Ladungen oder Löcher in einem größeren Ausmaß als negative Ladungen oder Elektronen leitet, dann wird das Elektrodenmaterial vorzugsweise so ausgewählt, daß es eine hohe Arbeitsfunk-

-17-

tion oder Elektronenaustrittsarbeit von mehr als etwa 4,5 eV hat, und die isolierende Schicht hat vorzugsweise ein niedriges Ionisierungspotential von unterhalb etwa 8 eV. Wenn andererseits die photoleitende Schicht vorzugsweise Elektronen in einem größeren Ausmaß als Löcher leitet, dann hat die Elektrode vorzugsweise eine niedrige Arbeitsfunktion bzw. Elektronenaustrittsarbeit von unterhalb etwa 4,5 eV und die isolierende Schicht hat vorzugsweise eine hohe Elektronenaffinität von mehr als etwa 1,5 eV*

Beispielhafte photoleitende Materialien, die vorzugsweise positive Ladungen gegenüber negativen Ladungen leiten, sind z.B. photoleitende Legierungen, wie Arsentriselenid, und organische Materialien, wie z.B. mit Selen oder Selenlegierungen oder Farbstoffen sensibilisiertes Polyvinylcarbazol. Beispiele für photoleitende Materialien, die vorzugsweise negative Ladungen gegenüber positiven Ladungen leiten, sind sensibilisiertes Zinkoxid in einem Bindemittel und photoleitende schwefelhaltige Verbindungen, wie z.B. Cadmiumsulfid und Cadmiumsulfoselenid. Ambipolare photoleitende Materialien, d.h. Materialien, die gleich gut positive und negative Ladungen leiten und. die keine Vorzugsleitung zeigen, sind z.B. Selen und Selenlegierungen, die mit geringen Arsenmengen dotiert sind, und Polyvinylcarbazol, das eine große Menge von 2,4,7-Trinitro-9-fluorenon enthält. Wie oben bereits zum Ausdruck gebracht wurde, können ambipolare Materialien zufriedenstellend für die Durchführung der Erfindung verwendet werden.

Die flüssige kristalline Schicht 7 kann eine Schicht aus jedem beliebigen geeigneten flüssigen kristallinen Material oder eine Zusammensetzung enthalten, die mindestens eine optische Eigenschaft oder Charakteristik besitzt, wel-

-18-

509886/fl7fl8

ehe sich verändert, wenn das flüssige kristalline Material oder die Zusammensetzung einer Spannung ausgesetzt wird. Solche flüssigen kristallinen Materialien sind z.B. alle geeigneten flüssigen kristallinen Abbildungsschichten oder Systeme, die bebildert bzw. mit einem Bild versehen werden können, indem eine Spannung angelegt wird, die die Schicht entweder einem elektrischen Feld, einem Strom- oder Ladungsträgerfluß oder dem Einfangen von Ladungen unterwirft. Solche Materialien sind z.B. in der US-PS 3 645 729 beschrieben.

Die Veränderungen in den flüssigen kristallinen Materialien, die durch den Stromfluß bewirkt werden, sind z.B. eine dynamische Streuung, die typischerweise mit nematischen flüssigen kristallinen Materialien verbunden ist, eine turbulente Streuung, die typischerweise mit cholesterinischen flüssigen kristallinen Materialien und Gemischen aus nematischen und cholesterinischen flüssigen kristallinen Materialien verbunden ist, die Texturveränderung in einem cholesterinischen flüssigen kristallinen Material von der Grandjean-Textur zu der fokal-konischen Textur nach Beendigung des Stromilusses, unu. die Biluuag von Williams-Bereichen in nematischen Materialien und und von Bereichen, die Williams-Bereichen ähnlich sind, in Gemischen von nematischen und cholesterinischen Materialien. Solche Bereiche oder Domänen sind dem Fachmann bekannt und es ist weiterhin bekannt, daß sie eine Periodizität besitzen, die für die Beugung von Licht geeignet

Typische geeignete flüssige kristalline Feldeffekte sind z.B. die Phasentransformation von optisch-negativ zu optisch-positiv, wie sie in der US-PS 3 652 148 be-

-19-

509886/0798

- ig -

schrieben wird, die Transformation von verdreht-nematisch zu nematisch, wie sie in der US-PS 3 751 936 beschrieben v.'ird, die Transformation von der Grandjean-Textur zu der fokal-konischen Textur, wie sie in der US-PS 3 642 348 beschrieben wird, und die nematischen Feldeffekte, beispielsweise die Transformation von uniaxial zu biaxial, wie sie in der US-PS 3 687 515 beschrieben wird. Allgemein gesprochen werden flüssige kristalline Feldeffekte gemäß der Erfindung erhalten, vorausgesetzt daß (1) der Photoleiter einen Dunkelwiderstand hat, der ausreichend größer ist als derjenige des flüssigen kristallinen Materials, so daß das elektrische Feld, das über dem flüssigen kristallinen Material im Dunklen vorliegt, unterhalb demjenigen liegt, das beim Abbilden in Betracht kommt, und (2) in Gegenwart von Licht der Widerstand des Photoleiters bis zu einem Wert abnimmt, der genügend niedrig ist, so daß ein elektrisches Feld über das flüssige kristalline Material erzeugt wird, welches ausreichend ist, um den Feldeffekt zu ergeben.

Ferner können die flüssigen kristallinen Materialien und Zusammensetzungen mit Einschluß von Gemischen aus srnt-ktischen und cholesterinischen flüssigen kristallinen Materialien, die eine Texturveränderung unterlaufen, gemäß der US-PS 3 671 231 verwendet v/erden und sie können, wie darin beschrieben wird, eine Veränderung der Transluzenz des flüssigen kristallinen Abbildungsmaterials, eine Veränderung der Farbe der transformierten Stellen oder eine Veränderung der optischen Eigenschaften, z.B. der Doppelbrechung, der optischen Aktivität und des zirkulären Dichroismus, der flüssigen kristallinen Zusammensetzung einschließen.

