DE3214584A1 - Elektrooptische vorrichtung - Google Patents

Description

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ELektrooptise he Vorrichtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrooptische Vorrichtung für eine Faksi mi Le-Schreibeinrichtung. Fernkopierer etc, zur insbesondere zeiLenweisen Ausgabe von BiLdinformationen mit einem elektrisch steuerbaren elektrooptischen Substrat aus Lichtdurchlässigem elektrooptischen Material, wobei der optische Effekt durch Anlegen einer Spannung zwischen zwei auf dem Substrat benachbart angeordneten Steuerelektroden gesteuert wird.

Eine derartige Vorrichtung ist bekannt aus der DE-OS 25 57 254. Dort ist für jeden Bildpunkt eine an Spannung Legbare SteuereLektrode und eine aLlen BiLdpunkten gemeinsame, auf ErdpotentiaL Liegende Elektrode auf dem elektrooptischen Substrat vorgesehen. Um einen gewünschten elektrooptischen Effekt erzieLen zu können, ist eine bestimmte Steuerspannung notwendig. Der elektrooptische Effekt ist aber auch von den HersteLlungsparametern abhängig und es ist nicht immer gewährleistet, daß gleichartige Substrate aus verschiedenen Fertigungschargen bei der gleichen Steuerspannung den optimalen oder jeweils gewünschten Effekt zeigen. Dies bewirkt dann im Betrieb unterschiedliche

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Kontrastverhä ltnisse. So kommt es vor, daß die Steuersppnnung für einen bestimmten Effekt beispielsweise 200 V Gleichspannung betragen muß. Es kommt jedoch chargenabhängig vor, daß für den gleichen elektrooptischen Effekt die Steuerspannung höher oder niedriger gewählt werden müßte, um jeweils gleiche Effekte zu erzielen.

Weiterhin muß bei einer bestimmten Lichtintensität und Zeitdauer der Belichtung die Steuerspannung geändert werden, wenn verschiedene Graustufen erreichbar sein sollen. Hit der Erfindung soll daher u.a. die Aufgabe gelöst werden, eine Möglichkeit anzugeben, die es gestattet, die Steuerspannung optimal wählen und ggfs. konstant halten zu können, und zwar beispielsweise auch dann, wenn die Substrate unterschiedliche e lektrooptisehe Effekte aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im zu steuernden Bereich des Substrats eine dritte von den beiden Steuerelektroden getrennte Zusatzelektrode vorgesehen ist, wobei die zwei Steuerelektroden unter Freilassung des zu steuernden Bereiches einander gegenüberliegend auf einer Seite des Substrats und die Zusatzelektrode auf der gegenüberliegenden Seite desselben vorgesehen sind bzw. ist. Durch diese Anordnung der 'Zusatzelektrode kann bei Anlegen einer Spannung an diese der e lektrooptisehe Effekt beeinflußt werden, ohne daß die Steuerspannung geändert werden muß. Durch das Anlegen einer solchen Spannung können daher Fertigungstoleranzen der Substrate ausgeglichen werden, es können verschiedene Grauwerte erzielt werden und es kann eine Anpassung an verschiedene Lichtquellen

und/oder lichtempfindliche Schichten vorgenommen werden.

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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Substrat mit den erfindungsgemäßen Elektroden in einer Draufsicht, beispielsweise von oben,

Fig. 2 dasselbe von unten,

Fig. 3 eine Seitenansicht gemäß dem Schnitt A-B der Fig. 2, Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Wirkungsschemas, Fig. 5 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit der Lichtintensität von der Steuerspannung bei verschiedenem Potential der Zusatzelektrode,

Fig. 6 eine Seitenansicht mit einem Teil einer Trommel mit einer fotoIeitfähigen Schicht,

Fig.7 eine Kontakti erungsmög Ii chkeit des Substrats der erfindungsgemäßen Vorrichtung in perspektivischer Sicht,

