DE2020732B2

DE2020732B2 - Elektrophoretisches bildwiedergabeverfahren

Info

Publication number: DE2020732B2
Application number: DE19702020732
Authority: DE
Inventors: Isao Osaka Ota (Japan)
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1969-04-23
Filing date: 1970-04-21
Publication date: 1973-05-10
Also published as: US3892568A; CA920413A; DE2020732A1; GB1313413A; FR2046350A5; NL7005615A

Description

wiedergabeblatt mit einer darin eingeschlossenen F i g. 1 c). Hat das elektrische, dem Bildmuster etitelektrophoretischen Suspensionsschicht 2. Ist die Sus- sprechende Feld eine der ersten Gleichspannung entpensionsschicht 2 flüssig, ist sie in einem Gehäuse 3 gegengesetzte Polarität, dann wandert nur das Mamit einem Rahmen und zwei gegenüberliegenden terial 6, auf das das entgegengesetzte Feld selektiv durchsichtigen Hauptgehäusewänden 4 und 5 einge- 5 einwirkt, elektrophoretisch zur Elektrode 9 und weist schlossen. Die beiden Hauptflächen der Suspensions- dann eine räumliche Verteilung auf, die dem Bildschicht 2 erstrecken sich entlang den beiden gegen- muster auf der in F i g. 1 c gezeigten Elektrode 30 überliegenden Hauptgehäusewänden 4 und 5; die entspricht. Nach Entfernen der Elektrode 30 von der Schicht enthält eine Dispersion mindestens einen in Oberfläche der Gehäusewand 4 kann man das Form feinzerteilten Pulvers vorliegenden elektro- io schwarz auf weißem Hintergrund oder weiß auf phoretischen Materials 6, das in einem Suspensions- schwarzem Hintergrund auf der Gehäusewand 4 medium suspendiert ist. In dieser und den folgenden bzw. 5 reproduzierte Bild betrachten. Wird die elek-Zeichnungen sind die Teilchen des Materials 6 trophoretische Suspensionsschicht 2 mit der gleichwesentlich vergrößert gezeigt, um eine größere Klar- mäßigen Verteilung des Materials 6 direkt einem heit der Darstellung zu erreichen. Eine der beiden i₅ elektrischen bildmäßigen Gleichfeld ausgesetzt, wie gegenüberliegenden Hauptgehäusewände 4 besteht in Fig. Id gezeigt, dann wird das Bild schwarz auf aus einem durchsichtigen Blatt Isoliermaterial, wie grau oder weiß auf grau auf der Gehäusewand 4 z. B. Polyesterfilm, Zelluloseazetat, Zellophan oder bzw. S wiedergegeben. Wie aus der obigen Beschrei-Polyäthylen. Die andere der zwei gegenüberliegenden bung und den Zeichnungen ersichtlich, wird in dem Hauptgehäusewände besteht, wie oben beschrieben, ₂o elektrophoretischen Bildwiedergabeverfahren nach aus einer durchsichtigen Isolierfolie oder aus einer der vorliegenden Erfindung eine Gleichspannung an durchsichtigen Glasplatte mit einer darauf befind- die elektrophoretische Suspensionsschicht gelegt, belichen durchsichtigen Elektrode 9 aus z. B. Kupfer- vor diese einem elektrischen Feld ausgesetzt wird, jodid (CuJ) oder Zinnoxid (SnO₂). Der Rahmen 38 das einem vorgegebenen Bildmuster entspricht. Das besteht aus einem Plastikbogen, aus dem ein wesent- 25 Anlegen einer Gleichspannung an die elektrophorelicher Teil aus der Mitte herausgeschnitten wurde. tische Suspensionsschicht ändert deren optische Re-Bevor man ein elektrisches Gleichfeld an die Sus- flexionseigenschaften, und das Aufbringen eines entpensionsschicht 2 anlegt, wird das elektrophoretische gegengesetzt gerichteten elektrischen Gleichfeldcs Material 6 in Form feinzerteilten Pulvers gleichmäßig nach einem vorgegebenen Bildmuster auf die Suspenim Suspensionsmedium 7 verteilt (vgl. F i g. 1 a). Ist 30 sionsschicht mit den geänderten Eigenschaften erdas Material 6 z. B. weiß und das Suspensions- zeugt eine kontrastreiche Abbildung des Musters. lsi medium 7 z. B. schwarz, erscheint die Suspensions- das elektrophoretische Material 