DE2551956C3 - Photoempfindliche Matrix mit einem Substrat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifU eine photoempfindliche Matrix mit einem Substrat, auf dem Zeilenleiter bzw. Spaltenleiter bildende, streifenförmige Leiterbahnen sowie mit jeweils einem Gleichrichter in Reihe liegende Photowiderstände angeordnet sind, die je einen Zeilenleiter mit je einem Spaltenleiter verbinden. Eine solche Matrix mit einem AI₂O3-Substrat ist aus der DE-OS 23 49 233 bekannt; sie wird vorzugsweise als Lochkartenleser eingesetzt.

Lochkartenleser liefern Falschsignale, wenn bei Beleuchtung eines bestimmten Matrixpunktes auch benachbarte Punkte, an denen die auszulesende Lochkarte gar nicht gelocht ist. Licht empfangen und damit ebenfalls ansprechen. Diese störende Überstrahlung suchte man bisher durch eine Reihe von teilweise recht aufwendigen und raumbeanspruchenden Maßnahmen, beispielsweise durch Bildung von Lichtkanälen direkt vor den einzelnen Matrixelementen und gleichzeitiger Ausleuchtung der Matrix mit einem möglichst parallelen Lichtstrahlbündel zu verhindern (DE-AS 22 29 047). Dennoch läßt die optische Isolation der einzelnen lichtempfindlichen Matrixzellen in vielen Fällen noch immer zu wünschen übrig.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, durch eine einfache Maßnahme dafür zu sorgen, daß die einzelnen Matrix-Photowiderstände bei der optischen Ansteuerung benachbarter Photowiderstände praktisch nicht beeinflußt werden. Zu diesem Zweck ist bei einer Matrix der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Substrat im spektralen Empfindlichkeitsbereich der Photowiderstände wenigstens angenähert lichtundurchlässig ist.

Die Erfindung geht von der folgenden Beobachtung aus:

Es hat sich herausgestellt, daß die Überstrahlung nicht nur durch Streulicht im Raum vor den Photowiderständen, sondern zu einem nicht vernachlässigbaren Teil auch durch Lichtleitung im Substrat der Matrix verursacht wird. Die bislang verwendeten Substratwerkstoffe — A^Oj-Keramiken für Dickschichtschal-

tungen (AI₂O₃-Gehalt höher als 93%), Keramiken vom Typ Ker221 sowie spezielle alkalifreie Aufdampfgläser — sind durchwegs gute Lichtleiter. So hat beispielsweise eine für Photowiderstände normalerweise verwendete weiße AI₂O₃-Keramik von 1 mm Dicke eine Lichttransmission von etwa 50%.

Bei einer erfindungsgemäßen Matrix trägt das Substrat nicht mehr zu dem störenden Übersprechen bei, so daß sich in Verbindung mit geeigneten Vorkehrungen zur Lichiführung im Raum vor der Matrix eine ausgezeichnete optische Trennung der einzelnen Lichtsensoren erzielen läßt Im Einzelfall erhält man auch dann noch brauchbare Werte, wenn man sich mit weniger aufwendigen Lichtbündelungsmaßnahmen begnügt und beispielsweise in den die Matrix beaufschlagenden Lichtstrahlen gewisse Divergenzen zuläßt

Als Substratwerkstoffe eignen sich besonders schwarz eingefärbte Keramiken; vor allem hat sich mit Fe₂O₃ versetztes AI₂O₃ bewährt, das in dem von üblichen Photowiderständen wie CdSe, CdS, ZnS überstrichenen Spektralbereich (ca. 0,25 μπι bis 1 μπι) opak ist und sich ferner als Trägersubstanz für Photoleiter eignet, die nach dem Thermodiffusionsverfahren hergestellt werden. Vor allem diffundieren aus der Aluminiumoxydkeramik in die photosensitiven Schichten keine Verunreinigungen, die die Photoleihrog zerstören könnte.:

Die Erfindung soll nun an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Die Figur zeigt einen Lochkartenleser in einer teilweise weggebrochenen Draufsicht Der Leser enthält im einzelnen ein Substrat 1, auf dem eine Matrix aus Spaltenleitern 2 und Zeilenleitern 3 aufgetragen ist Jeder Zeilenleiter überschneidet jeden Spaltenleiter in einem mit einer Isolierschicht 4 versehenen Kreuzungspunkt 5 und ist im Bereich dieses Kreuzungspunktes über eine in Reihe mit einem Photoleiter 6 geschaltete Diode verbunden. Die Diode liegt in vorlegendem Fall zwischen Photowiderstand und Zeilenleiter.

Die Matrix besteht aus folgenden Materialien: Die Leiterbahnen sind aus Au, die Photowiderstände aus CdS, die Dioden aus Se, die Isolierschichten aus einem füllstofffreien hochthixotropen Zweikomponenten-Epoxydharz und das Substrat aus einer mit Fe₂O₃ schwarz eingefärbten AI₂O₃-Keramik.

Das Substrat kann als Träger für Photowiderstände dienen, die nach dem Thermodiffusionsverfahren hergestellt werden. Die Keramik bleibt insbesondere bei Temperaturen bis 700°C formstabil, gibt keine schädlichen Fremdstoffe, vor allem keine Alkalimetalle, an die photoempfindlichen aufgedampften Schichten ab und ist inert gegen diejenigen Substanzen, die beim Thermodiffusionsverfahren als Träger von Dotierungsmaterialien dienen (CdS, CdSe, CdCl₂, InCI₂).

Die optische Qualität des Keramiksubstrats läßt sich einfach prüfen: Man stellt auf der Keramik einen Photowiderstand her und beansprucht dieses Bauelement mit beispielsweise 100° C, 1000 V/cm und 0 lux. Bei ungenügender oder unregelmäßiger Einfärbung steigt der Dunkelstrom mit einer Exponentialfunktion bis zur Zerstörung des Widerstandes an.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Photoempfindliche Matrix mit einem Substrat, auf dem Zeilenleiter bzw. Spaltenleiter bildende, streifenförmige Leiterbahnen sowie mit jeweils einem Gleichrichter in Reihe liegende Photowiderstände angeordnet sind, die je einen Zeilenleiter mit je einem Spaltenleiter verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) im spektralen Empfindlichkeitsbereich der Photowiderstände (6) wenigstens angenähert lichtundurchlässig ist

2. Matrix nach Anspruch 1, mit einem aus Keramik bestehenden Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik schwarz eingefärbt ist

3. Matrix nach Anspruch 2, mit einem Substrat aus AfeCb-Keramik, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik mit Fe2O3 eingefärbt ist