-20-

Zusammensetzungen, bei denen eine Texturveränderung vorliegt, zum Betrachten, typischerweise mit reflektiertem Licht, geeignet. Wenn jedoch die Vorrichtung der Figur in im wesentlichen transparenter Form vorgesehen ist, dann können die Zusammensetzungen mit Texturveränderungen im Durchgang betrachtet werden.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die flüssige kristalline Schicht 7 der elektro-optisehen Vorrichtung der Figur 2 alle beliebigen flüssigen kristallinen Materialien und Zusammensetzungen enthalten kann, die in den obengenannten Patentschriften aufgezählt sind. Demgemäß können die dynamische Streuung, die turbulente Streuung, Veränderungen von der Grandjean-Textur zu der fokal-konischen Textur mit Einschluß von optisch-aktiven nichtmesomorphen Materialien oder von smektischen oder nematischen Materialien oder Gemischen davon dazu herangezogen werden, um gemäß der Erfindung Abbildungen vorzunehmen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die flüssige kristalline Schicht 7 bebildert, indem ein Verstärkungsphotostrora in bildweiser Konfiguration erzeugt wird, der die Menge des Stroms und das elektrische Feld über der flüssigen kristallinen Schicht verändert. Da der Verstärkungsphotostrom hierin in der Weise erzeugt wird, daß die Abbildungsvorrichtung der Figur 2 im wesentlichen mit einem Vorlicht und sodann mit einem Ausgangs- bzw. Torlicht bestrahlt wird, wird ersichtlich, daß entweder das Vorlicht oder das Ausgangs- bzw. Torlicht in bildweise Konfiguration vorliegen kann.

Da, wie hierin beschrieben wird, die Erscheinung der primären Photostromaufladungakkumulierung sowohl mit pulsie-

-21-

rendem Licht als auch mit kontinuierlich auftreffendem Licht stattfindet, kann das Vorlicht entweder pulsierend oder kontinuierlich sein. Da gleichermaßen das Ausgangsbzw. Torlicht die Akkumulierung von weiteren Ladungen zusammen mit den Ladungen, die aufgrund des Vorlichtes akkumuliert worden sind, bis zu der Ladungsschwelle für den Verstärkungsphotostrom oder darüber bewirkt, kann das Ausgangs- bzw. Torlicht entweder pulsierend oder kontinuierlich sein.

Das Erregungslicht 6 der Figur 2 kann so gerichtet sein, daß es auf die Vorrichtung auftrifft, indem es durch die Elektroden 1 und 4 hindurchgeht. Naturgemäß sollte die Elektrode, durch die das Erregungslicht 6 hindurchgeht, gegenüber diesem Licht mindestens teilweise transparent sein. Das Erregungslicht 6 ist sowohl für das Vorlicht als auch das Ausgangs- bzw. Torlicht repräsentativ. Es sollte innerhalb des Grundabsorptionsbandes des photoleitenden Materials der photoleitenden Schicht 3 liegen und es sollte innerhalb der photoleitenden Schicht 3 einen primären Photostrom erregen. Da das Vorlicht und das Ausgangsuzw. Torlxüixl; diese Charakteristiken gemeinschaftlich haben, können beide als einzige Lichtquelle vorgesehen werden. Sie sind jedoch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht funktionell äquivalent, da es die Funktion des Vorlichtes ist, die Vorrichtung auf die Ladungsschwelle für den Verstärkungsphotostrom zu bringen, während demgegenüber das Ausgangs- bzw. Torlicht bewirkt, daß die Vorrichtung die Ladungsschwelle für den Verstärkungsphotostrom erhält und auf diese Weise der Verstärkungsphotostrom initiiert wird.

Wie oben bereits beschrieben, kann das Vorlicht gleichförmig auf die Vorrichtung der Figur 2 auftreffen, wodurch

-22-509886/0798

die Vorrichtung sensibilisiert wird und ein rasches Einsetzen des Verstärkungsphotostroms durch die nachfolgende Bestrahlung mit dem Ausgangs- bzw. Torlicht gestattet wird. So kann z.B. die Vorrichtung der Figur 2 auf diese Weise sensibilisiert und durch eine Röntgenröhre (CRT) bebildert werden. Die Antwort auf die CRT oder eine andere kurz andauernde intensive Lichtquelle würde rasch sein, weil das von Licht, das vom Phosphorgitter des CRT abgegeben wird, oder von einer anderen Lichtquelle abgegeben wird, ausreichend sein würde, um die sensibilisierte Vorrichtung rasch bis zu dem Verstärkungsphotostrom zu bringen.

Alternativ kann, wie oben ausgeführt wurde, das Vorlicht in bildweise Konfiguration vorliegen und auf diese Weise nur die bildweise konfigurierten Teile der Vorrichtung auf die Ladungsschwelle für den Verstärkungsphotostrom bringen. Das Ausgangs- bzw. Torlicht wird sodann gleichförmig auf die Vorrichtung auffallen gelassen und die Teile der Vorrichtung, die diesem bildweise konfigurierten Vorlicht ausgesetzt sind, werden auf mindestens die Ladungsschwelle für das Einsetzen des Verstärkungsphotostroms gebracht.

Es ist weiterhin zu beachten, daß die in Figur 2 gezeigte Spannungsquelle 5 schematisch als eine Gleichstromspannungsquelle dargestellt ist. Der vorteilhafte Verstärkungsphoto strom gemäß der Erfindung wird nur bei Verwendung einer Gleichstromspannungsquelle erhalten. Eine Wechselstromspannungsquelle ergibt nicht den Verstärkungsphotostrom gemäß der Erfindung, da die Oszillierung der Ladungen nicht zum Aufbau des kritischen elektrischen Feldes bei t^ (Figur 1) führt, das zur Tunr.elierung der

-23-

509886/0798

elektrischen Ladung durch die isolierende Schicht und die gesamte Vorrichtung erforderlich ist. Die Polarität der Spannungsquelle 5 ist an die Elektroden 1 und 4 in einer Weise angeschlossen, daß bewirkt wird, daß die mobileren Ladungsträger der Paare der Ladungsträger, die durch das auf die photoleitende Schicht auftreffende Erregungslicht erzeugt v/erden, von der isolierenden Schicht sich wegbewegen. Das heißt, daß bei der Figur 2 die Polarität so angeschlossen ist, daß sich die mobilen Ladungsträger von der Elektrode 1 weg in Richtung auf die Elektrode 4 bewegen. Somit, wenn der verwendete Photoleiter vorzugsweise eine negative Ladung leitet, wird die negative Polarität der Spannungsquelle 5 an die Elektrode 4 angeschlossen. Wenn umgekehrt der verwendete Photoleiter vorzugsweise negative Ladungen leitet, dann wird die positive Polarität der Spannungsquelle 5 an die Elektrode 4 angeschlossen. Es ist zu beachten, daß wenn bildweise die Veränderung vom cholesterin!sehen Grandjean-Zustand zu dem fokal-konischen Zustand vorgesehen ist - darauf geachtet werden sollte, daß die angewandte Spannung nach der Zustands- bzw. Texturtransformation abgeschaltet wird, um ein Ausbreiten des Bildes zu verhindern. Das heißt, die bildweise texturtransformierten Gegenden der Abbildungsschicht 7 wachsen in einer Zeit nach ihrer Erzeugung größer. Demgemäß wird es bevorzugt, daß die Spannung zu einem geeigneten Zeitpunkt nach der Texturtransformation abgeschaltet wird. Dieses Wachstum ist vermutlich auf Texturtransformationen der Nicht-Bildstellen unmittelbar angrenzend an die Bildstellen zurückzuführen.

Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. Darin sind sämtliche Angaben bezüglich der Teile und Prozentmengen auf das Gewicht bezogen.

-24-509888/0798

Beispiel 1

Eine Verstärkungsphotostromvorrichtung wird, wie folgt hergestellt:

Als Elektroden 1 und 4 werden Glassubstrate verwendet, die mit einer dünnen transparenten leitfähigen Indiumoxidschicht überzogen sind. Diese Elektroden werden vorbereitet, indem sie mit einer Alcanox-Lösung in einem Ultraschallbad etwa 30 min lang gereinigt werden. An dieses Reinigen schließt sich ein etwa 5-minütiges Spülen in laufendem heißen Wasser und sodann ein etwa 5-minütiges Spülen in laufendem entionisierten Wasser an. Die Elektroden werden hierauf in einem Ofen von etwa 60 C 1 h lang luftgetrocknet.

Als nächstes wird über die Indiumoxidschicht von einer der Elektroden eine Phenoxyisolierungsschicht durch Tauchbeschichten aufgebracht. Die Dicke der Phenoxyschicht wird kontrolliert, indem man die Konzentration einer Phenoxyharzlösung variiert, welche 2-Methoxyäthylacetat und Methyl äthy !keton enthält. Es wird ein Volumenverhältnis von 1 : 1 der zwei Lösungsmittel verwendet und das Phenoxyharz wird in einer Menge zugesetzt, welche etwa 0,3 Gew.-% der resultierenden Lösung ausmacht. Die zu beschichtende Elektrode wird in die Lösung getaucht und mit einer Geschwindigkeit von etwa 5,6 cm/min herausgezogen. Die resultierende Dicke der isolierenden Phenoxyschicht wird durch Messungen der Vielfachstrahlinterferrometrie, der Transmissionselektronenmikroskopie und der UV-Absorption als etwa 100 % bestimmt.

Sodann wird auf der isolierenden Phenoxyschicht durch Vakuumverdampfen eine photoleitende Arsentriselenidschicht abge-

-25-

schieden. Die phenoxybeschichtete Elektrode wird zunächst in einem Vakuum von etwa 1 χ 10 Torr durch Strahlungserhitzung auf etwa 85 "bis etwa 90°C etwa 1 h lang gebrannt, Das Arsentriselenid wird von einem Tantalschiffchen des Knudsen-Zelltyps verdampft. Die Dicke der Photoleiterschicht wird durch die Menge des photoleitenden Materials kontrolliert, welche in das Schiffchen gegeben wird. Ein umdrehendes Rad, auf das die phenoxybeschichtete Elektrode angefügt ist, wird während der Aufdampfung dazu verwendet, um eine gleichförmige Dicke der resultierenden Photoleiterschicht zu gewährleisten. Während der Verdampfung des Arsentriselenids wird die Temperatur der phenoxybeschichteten Elektrode bei etwa 45 bis etwa 50⁰C gehalten, damit die resultierende photoleitende Schicht aus Arsentriselenid ein gutes Aussehen und gute mechanische Eigenschaften erhält. Die Menge des in das Schiffchen gebrachten Arsentriselenids ist so bemessen, daß die resultierende photoleitende Schicht eine Dicke von etwa 8 um, bestimmt durch vielfachstrahlinterferrometrische Messungen, besitzt.

Sodann wird eine Goldelektrode auf die freie Oberfläche des Arsentriselenids aufgedampft. Die Goldelektrode in Kontakt mit der photoleitenden Schicht wird sodann an den negativen Anschluß einer variierbaren Gleichstromquelle angeschlossen und der positive Anschluß wird an die Elektrode in Kontakt mit der Phenoxyisolierungsschicht angeschlossen.

Beispiel 2

Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wird wiederholt, um Verstärkungsphotostromvorrichtungen herzustellen, von denen jede eine isolierende Schicht besitzt, welche aus einem

-26-

509886/07 fl8

anderen Material als bei den anderen Probenvorrichtungen besteht. Bei jeder Probevorrichtung sind die Elektroden aus Gold, wobei die an die isolierende Schicht angrenzende Goldelektrode halbtransparent ist und gegenüber dem Licht zu etwa 50$ durchlässig ist. Demgegenüber hat die Goldelektrode in Kontakt mit der photoleitenden Schicht eine Dicke von etwa 2000 S. Bei allen Proben hat das einfallende Licht eine Wellenlänge von etwa 454 mn. Der Fluß beträgt etwa 4,58 χ 10 Photonen/cm -see. Die photoleitende Schicht besteht aus Arsentriselenid und hat eine Dicke von etwa 10 ii. Die Dicke der isolierenden Schicht liegt zwischen etwa 200 und etwa 300 JL

Tabelle I

Material der isolierenden Schicht

E χ 10"²{V/cm)

1/2,

darin bedeutet E
das Feld über die
isolierende Schicht

Yerstärkungsphotostrom (A/cm2)

Phenoxyharz Shenoxyliarz Hienoxyharz Poly ( 2-propen-2-32rtfara.~ een)

Poly{2~propen-2-antbracen;

Poly{2-propen-2-anthrac en)

Poly {2-vinylanthracen) Poly(2-vinylanthracen) Poly(2-vinylanthracen)

5,4

9,2

13,9

6,2
7,8

8,8
5,3
7,9
S*7

10~⁸

7,5 x 10" 4 χ 10~⁷

3,1 x 10" 2,9 x 10

1_f3 x 10" 3,5 x 10" 3,5 x 10

~⁷

rl

8 χ 10

-7

Die obigen Werte sind für diejenigen, die bei einer gro8en Versuchsanzahl der drei obengenannten Materialien für die

-27-

505886/0738

>^E j 2 6 0 7

isolierende Schicht erhalten wurden. Aus den obengenannten repräsentativen Werten wird ersichtlich, daß der Verstärkungsphotostrom mit der Art des isolierenden Materials variiert, das zur Herstellung der isolierenden Schicht der Verstärkungsphotostromvorrichtung verwendet wird.

Beispiel 5

Es wird wie im Beispiel 1 verfahren, um eine Verstärkungsphoto Stromvorrichtung herzustellen, welche die Goldelektroden des Beispiels 2 und eine Phenoxyisolierungsschicht mit einer Dicke von zwischen 200 und etwa 300 S. hat. Der Verstärkungsphotostrom wird als Funktion der Temperatur gemessen, bei welcher das Phenoxymaterial gehalten wird. Die folgenden Werte sind für die erhaltenen Daten repräsentativ.

