DE2841341A1

DE2841341A1 - Bildwandleranordnung

Info

Publication number: DE2841341A1
Application number: DE19782841341
Authority: DE
Inventors: Serge Le Berre; Jean Pierre Huignard; Christian Mayeux; Francois Micheron
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1977-09-23
Filing date: 1978-09-22
Publication date: 1979-04-05
Also published as: FR2404271B1; GB2005857A; US4368386A; FR2404271A1; GB2005857B; JPS5488795A

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing. fc O H I O *t I

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

THOMSON - CSF 22. September 1978

173» Bd. Haussmann
75008 Paris / Frankreich

Unser Zeichen: T 3166

Bildwandleranordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bildwandleranordnung mit einer Zelle, in der eine dünne Flüssigkristallschicht und eine Photoleiterplatte auf der Basis von Wismuthoxid zusammenarbeiten. Insbesondere bezieht sie sich auf die Wiedergabe von Bildern, die mit Hilfe won Röntgenstrahlen bei der Durchleuchtung mit Röntgenstrahlen oder in der Röntgenologie erzeugt werden^ sowie auf di© Großschimprojektion fernübertragsner Bildor»

Bekanntlich zeigen Schiebten aus n@matiseh©n Flüssigkristallen oder aus nematisch-cholsstarisclien Flüssig= kristallmischungen elektrooptisch© Effekt©,, die dadureli gesteuert werden können^ daß di© Schiebt elektrisches Spannungsschwanklangen aueg@ss©tzt wird, di© einige Vielfache von 10 Y nicht

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Die Grundlage dieser Effekte ist die mesomorphen Materialien gemeinsame Eigenschaft, im Kontakt mit einer festen Wand, die sie bildenden langen Moleküle in einer gemeinsamen Richtung parallel oder senkrecht (wobei von einer homöotropen Orientierung gesprochen wird) zur Ebene der Wand auszurichten. Die parallele oder homöotrope Ausrichtung hängt von der Art des Flüssigkristallmaterials und der Wand ab. Die Orientierung wird außerdem durch Einführen von Spuren oberflächenaktiver Stoffe in das mesomorphe Material stark erleichtert; eine weitere Erleichterung der Orientierung wird auch durch eine Vorbehandlung der in Kontakt mit der Schicht stehenden Wand erreicht, beispielsweise durch ein Polieren der Wand oder durch eine unter streifendem Einfall durchgeführte Aufdampfung eines Siliciumoxidfilms, bei der beispielsweise eine parallel zu einer bestimmten Richtung der Wand verlaufende Orientierung des Flüssigkristalls erhalten werden kann, die mit der Polierrichtung oder der Projektion der Bedampfungsrichtung übereinstimmt. Die Schichten mit gleichmäßiger Orientierung sind vorzugsweise für das sichtbare Licht durchlässig.

Die nematischen Schichten sind außerdem sehr stark doppelbrechende und uniaxiale Medien, wobei die optische Achse parallel zu der Ausrichtrichtung verläuft.

Die die mesomorphen Materialien bildenden langen Moleküle weisen eine ausgeprägte dielektrische Anisotropie auf; sie neigen folglich dazu, sich parallel oder senkrecht zu einem elektrischen Feld auszurichten, je nachdem, ob diese Anisotropie positiv oder negativ ist. Durch Einschließen einer Schicht aus nematischem Material zwischen zwei lichtdurchlässige Elektroden, an die eine variable elektrische

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Gleich- oder Wechselspannung angelegt ist, kann bei einem Material mit positiver dielektrischer Anisotropie und bei einer Parallelausrichtung beobachtet werden, daß über einem Schwellenspannungswert (in der Größenordnung von 1, bis 5 V für eine Schicht mit einer Dicke von einigen 10 /um) die Doppelbrechung der Schicht senkrecht zu ihrer Ebene abnimmt, wenn die angelegte Spannung vergrößert wird; die Moleküle zeigen dabei die Neigung, sich parallel zu dem Feld auszurichten, wobei die ursprünglich senkrecht zur Lichtausbreitungsrichtung verlaufende optische Achse fortschreitend gegen eine parallele Richtung kippt. Diese Erscheinungen sind bei einem Material mit negativer Anisotropie und homöotroper Orientierung umgekehrt, was bedeutet, daß die ursprünglich senkrecht zur Schicht und parallel zur Ausbreitungsrichtung verlaufende optische Achse gegen die Ebene der Schicht kippt, wobei die Doppelbrechung immer mehr verschwindet. Diese als gesteuerte Doppelbrechung bezeichnete Wirkung gestattet eine räumliche Intensitätsänderung eines von der Schicht übertragenen monochromatischen Lichts oder eine Farbänderung eines polychromatischen Lichts, wenn die an eine nematische Schicht zwischen zwei parallelen oder gekreuzten Polarisatoren angelegte Spannung örtlich verändert wird.

Die Eigenschaften der dielektrischen und optischen Anisotropie nematischer Materialien können auch günstig dazu ausgenutzt werden, das von einer dünnen Schicht durchgelassene Licht elektrisch zu steuern, indem sogenannte nematische Schraubenlinienstrukturen benutzt werden. Eine dünne Schicht mit positiver dielektrischer Anisotropie wird mit paralleler Orientierung zwischen zwei lichtdurchlässige Elektroden eingefügt; dabei wird dafür gesorgt, daß die Oberflächenbehandlung der Elektroden die Moleküle

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der rait der einen und der anderen Wand in Kontakt stehenden Schicht in zwei senkrecht zueinander verlaufenen Richtungen ausrichten. Die Moleküle in den Zwischenschichten, drehen sich unter Beibehaltung einer parallel zur Ebene der Wände verlaufenden Ausrichtung fortschreitend um eine senkrecht zur Schicht verlaufende Achse, damit eine Diskontinuität der Ausrichtung von einer Wand zur anderen vermieden wird. Daraus ergibt sich eine Schraubenlinienstruktur, die aufgrund der starken optischen Anisotropie des Materials die interessante Eigenschaft hat, ein linear polarisiertes Licht, das sich senkrecht zur Schicht ausbreitet, um 90° zu drehen. Durch Anlegen einer über einem Schwellenspannungswert liegenden Spannung an die dünne Schicht versuchen die Moleküle, sich auszurichten und eine homöotrope Struktur anzunehmen, die die gesamte Anisotropie zum Verschwinden bringt. Bei Einfügung zwischen zwei gekreuzte (oder parallele) Polarisatoren überträgt (oder unterbricht) eine solche Schicht das gesamte einfallende Licht an Stellen, an denen sie einer Spannung ausgesetzt 1st, die unter der Schwellenspannung liegt; an den Stellen, an denen die angelegte Spannung über dem Schwellenspannungswert liegt, wird das einfallende Licht umso weniger (oder umso mehr) durchgelassen, je größer diese Spannung ist, wobei die Struktur der Schicht der homöotropen Struktur am nächsten kommt.