Fig.8 eine vergrößerte Darstellung einer erfindungsgemäßen Schreibeinheit,

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Fig. 9 die Vorrichtung in einer Schreibeinrichtung, z.B. einem Fernkopierer, mit einem Licht-QuerschnittswandLer gemäß dem Schnitt C-D der Fig. 10,

Fig.10 den Licht-Querschnittswandler der Schreibeinrichtung in perspektivischer Ansicht,

Fig.11 den Licht-QuerschnittswandLer der Schreibeinrichtung in einer Draufsicht,

Fig.12 eine verwendete Fokusiereinheit und

Fig.13 einen Kreuzsupport für den Licht-Querschnittswand Ler.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Substrat aus elektrooptischen) Material bezeichnet, das die Eigenschaft hat, daß bei Anlegen einer Spannung zwischen zwei im Abstand voneinander benachbarten Steuerelektroden 2 und 3 in dem dazwischen vorhandenen Bereich 4 die optischen Eigenschaften verändert werden. Ein bekanntes Material hierfür ist lichtdurchlässiges B Lei-Lanthan-Zirkonat-Titanat, das bekanntlich doppelbrechende Eigenschaften aufweist.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von Bereichen 4 in zwei Teilzeilen 5 und 6 vorgesehen, die zusammen, auf eine Zeile projiziert, eine kontinuierliche Zeile ergeben. Die Aufteilung in zwei Teilzeilen 5, 6 ermöglicht eine sehr feine Unterteilung einer Zeile in sehr schmale Lichtpunkte (Bereiche 4), die trotzdem

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gut einzeln kontaktiert werden können, ohne daß die Elektrodenbreite der Steuerelektroden 2 sehr dünn gemacht werden muß. Hierdurch erhält man eine hohe Sicherheit gegen einen Spannungsüberschlag von einer Steuerelektrode 2 zur benachbarten und eine hohe Strombelastbarkeit.

Die zweite Steuerelektrode 3 ist als strei.fenförmige Mittelelektrode ausgebildet und daher allen Bereichen 4 gemeinsam.

Erfindungsgemäß ist entsprechend Fig. 2 und 3 auf der den Steuerelektroden 2, 3 gegenüberliegenden Seite des Substrats 1 eine Zusatzelektrode 7 für jeden Bereich 4 vorgesehen, die beim Ausführungsbeispiel als allen Bereichen 4 gemeinsame Flächenelektrode mit den Bereichen 4 entsprechend geformten fensterförmigen Aussparungen 8 ausgebildet ist.

Die Wirkungsweise der elektrooptischen Vorrichtung ist nachfolgend anhand der Fig. 4 bis 6 erläutert.

Gemäß dem Wirkungsprinzip der Fig. 4 ist nach einer Lichtquelle 9 ein Polarisationsfilter 10 vorgesehen, auf das die e lektrooptise he Vorrichtung bestehend aus dem Substrat 1, den Steuerelektroden 2, 3 und der Zusatzelektrode 7, folgt. Die Zusatzelektrode 7 ist mit einer nicht sichtbaren Aussparung 8 versehen. Nach diesem ist ein zweites Polarisationsfilter 11 angebracht, das gegenüber dem ersten um 90 in der Phase gedreht ist, so daß bei normaler Be Iichtunokeiη Licht hindurchgelassen wird. Anschließend an das Polarisationsfilter 11 ist ein strahlungs-, insbesondere lichtempfindliches Element 12 bei einem elektrostatischen Drucker also z.B. ein Träger mit einer

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Selen-, Cadmium- oder Siliziumschicht, die ggfs. noch entsprechend dotiert sein können, vorgesehen.

Wird nun an die Steuerelektroden 2, 3 eine Spannung von beispieLsweise 200 V Gleichspannung angelegt, so wird das durchfallende polarisierte Licht in seiner Phase gedreht, so daß es durch das zweite Polarisationsfilter hindurchtritt und das lichtempfindliche Element 12 an einer bestimmten Stelle belichtet.