6 z. B. gelb und das schicht 2 auf beiden Seiten der Gehäusewände 4 Suspensionsmedium 7 z. B. blau, und ist das gelbe und 5 unter dem Licht einer Glühlampe grau. Legt Material gleichmäßig im blauen Suspensionsmedium man die Gleichspannung aus einer Gleichspannungs- 35 verteilt, erscheint die Suspensionsschicht in einem quelle 10 über einen Schalter 11 zwischen eine Roll- Grün, das aus dem Gelb des Materials und dem Blau elektrode 52 und eine durchsichtige Elektrode 9 und des Suspensionsmediums gemischt ist. rollt man darauf die Rollelektrode 52 auf der Ober- Mit einer derartigen Suspensionsschicht kann man, fläche der isolierenden Gehäusewand 4, wie in wie in Fig. Ib und Ic beschrieben, ein gelbes Bild Fig. Ib gezeigt, ab, dann wandert das elektrophore- 40 auf blauem Hintergrund oder ein blaues Bild auf tische Material 6 je nach seiner Polarität und der gelbem Hintergrund auf den Gehäusewänden 4 und 5 Richtung des angelegten Feldes elektrophoretisch zur erzeugen. Indem man sodann die Suspensionsschicht Kathode oder Anode. Ist z. B. das weiße Material 6 mit den geänderten Eigenschaften einem Wechselim schwarzen Suspensionsmedium 7 positiv geladen feld aussetzt, läßt sich eine gleichmäßige Verteilung und wirkt die Rollelektrode 52 als Kathode, dann 45 des elektrophoretischen Materials im Suspensionswandert das elektrophoretische Material 6 zur Innen- medium wiederherstellen. Legt man ein Wechselfeld fläche der Gehäusewand 4 und lagert sich dort ab bildmäßig an eine geänderte Suspensionsschicht, (vgl. Fig. 1 b). Die resultierende Suspensionsschicht2 ergibt eine der oben beschriebenen Suspensionen hat eine räumliche Verteilung des e'.ektrophoreti- ein graues Bild auf weißem oder schwarzem Hinterschen Materials und optische Reflexionseigenschaften, 50 grund bzw. ein grünes Bild auf gelbem oder blauem die sich von denen der ursprünglich grauen Suspen- Hintergrund. Es ist nicht immer erforderlich, daß sionsschicht 2 mit der gleichförmigen Verteilung des beide gegenüberliegende Hauptgehäusewände 4 und 5 Materials 6 unterscheiden. Der elektrophoretisch^ des Bildwiedergabebogens 1 durchsichtig sind. Die Bildwiedergabebogen 1 ist weiß an der Gehäuse- Gehäusewand 5 mit der durchsichtigen Elektrode 9 wand 4 und schwarz an der Gehäusewand 5. Das auf 55 kann z. B. durch eine undurchsichtige leitende der Oberfläche der Elektrode 9 oder der isolierenden Platte — wie z. B. ein Metallblech — ersetzt werden, Gehäusewand 4 elektrophoretisch abgelagerte Ma- die als Elektrode und Gehäusewand wirkt, oder terial bleibt auch nach der Entfernung des angc- durch einen Bogen aus undurchsichtigem Material legten elektrischen Feldes dort sitzen. Das bedeutet, an dem die Elektrode angebracht ist. daß der elektrophoretische Bildvviedergabebogen der 60 Das Suspensionsmedium 7 versieht man mit der vorliegenden Erfindung die optische Veränderung der gewünschten Färbung, indem man eine farbige Sub-Suspensionsschicht speichern kann, ohne weitere elek- stanz — wie z.B. einen Farbstoff — in einer farbtrische Energie zu verbrauchen. Die veränderte Sus- losen Flüssigkeit löst oder elektrisch neutrale farbige pensionsschicht 2 wird sodann einem vorgegebenen Teilchen — wie z. B. Farbstoffe oder Pigmente — in Bildmuster entsprechenden elektrischen Feld ausge- 05 einer farblosen Flüssigkeit suspendiert. Ein Suspensetzt, indem man z.B. eine unter Spannung stehende sionsmedium mit tiefblauer Färbung läßt sich z.B. Elektrode 30 mit einem vorgegebenen Bildmuster auf durch Lösen von ölrußfarbstoff in Äthylazetat oder die Oberfläche der Gehäusewand 4 aufbringt (vgl. Kerosen herstellen. Violette, braune oder grüne Sus-