Wenn die an die in der nematischen Phase befindliche dünne Schicht angelegte Spannung weiter vergrößert wird, wird über einem zweiten Schwellenspannungswert (bei einer Gleichspannung in der Größenordnung von 5 bis 7 V für eine Schicht mit einer Dicke von einigen 10 run) eine zweite optische Erscheinung erkennbar, die die Doppel-

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- ίο -

brechungserschelnung sehr schnell verdeckt. Diese zweite Erscheinung besteht darin, daß die anfänglich vollkommen durchlässige Schicht mit dem Anstieg der angelegten Spannung immer diffuser wird. Diese als "dynamische Streuung" bezeichnete Wirkung, die auch auf die Sichtbarmachung angewendet werden kann, ist auf Transportphänomene im Inneren des nematischen Materials zurückzuführen. Die Bewegung der geladenen Teilchen bringt die ursprünglich gleichmäßig ausgerichtete Schicht durcheinander, indem in ihr Turbulenzen erzeugt werden, die sie diffus machen. Wie die gesteuerte Doppelbrechung ist auch die dynamische Streuung vollkommen reversibel. Wenn zum nematischen Material ein kleiner Prozentsatz eines cholesterischen Materials hinzugefügt wird, wird eine Mischung mit Speicherwirkung erhalten, in der die streuende Struktur für die Dauer mehrerer Stunden beibehalten wird, wenn die Steuerspannung auf einen Wert unter der Schwellenspannung der Streuung gebracht wird. Das Anlegen einer Wechselspannung mit höherer Frequenz als die Steuerspannung ermöglicht es, wieder den ursprünglichen lichtdurchlässigen Zustand der Mischung herzustellen.

Zur Erzielung örtlicher Änderungen der an die dünne Flüssigkristallschicht angelegten Spannung haben M. Frappier, G. Assouline, M. Hareng und E. Leiba in einem Aufsatz mit dem Titel "Convertisseur d'images a cristal liquide et photoconducteur" in der Zeitschrift "Nouvelle Revue d'Optique Appliquee», 19711 2, Nr₀ 4, Seiten 221-228, ausgeführt, entsprechend der Patentanmeldung P 20 28 235«3-33 zwischen lichtdurchlässigen Elektroden und das nematische Material eine dünne Schicht (mit einer Dicke in der Größenordnung einiger um) aus einem Photoleitermaterial einzu=

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fügen, dessen Detektionsschwelle beispielsweise im nahen UV-Bereich gewählt ist. Ein Bild aus ultraviolettem Licht, das eine geringe Intensität haben kann, wird auf die Photoleiterschicht projiziert, deren spezifischer Widerstand von diesem Bild räumlich verändert wird. An unbeleuchteten Stellen wird die nematische Schicht nur einem Bruchteil der an die Elektroden angelegten Spannung ausgesetzt, und sie bleibt lichtdurchlässig, wenn dafür gesorgt wird, daß dieser Bruchteil der Spannung höchstens gleich dem Schwellenwert der dynamischen Streuung ist. Im Gegensatz dazu nimmt an den beleuchteten Stellen der Widerstand des Photoleitermaterials ab, so daß die an den Flüssigkristall angelegte Spannung steigt, was dazu führt, daß die Schicht streuend wird. Die Anordnung wird mit weißem Licht beleuchtet, das selbst bei starker Intensität die Photoleiterschicht ohne Modifizierung ihres spezifischen Widerstandes durchdringt, wenn aus dem Licht die Ultraviolettkomponente in geeigneter Weise herausgefiltert worden ist. Auf diese Weise entsteht ein Bildwandler, mit dessen Hilfe die Projektion von Bildern auf einen großen Schirm ermöglicht wird.

In der Patentanmeldung P 21 54 150.4-31 ist angegeben worden, die Schicht aus nematischem Material durch eine aus einer nematisch-cholesterischen Mischung bestehende Speicherschicht zu ersetzen. Die Detektionsspektralschwelle des Photoleiters ist dabei unwichtig; das Bild wird unter Spannung durch ein Lichtstrahlenbündel mit schwacher Intensität eingeschrieben und nach Unterbrechung der an die Elektroden angelegten Spannung durch ein Lichtstrahlenbündel mit hoher Intensität projiziert.

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In der Patentanmeldung P 23 20 932.7 wird angegeben, eine Schicht aus einem fluoreszierenden Material auf einer lichtdurchlässigen Elektrode anzubringen, die eine Photoleiterschicht bedeckt, die mit einer Innenschioht aus nematischem Material oder aus einem nematisch-cholesterischen Materialgemisch zusammenwirkt, damit eine Anordnung zur Sichtbarmachung von Bildern entsteht, die mit Hilfe einer ionisierenden Strahlung projiziert werden. Diese Anordnung eignet sich besonders für die Verwendung bei der Röntgenuntersuchung. Die vom Fluoreszenzschirm unter dem Aufprall einer Röntgenstrahlung beispielsweise durch örtliches Ändern des elektrischen Widerstandes des Photoleiters ausgesendete Lichtstrahlung ergibt eine räumliche Veränderung der Spannung, die an die Flüssigkristallschicht angelegt ist, die auf diese Weise mehr oder weniger streuend wird. Mit Hilfe dieser Anordnung können dank der Schwelle der dynamischen Streuung für die gleiche Intensität der ionisierenden Strahlung kontrastreichere und lichtstärkere Bilder erhalten werden als mit Hilfe herkömmlicher Fluoreszenzschirme j die Verwendung einer Flüssigkristallmischung mit Speicherwirkung bewahrt den Beobachter außerdem vor Jeglicher Strahlenbelastung, da die Untersuchung des Bildes nach der Abschaltung der ionisierenden Bestrahlung durchgeführt werden kann.

Bei diesen Anordnungen führen die Verwendung eines Photoleiters in einer dünnen Schicht mit einer Dicke von wenigen Mikron sowie die Art der zu ihrer Bildung verwendeten Materialien (Zinkoxid, Kadmiumsulfid, Selen) zu großen Realisierungsschwierigkeiten, die insbesondere auf den zu geringen elektrischen Widerstand quer zu diesen Schichten bei fehlender Beleuchtung zurückzuführen

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sind. Außerdem ist bei der Anwendung in der Röntgenuntersuchung die Dicke der Photoleiterschicht zu klein, um genügend Röntgenstrahlen zu absorbieren, was dazu zwingt, die Röntgenstrahlung zuerst in eine Strahlung im Ultraviolettbereich oder im sichtbaren Bereich mittels eines Fluoreszenzschirms umzuwandeln.

