Brevet FR2245972A1 — publié le 19750425

@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@ fa@es de la lame en de @@@in@ @@tte @@@@y i@@@@ e@@ i@@ @@@ pr@fit dans lee l@posi@@fe @@@ f@r@es di@@@@@@@ @@@@@ @b@@@nir @@@@@ @@@nversier @@@@ne @mage @n@@@@@@@@@@@@@@@@ une @@@ag@@@ le @@@@a @@@ie@iques @@@fféren@@@s, @@es @@a acter@s @@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@ @@@@@plicat@@@n @ laq@@e@@@e @@st @@est@n@@@ @@@@@@ @@@@itif@@@@ @mplafieation de @@@minance @t@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @ong@eur dl@nde, pr@@ection sur grand esran @@@mages de té@é- visisn. @esi est @@tenu au m@yen d'@@une @@@nes extéries@rs. de @@@@ière, li@@ @@@iere de preje@@@n, @@@v@@ant un @aiseea@ de lumière @ur de oristal liquide@ Ees @@@@ens @ppr@p@ies assurent l'apparition en @na@@@n des p@in@s de @@@a @@@ame de @ristal @@lquide des différ@rees de p@ten@is@ @@ question, @es différences étant f@netion de l'intens@té de la @umiere insidente, ou de m@@@lavion, en provena@@e @@ l'image à @@@vertir. Parmi ces movens, l'un consiste en un élément @hot@- sensible, une @ouche d'un @@rps phet@ecnd@@@@ur par exemple. ascolé à la lame de cristal liquide et enpesé à la lumièr@ ineidente, et en une source de tensi@r dont lee @o@@ee s@nt reliées aux deux faces extérieures de l'ensemble ainsi forme. La var@atio@ de résisti@i@é de @@ dernier sous l'effet @@@ la lumière incidente entraîne l'appari@ion en chaque poi@@, @@@re les faces #ppesées de la @ame de crietal @iquide, le @ifféren@@@ is potenti@l f@n@tion de @@@ @@@@@sité @@ @a @@@@@@@ in@@dent@ frap@@s@@ l'é@é. @@@@ pa@@@@@@@@@@@@ au @@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@ant. Lorsqu@ l'on for@ti@@@@ par réflexi@@@, avec @eux @@mière@@, incil@nte @l et @@@ pr@@@@ti@@@ @@@, ar@@@@vant @@@@ l'ensemble @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@sans @@@@@@@@@@@@@@ av@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@pro@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@br@@@@@@@ foi@@ celle de la @@@mière in@@d@@te @@@ de @nitfi@@@ par une pu@@sance de 1@ dont d'expe ant est de l'@@@re de quelques @@@@tés ; dans ces conditions le signal induit par la lucière in@i@ente dans l'elément p@@@osensible se trouverait completement noye dans delui induit par la lumière de p@@@@@@ tion en l'absence de dispositions soustrayant l'élement phetesensible à la lumière de proje@tion. Dans les conditions @@ l'on se trouve généralement, on est@me qu'il est nécessaire d'affaiblir de faisceau de projection dans un rapport d'environ 107 pour ne pas perturber le signal induit dans l'élément photosensible par la lumière incidente en provenann@ d@ l'image, @'est dire que les barrières optiques en ques @@en @civer@ présenter une opacité presque totale à la @umière de projection L. Cette barrière loit par ailleurs présent@r un@ @onne @@n@@@tibili@é électrique transvers@le, c'est-à-dir dans la @@@@tion perq@@ndiculaire à ses faces en sontact avec @@@@@@@@ @h@t@@@@@nsible d'une part et la lame de cristel @@@@@@@@@@@ part, en même t@mpe qu'une faible @@onductibili @@@@ @a@@@@@@@. parallèlement à @es faces, @@@ façon à p@@@@@@@@@@@@@ap@@i@@@@on dans @@s @onditions sati@faisantes des @@@@@@@ éle@@trique au cristal liquide. Diverses dispositions ont été décrites dans l'art antérieur pour obtenir ce résultat. On se reportera utilement à ce sujet à l'article de D.L. WHITE "Liquid-Crystal Light Valves" dans El,ectronics Setters du 31 Décembre 1970, Vol. 6 N 26, pages 837, 839,précisant le rôle de ces barrières et donnant un exemple de réalisation de celles-ci. La présente invention concerne un dispositif de conversion limage à élément photoconducteur et cristal liquide utilisant une barrière opaque d'un type nouveau. l'invention sera mieux comprise en se reportant à la description qui suit et aux figures jointes qui représentent figure 1 : un schéma explicatif du fonctionnement des dispositifs de conversion d'image à