Die Durchlässigkeit bei einer bestimmten Lichtstärke ist im Diagramm der Fig. 5 bei einer Spannung von NuIL V an der ZusätzeLektrode 7 ersichtlich. Legt man nun an die Zusatzelektrode 7 eine Spannung an, so ändert sich die Lichtdurchlässigkeit gemäß den angegebenen Kurven. Wie ersichtlich, kann daher durch diese erfindungsgemäßen Haßnahmen die am Empfänger, d.h. am lichtempfindlichen Element 12 vorhandene Lichtintensität in einfacher Weise in einem relativ weiten Bereich geändert werden, ohne daß die Steuerspannung an den Steuerelektroden 2, 3 verändert werden muß. Es ist daher bei gleicher Intensität möglich, z.B. die Steuerspannung von 200 auf 170 V zu senken, wenn an die Zusatzelektrode 7 eine Gleichspannung von +50 bis +100 V angelegt wird. Dies bedeutet eine wesentliche Senkung der notwendigen Steuerströme und auch die überschLagsgefahr zwischen zwei benachbarten Steuerelektroden 2 (Fig. 1 bis 3) wird vermindert bzw. diese Steuerelektroden können näher zusammengerückt werden und damit kann eine noch feinere Unterteilung der einzelnen Bildpunkte bzw. Bereiche 4 erzielt werden.

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Das Anlegen einer negativen Spannung an die ZusatzeLektrode 7 verringert die Intensität. Es ist also ersichtlich, daß eine erfindungsgemäße elektrooptisehe Vorrichtung in großem Maß an erforderliche Gegebenheiten angepaßt werden kann.

Anhand der Fig. 6 sei kurz die Wirkungsweise der versetzten Bereiche4 einer in zwei Teilzeilen 5, 6 aufgeteilten Lichtzeile beschrieben. ALs Lichtempfindliches Element 12 ist hier der Abschnitt einer Trägertrommel 13 mit einer strah-LungsempfindLichen Schicht 14 vorgesehen. Die Trommel drehe sich in Richtung des Pfeiles 15. Zum Schreiben einer Zeile werden zunächst die einzelnen Bereiche 4 der TeiL-zeile 6 durch kurzzeitiges Anlegen einer Steuerspannung an die untere Steuerelektrode 2 und die gemeinsame Steuerelektrode 3 aktiviert, so daß auf der Trägertrommel 13 die Schicht 14 in einer Teilzeile 6¹ belichtet und z.B. entladen wird. Nach Drehung der Trägertrommel 13 in Pfeilrichtung 15 wird die Teilzeile 5 durch kurzzeitiges Anlegen einer Steuerspannung an die obere Steuerelektrode 2 und die MitteLeLektrode 3 dann aktiviert, wenn sich die belichtete TeiLzeile 6' vor den Bereichen 4 der Teilzeile befindet. Es wird dann eine TeiLzeile 5' zwischen die Teilzeile 6¹ eingeschrieben. Die beiden TeilzeiLen 5, 6 bzw. 5', 6¹ werden daher in eine Zeile geschrieben. Dadurch, daß zwischen den Bereichen 4 kein eLektrischer Anschluß vorhanden sein muß, können diese Bereiche 4 der Teilzeilen 5', 6' unmittelbar aneinander geschrieben werden. Man erhält also eine sehr gute Auflösung.

Bei einer konstruktiven Ausführung sind zweckmäßig die Steuerelektroden 2 senkrecht zur MitteleLektrode 3 vorgesehen.

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Das Substrat 1 ist gemäß Fig. 7 zweckmäßig auf einem durchsichtigen Träger 16 befestigt, der in einem geeigneten Rahmen 17 (Fig. 7 und 8) justierbar eingesetzt ist. Anschließend an die Längskanten 18 des Trägers 16 ist beiderseits eine SchaLtungspLatte 19 mit Leiterbahnen 20 vorgesehen. Die den Längskanten 18 zugewandten Enden der Leiterbahnen 20 sind jeweils mit der gegenüberstehenden SteuereLektrode 2 durch eine dünne, beiderseits angebondete VerbindungsLeitung 21, z.B. einem GoLddraht, verbunden. Die SchaLtungspLatte 19 kann ihrerseits auf einem Träger 22 befestigt sein, der ebenfalls im Rahmen 17 angebracht ist. Träger 16 und Träger 22 können auch einen gemeinsamen Träger bilden.