Mit Hilfe der Erfindung sollen diese Eigenschaften verbessert werden, und die Verwirklichung solcher bekannter Vorrichtungen soll vereinfacht werden, indem die dünne Photoleiterschicht durch eine dicke Platte ersetzt wird. Diese Platte kann aus Wismutoxid einer Mischung aus Wismutoxid und dem Oxid von Germanium oder Silicium rein oder dotiert bestehen. Diese Materialien haben bei Fehlen einer Beleuchtung einen sehr hohen spezifischen Widerstand sowie eine bemerkenswert große Photoleitfähigkeit, was im wesentlichen mit der außergewöhnlich langen Lebensdauer der Photoelektronen in Verbindung steht. Die Dicke dieser Platten sowie die Anwesenheit von Wismut, das eine hohe Kernladungszahl hat, ergeben eine starke Absorption ionisierender Strahlen, beispielsweise von Röntgenstrahlen, so daß die Verwendung eines fluoreszierenden Zwischenschirms nicht mehr notwendig ist. Die Möglichkeit, die Photoleitfähigkeit dieser Materialien im sichtbaren Bereich mittels der Einführung geeigneter Störstoffe beträchtlich herabzusetzen, ermöglicht die Durchführung des Lesens bei weißem Licht gleichzeitig mit dem Schreiben.

Der Absorptionskoeffizient dieser Materialien, der sich

„ -ι entsprechend der Wellenlänge zwischen 2 und 25 cm ändert, ermöglicht es, daß sich die Photoleitfähigkeit des Materials von der bestrahlten Oberfläche aus in eine merkliche Tiefe erstreckt, so daß als Folge davon eine photoleitende Platte mit ausreichender Dicke als Ersatz für die durchlässige

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Platte verwendet werden kann, die in bekannten Anordnungen als Träger für die dünne photoleitende Schicht dient; auf diese Weise wird also die Herstellung der Anordnung vereinfacht, und ihre Empfindlichkeit wird verbessert. Die Vierwendung eines massiven Photoleitermaterials ermöglicht schließlich die Beseitigung der Probleme der Reproduzierbarkeit, die bei dünnen Schichten unvermeidbar auftreten, die durch thermisches Aufdampfen im Vakuum oder durch Katodenzerstäubung erhalten werden. Erfindungsgemäß wird außerdem vorgeschlagen, zur Sichtbarmachung der an der Oberfläche des Photoleiters auftretenden räumlichen Spannungsänderungen nicht nur den Effekt der dynamischen Streuung in einer Schicht aus nematischem Material oder aus einer nematisch-cholesterischen Mischung auszunutzen, sondern auch die gesteuerte Doppelbrechung in einer nematischen Schicht mit homöotroper oder paralleler Struktur sowie die Änderungen der Rotationspolarisation in einer nematischen Struktur anzuwenden.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine gemäß der Erfindung ausgebildete Zelle mit einer Flüssigkristallschicht ₉ die mit einer Platte aus einem Photoleitermaterial in Verbindung steht,

Fig. 2 eine Anordnung nach der Erfindung zur Anwendung der in Fig. 1 dargestellten Zelle bei der Groß= schirmprojektion eines Fernsehbildes, und

Fig. 3 eine Anordnung nach der Erfindung zur Anwendung der in Fig. 1 dargestellten Zelle bei der Wiedergabe eines mit Röntganstrahlen projizierten Bildes.

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In Fig. 1 ist eine Bildwandlerzelle dargestellt, die ein von einem Schreibstrahlenbündel 1 projiziertes Bild empfängt. In der Einfallsrichtung des Strahlenbündels 1 folgen nacheinander eine Elektrode 2, eine Photoleiterplatte 3, eine für die Lesestrahlung reflektierende Schicht 35 und eine Flüssigkristallschicht Die Photoleiterplatte 3 stützt sich mit Hilfe von isolierenden Zwischenstücken 4 auf einer zweiten Elektrode ab, die auf einer Trägerplatte 7 angebracht ist. Die Flüssigkristallschicht ist in den von den Zwischenstücken 4 freigelassenen Raum zwischen der Pho.toleiterplatte und der Elektrode 6 eingeführt worden. Eine polarisierende Platte 9 ist mit der Trägerplatte verbunden. Die Elektroden 2 und 6 sind an einen eine elektrische Spannung abgebenden Generator 8 angeschlossen. Die Elektrode 2 und die von der Elektrode 6 und der Trägerplatte 7 gebildete Baueinheit müssen für die das Schreibstrahlenbündel 1 bildende Strahlung bzw. für die zum Lesen des eingeschriebenen Bildes benutzte Strahlung durchlässig sein. Die Elektroden 2 und 6 können von einer Schicht mit einer Dicke, von einigen 10 jum aus Zinn-oder Indiumoxid oder einer Mischung dieser Oxide gebildet sein, die durch Katodenzerstäubung aufgebracht worden ist. Wenn die Schreibstrahlung eine Röntgenstrahlung ist, wird für die Elektrode 2 vorzugsweise eine Schicht aus einem Metall mit niedriger Kernladungszahl mit einer Dicke von 1000 A verwendet.

Die Schicht 35 kann eine spiegelnde oder streuende Reflexion aufweisen. Ihre Leitfähigkeit in seitlicher Richtung muß gering sein, ohne daß dadurch das Fließen eines Stroms zwischen der Photoleiterplatte 3 und der Flüssigkristallschicht 5 verändert wird. Verschiedene mehrelektrische

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Schichtzusammensetzungen mit hohem Reflexionskoeffizienten erfüllen diese Bedingungen; es ist auch möglich, ein Mosaik aus reflektierenden Metallelementen zu benutzen, die seitlich voneinander isoliert sind und auf einer undurchlässigen Schicht angebracht sind. Die Anwesenheit dieser Schicht 35 ist nur brauchbar, wenn die das Lesen des eingeschriebenen Bildes ermöglichende Strahlung von der Seite der Platte aus in die Zelle eindrigt (Lesen durch Reflexion).

Die Flüssigkristallschicht 5 besteht aus einem mesomorphen Material, das sich bei der Umgebungstemperatur in der nematischen Phase befindet; ihre Dicke beträgt etwa 10 bis 20 um. Beispielsweise können Methoxy-benzyliden-butyl-anilin (MBBA), Äthoxy-benzyliden-butyl-anilin (ÄBBA) oder eine Mischung dieser zwei Materialien verwendet werden, falls eine negative dielektrische Anisotropie gewünscht wird; im gegenteiligen Fall kann 4-4'-Pentyl-cyano-biphenyl (PCB) verwendet werden. Für ein Arbeiten mit kontrollierter Doppelbrechung oder mit einer Schraubenlinienstruktur werden diese Materialien ausreichend gereinigt, damit ihr spezifischer Widerstand den Wert 5.10 Ohm.m erreicht. Wenn die Flüssigkristallschicht mit dynamischer Streuung arbeiten soll, werden diesen Materialien Spuren eines Dotierungsmaterials hinzugefügt, beispielsweise Tetramethyl- ammoniumbromid oder Tetra-butyl-ammoniumbromid,

damit der spezifische Widerstand auf etwa 10 Ohm.m abgesenkt wird. Für den Fall einer Flüssigkeitstallschicht mit Speicherwirkung wird eine nematisch-cholesterische Mischung verwendet, beispielsweise eine Mischung aus 85 % MBBA oder ÄBBA und 15 % Cholesteryl-erucat. Die relative Dielektrizitätskonstante dieser Materialien liegt in der Größenordnung von 10.