cristal liquide et élément photosensible figure 2 . une vue schématique, en coupe, d'un dispositif de Itinvention. Dans ce qui préeède on a parlé de "lame mince" de cristal liquide, par analogie avec les' lames minces de l'optique. Ce terme est en réalité impropre pour un matériau-se présentant dans la phase liquide et donc impossible à isoler sous forme de lames minces indépendantes, mais qui doit au contraire être contenu dans un volume ménagé dans les dispositifs dont il fait partie. On continuera néanmoins, pour la commodité à employer ce terme dans ce qui suit ; on utilisera aussi celui de couche. On rappelle brièvement, à propos de la figure 1, comment fonctionne l'ensemble constitué par un élément photosensible et une lame mince de cristal liquide accolés. Une source de tension continue ou alternative, est reliée per les cormexions 50 et Il aux deux faces libres de l'ensemble. la lumière incidente vn provenance de l'image à convertir est dirigée sur l'élément photosensible dont la résistance en chaque point est fonction de l'intensité de cette lumière en ce point. Chaque point de cet élément est représenté sur la figure par la résistance, variable, de gauche.En chaque point de la lame de cristal liquide, représenté par le résistance de droite, apparait donc, entre les deux faces de celle-ci, points À et B sur la figure, une différence de potentiel VÀ V3 égale à la différence entre la tension de la source 1 et la chute de potentiel au sein de l'élément photosensible au point correspondant, et donc fonction du signal de l'image en ce point. Belon l'invention la barrière est constituée par une couche d'un matériau absorbant à la lumière de projection X, composée de radiations du spectre visible. Le matériau est choisi d'après sa conductibilité et avec une épaisseur telle que, compte tenu de cette conductibilité, en fonctionnement, la circulation du courant dans la barrière se fasse perpendiculairement à ses faces, avec des pertes négligeables dans la direction parallèle à ces faces. Une barrière de ce genre est décrite dans l'article de D.L. White déjà cité. Toutefois d'après White, sa résistivité, de 106 ohm x cm, bien trop faible par rapport à celle de la couche de cristal liquide,nématique, qui est de l'ordre de tO9 ohm x cm, est insuffisante pour empecher une déterioration sensible de l'image. Dans les dispositifs de l'invention la barrière optique est réalisée par une couche de pentaselenuire d'arsenic, As2 Se5 comme il va être décrit ci-dessous. la figure 2 est une coupe schématique d'un dispositif de conversion d'image à cristal liquide et élément photosensible de l'invention. Sur cette figure, on distingue : une plaque de verre 20,une couche conductrice semi-transparente 21, sans hachures pour la clarté,recouvrant la plaque 20, par laquelle est assurée le @@@@@@@@@@@@ @l'@@@ des @@nes d@@@la @@@ur@@@ au @@@@p@s@@@@ @@@@@@@@@@n @@@ une @@@@@@@ @@'un matèriqu ph@@@@@@@@@@@@@@r 22, @@@ de@xi@@@ plaque @@ v@tre 23, un@ deuxièm@ @@@@@@ @@@@@@@@@ 24, reliée à la conn@xion @1 recouvrant la pl@que 23, @@@@@@@@@@@@@@@@@@ rem@tique l@ @@ssin, @n. @@@ @@che de cristel liquide 23, @@@@@@@@ @@@@ @@@@@@@ @e @@ssix, et enfin le barrièr@ 26, Le @risval liqui@@ 25 occupe un espece étanche entr@ la cono@@ ocnductries 24 et le harr@ère 26, Sette étanchéité est per exemple assurée par un @@@@@@@@@@ coll. plastique adhérant aux deux plaques de verre 20 et 23, schécatiquement représenté en 27.Le repére 28 designe une cal@ d'@pais- seur en @n matériau isolant comme ceux connus s@ue les dénominations commerciales de Mylar eu @eflon @ces deux derniers éléments ont été représentés sans hachures pour la @@arté. En 29 sont représentés sur @@tte figure des petits mir@irs plans.C'est par réfle @@on sur ces perits miroirs et diff@sion à travers le lane @@ cr@@tal liquide 25 de la lumière de preje@@@ion L@qu@@st @@@tenue l'image dennés par le dispositif @e l'image incidente, @@tt@ image est en général