Die Leiterbahnen 20 besitzen zweckmäßig unterschiedliche Längen. Dies geschieht vorteilhaft dadurch, daß eine bestimmte Anzahl, z.B. fünf, aufeinanderfolgende Leiterbahnen 20, von einer Grundlänge ausgehend, stufenweise kürzer sind. An den Enden können dann Anschlußkontakte 23, beispielsweise Lot- oder Steckkontakte befestigt sein, die vorzugsweise senkrecht von der SchaLtungspLatte 19 abstehen.

Die Anordnung der Vorrichtung gemäß Fig. 7 ist in einem Rahmen 17 in Fig. 8 im Querschnitt dargesteLLt. Der bei einem Ausführungsbeispiel etwa 15 cm breite und 40 cm lange Rahmen 17 besteht aus zwei rahmenartigen Platten 24 und 25 oder zu einem Rahmen zusammengesetzten Platten 24, 25, von denen die rechts dargesteIIte eine relativ große Mittel-Öffnung 26 mit einem Polarisationsfilter 27 und die Links dargestellte eine kleinere spaltartige öffnung 28 mit

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einem zweiten, zum ersten um 90 in der Phase versetzt angeordneten Po LarisationsfiLter 29 besitzt. Die PLatten bzw. PLattenteiLe 24, 25 sind miteinander verschraubt.

Das Substrat 1 ist im Rahmen in Richtung der Substratebene justierbar. Dies geschieht hier dadurch, daß eine Längskante 18 des Substrats 1 oder eines etwa vorhandenen Trägers in einer Längsnut 30 einer sich über die Länge des Rahmens 17 erstreckenden JustierLeiste 31 eingesetzt ist. Die gegenüberliegende Längskante 18 ist z.B. in einer KraLLe 32 einer aLs Blattfeder ausgebildeten Druckfeder 33 gehaLtert. Die Verstellung erfolgt über eine Justierschraube 34, von denen über die Länge des Substrats 1 wenigstens zwei vorhanden sind, die dann vorzugsweise im Endbereich derselben angeordnet sind und über die JustierLeiste 31 einwirken. Bei dieser Art der Halterung des Substrats 1 wird kein Träger 16 benötigt.

Da ein Substrat 1 nicht beliebig lang herstellbar ist, andererseits jedoch für einen Drucker z.B. zum Drucken einer Zeile einer DIN A 4 Seite die Lichtzeile wenigstens 18 bis 20 cm lang sein muß, werden mehrere Substrate 1 nebeneinander angeordnet. Je Substrat 1 sind dann zwei Druckfedern 33 und zwei Justierschrauben 34 und eine Justier Lei ste 31 vorgesehen.

Vorteilhaft können mehrere Justier Leisten 31 zu einer gemeinsamen Leiste zusammengefaßt sein und diese ist im Bereich des Trennstoßes zwischen zwei angrenzenden Substraten mit einem Einschnitt versehen, so daß mehrere Leichtbeweg-Liche zusammenhängende Teilleisten entstehen, deren Längen

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jeweils etwa derjenigen eines Substrats 1 entspricht. Die Justier Leisten 31 bestehen vorteilhaft aus elastischem Material, z.B. einem geeigneten Kunststoff.