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Das die Platte 3 bildende Photoleitermaterial besteht entweder aus Wismutoxid (Bi₂O^) oder aus einem Wismut-Silicium- oder Wi smut-Germanium-Oxidgemisch (B.S.O. oder B.G.O.)· Es liegt in monokristalliner Form vor, wobei es durch- Ziehen aus einer Schmelze erhalten wird, oder es liegt in polykristalliner Form vor, wobei es durch Sinterung unter Druck erhalten wird; das Ausgangsmaterial ist dabei Wismutoxid oder ein Oxidgemisch mit Anteilen, die im wesentlichen einem SiOp- oder GeOp-Molekül für sechs Bi₂0,-MolekUle entsprechen. Die gesinterten Materialien ermöglichen es, Platten mit größeren Abmessungen als bei monokristallinen Materialien zu erhalten; obwohl ihre Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich viel schlechter ist, besitzen sie Dielektrizitäts- und Photoleitungseigenschaften, die den Eigenschaften der Materialien in monokristalliner Form sehr ähnlich sind. Die Energieschwelle für die Eigenleitungsabsorption in der Größenordnung von 3 eV liegt im nahen Ultraviolettbereich, doch liegt auch eine Fremdleitungsabsorption vor, die auf die Gitterleerstellen des Siliciums im Kristallgitter zurückzuführen sind und einen Schwellenwert in der Größenordnung von 2,2 eV aufweisen. Diese Fremdleitungsabsorption kann beseitigt werden, indem die Kristalle mit Al -Ionen

ο dotiert werden. Der Absorptionskoeffizient hat bei 5140 A einen Wert in der Größenordnung von 2 cm" und bei 4420 A einen Wert in der Größenordnung von 20 cm für ein undotiertes Wismut- Silicium-Oxidgemisch; unabhängig vom Material erreicht er für eine Röntgenstrahlung mit 80 keV den Wert 25 cm . Der spezifische Widerstand ohne Beleuch-

11 1 ? tung ist sehr hoch; er beträgt 10' bis 10 0hm.m. Die Leitfähigkeitsänderung erfolgt linear in Abhängigkeit von der Beleuchtung; sie liegt in der Größenordnung von 5.10

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-10 -1 -1
bis 5.10 Ohm .m.Watt . Durchgeführte Messungen haben beispielsweise gezeigt, daß der spezifische Widerstand einer Schicht aus einem Wismut- Silicium-Oxidgemisch mit einer Dicke von 1 mm gemessen in der Aus-

11 breitungsrichtung des Anregungslichts zwischen 3.10 Ohm.m

ohne Bestrahlung und 2.10 Ohm.m für eine Bestrahlung mit 1 mWatt bei 5140 X schwankt. Die relative Dielektrizitätskonstante hat für ein Wismut - Silicium-Oxidgemisch den Wert 56 und für ein Wismut- Germanium-Oxidgemisch den Wert 40.

Wenn an die Elektroden 2 und 6 eine Spannung U angelegt wird, wirken diese als ohmsche Spannungsteiler, falls die Frequenz dieser Spannung ausreichend niedrig bleibt, damit die Widerstände der Schichten im wesentlichen unter den sich aus den zugeordneten Kapazitäten ergebenden Impedanzen bleiben. Wenn der Widerstand eines Oberflächenelements s der Photoleiterplatte 3 mit R_{n P} und der Widerstand der Flüssigkristallschicht 5 mit Rq _l bezeichnet werden, dann ergibt sich die an das Element s des Flüssigkristalls angelegte Spannung V folgendermaßen:

V =

^RP.C. ^{+ R}C.L.

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Wie bei Fehlen einer Beleuchtung ist der spezifische Widerstand des Photoleiters sehr viel größer als der des Flüssigkristalle, wobei dieser an den Punkten, an denen das Schreibstrahlenbündel 1 eine Intensität mit dem Wert 0 aufweist, keiner Spannung ausgesetzt wird. Im Gegensatz dazu nimmt an den vom Strahlenbündel 1 beleuchteten Stellen der Widerstand R_D .-, ab, und der

tr ·Ο ·

Flüssigkristall wird einer von Null verschiedenen Spannung mit dem Wert V ausgesetzt, so daß sich seine optischen Eigenschaften ändern, sobald diese Spannung den Schwellenspannungswert für den angewendeten Effekt übersteigt.

Beispielsweise kann die in Fig.1 dargestellte Zelle aus einer Schicht eines undotierten Beryllium-Silizium-Oxidgemischs mit einer Dicke von 0,5 mm und einer PCB-Schicht mit einer Dicke von 10 um mit Schraubenlinienstruktur bestehen. Der Widerstand R_n _T eines Flächenelements des Flüssigkristalls mit der Größe 1cm beträgt 10 · 10'Ohm; bei Anwendung einer Schreibstrahlung mit 5140 S ergaben durchgeführte Messungen, daß der Widerstand eines Elements des Photoleiters mit der gleichen Fläche im wesentlichen durch die folgende Beziehung gegeben ist:

^Rp.c.

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wobei R in Ohm ausgedrückt wird, und I die in Watt ausgedrückte Schreib- Lichtstrahlungsleistung ist, die von diesem Oberflächenelement mit der Größe 1 cm empfangen wird; diese Gleichung gilt nur, wenn I größer

—2

als 10 uWatt«cm ist, so daß der Dunkelstrom des Photoleiters vernachlässigtwerden kann. Eine einfache Rechnung zeigt, daß für die an den Flüssigkristall angelegte Spannung unter diesen Bedingungen gilt;

V = 50 LU .

Wenn an die Zelle eine Gleichspannung U mit dem Wert 100 V angelegt wird, wird die Schwellenspannung von

_2 1,5 V für eine Bestrahlungsleiäung I von 0,3 mWatt'cm erreicht, und die homöotrope Struktur, die einer Spannung von etwa 3 V entspricht, wird für eine

2 Bestrahlungsleistung von 0,6 mWatt'cm erreicht.

Es ist auch möglich, mit gesteuerter Doppelbrechung zu arbeiten, indem von einer Schicht von ursprünglich homöotroper Orientierung ausgegangen wird und die PCB-Schicht durch eine ebenso dicke Schicht einer äquimolekularen MBBA-ÄBBA-Mischung ersetzt wird. Bei Anlegen einer Spannung U von 100 V an die Schicht tritt Doppelbrechung bei einer Spannung von 4,7 V bei einer Schreibstrahlungsintensität in der Größenordnung von mWatt/cm in Erscheinung.

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Vergrößerungen dieser Strahlungsintensität um 20 % und um 50% ermöglichen es, eine Phasenverschiebung mit dem Wert π zwischen den Schwingungen des Lesestrahlenbündels bei 5800 S (gelb) und 7500 S (rot) zu erhalten, das sich längs der langsamen und schnellen Achsen des Flüssigkristalls ausbreitet.