Tabelle II

ylÜTx 10 (V/cm) ' Temperatur Verstärkun^sphotostrom

( K) (A/-Vui~)

10 10 10 10 14 14 14 14

-28-

r. η s β R β / ο 7

277,7	8,5	χ	ίο-10
294,1	3,4	χ	10""9
313,2	1,8	χ	ίο-8
277,7	3,7	X	ίο-8
294,1	9,3	X	ίο-8
313,2	2,8	X	10"7
330,2	1,4	X	ΙΟ"6
277,7	2,5	X	10~7
294,1	4,7	X	10""7
313,2	1,1	X	ΙΟ"6
330,2	4,3	X	ΙΟ"6

Die obigen repräsentativen Werte zeigen, daß der Verstärkungsphotostrom von der Temperatur abhängig ist.

Beispiel 4

Es werden die Arbeitsweise des Beispiels 1 und die Elektroden und die photoleitende Schicht des Beispiels 3 dazu verwendet, um Verstärkungsphotostromvorrichtungs-Proben herzustellen. Bei jeder Probe wird jedoch das isolierende Material variiert. An jede Probe wird ein elektrisches Feld von etwa 1,5 x 10 V/cm angelegt unddas Erregungslicht hat eine Wellenlänge von 454 nm bei einem Fluß von etwa 1,05 x 10 ^D Photonen/cm -see.

Tabelle III

Material der isolierenden Dicke der isolie- Verstärkungs-Schicht renden Schicht (a) photostrom (A/cnf

Polyvinylcarbazol	250	5	,6	10
70/30 gew.-%iges Copolymeres aus Styrol und n-Butylmetha- crylat	913	9	X	x 10~6
65/35 gew.-%iges Copolymeres aus Styrol und n-Butylmetha- crylat	653	6	,8	10-6
Lexan	803	4	,5	χ 10~6
Polystyrol	845		χ 10

Die obigen V7erte>zeigen, daß der Verstärkungsphoto strom mit der Art des isolierenden Materials variiert. Eine ausführliche Betrachtung aller erhaltenen Werte zeigt jedoch, daß die Menge des Verstärkungsphotostroms bei einer gegebenen Art des isolierenden Materials in der isolierenden Schicht praktisch von der Dicke der isolierenden Schicht nicht beeinflußt wird.

-29-

2528077

Beispiel 5

Es werden Versuche durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Intensität des Erregungslichtes einen Effekt auf den erhaltenen Verstärkungsphotostrom ausübt. Es wird wie im Beispiel 1 verfahren, um eine Verstärkungsphotostromvorrichtung herzustellen, welche die Goldelektroden des Beispiels 3 hat und die eine Phenoxyisolierungsschicht mit einer Dicke von etwa 6500 £ und eine photoleitende Selenschicht mit einer Dicke von etwa 25 η aufweist. Das Erregungslicht hat eine Wellenlänge von etwa 454 mn. Der Photonenfluß des Erregungslichts wird variiert und der Primärstrom und der Verstärkungsphotostrom werden wie

11 folgt beobachtet: Bei einem Fluß von 4 χ 10 Photonen/

2 —8 2

cm -see wird der Primärstrom zu etwa 4 χ 10"* A/cm gemessen, während der Verstärkungsphotostrom zu etwa 2,5 χ

—7 2
10 A/cm gemessen wird. Bei einem Fluß von etwa 1,5 x

12 2 7

10 Photonen/cm -see wird der Primärstrom zu etwa 10 A/cm und der Verstärkungsphoto strom zu etwa 5 x 10""^ A/cm

12 2

gemessen. Bei einem Fluß von etwa 4 χ 10 Photonen/cm -see

—7 P

wird der Primärstrom zu etwa 3 x 10 A/cm und der Verstärkungsphotostrom zu etwa 1,5 x 10" gemessen. Schließlieh wird bei einem Fluß von etwa 1,2 χ 10 Photonen/cm -

—7 2 see der Primärstrom zu etwa 8 χ 10 A/cm und der Ver-

CL ρ

stärkungsphotostrom zu etwa 3,5 x 10 A/cm gemessen.

Diese Werte zeigen die lineare Beziehung zwischen dem Verstärkungsphotostrom und dem Fluß des Erregungslichtes bei einer photoleitenden Selenschicht.

Beispiel 6

Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wird angewendet, um eine

-30-

509886/07^8

25260??

Verstärkungsphotostromvorrichtung herzustellen, welche die Goldelektroden des Beispiels 3 aufweist und die eine isolierende Phenoxyschicht mit einer Dicke von etwa 100 S und eine photoleitende Arsentriselenidschicht mit einer Dicke von etwa 8 u besitzt. Das angelegte elektrische Feld hat etwa 1,5 x 10 V/cm und das Erregungslicht hat eine Wellenlänge von etwa 498 nm. Der Primärstrom und der Verstärkungsphotostrom werden als Funktion des variierenden Flusses des Erregungslichtes gemessen. Die folgenden Werte sind für die erhaltenen Wer-

12 te repräsentativ: Bei einem Fluß von etwa 10 Photonen/

2 P —7 / 2

cm -see wird der ^rimärstrom als etwa 1,3 x 10 A/cm und der Verstärkungsphotostrom als etwa 1,8 χ 10" A/cm

12 2

gemessen. Bei einem Fluß von etwa 8 χ 10 Photonen/cm see wird der Primärstrom als etwa 9 x 10 A/cm und der Verstärkungsphotostrom als etwa 6,5 x 10" A/cm gemessen. Schließlich wird bei einem Fluß von etwa 1,6 χ 10 Photonen/cm -see der Primärstrom als etwa 1,5 x 10" A/cm und der Verstärkungsphotostrom als etwa 1,8 χ 10" A/cm gemessen.

Eine ausführliche Betrachtung des kompletten Satzes von Werten zeigt, daß bei Arsentriselenid der Primärstrom linear mit dem Fluß oder der Intensität des Erregungslichtes variiert, daß Jedoch der Verstärkungsphotostrom der Quadratwurzel der Lichtintensität proportional ist. Es ergibt sich weiterhin, wie für den Fachmann zu erwarten ist, daß der Verstärkungsphotostrom mit der Art des photoleitenden Materials variiert. So wird z.B. festgestellt, daß die photoleitende Arsentriselenidschicht etwa die vierfache Menge des Verstärkungsphotostroms liefert als die photoleitende Selenschicht, obgleich ihr elektrisches Feld nur etwa die Hälfte der Stärke desjenigen ist, wel-

-31-

509686/0798

ches in der Vorrichtung verwendet wird, die die photoleitende Selenschicht enthält. Dies ist nicht auf den Unterschied der Dicken zwischen den isolierenden Phenoxyschichten zurückzuführen, die in den zwei Verstärkungsphotostromvorrichtungen verwendet werden, wie aus dem folgenden Beispiel 7 ersichtlich wird.

