Преобразователь изображения Советский патент 1985 года по МПК H01L31/04 G02F1/13 

Изобретение относится к области оптоэлектроники и может найти приме нение в системах переработки и ото бражения оптической информации. Известны жидкокристаллические преобразователи изображений на осно ве широкозонйых полупроводников )} Известны также преобразователи изображения на основе слоистой системы фотополупроводник - жидкий кристалл, расположенной между прозрачными электродами 21 . В таких системах используются широкозонные полупроводники. Работа устройства основана на изменении сопротивления полупроводникового слоя под действием возбуждающего излучения, в результате которого напряжение на слое жидкого кристалл становится больше порога динамического рассеяния. Выбор широкозонных полупроводников обусловлен соразмер ностью удельных сопротивлений полупроводника с удельным сопротивлением жидкого кристалла, при которой в темновом состоянии соответствующим подбором толщины слоев полупроводника жидкого кристалла основная часть напряжения распределена на слое полупроводника и, таким образом, напряжение на слое жидкого кристалла меньше порога динамического рассеяния. Фотррезистивный режим работы полупроводника в такой конструкции не дает возможнбсти применить в качестве фоточувствительного материала широкий класс полупроводников, а именно узкозонные полупроводники сДЕ 1,2 эВ в сипу того, что в стационарных условиях не удается по лучить необходимого для работы согласования импедансов слоев из-за малости л полупроводника, что и явл ется недостатком известной конструк ции. Дпя расширения класса применяемы полупроводников в предлагаемом прео раёователе изображения слой полупро водника расположен между слоями прозрачного диэлектрика. В такомисполнении фоточувствительная часть представляет собой структуру типа металл - диэлектрик - полупроводник диэлектрик - металл (МДПДМ), в которой в течение времени протекания нестациоларных процессов во время действия импульса питающего напряженин существует обедненная свободными носителями область по всей полупроводника, что позволяет получить необходимое согласование импедансов полупроводника и жидкого кристалла в течение времени протекания нестационарных процессов. На чертеже показан предлагаемый преобразователь изображения. Он содержит слои прозрачных электродов 1, слои прозрачного диэлектрика 2, слой узкозонного полупроводника 3 с концентрацией свободных носителей не более слой жидкого кристалла 4, клеммы 5 и 6 для подключения источника питания. При приложении к клеммам 5 и 6 импульса напряжения под его воздай- . ствием в - слое полупроводника 3 свободные носители разводятся к границам раздела полупроводник - диэлектрик, и так как их недостаточно для экранирования, в полупроводник проникает сильное поле и возникает обедненная область во всей толще полупроводника. В таком состоянии основная часть напряжения садится на слой полупроводника и величина напряжения на слое жидкого кристалла меньше порога, динамического рассеяния. При подаче со стороны оптического входа изображения из области спектральной чувствительности полупроводника в слое 3 происходит фотогенерация носителей пропорционально освещенности каждой точки,, которые под воздействием поля в полупроводнике дрейфуют к границе раздела полупроводник диэлектрик, экранируя при этом часть напряжения в полупроводнике. Это приводит к перераспределению напряжения на слой жидкого кристалла и при его величине большей порогового значения, к динамическому рассеянию. Локальность точек изображения обус, что время дрейфа ловлена тем % в 10 с в сильном поле намного меньше времени диффузии поперек, по10 с. Растекание носителей. а следовательно размытие изображения, наблюдается после существенного уменьшения поля в полупроводнике, которое происходит за счет экранирования его термическиСгенерированными носителями. Инерционность, присущая жидким кристаллам, требует Для развития, динамического рассеяния, необходимой длительности импульсов питающего напряжения.

С другой стороны, если длительность импульса превышает время экранирования слоя полупроводника носиталями термогенерации, то устройство будет неработоспособно в силу экранирования поля в слое полупроводника за счет носителей термогенерации. При таких соотношениях времени развития динамического рассеяния жидкого кристалла и времени экранирования полупроводника питание устройства производится пакетами однополярных импульсов с длительностью пакета, достаточной для развития динамического рассеяния, а длительность каждого однополярного импульса в пакете меньше времени экранирования полупроводника. Из-за малкой инер ционности полупроводник успевает отслеживать каждый импульс в пакете, воспроизводя каждьй раз все необходимые для записи изображения условия

Жидкокристаллический слой реагирует при этом на средний в течение пакета фототок, накапливая в силу своей инерционности воздействия от каждого импульса в пакете.

Если временные параметры жидкокристаллического и полупроводникового слоев, соразмерны, то устройство срабатывает в течение каждого одиночного импульса, воспроизводя каждый раз преобразуемое изображение.

При выполнении устройства с использованием кремния с концентрацией свободных носителей не более

1 - Л

10 см и жидкого кристалла, работающего при комнатной температуре, типа МББА, с временем.развития динамического рассеяния 5 мс, можно преобразовать изображение ИК-области спектра в видимую. Структура представляет собой монокристаллическую шайбу диаметром 2 см и толщиной 2-10 см с нанесенными слоями прозрачного диэлектрика SiO толщиной . Жидкий KpHCT in заливают между слоем диэлектрика и проводящим стеклом, примыкающим к диэлект рику. Толщина слоя жидкого кристалла лимитируется тефлоновыми прокладками

. Стру и составляет величину

тура со временем экранирования 1С с питается одиночными однополярными импульсами с длительностью 5 -10 с. При времени экранирования питание осуществляется пакетами однополярных импульсов с; длительностью при длительности каждого импульса в пакете с. Изображение может формироваться лампой накаливания с ИК-фильтрами или светодиодами из GaAs и наблюдаться в отраженном ультрафиолетовом свете на экране.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ на основе слоистой системы фотополупроводник - жидкий кристалл, расположенной между прозрачными электродами, отличающийся тем, что, с целью расширения класса применяемых полупроводников, слой полупроводника расположен между слоями прозрачного диэлектрика.'\i'LAIlcn00 о *^ *q00S S -ft 0-