Wenn der Flüssigkristall mit dynamischer Streuung betrieben werden soll, werden zu der Mischung (MBBA-ÄBBA) oder einer MBBA-Cholesteryl-Erucat-Mischung Spuren eines DotierungsStoffs zur Absenkung des spezifischen Widerstandes hinzugefügt. Der Widerstand R_n τ eines Flächenelements mit der Größe

p O «i-i. f-

1 cm fällt dabei auf 10 0hm, und die an den Flüssigkristall angelegte Spannung ergibt sich aus:

V = LU .

Die Streuungsschwelle, die in der Größenordnung von 7 V liegt, wird für eine an die Zelle angelegte Spannung U von 100 V bei 70 mWatt/cm² erreicht. Wie in den zuvor beschriebenen Fällen kann die Empfindlichkeit der Zelle für die Schreibstrahlung erhöht werden, indem der Wert der Spannung U vergrößert wird, der nur durch die Durchbruchspannung begrenzt wird. Durch Vergrößern der Spannung ü auf 1000 V wird die zur Erreichung des Schwellenwerts notwendige Beleuchtungsintensität auf 7 mWatt/cm gebracht.

Das Schreibstrahlenbündel 1 schreibt das Bild in einer Gesamtheit in die Zelle, wie es beispielsweise für ein kegelförmiges Röntgenstrahlenbündel der Fall ist, das einen variablen durchlässigen Körper durchdringt, der zwischen die Röntgenstrahlenquelle und die Zelle ein-

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gefügt istj oder das Einschreiben des Bildes erfolgt mittels einer geeigneten Ablenkung punktweise.

Das auf diese Weise in die Zelle eingeschriebene Bild kann direkt untersucht oder mittels einer geeigneten Optik auf eine Empfangsfläche projiziert werden. In beiden Fällen kann die Lesestrahlung, die dazu bestimmt ist, im Auge des Betrachters eine Wirkung hervorzurufen, die Zelle von einer Seite zur anderen durchlaufen, wobei die reflektierende Schicht 35 v/eggelassen ist (Lesen mit Durchlässigkeit)„ oder es können zwei aufeinanderfolgende Durchgänge durch die Flüssigkristallschicht durchgeführt werden,, von denen einer nach dsr Reflexion an der Schicht 35 erfolgt,, (Lesen durch Reflexion). Bei direkter Untersuchung und insbesondere dann, wenn der Flüssigkristall mit dynamischer Streuung arbeitet,' kann das Umgebungslicht als Lesestrahlung benutzt werden.

Im Falle der Untersuchung mittels Durchlässigkeit ist das Leselicht ein parallel oder senkrecht zur Polarisationsrichtung des Analysators 9 linear polarisiertes Lichte Wenn der Flüssigkristall mit dynamischer Streuung arbeitet„ kann als Beleuchtungslicht das natürliche Licht benutzt werden; der Analysator 9 kann dabei weggelassen werden» Wenn der Flüssigkristall mit gesteuerter Doppelbrechung arbeitet und ursprünglich eine homöotrope Orientierung aufweist, wird der lineare Analysator 9 vorteilhafterweise durch einen zirkulären Analysator ersetzt j das Beleuchungslicht ist dabei ein zirkulär polarisiertes Licht, wie in der Patentanmeldung P 23 19 442 «5 beschrieben ist.

In allen Fällen muß das die Photoleiterschicht 3 durchdringende Leselicht in einem Wellenlängenbereich gewählt werden, der vom Photoleiter nicht absorbiert wird. Bei Verwendung einer Quelle für weißes Licht, die

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mit einem den kurzwelligen Anteil eliminierenden Filter ausgestattet ist, als Leselichtquelle kann dieser Filter so berechnet werden, daß er in dem Spektralbereich, in dem der Photoleiter empfindlich ist, eine Strahlungsintensität durchläßt, die ausreicht, daß der Querwiderstand der Platte einen solchen Wert annimmt, daß die an die Flüssikristallschicht 5 angelegte Spannung gleich der Schwellenspannung des angewendeten Effekts ist, wenn das Schreibstrahlenbündel die Intensität 0 hat. Auf diese Weise wird der für Flüssigkristalle charakteristische Schwelleneffekt beseitigt, der in gewissen Anwendungsfällen störend sein kann.

Wenn die Zelle unter Anwendung der Reflexion untersucht wird, dringt die Lesestrahlung nicht in die Photoleiterplatte 3 ein, so daß sie unabhängig von den optischen Eigenschaften dieser Platte gewählt werden kann. Der Flüssigkristall kann mit gesteuerter Doppelbrechung arbeiten, indem als Leselicht das natürliche Licht benutzt wird. Diese Art des Lesens ist zu empfehlen, wenn die Platte aus einem für das sichtbare Licht wenig durchlässigen Sintermaterial gebildet ist.

In den Figuren 2 und 3 sind optische Anordnungen dargestellt, in denen die Zelle im Durchlässigkeitsbetrieb oder im Reflexionsbetrieb angewendet wird; diese Anordnungen ermöglichen es, auf einen Schirm, eine lichtempfindliche Schicht oder auf die Auftrefffläche einer Fernübertragungsvorrichtung das in die Flüssigkristallschicht geschriebene Bild zu projiziern.

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In Fig.2 ist eine optische Anordnung zu erkennen, in der die Zelle von Fig.1 zur Großschirmprojektion eines Fernsehbildes benutzt wird. In dieser Figur bezeichnen die Bezugszeichen 2 bis 9 die gleichen Bauteile der Zelle von Fig.1 sowie ihrer Versorgungsvorrichtung.

Das 'übertragene Bild wird auf dem Schirm 10 einer Katodenstrahlröhre 11 vom Typ der Lichtpunktabtaströhre gebildet, die im Blau-Violett-Bereich abstrahlt. Ein Objektiv 12 erzeugt das Bild des Schirms 10 durch einen dichroitlschen oder halbdurchlässigen Spiegel 13 auf der Photoleiterplatte 3, und es liefert, ausgehend vom Lichtpunkt 100, das konvergierende Schleifstrahlenbündel 1, das das Bild in die Zelle schreibt.

Eine im Brennpunkt eines Kollimators 41 angebrachte Lichtquelle 40 liefert ein paralleles Lesestrahlenbündel 42, das nach der Reflexion am Spiegel 13 dieZelle mit senkrechtem Einfall durchdringt. Ein zweites Objektiv bildet das Bild der Flüssigkristallschicht 5 auf einem Schirm 74 ab. Die Spektralverteilung des Lesestrahlenbündels 42 ist so berechnet, daß in Abwesenheit des Schreibstrahlenbündels 1 die an die Flüssigkristallschicht 5 angelegte Spannung V den Schwellenwert des im Flüssigkristall zur Anwendung gebrachten Effekts nicht überschreitet; dieses Ergebnis wird durch eine entsprechende Auswahl der Lichtquelle 40, durch Einfügen eines Filters 45 in die Bahn des Lesestrahlenbündels oder durch eine entsprechende Dosierung des spektralen Reflexionsvermögens des Spiegels 13 für den Fall eines dichroltischen Spiegels erhalten»

Das Photoleitermaterial ist so gewählt, daß es zumindest in dem Abschnitt des Spektrums, der dem

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sichtbaren Bild entspricht, eine gute Durchlässigkeit aufweist. Aus diesem Grund wird vorzugsweise unter Ausnutzung der Tatsache, daß die Zelle kleine Abmessungen haben kann (etwa 3x4 cm²) , ein monokristallines Material verwendet, das gegebenenfalls dotiert ist, damit Jede Absorption im Blau-Grün-Abschnitt des Spektrums vermieden wird.