Eine erfindungsgemäße Schreibeinrichtung mit der beschriebenen elektrooptischen Vorrichtung zeigt die Fig. 9. Der Rahmen 17 ist hier auf einem Träger 35 angebracht. Oberhalb des ersten Polarisationsfilters 27 ist ein Licht-Querschnitts· wandler 36 für ein von einer Lichtquelle 37 fokusiert auf eine Einstrahlfläche 38 des Licht-Querschnittswandlers 36 auftreffenden Lichtstrahlbündel vorgesehen. Der Licht-Querschnittswandler 36 setzt die kreisförmige Lichtfläche in eine Lichtzeile 39 um. In den Fig. 10 und 11 ist der Licht-Querschnittswandler genauer dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die kreisförmige Einstrahlfläche 38 in eine Leuchtzeile 39 umgebildet wird. Der Licht-Querschnittswandler 36 kann aus einem Spritzteil aus lichtdurchlässigem Kunststoff bestehen. Vorteilhaft besteht er aus einem geeignet geformten Glasfaserbündel. Dieses besitzt kleine Übertragungsverluste und kann höheren Temperaturen ausgesetzt werden als ein Kunst stoffspritzteiI.

Der Licht-Querschnittswandler 36 ist in einem Gehäuse 40 untergebracht. Dieses ist mittels geeigneter mechanischer Bauelemente in Richtung zum Polarisationsfilter 27 und damit dem Substrat 1 und quer zur Zeilenrichtung verstellbar und justierbar angebracht (Pfeile 41 und 42). Hierdurch kann es genau parallel zur Substratzeile bzw. den Substrat-Teil-, zeilen 5, 6 ausgerichtet werden und durch Verschieben in Richtung des Pfeils 41 kann die zu übertragende Lichtintensität variiert werden. Eine zweckmäßige Anordnung zur

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Veränderung der Lage ist später anhand der Fig. 13 beschrieben .

Zwischen der LichtqueLLe 37 und der Einst rah Lf Lache 38 ist wenigstens ein WärmefiLter 43 vorgesehen. Zusätzlich können Filter 43' vorgesehen sein, die nur die gewünschte Wellen-Länge bzw. einen gewünschten Wellenlängenbereich, auf die bzw. den bei spieLsweise die LichtempfindLiche Schicht 14 der TrägertrommeL 13 besonders günstig reagiert, durch-Lassen bzw. durchläßt.

UnterhaLb des zweiten PoLarisationsfiLters 29 ist eine seLbstfokusierende LichtLeitereinrichtung 44 angebracht. Diese richtet die von den Bereichen 4 durchgesteuerten LichtstrahLen parallel, so daß sie stark gebündelt auf der in geringem Abstand von der AusgabefLäche 45 angeordneten Schicht 14 der TrägertrommeL 13 auftrifft und einen scharf begrenzten Punkt Liefert.

In Fig. 12 ist die LichtLeitereinrichtung 44 schematisch in perspektivischer Ansicht dargesteLLt. Sie besteht im wesentlichen aus einem Traggerüst 46 mit darin paralLeL zueinander angeordneten LichtLeiterstäbchen 47. Letztere sind derart gegeneinander versetzt angeordnet, daß die EingabefLächen 45' und die AusgabefLachen 45 im gLeichen Muster angebracht sind wie die Bereiche 4 des Substrats 1. Die LichtLeiterstäbchen 47 bestehen zweckmäßig aus einer sogenannten Gradienten-Lichtleitfaser. Diese besitzt durch Dotieren oder geeignete WärmebehandLung in einer besonderen Atmosphäre von innen nach außen einen kontinuierlich

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abnehmenden Brechungsindex. Geeignet sind natürlich auch andere Lichtleiterstäbchen mit stufenweise sich änderndem Brechungsi ndex.