Beispiel 7

Es wird wie im Beispiel 1 verfahren, um Verstärkungsphotostromvorrichtungen herzustellen, welche die Goldelektroden des Beispiels 3_f isolierende Phenoxyschichten mit verschiedener Dicke und eine Dicke der photoleitenden Schicht von etwa 6 u haben. Es werden zwei Sätze von Proben hergestellt, wobei der erste Satz Arsentriselenid und der zweite Satz Selen als photoleitende Schichten enthält. Jeder Satz von Vorrichtungen enthält isolierende Phenoxyschichten mit einer variierenden Dicke von etwa 10 bis etwa 7000 2. An den ersten Satz von Vorrichtungen, der die photoleitende Arsentriselenidschicht enthält, wird ein elektrisches Feld von etwa 1,5 x 10 V/cm angelegt, während an den zweiten Satz von Vorrichtungen, die die photoleitenden Selenschichten enthalten, ein elektrisches Feld mit etwa 4 χ 10 V/cm angelegt wird. Das verwendete Erregungslicht, um beide Sätze von Vorrichtungen in Betrieb zu setzen, hat eine Wellenlänge von etwa 454 nm und einen Fluß von etwa 1,05 x 10 ^D Photonen/cm -see. Der Verstärkungsphotostrom wird in den Arsentriselenidvorrichtungen für Phenoxyschichten mit einer Dicke von etwa 10 bis etwa 3000 S bestimmt. Es wird festgestellt, daß der gemessene Verstärkungsphotostrom im Bereich von etwa 4 χ 10 bis etwa 2 χ 10 k/cm liegt und daß er daher über einen weiten Bereich von Isolatordicken wenig variiert. Es ist

-32-

^r. Π 9 ft 3 6 / 0 7 C

besonders erwähnenswert, daß der Verstärkungsphotostrom in den Arsentriselenidvorrichtungen mit einer Isolierungsschicht beobachtet wird, die so dick wie etwa 3000 S ist.

Der Satz von Vorrichtungen, die die photoleitenden Selenschichten enthalten, zeigt einen Verstärkungsphotostrom mit Isolierungsschichten mit einer Dicke von etwa 10 bis etwa 7000 2.

Der Verstärkungsphotostrom wird für diese Dicken im Bereich von etwa 2,8 χ 10 A/cm bis etwa 7 x 10 A/cm gemessen. Auch hier variiert der Verstärkungsphotostrom geringfügig über einen weiten Bereich von Isolatordicken. Auch hier ist es besonders erwähnenswert, daß der Verstärkungsphotostrom in Vorrichtungen beobachtet wird, welche die photoleitende Selenschicht enthalten und die Dikken der isolierenden Schicht von so viel wie etwa 7000 S haben.

Beispiel 8

Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wird wiederholt, um Verstärkungsphotostromvorrichtungen herzustellen, um den Effekt eines angelegten elektrischen Feldes auf den resultierenden Verstärkungsphotostrom zu untersuchen. Die Vorrichtungen enthalten ein indiumoxidbeschichtetes Glassubstrat als semitransparente Anode, die mit einer etwa 400 S dicken isolierenden Phenoxyschicht überzogen ist, welche ihrerseits mit einer etwa 6,2 u dicken photoleitenden Arsentriselenidschicht überzogen ist. Die Kathode in Kontakt mit der photoleitenden Schicht ist eine Aluminiumelektrode. Während des Betriebs der Vorrichtungen

-33-

wird Erregungslicht mit einer Wellenlänge von etwa 454 nm und einem Fluß von etwa 1,05 x 10 Photonen/cm -see verwendet. Die Spannung und daher auch das angelegte Feld werden bei variierenden Einstellungen angesetzt und bei jeder Einstellung wird der resultierende gemessene Primärstrom und Verstärkungsphotostrom gemessen. Der Primärstrom neigt dazu, bei ungefähr 1,1 χ 10" A/cm zu sättigen, was einer Quantenwirksamkeit von etwa 0,73 entspricht. Der Verstärkungsphotostrom zeigt kein Zeichen für eine Sättigung und er steigt proportional zum Quadrat des angelegten elektrischen Feldes an. Repräsentative Werte für den vollständigen Satz von Werten, die bei den vorstehenden Untersuchungen erhalten worden sind, sind z.B. die folgenden: Bei einem angelegten Feld von etwa 4 χ 10 V/cm beträgt der gemessene Primärstrom 7 x 10

A/'cm und der Verstärkungsphotostrom wird zu etwa 1,3 x

/; ρ

10 A/cm gemessen. Bei einer Stärke des angelegten elektrischen Feldes von etwa 10 V/cm wird der Primärstrom

C. ρ

als etwa 10" A/cm und der Verstärkungsphotostrom als etwa 7,5 x 10" A/cm gemessen. Bei einer Stärke des angelegten Feldes von etwa 2 χ 10 V/cm wird der Primärer p

strom als etwa 10" A/cm und der Verstärkungsphotostrom als etwa 3 x 10 A/cm gemessen.

Beispiel 9

Es wird die elektro-optische Vorrichtung der Figur 2 nach der Arbeitsweise des Beispiels 1 hergestellt, um eine Abbildungsvorrichtung herzustellen, welche die indiumoxidbeschichtete Elektrode des Beispiels 8 enthält. Diese ist mit einer isolierenden Phenoxyschicht mit einer Dicke von etwa 100 S überzogen und die isolierende Phenoxyschicht ist ihrerseits mit einer etwa 8,5 η dicken

-34-

photoleitenden Arsentriselenidschicht überzogen. Schließlich ist die photoleitende Schicht mit einer etwa 13 u dicken cholesterinischen flüssigen kristallinen Schicht in der Grandjean-Textur überzogen. Eine weitere indiumoxidbeschichtete Elektrode liegt im Kontakt mit der freien Seite der cholesterinischen flüssigen kristallinen Schicht vor. Eine Spannung von etwa 100 V wird an die Vorrichtung durch die Elektrode 4 angelegt, welche elektrisch an das negative Ende der Spannungsquelle angeschlossen ist. Die indiumoxidbeschichtete Elektrode 1 wird an das positive Ende der Spannungsquelle angeschlossen. Die Spannungsquelle ist eine Gleichstromspannungsquelle. Die in dieser flüssigen kristallinen Schicht verwendete cholesterinische flüssige kristalline Zusammensetzung enthält 80 Gew.-% p-Äthoxybenzyliden-p-n-butylanilin (MBBA) und 20 Gew.-% Cholesteryloleylcarbonat (COC). Die aktive Fläche der Vorrichtung

ist etwa 4 cm .