Die Zelle kann mit einem der drei zuvor erwähnten elektrooptischen Effekte arbeiten.

Wenn die Rotationspolarisation angewendet wird, sind die den Flüssigkristall einschließenden Wände so behandelt, daß der Flüssigkristall ohne angelegte Spannung eine Schraubenlinienstruktur hat; die Polarisierungsrichtung des Analysators 9 ist parallel zur einen oder zur anderen Orientierung gewählt, die dem Flüssigkristall beim Kontakt mit den Wänden eingeprägt wird . Wenn das von der Lichtquelle 40 abgestrahlte Licht nicht linear polarisiert ist, wird in der Bahn des Lesestrahlenbündels 42 ein linearer Polarisator 46 angebracht. Die Polarisaijbnsrichtung dieses Bündels ist parallel zur Polarisationsrichtung des Analysators gewählt, wenn das auf dem Schirm 10 angezeigte Bild in Form eines positiven Bildes projiziert werden soll, was bedeutet, daß Lichtpunkte auf dem Schirm 10 in Form von Lichtpunkten auf den Schirm 44 projiziert werden; im gegenteiligen Fall wird eine senkrechte Lage zur Polarisierungsrichtung gewählt.

Wenn die Arbeitsweise des Flüssigkristalls mit gesteuerter Doppelbrechung angewendet wird, kann zur Bildung

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des LesestrahlenbündeIs geradlinig polarisiertes Licht wie im oben angegebenen Fall einer Schraubenlinienstruktur benutzt werden! die Polarisationsrichtung liegt dabei vorzugsweise im Winkel von 45° zu der senkrecht zu der Schicht verlaufenden Ebene, in der sich die optische Achse des Flüssigkristalls befindet. Wenn die ursprüngliche Orientierung des Flüssigkristalls homöotrop ist_y kann die Orientierung dieser Ebene beispielsweise gemäß den Ausführungen in der Patentanmeldung P 23 19 442.5 beispielsweise durch ein leichtes Polieren einer der Wände eingeprägt werden. Die Lichtintensität I~₉ die von der Zelle in Abhängigkeit von der einfallenden Lichtintensität Iq des Strahlenbündels 42 durchgelassen wird, und die von der Schicht hervorgerufene Phasenverschiebung Δ 0 ergeben sich aus den folgenden Beziehungen:

Im = Ip sin Δ 0/2 zwischen gekreuzten Polarisatoren,

I_T = Iq cos λ 0/2 zwischen parallelen Polarisatorenj _A0 ₌ zn e-A η .

Der Parameter e ist dabei die Dicke der Zelle» λ ist die Wellenlänge des das Lesestrahlenbündel bildenden Lichts, und.α η ist die von der angelegten Feldstärke anhängige Indexdifferenz zwischen den Richtungen der langsamen und der schnellen Ausbreitung in der Flüssigkristallschicht ·

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Wie bereits erwähnt wurde, kann für das Lesestrahlenbündel auch zirkulär polarisiertes Licht verwendet werden, wenn die ursprüngliche Orientierung der nematischen Sicht homöotrop ist. Dabei wird an den linearen Analysator 9 eine Viertelwellenplatte angefügt, damit dieser Analysator in einen Zirkularanalysator umgewandelt wird.

Wenn das zum Lesen verwendete Licht im wesentlichen monochromatisch ist, wird dafür gesorgt, daß die für die angewendete Wellenlänge von den Intensitätsschwankungen des Schreibstrahlenbündels 1 hervorgerufene Phasenverschiebung von k7tbis(k + 1)π (k ganzzahlig) veränderlich ist, so daß die vom Lesestrahlenbündel 42 übertragene Intensität eine monotone Funktion der Intensität des Schreibstrahlenbündels ist. Dadurch kann für eine Schreibstrahlintensität mit dem Wert 0 die an die Flüssigkristallschicht angelegte, über dem Schwellenspannungswert der gesteuerten Doppelbrechung liegende Spannung ausgewählt werden, so daß das Lesestrahlenbündel in einem Spektralbereich gewählt werden kann, in dem das Photoleitermaterial noch eine gewisse Leitfähigkeit hat. Durch Variieren des für die Phasenverschiebung Δ gewählten Schwankungsintervalls und der parallelen oder gekreuzten Orientierung des Polarisators 9 in Bezug auf die Polarisationsrichtung des Lesestrahlenbündels 42 ist es möglich, auf dem Schirm 44 eine Positiv- oder Negativ-Wiedergabe des auf dem Schirm 10 der Katodenstrahlröhre angezeigten Bildes zu erhalten. Wenn beispielsweise der zuvor erwähnte Fall betrachtet wird, bei dem die Intensi-

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tatsSchwankungen des Strahlenbündels eine Änderung der Phasenverschiebung δ 0 von O bis π für ein Leselicht von 5800 S hervorrufen, dann überträgt eine solche Zelle an den nicht vom Schreibstrahlenbündel beleuchteten Punkten das Leselicht nicht; sie beginnt dieses Licht bei einer Intensität des Schreib-Strahlenbündels in der Größenordnung von Milliwatt/cm durchzulassen, und sie wird bei einer Intensität von 1,20 Milliwatt/cm vollständig durchlässig. Dadurch wird eine Positiv-Wiedergabe des Bildes erhalten.

Das Lesen des in die Zelle mittels gesteuerter Doppelbrechung eingeschriebenen Bildes kann ebenfalls mit weißem Licht durchgeführt werden; die. Intensitätsänderungen des Schreibstrahlenbündels werden dabei in Farbänderungen des projizierten Bildes umgesetzt. Bei dem zuvor angegebenen Beispiel einer zwischen gekreuzten Polarisatoren befindlichen Schicht, die jedoch mit weißem Licht bestrahlt wird, und bei der die maximale Intensität des Schreibstrahlenbühdels eine Phasenverschiebung mit dem Wert π für das rote Licht hervorruft, erscheinen die unterhalb des Schreibschwellenwerts liegenden Zonen in schwarzer Farbe, und das Bild schlägt von blau nach rot um, wenn die Intensität des Schreibstrahlenbündels zunimmt. Eine solche Anordnung kann vorteilhaft zur Farbprojektion thermographischer Bilder benutzt werden, bei der die kältesten Zonen blau erscheinen, während die wärmsten Zonen rot erscheinen.