Ein für die Justierung des Licht-Querschnittswandlers 36 geeigneter Kreuzsupport ist in Fig. 13 dargestellt. Der Licht-Querschnittswandler 36 ist mit zwei, derartigen, an den längsseitigen Enden des Gehäuses 40 angeordneten Kreuzsupporten befestigt. Letzterer besteht aus einer Achse 48 mit einem Feingewinde 49, auf dem ein Rändelrad 50 verstellbar ist. Die Achse 48 ist z.B. am Rahmen 17 starr befestigt, über der Achse 48 ist ein Führungsb lock 51 vorgesehen. Dieser besitzt unten einen Schlitz 52 in der Breite der Dicke des Rändelrades 50. Im senkrechten Schaft 53 des Führungsblocks 51 ist in einer Führungsnut 54 ein Gewindebolzen 55 angebracht, über den eine Schrauben-Druckfeder geschoben ist. Auf diesen ist ein Verstellblock 57 mittels der öffnung 58 seines Führungsansatzes 59 aufsteckbar und mittels einer Stellmutter 60 in seiner Lage fixierbar. Am Verstellblock 57 ist das Gehäuse 40 des Licht-Querschnittswandlers 36 befestigt. Durch Drehen des Rändelrades 50 kann das Gehäuse 40 in Richtung des Pfeiles 42 und durch Verdrehen der Stellmutter 60 in Richtung des Pfeiles 41 verstellt werden. Durch die beiden an den Längsenden des Gehäuses 40 vorgesehenen Kreuzsupporte kann eine genaue para I Le Ie Ausri chtung der Leuchtzeile 39 zu der Zeile bzw. den Teilzeilen 5, 6 des Substrats 1 erreicht werden.

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Claims (11)

32U584 STANDARD ELEKTRIK LORENZ AKTIENGESELLSCHAFT Stuttgart H.Ebner 4-1-9-9-9-33 Patentansprüche

1. Elektrooptisehe Vorrichtung für eine Faksimile-Schreibeinrichtung, Fernkopierer etc, zur insbesondere zeilenweisen Ausgabe von BiIdinformat ionen mit einem elektrisch steuerbaren elektrooptischen Substrat aus lichtdurchlässigem elektrooptischen Material, wobei der optische Effekt durch Anlegen einer Spannung zwischen zwei auf dem Substrat benachbart angeordneten Steuerelektroden gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß im zu steuernden Bereich (4) des Substrats (1) eine dritte von den beiden SteuereLektroden (2; 3) getrennte Zusatzelektrode (7) vorgesehen ist, wobei die zwei Steuerelektroden (2, 3) unter Freilassung des zu steuernden Bereiches (4) einander gegenüberliegend auf einer Seite des Substrats (1) und die Zusatzelektrode (7) auf der gegenüberliegenden Seite desselben vorgesehen sind bzw. ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Vielzahl von zu steuernden Bereichen (4) eine gemeinsame Zusatzelektrode (7) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Vielzahl von zu steuernden Bereichen (4) die Zusatzelektrode (7) als Flächenelektrode ausgebildet ist,

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die für jeden einzelnen zu steuernden Bereich (4) eine fensterart ige Aussparung (8) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem" der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Vielzahl von zu steuernden Bereichen (4) eine der beiden Steuerelektroden 02 oder 3) als zusammenhängende Elektrode allen Bereichen (4) gemein-, sam ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (4) und die fensterartigen Aussparungen (8) zeilenweise vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine kontinuierlich auszugebende Zeile in wenigstens zwei Teilzeilen (5, 6) aufgeteilt ist und aneinander angrenzende BiIdpunkte.der Zeile nacheinander in eine jeweils folgende Teilzeile (5, 6) versetzt angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eine gemeinsame Steuerelektrode C 2 bzw. 3) in Form einer streifenförmigen Mitte Ie lektrode (3) zwischen zwei Teilzeilen (5, 6) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennten Steuerelektroden (2) wechselweise senkrecht zur Mittelelektrode (3) in der Ebene des Substrats (1) aufgebracht sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennten Steuerelektroden (2) mit senk-

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recht zur Substratebene angeordneten Kontakt stiften (23) verbunden sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakt stifte (23) einer Teilzeile (5 bzw. 6) in mehreren Reihen angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) aus einer Blei· Lanthan-Zirkonat-Titanat-Keramik besteht.