Es wird ein Erregungslicht mit einer Wellenlänge von etwa 9,2 χ 10 Photonen/cm -see verwendet, welches auf die Phenoxyseite der Vorrichtung durch die indiumoxidbeschichtete Elektrode hindurch auffällt. Nach Anlegung der Spannung werden Belichtungen von etwa 14 msec Pulsdauer in Intervallen von etwa 20 see durchgeführt und bei jedem Belichten wird der Strom gemessen. Der erste Belichtungspuls ergibt einen Peakstrom von etwa 13,5 x 10" A, der innerhalb von etwa 100 msec auf einen Dunkelstromwert von unterhalb etwa 0,1 χ 10 A zurückkehrt. Der zweite, dritte und vierte Puls liefern keine signifikante Veränderung. Jedoch beginnt nach dem fünften Erregungspuls, der Dunkelstrom nach der Lichterregung eine gewisse Zunahme der Größe und der Dauer zu zeigen, bevor er auf einen Wert von unterhalb etwa 0,1 χ 10" A zurückkehrt. Der sechste

-35-

503886/0738

Erregungspuls erzeugt eine signifikante Erhöhung der Größe und Dauer des Dunkelstroms, Diese Erscheinung weist darauf hin, daß jeder Erregungspuls eingefangene Elektronen an der Phenoxy/Ansnstriselenid-Zwischenfläche erzeugt, die unter dem angelegten elektrischen Feld stabil sind. Offenbar akkumulieren, wenn mehr pulsierte Belichtungen gegeben werden, die eingefangenen Elektronen an der Phenoxy /Arsentriselenid-Grenzflache, so daß das elektrische Feld über die Phenoxyisolierungsschicht zunehmend bleibt. Eventuell wird die Erhöhung des elektrischen Feldes hoch genug, daß die Initiierung von positiven Ladungen oder Löchern signifikant wird. Die gesamte negative Ladung, die sich nach dem fünften Lichtpuls an der Phenoxy/Arsentriselenid-Grenzfläche akkumuliert, errechnet sich aus dem Gesamtladungsfluß pro Lichtpuls bei diesen Versuchen als etwa 0,65 x 10" Coulomb/cm . Dieser Wert steht sehr gut mit der durchschnittlichen kritischen Ladung oder der Gesamtladung des Primärstroms vor dein Einsetzen des Verstärkungsphotostroms oder des Sekundärstroms in Einklang, wie es aus der untenstehenden Tabelle IV hervorgeht.

Die Beobachtungen und Schlußfolgerungen in Beispiel ^rj deuten darauf hin, daß das Erregungslicht nicht notwendigerweise kontinuierlich auf die photoleitende Schicht vor dem Einsetzen des sekundären Stroms oder des Verstärkungsphotostromes auftreffen muß, sondern daß vielmehr auch pulsierendes Licht dazu verwendet werden kann, um das Einsetzen des Verstärkungsphotostroms zu initiieren. Die Beobachtungen und Schlußfolgerungen deuten mechanistisch darauf hin, daß tatsächlich ein Einfangen von Ladungen an der Grenzfläche zwischen der isolierenden Schicht und der photoleitenden Schicht erfolgt.

-36-

Beispiel 10

Die Abbildungsvorrichtung mit der Abbildungsschicht des Beispiels 9 wird einer stetigen Belichtung mit relativ niedriger Intensität bei einer Wellenlänge von etwa

1 2 5^-5 nm und bei einem Fluß von unterhalb 10 Photonen/

ρ
cm -see während der Anlegung von etwa 220 V Gleichstrom unterworfen. Die Intensität des Erregungslichtes ist nicht ausreichend, um innerhalb von wenigen see einen Verstärkungsphotostrom zu erzeugen, und der Primärphotostrom ist nicht ausreichend, um Texturtransformationen der cholesterinischen flüssigen kristallinen Schicht von der Grandjean-Textur zu der fokal-konischen Textur zu bewirken. Die Spannung und das Erregungslicht werden abgeschaltet. Während die Spannung wieder angelegt wird, wird die Vorrichtung einer stroboskopischen Lichtpulsierung

12 mit einer einfallenden Intensität von etwa 8 χ 10 Photonen/cm Puls von etwa 545 nm ausgesetzt. Die Intensität des stroboskopischen Lichtpulses ist nicht ausreichend, um einen Verstärkungsphotostrom zu erzeugen, und der erzeugte Primärstrom ist nicht ausreichend, um eine Texturtransformation der cholesterinischen flüssigen kristallinen Schicht zu bewirken. Die Spannung wird abgeschaltet.

Die Spannung wird wieder angelegt und die Vorrichtung wird sodann mit einer stetigen Belichtung von niedriger Intensität illuminiert und das stroboskopische Licht wird einmal pulsiert. Die kombinierte Belichtung ergibt einen einfallenden Gesamtphotonenstrom von mindestens etwa

"IP P

9 x 10 Photonen/cm . Die zwei Belichtungen erzeugen zusammen im wesentlichen sofort (d.h. innerhalb eines Bruchteils einer see) einaiVerstärkungsphotostrom und der re-

-37-

η q R fl 6 / -n 7 π R

252607?

sultierende Strom ist genügend hoch, daß eine Texturtransformation in der cholesterinischen flüssigen kristallinen Schicht von der Grandjean-Textur zu der fokal-konischen Textur bewirkt wird.

Beispiel 11

Es wird die Vorrichtung und das gleichzeitige Belichten des Beispiels 10 verwendet. Das stroboskopische Licht wird jedoch durch eine bildweise konfigurierte Maske geleitet, die nur das bildweise konfigurierte stroboskopische Licht auf die Vorrichtung auftreffen läßt. Die cholesterinische flüssige kristalline Schicht wird in ihrer Textur von der Grandjean- zu der fokal-konischen Textur in einer bildweisen Konfiguration transformiert, welche dem bildweisen konfigurierten stroboskopischen Licht entspricht, das auf die Vorrichtung auftrifft.

Beispiel 12

Das Beispiel 10 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Belichtung mit niedriger Intensität in bildweiser Konfiguration erfolgt und daß das stroboskopische Licht gleichförmig auf die Vorrichtung auftrifft.

Beispiel 13

Es wird die elektro-optische Vorrichtung des Beispiels 9 verwendet. Es wird eine Spannung von etwa 200 V Gleichstrom angewendet. Die Aluminiumelektrode ist elektrisch an das negative Ende der Spannungsquelle angeschlossen. Die indiumoxidbeschichtete Elektrode ist elektrisch an das positive Ende der Spannungsquelle angeschlossen.