Wenn der Flüssigkristall mit dynamischer Streuung arbeitet, kann das Lesestrahlenbündel 42 ein weisses Lichtstrahlenbündel sein, das geradlinig

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polarisiert ist. Es wird dabei der aufeinanderfolgende Depolarisierungseffekt des Lichts mit mehr oder weniger streuendem Zustand des Flüssigkristalls angewendet. Die Polarisatoren sind dabei gekreuzt oder parallel, je nachdem, ob das projizierte Bild das Positiv oder das Negativ des eingeschriebenen Bildes sein soll. Es ist auch möglich, ein Schreibstrahlenbündel 42 aus natürlichem weißen Licht zu verwenden. Der Analysator 9 wird dabei weggelassen, und in die bildseitige Brennebene des Objektivs wird eine Blende 47 eingefügt. Diese lichtundurchlässige Blende weist eine auf die optische Achse zentrierte kreisförmige öffnung 470 auf, so daß sie als räumliches Filter wirkt. Da das Strahlenbündel 42 ein Bündel aus parallelen Lichtstrahlen ist, treffen bei der Erzeugung des Bildes auf dem Schirm 44 nur die Strahlen auf, die sich ohne Streuung durch den Flüssigkristall in der Umgebung des Bildbrennpunkts überkreuzen. Das auf diese Weise projlzierte Bild ist das Negativ des eingeschriebenen Bildes. Durch Umkehrung des räumlichen Filters, d.h. durch Ersetzen der Blende mit kreisförmiger öffnung durch eine den Bildbrennpunkt abdeckende Scheibe ist es möglich, das eingeschriebene Bild positiv wiederzugeben; diese Anordnung erfordert eine größere numerische öffnungsweite des Objektivs 43.

Das auf dem Schirm 10 geschriebene Bild kann ein nach den üblichen Fernsehnormen übertragenes Bild sein. Die Helligkeit einer kommerziellen Lichtpunkt-

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abtaströhre reicht ausj, die Zelle bis zu relativ hohen Zeilenfrequenzen in der Größenordnung von 20 000 Zeilen pro Sekunde zu erregen. Die räumliche Auflösung der Zelle liegt weit über der_p die aus der Dicke der Photoleiterplatte abgeleitet werden könnte; die Grenzfrequens liegt in der Größenordnung von 900 Strichen pro mm für einen B.S.O.«Kristall mit einer Dicke von O₉8 mm. Durch Herabsetzen der Kristalldicke bis auf etwa 0,1 mm kann sie weiter verbessert werden.

Die Anordnung von Fig„2 eignet sich zum Fernkopieren von Vorlagen. Das Bild der zu kopierenden Vorlage wird auf den Schirm 10 geschrieben und auf einer den Schirm 44 ersetzenden lichtempfindlichen Schicht gespeicherte Die Anwendung einer nematisch-cholesteri*· sehen Mischung mit Speicherwirkung zur Bildung der Flüssigkristallschicht 5 ermöglicht die Speicherung des übertragenen Bildes für die Dauer mehrerer Stunden, die ausreicht, zahlreiche Kopien der gleichen Vorlage herzustellen»

Außerdem eignet sich die Anordnung von Fig«2 zur Wiedergabe eines mittels ionisierender Strahlungen, beispielsweise einer Röntgenstrahlung, projizierten Bildes. Die vom Leuchtfleck 100 der Katodenstrahlröhre 11 gebildete bewegliche Lichtquelle wird dabei durch eine feste Strahlungsquelle ersetzt, die der Brennpunkt einer Röntgenstrahlröhre sein kann. Das Objektiv 12 wird weggelassen, und der zu untersuchende Körper wird zwischen den Brennpunkt und den Spiegel

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eingeführt. Dieser Spiegel muß dabei für die angewendete Strahlung durchlässig sein. Bei Röntgenstrahlen wird eine dünne Schicht aus einem polymer isierten organischen Material (beispielsweise Polymethalcrylsäuremethylester ) verwendet, die mit einer dünnen Aluminiumschicht überzogen ist.

In Fig.3 ist eine optische Anordnung dargestellt, die speziell für die Wiedergabe eines mit Hilfe von Röntgenstrahlen projizierten Bildes geeignet ist; in dieser Anordnung wird die in Fig.1 dargestellte Zelle in einem Lesebetrieb durch Reflexion benutzt, wobei die gleichen Bezugszeichen verwendet sind. Eine

Zelle mit großen Abmessungen, beispielsweise 40x40 cm , kann durch Verwendung eines Sintermaterials zur Bildung der Photoleiterplatte erhalten werden. Die Flüssigkristallschicht 5 wird von einer nematischcholesterischen Mischung mit Speicherwirkung gebildet.

Auf der die Photoleiterschicht 3 aufweisenden Seite der Zelle ist eine Röntgenstrahlenquelle 110 angebracht, die ein Strahlenbündel aussendet, das nach Durchlaufen des zu untersuchenden Objekts 111 das Schreibstrahlenbündel 1 bildet.

Auf der anderen Seite der Zelle ist eine Punktlichtquelle 40 angebracht, die weißes Licht abstrahlt. Ein Objektiv 401 konzentriert das von der Quelle 40 ausgesendete Licht in einem Punkt 402, der in der zur Ebene derZelle parallelen Brennebene eines Kollimators 41 liegt. Die optische

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Achse des Objektivs 401, auf der die Quelle 40 angebracht ist, bildet einen kleinen Winkel mit der optischen Achse desKollimators 41; die Zelle wird auf diese Weise mit Hilfe eines parallelen Lesestrahlenbündels 42 mit quasi senkrechtem Einfall beleuchtet.

Ohne Streuung durch die dünne Flüssigkristallschicht reflektiert der Spiegel 35 das Lesestrahlenbündel 42 gegen den Kollimator 41, der es in einem Punkt 403 seiner Brennebene konzentriert, der in der Mitte eines kleinen ebenen, kreisförmigen Spiegels 404 liegt. Das vom Kollimator 41 und vom Spiegel 404 gelieferte Bild der Flüssigkristallschicht 5 wird in der Ebene 44 erzeugt, in der sich ein Schirm od&r die lichtempfindliche Fläche einer mit einem Fernsehempfänger 440 verbundenen Aufnahmekamera angebracht ist.

Das Schreibstrahlenbündel 1 moduliert in dauerhafter Weise den Streuungskoeffizienten der Flüssigkristallschicht. Die von den streuenden Punkten kommenden Lichtstrahlen durchlaufen den Kollimator erneut unter einem Einfallswinkel, der vom Einfallswinkel der ohne Streuung reflektierten Strahlen verschieden ist, so daß sie in einen Bereich außerhalb des Spiegels 404 fallen. Die auf diese Weise in der Ebene 44 gebildeten verschiedenen Bildbereiche erscheinen umso leuchtender, je mehr sie absorbierenderen Zonen des zu untersuche»- den Objekts 111 entsprechen. Der Schwelleneffekt des Flüssigkristalls kann vorteilhaft zur Vergrößerung des Bildkontrasts ausgenutzt werden. Die Reflektor-

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schicht 35 schützt die Photoleiterplatte vor der von der Quelle 40 ausgehenden Lesestrahlung,so daß diese Quelle unabhängig von der Photoleitfähigkeitsschwelle des die Platte 3 bildenden Materials gewählt werden kann.