projete@, par les moy@ns optiques @p@@@opr@@@es, sur @n étran situé de côté du dispositif par où arrive la lumière de prejection. Les miroirs 29 sont disposés suivant une mesa@que reg@lière. la finess@ de cette mosaïque, c'est-à-dire le no@@@@ de miroirs @els que 29 par unité de surface, est déterminante pour la définition de l'image obtenue avec le dispositif. On d@nne ci-@essous, à titre indicatif, un exemple de réalisation du dispositif de la figure 2. Sur une plaque de verre 20 de 3 mm d'épaisseur et de 30 mm de diamètre est déposé@ @ne @cuche cond@@trice 21 trranspar@nte @@@xyde d'etain,d'oxyde c'indium,d'or ou de tout matérie@ appr@prié, puis sur @@lle-ci une @@uche 22 d'@n corpe ph@@@@@@ndu@@@@@@ le @@isulfur@ d'antim@ins, @@2 S3, par exemple eui@@@@@ la @@ecthique @@nnu@ de @@évaporation sous v@d- et avec les épai@@@@@r@ p@@@@@@ée hehit@ell@ment dans la réalisa@@@@ de es @@enre de disscsivif@, @@i- @@@@@ A environ pour l'une @@@l'autre d@ @es @@@ches. @@@ la couche 22. on @épose une @ouche de @@ à @3 @@@ @e pen@aséle@@@@ d'arsenie, @s2 Se5, par eva@@or@tion sous @@@@ @ar exemple à per@@@ @@@ @@@@set mé@@llique @hauffé per @@ffet @@oule v@rs 400 C. Cette couche constitue la carrière optione @@ des dispositifs de l'inventio@, Des procédés variés peuvent être mis en @euvre pour l'obtention de cette barrière, autre que l@@@apo- ration sons vide, te@s que la pulvérisation cathodique, le frit @age de graine etc... Sur la barrière options 26 ainai realisés, on procéde au dépôt par évapora@ion sous vide par exemple d'une mosaïque de mircirs d'aluminnum, 29 sur le dessin. On prépare séparement @n deuxième sous-ensemble, consistan, en une deuxième plaque de verre 23 sur laquelle on dépose une @@u- che d'oxyde d'étain 24, sembl@ble en tout point à celui formé par les éléments 20 et 21 de l'opération précédente. Une couche 25 d'un cristal liquide nématique d'épaisseur 10 m connu pour ses propriétés électro-optiques, par exemple celui connu sous la denomination MBBA, est emprisonnée entre la barrière 26 et le sous-ensemble 23, 24. Cette couche, extrêment mince, se maintient sans fuite entre les deux sous-ensembles pendant que l'on étanche le compartiment limité latéralement par la cale d'épaisseur 28 dans lequel elle est contenue, au moyen du corder de colle 27 traversé par les passages 12 et 13. Le materiau MBBA en question est le p-Methoxy-Benzylidéne-p-n-Butyl-Aniline. La barrière optique ainsi réalisée assure à la fois une bonne séparation des daisceaux de lumière de modu@etion et de projection, et une bonne conductibilité électrique entre l'élément photosensible 22 et le cristal liquide 25 dans la direction perpendiculaire aux faces du dispositif. Il @@@ produit cependant une chute de tension d'une vingtaine de v@@@@ @@@rs la barrière @ cette tension est fournie par la source @ que dél@tre@par exemple une cinquant@ine de Volts. dans un exemple @n a realisé une barrière 26 de 6 m d'épaisseur. Sette barr@@re presentait une conductibilité adaptée à ceile du cristal liquide, s@it une résistivité de 109 ohm x cm.L'absorption exercée sure faisceau d'une lumière de projection X du spectre visible était très satisfaisante : la densité optique, c'est-à-dire le logarithme décimal du rapport de la lumière incidente à la lumière traversant la barrière,était de 7 environ, sauf pour les radiations rouges est infra-rouges de longueur d'onde supérieure à 630 nanomè- tres. Pans les dispositifs de l'invention l'obsorption se fait en pleçant un filtre entre la source de lumière de projection i et le dispositif convertisseur. Ce filtre a été représenté à titre sché matique comme accolé à la lame de verre 23, et porte le repere 30 dans l'exemple de la figure 2. On a décrit ci-dessus un exemple de réalisation de la barrière optique du dispositif de 11 invention. I1 est entendu cependant que l'invention n'est pas limitée à cet exemple, mais comprend également toutes les réallsations équivalentes et, en