-38-

Die cholesterinische flüssige kristalline Zusammensetzimg, die in der flüssigen kristallinen Schicht verwendet wird, enthält etwa 80 Gew.~% MBBA und etwa 20 Gew.-?ä COC,

Ein Vorlioht mit einer Wellenlänge von etwa 545 ma mit einem FIuB von etwa 10 ^J Hiotonen/cm -see fällt auf die Vorrichtung gleichförmig durch die indiuaoxiiibesehicirtete Elektrode über einen Zeitrau® von etwa 600 msec auf.

Ein etwa 2öö-msec~Puls vom Ausgangs- bzw» tPorlicht mit einer Wellenlänge von 545 na und eine® Fluß von etwa 10 Photonen/cm -see wird auf die Vorrichtung darcii die indiumoxidbeschichtete Elektrode in bildweiser Konfiguration auftreffen gelassen, Die flüssige kristalline Schicht bebildert In bildweiser Konfiguration, welche der Konfiguration des Mietweise konfigurierten Ausgangs- bzw. Torlichte entspricht. Die Spannung wird abgeschaltet«

Beispiel 14

Das Beispiel 13 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Yorlicht nicht gleichförmig auf die Vorrichtung auftrifft, sondern vielmehr in bildweiser Konfiguration, und daß das Ausgangs- bzw» Iforlicht nicht in bildweiser Konfiguration» sondern vielmehr gleichförmig auf die Vorrichtung auftrifft. Die gleiche Sequenz von Stufen führt zu aen gleichen Beobachtungen wie im Beispiel 13.

Beispiel 15

Das Beispiel 13 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daS das Vorlicht weggelassen wird. Die flüssige kristalline Schicht bebildert nicht.

-39-

^26077

Beispiel 16

Das Baispiel 13 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Ausgangs- bzw. Torlicht weggelassen wird. Die flüssige kristalline Schicht bebildert nicht.

Zur weiteren Herausarbeitung der unabhängigen Natur der Ladungsschwelle für den Verstärkungsphotostrom hinsichtlich der Lichtintensität werden die folgenden Werte der Tabelle IV angegeben. Diese Ergebnisse werden auf einer Vorrichtung erhalten, welche eine etwa 8 um dicke Arsentriselenidphotoleiterschicht und eine etwa 100 £ dicke Phenoxyisolierungsschxcht aufweist. Die Wellenlänge des verwendeten Erregungslichtes beträgt etwa 498 nm. Der
einzige Parameter, der variiert wird, ist der auftreffende Lichtfluß.

Tabelle IV

Auftreffender Lichtfluß (Photonen/cm -see)

Primärstrom

j.iucu. ο υχ um o,. - tQ Vorverstärkungs-(uA/cm2) (see) Gesamtladung I ( μ C/cm^

11 12 12 12

8,45 x 10¹² 1,61 χ 10¹³

9,26 χ 10 1,77 x 10 2,80 χ 10 5,33 χ 10

0,12 0,21 0,32 0,52

0,91 1,46

4,90
2,84
1,82
1,10
0,67
0,42

0,59 0,60 0,58 0,57 0,61 0,61

Die in Tabelle V angegebenen Werte zeigen, daß der Verstärkungsphotostrom signifikant mit der Arbeitsfunktion bzw. Elektronenaustrittsarbeit der Elektroden variiert. Diese Werte werden auf einer Vorrichtung erhalten, die eine etwa

-40-

^Γ· η Q a R β / η 7 μ π

8 um dicke Schicht von Arsentriselenid als photoleitende Schicht und eine etwa 100 £ dicke Phenoxyschicht als isolierende Schicht aufweist. Das angelegte Potential hat eine Stärke von etwa 10 V/cm. Das Erregungslicht, das auf die Vorrichtung auftrifft, hat eine Wellenlänge

1 ? P

von 454 nm und einen Fluß von etwa 2 χ 10 Photonen/cm see.

Tabelle V

Elektrodenmaterial Verstärkungsphoto- Arbeitsfunktion

strom (uA/cm2) (eV)

Aluminium 2,7 x 10~⁷ 4,0

Silber 5,2 χ 10"⁷ 4,3

Kupfer 6,0 χ 10"⁷ 4,6

Zinnoxid 1,5 x 10"⁶ 4,8

Gold 1,6 χ 10*"⁶ 5,0

Die Werte der obigen Tabelle V zeigen, daß der Verstärkung spho to strom signifikant mit der Arbeitsfunktion des Elektrodenmaterials variiert. Die Tabelle V unterstützt weiterhin die zuvor gemachte allgemeine Feststellung, dafj die Charakteristiken der Photoleiterschicht, der isolierenden Schicht und der Elektroden aufeinander angepaßt werden sollten, um noch größere Verstärkungsphotoströme zu erhalten. Es wird ersichtlich, daß das photoleitende Material, das in der Vorrichtung verwendet wird, aus der die Werte der Tabelle V erhalten worden sind, Arsentriselenid, nämlich ein legierter Photoleiter, war, der, wie angegeben wurde, in typischer Weise vorzugsweise positive Ladungen oder Löcher leitet. Demgemäß sollte, wie oben ausgeführt wurde, wenn ein photoleitendes Material mit dieser Charakteristik verwendet wird, das Elek-

-41-

trodenmaterial so ausgewählt werden, daß es eine hohe Arbeitsfunktion hat. Aus Tabelle V wird ersichtlich, daß je höher die Arbeitsfunktion des Elektrodenmaterials ist desto höher der Verstärkungsphotostrom ist.

-42-

Claims (29)

1. Pate nt ans ρ r ü c h e

   Verfahren zum Verändern von mindestens einer Charakteristik einer Schicht aus einer flüssigen kristallinen Zusammensetzung, wobei die Charakteristik auf eine angelegte Spannung anspricht, dadurch g e k e η η zeichnet , daß man

   (a) eine Schichtstruktur vorsieht, welche der Reihe nach eine erste Elektrode, eine isolierende Schicht, eine photoleitende Schicht, wobei diese Schicht aus einer flüssigen kristallinen Zusammensetzung besteht, und eine zweite Elektrode enthält, wobei das Dickenverhältnis der photoleitenden Schicht zu der isolierenden Schicht mindestens etwa 10 : 1 beträgt,

   (b) an die isolierende, photoleitende und flüssige kristalline Schicht eine Gleichstromspannung anlegt,

   (c) auf die photoleitende Schicht ein Vorlicht auf treffen läßt, welches eine Wellenlänge innerhalb des Grundabsorptionsbandes der photoleitenden Schicht aufweist, wodurch in der photoleitenden Schicht ein Primärphotostrom erregt wird,

   (d) das Vorlicht etwa bei der Ladungsschwelle für den Verstärkungsphotostrom innerhalb der photoleitenden Schicht entfernt, und daß man