Das in der Ebene 44 erzeugte Bild kann beobachtet werden, während die Rontgenstrahlenquelle 110 das Objekt 111 bestrahlt. Die Anordnung der Leseoptik ermöglicht es, den in der Ebene 44 liegenden Schirm außerhalb des Röntgenstrahlenbündels anzubringen, so daß die Gefahren der Bestrahlung des Beobachters beseitigt werden können.Wenn ein solches Untersuchungsverfahren die Regel ist, kann eine von einem nematischen Material gebildete Flüssigkristallschicht die nematisch-cholesterische Mischung mit Speicherwirkung ersetzen.

Es ist auch möglich, die Speicherwirkung des Flüssigkristalls zur Durchführung einer Untersuchung in zwei Teilabschnitten auszunützen.Während eines ersten Teilabschnitts bestrahlt die Rontgenstrahlenquelle 110 das Objekt 111, dessen Bild in der Flüssigkristallschicht mit Speicherwirkung aufgezeichnet wird. In einem zweiten Zeitabschnitt wird die Punktlichtquelle 40 eingeschaltet, so daß sie das aufgezeichnete Bild in die Ebene 44 projiziert. Nach der Untersuchung wird das Bild gelöscht, indem an die Zelle eine elektrische Wechselspannung mit einer Frequenz angelegt wird, die einige 10 kHz beträgt und deren Spannungswert ausreichend hoch ist, damit die Moleküle des Flüssigkristalls wieder in ihren Anfangszustand versetzt werden.

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Die Erfindung ist für den Fall beschrieben worden, daß die Photoleiterplatte aus Wismutoxid oder aus einem Wismut-Silizium-oder Wismut-Germanium-Oxidgemisch gebildet ist. Die Erfindung bezieht sich natürlich auf ^ede Anordnung mit einer Zelle mit gleicher Struktur, bei der die Photoleiterplatte aus einem anderen Photoleitermaterial gebildet ist, das die gleichen Eigenschaften aufweist; diese Eigenschaften sind ein hoher spezifischer Widerstand in Abwesenheit einer Bestrahlung durch das Schreibstrahlenbündel und ein Absorptionskoeffizient für die dieses Strahlenbündel bildende

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Strahlung von 0,5 bis 100 cm ,also ein solcher Koeffizient, daß die Photoleitfähigkeit des Materials in der gesamten Tiefe einer Platte feststellbar bleibt, deren Dicke ausreicht, eine der zwei den Flüssigkristall einschließenden Platten zu bilden.

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Claims

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing. * ö H ! sJ *t I

E.Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

THOMSON - CSF 22. September 1978

173» Bd. Haussmann
75008 Paris / Frankreich

Unser Zeichen: T 3166

Patentansprüche

Bildwandleranordnung mit einem Flüssigkristall, der mit einem Photoleitermaterial verbunden ist, damit wenigstens zeitweise in den Flüssigkristall ein von einer Schreibstrahlung projiziertes Bild eingeschrieben und mit Hilfe einer aus sichtbarem Licht bestehenden Lesestrahlung gelesen werden kann, gekennzeichnet durch eine Flüssigkristallschicht, die wenigstens ein mesomorphes Material mit einer smektisehen Phase enthält und zumindest in Abwesenheit der Schreibstrahlung eine gleichmäßige Orientierung aufweist, zwei Platten zum Einschließen der Schicht, wobei eine Platte aus dem Photoleitermaterial besteht, während die andere für die Lesestrahlung durchlässig ist, eine erste und eine zweite Elektrode, von denen die eine auf der Außenfläche der photoleitenden Platte und die andere auf der Innenfläche der durchlässigen Platte angebracht sind, wobei wenigstens die zweite Elektrode für die Lesestrahlung

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ORIGINAL INSPECTED

durchlässig ist, und einen Spannungsgenerator zum Anlegen wenigstens einer elektrischen Steuerspannung zwischen die beiden Elektroden, wobei die photoleitende Platte die Schreibstrahlung durch die erste Elektrode hindurch empfängt, während die Flüssigkristallschicht von der Lesestrahlung durchdrungen ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Photoleitermaterial aus Wismutoxid besteht.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Photoleitermaterial ein Wismut -Silicium-Oxidgemisch ist.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Photoleitermaterial ein Wismut -Germanium-Oxidgemisch ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Photoleitermaterial monokristallin ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Photoleitermaterial polykristallin ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß während des Projizierens des Bildes durch die Schreibstrahlung die Steuerspannung wenigstens einen Teil der Punkte der Schicht einer Spannung aussetzt, die über der Schwellenspannung des dynamischen Streueffekts liegt»

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8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus einer Mischung aus zwei mesomorphen Materialien besteht, von denen das eine eine nematische Phase und das andere eine cholestrische Phase hat.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus mesomorphem Material in der nematischen Phase besteht, daß die Lesestrahlung aus einer polarisierten Lichtstrahlung besteht, daß an die Außenfläche der durchlässigen Schicht eine Analysatorvorrichtung für das polarisierte Licht angefügt ist, und daß die Steuerspannung im Verlauf der Projizierung des Bildes durch die Schreibstrahlung wenigstens einen Teil der Punkte der Schicht unter eine Spannung setzt, die über der Schwellenspannung liegt, über der die gleichmäßige Orientierung der Schicht modifiziert wird.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht mit gleichmäßiger Orientierung eine schraubenlinienförmige Struktur hat, daß die Lesestrahlung linear polarisiert ist und daß die Analysatorvorrichtung eine lineare Analysatorvorrichtung ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lesestrahlung die Platte aus Photoleitermaterial durchdringt.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfindlichkeitsspektralbereich des Photoleitermaterials außerhalb des Spektralbereichs der Lesestrahlung gewählt ist.

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13. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Empfindlichkeitsspektralbereichs des Photoleitermaterials mit dem Spektralbereich der Lesestrahlung zusammenfällt, und daß beim Anlegen der Steuerspannung in Anwesenheit der Lesestrahlung und bei Fehlen der Schreibstrahlung die gesamte Schicht unter eine Spannung gesetzt wird, die wenigstens gleich der Schwellenspannung ist.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Schicht aus Photoleitermaterial und die Flüssigkristallschicht eine reflektierende Schicht eingefügt ist.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine Strahlungsquelle zum Aussenden der Lesestrahlung, optische Kollimationsvorrichtungen, die aus dieser Strahlung ein die dünne Flüssigkristallschicht durchdringendes Strahlenbündel erzeugt, und eine Bilderzeugungsoptik zum Projizieren des Bildes von der Flüssigkristallschicht auf eine Empfangsfläche.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15_f gekennzeichnet durch eine Röntgenstrahlenquelle zum Aussenden der Schreibstrahlung.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15» gekennzeichnet durch eine Projektionsoptik zur Erzeugung des Abbildes des beweglichen Leuchtflecks einer Katodenstrahlröhre auf der Photoleiterschicht, wobei das von diesem Leuchtfleck ausgehende Licht die Schreibstrahlung darstellt.

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18. Anordnung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsfläche eine lichtempfindliche Fläche ist.

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