particulier, celles qui ne différent de l'exemple décrit que sous le rapport des matériaux utilisés ou de leur mise en oeuvre. C'est ainsi que les plaques 20 et 23,en verre dans l'exemple, pourraient être en tout matériau transparent aux radiations aux quelles elles sont exposées ; ces radiations peuvent d'ailleurs être de spectres différents, si l'un désire opérer une conversion de longueur d'onde et, dans ce cas, à la protection résultant de l'opacité de la barrière s'ajoute celle résultant de la différence des spectres des deux lumières incidente 1 et L. De même tout en restant dans le cadre de l'invention, il est possible de choisir d'autres matériaux que celui de l'exemple pré eédent pour constituer les miroirs : tout métal à pouvoir réflecteur élevé tel que l'argent ou le rhodium peut convenir, ainsi qu'une succession de couches diélectriques d'indices optiques alternés appelés miroirs diélectriques, le matériau photosensible peut lui même être choisi parmi une grande variété de matériaux tels que l'oxyde de zinc Zn o, le sulfure de cadmium CdS, le silicium, l'arsémure de gallium ÀsGa, le tellurure de cadmium CdTe, le sélénium, l'oxyde de plomb PbO, le séléniure de cadmium CdBe, etc... Pans une variante, 11 élément photoconductellr 22 peu-t consister en un cristal de silicium portant sur sa face en contact avec la barrière une matrice de photodiodes obtenues par diffusion d'impuretés P+ dans le cristal,comme c'est le cas de certaines cibles de vidicon (voir The Bell System Technical Journal Vol 47 NO 9 - Nov 1968). Enfin, il a été question dans ce qui précéde de cristal liquide nématique pour constituer la couche 25. Un cristal liquide cholestérique ou un mélange de cristaux liquides nématique et cholestérique conviendraient également. le choix dépend de ltex- ploitation du dispositif et de sa mise en oeuvre. REVENDICATIONS @@@@ Dispositif de contersion d'image conposé d'un crist@@ liqui@ @@@@@ d'un élément photosensible en couches se faisant faces et séparés par une barrière oprique avec laquelle ils sont en contact, le dispositif étant expose du côté de l'élétent photosensible au rayonnement en provenance de l'image à convertir et de l'autre à un faisceau de lumière de projection formes de radiations du spectre visible, et comprenant des moyens établissant,en fonctionnement, une différence de potentiel donnée entre les faces non en regard de l'élément photosensible et du cristal liquide, et une mosaïque de petits miroirs disposés sur la face de la barrière en contact avec le cristal liquide réfléchissant la dite lumière de projection, caractérisé en ce que la dite barrière est constituée par une couche de pentaséléniure d'arseni@ As2 Se5, et en ce qu'il comporte un filtre absorbant les radiations rouges et infra-rouges de longueur d'onde supérieure à 650 manomètres placé devant le cristal liquide sur le trajet de la lumière de projection. 2 - Dispositif de conversion d'image suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la dite barrièse a une épaisseur de 10 micromètres. 3 - Dispositif de conversion d'image suivant la revendication 1 caractérise en ce que le dit élément photesensible ast fait @e trisulfure d'antimoine Sb2 S3. 4 - Dispositif de conversion d'image suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le dit élement photosensible est en l'un des matériaux du groupe constitué par l'oxyde de zine (ZnC), le sulfure de cadmium (CdS), le tel@@rure de cadmium (C@Te), l'arseniure de gallium (AsGa), le sili@r@@@ (Si), le sélénium @@@, l'@xyde le @lomb (P@@) et le séléniure de caimium @CdSe@@. 5 - Dispesitif de conversion d'image suivant la revendication 1 caractérisé en ce que @@ di@@élément photosensi@le cons@ste en un cristal de silicium comportant sur sa fac@ en contact avec la @arrière un réseau d@ photodiodes. 6 - Dispositif de conver@ion d'image suivant la revendication @@, caractérisé en ce que ledit cristal liquide est un cristal liquide @ématique.