   (e) auf die photoleitende Schicht ein Ausgangs- bzw. Torlicht auftreffen läßt, welches eine Wellenlänge

   -43-

   25260 7?

   innerhalb des Grundabsorptionsbandes der photoleitenden Schicht hat und das einen Primärphotostrom innerhalb der photoleitenden Schicht erregt, welcher ausreichend ist, um eine Gesamtprimärphotostromladungsakkumulierung zu ergeben, welche der Ladungsschwelle für den Verstärkungsphotostrom innerhalb der photoleitenden Schicht mindestens gleich ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorlicht eine bildweise Konfiguration hat und daß das Ausgangs- bzw. Torlicht auf die photoleitende Schicht in mindestens einer Stelle auftrifft, die zuvor von dem Vorlicht getroffen worden ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorlicht auf die photoleitende Schicht gleichförmig auftrifft und daß das Ausgangsbzw. Torlicht eine bildweise Konfiguration hat.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Schicht ein photoleitendes Material enthält, das vorzugsweise negative Ladungen leitet.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht ein isolierendes Material enthält, welches eine Elektronenaffinität von mehr als etwa 1,5 eV auf v/eist.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektroden ein Material enthält, das eine Arbeitsfunktion bzw. Elektronenaustrittsarbeit von weniger als etwa 4,5 eV aufweist.

   -44-509886/0798
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Elektrode an die isolierende Schicht angrenzt.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektroden ein Material aus der Gruppe Silber, Indium, Zinn und Aluminium enthält.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Schicht ein photoleitendes Material enthält, das vorzugsweise positive Ladungen leitet.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht ein isolierendes Material enthält, welches ein Ionisierungspotential von weniger als etwa 8 eV aufweist.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eine der Elektroden ein MateT'ial mit einer Arbeitsfurirtion bzw. Elektretenaustrittsarbeit von mehr als etwa 4,5 eV enthält.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Elektrode an die isolierende Schicht angrenzt.
13. 13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Elektrode ein Material aus der Gruppe Platin, Kupfer, Gold, Zinnoxid und InditüBoxid enthält.

    -45-

    252607?
14. 14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht der flüssigen Iristallinen Zusammensetzung ein Material aus der Gruppe nematische flüssige kristalline Materialien, cholesterinische flüssige kristalline Materialien und Gemische von cholesterinischen flüssigen kristallinen Materialien mit nematisehen oder smektisehen flüssigen kristallinen Materialien enthält.
15. 15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht der flüssigen kristallinen Zusammensetzung etwa 80 Gew.-% p-Methoxybenzyliden-pn-butylanilin und etwa 20 Gev.-% Cholesteryloleylcarbonat enthält.
16. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsschicht eine Transformation von der Grandjean-Textur zu der fokal-konischen Textur erfährt.
17. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eines des Vorlichtes und des Ausgangs- bzw. Torlichtes in bildweiser Konfiguration vorliegt und daß das andere des Vorlichtes und des Ausgangs- bzw. Torlichtes gleichförmig auf die photoleitende Schicht auftrifft, wodurch die Umwandlung von der Grandjean- zu der fokal-konischen Textur in bildweiser Konfiguration erfolgt.
18. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gleichstromspannung nach der bildweisen Texturtransformation entfernt.

    -46-

    252607?
19. 19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ausgangs- bzw. Torlicht durch eine Kathodenstrahlröhre vorsieht.
20. 20. Abbildungsverfahren, dadurch gekennzeichnet , daß man

    (a) der Reihe nach in Schichtkonfiguration eine erste Elektrode, eine isolierende Schicht, eine photoleitende Schicht, eine Schicht einer flüssigen kristallinen Zusammensetzung mit den optischen Charakteristiken der cholesterinischen Mesophase in der Grandjean-Textur und eine zweite Elektrode vorsieht, wobei das Dickenverhältnis der photoleitenden zu der isolierenden Schicht mindestens etwa 10 : 1 beträgt,

    (b) an die isolierende, photoleitende und flüssige kristalline Schicht eine Gleichstromspannung anlegt,

    (c) auf die photoleitende Schicht ein Vorlicht auftreffen läßt, welches eine Wellenlänge innerhalb des Grundabsorptionsbandes der photoleitenden Schicht aufweist, wodurch in der photoleitenden Schicht ein Primärphotostrom erregt wird,

    (d) das Vorlicht etwa bei der Ladungsschwelle für den Verstärkungsphotostrom innerhalb der photoleitenden Schicht entfernt, und daß man

    (e) auf die photoleitende Schicht ein Ausgangs- bzw. Torlicht auftreffen läßt, das eine Wellenlänge in-

    -47-

    2 5 2G077,

    nerhalb des Grundabsorptionsbandes der photoleitenden Schicht hat und das einen Primärphotostrom innerhalb der photoleitenden Schicht erregt, der ausreichend ist, um eine Gesamtprimärphotostromladungsakkumulierung zu ergeben, welche der Ladungsschwelle für den Verstärkungsphotostrom in der photoleitenden Schicht mindestens gleich ist, wobei eines des Vorlichtes und des Ausgangs- bzw. Torlichtes in bildweiser Konfiguration vorliegt und das andere des Vorlichtes und des Ausgangsbzw. Torlichtes auf die photoleitende Schicht gleichförmig auftrifft.
21. 21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangs- bzw. Torlicht in bildweiser Konfiguration vorliegt.
22. 22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß das bildweise konfigurierte Ausgangs- bzw. Torlicht durch eine Kathodenstrahlröhre erhalten wird.
23. 23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Schicht ein photoleitendes Material enthält, das vorzugsweise positive Ladungen leitet.
24. 24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht ein isolierendes Material enthält, das ein Ionisierungspotential von weniger als etwa 8 eV hat.

    -48-
25. 25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eine der Elektroden ein Material enthält, das eine Arbeitsfunktion bzw. Elektronenaustrittsarbeit von mehr als etwa 4 eV aufweist.
26. 26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Elektrode an die isolierende Schicht angrenzt.
27. 27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eine Elektrode ein Material aus der Gruppe Platin, Kupfer, Gold, Zinnoxid und Indiumoxid enthält.
28. 28. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß die flüssige kristalline Zusammensetzung etwa 80 Gew.-% p-Methoxybenzyliden-p-n-butylanilin und etwa 20 Gew.-$> Cholesteryloleylcarbonat enthält.
29. 29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die i^clifrende Schicht ein isolierendes Material aus der Gruppe Phenoxyharze, Poly(2-propenanthracen), Poly(2-vinylanthracen) und Poly[i-(2-anthryl)äthylmethacrylat] enthält.

    ORIGINAL !NSPECTED

    ^Γ· η q q R R / η 7