pensionsmedien erhält man durch Lösen von Kobaltnapthenat, Mangannapthenal bzw. Nickelnaphthenal in Trichlortrifluoräthan.

Nach F i g. 2, in der gleiche Bezugszahlen gleiche Teile kennzeichnen wie in Fig. 1, enthält eine elektrophoretische Suspensionsschicht 14 eine Dispersion mindestens eines elektrophoretischen Materials 6, das in einem farblosen Suspensionsmedium 13 suspendiert ist, sowie eine darin eingesetzte farbige poröse Einlage 12; die Suspensionsschicht ist in ein Gehäuse 3 eingeschlossen. Rollt man die unter Spannung stehende Rollelektrode 52, wie in F i g. 1 b gezeigt, auf der Oberfläche der Gehäusewand 4 ab, wandert das positiv geladene elektrophorctische Material 6 durch die farbige poröse Einlage 12 und lagert sich auf der Innenfläche der Gehäusewand 4 ab. Wenn die abgelagerte Schicht des Materials 6 auf der Gehäusewand 4 die farbige Einlage 12 überdeckt, zeigt der Bildwiedergabebogen auf der Seite der Gehäusewand 4 die gleiche weiße Färbung wie das elektrophoretische Material 6. Ist die poröse Einlage 12 z. B. schwarz und verdeckt sie ihrerseits die auf der Gehäusewand 4 abgelagerte Schicht des elektrophoretischen Materials 6, erscheint der Bildwiedergabebogen auf der Seite der Gehäusewand 5 in der gleichen Farbe wie die poröse Einlage 12. Bringt man, wie in Fig. Ic beschrieben, auf die geänderte elektrophoretische Suspensionsschicht 14 ein entgegengesetzt polarisiertes elektrisches Feld auf, das einem gegebenen Bildmuster entspricht, dann wandert das diesem elektrischen Gleichfeld ausgesetzte elektrophoretische Material 6 elektrophoretisch zur Kathode 9 und reproduziert das vorgegebene Bildmuster auf der Suspensionsschicht 14, wie in F i g. 2 gezeigt.

Ebenso ist es möglich, eine elektrophoretische Suspensionsschicht mit einer farbigen porösen Zwischenlage in einem farbigen Suspensionsmedium und mindestens einem darin suspendierten elektrophoretischen Material zu verwenden. Die farbige poröse Einlage 12 der vorliegenden Erfindung läßt sich aus jedem Material herstellen, das Poren aufweist; diese müssen groß genug sein, daß die Teilchen des elektrophoretischen Materials hindurchpassen, und klein genug, um das elektrophoretische Material unsichtbar zu machen. Geeignete Materialien sind ein Tuch oder Gewebe aus Natur- oder Kunstfasern, Faserblattmaterial mit sehr vielen unregelmäßig angeordneten Poren, dünne Bleche mit einer Vielzahl von sehr kleinen Löchern, und bogenförmiges Material mit körnigem Material, das durch ein Harz bzw. einen Kleber so gebunden ist, daß sich eine große Zahl Poren bildet

Nach Fig. 3, in der gleiche Bezugszahlen gleiche Komponenten bezeichnen wie in den vorhergehenden Figuren, enthält eine elektrophoretische Suspensionsschicht 18 eine Dispersion von mindestens zwei Arten elektrophoretischen Materials 16 und 17, die in Form feinzerteilten Pulvers in einem farbigen oder farblosen Suspensionsmedium 15 suspendiert sind. Diese beiden elektrophoretischen Materialien 16 und 17 unterscheiden sich nach Ladungspolarität nnd optischen Reflexionseigenschaften. Legt man, wie es in Fig. Ib gezeigt ist, ein elektrisches Gleichfeld an die elektrophoretische Suspensionsschicht 18, wandern die beiden Arten elektrophoretischen Materials 16 und 17 elektrophoretisch in entgegengesetzter Richtung und lagern sich auf den Oberflächen der Elektrode 9 bzw. der Gehäusewand 4 ab. Ist eines der elektrophoretischen Materialien 16 ζ. Β. positiv und gelb und das andere elektrophoretische Material 17 negativ und blau, ändert das elektrophoretische Bildwiedergabeblatt seine Farbe; es wird an der Anodenseite blau. Setzt man die geänderte Suspensionsschicht 18 bildmäßig einem elektrischen Gleichfeld aus, wandern die Materialien 16 und 17 im Feld in entgegengesetzter Richtung und ersetzen einander

ίο in ihren jeweiligen Stellungen, wie in Fig. 3 gezeigt. Nachdem man die Elektrode 30 von der Gehäusewand 4 abgenommen hat, erscheint das Bild gelb auf blau auf der Gehäusewand 4 und blau auf gelb auf der Gehäusewand 5. Das reproduzierte Bild läßt sich löschen, indem man die Rollelektrode 52 unter Gleich- oder Wechselspannung setzt und sie auf der Gehäusewand 4 abrollt.

Nach F i g. 4, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen wie in den vorhergehenden Figuren, enthält eine elektrophoretische Suspensionsschicht 21 eine Dispersion von mindestens zwei Arten elektrophoretischen Materials 19 und 20, die in Form feinzerteilten Pulvers im Suspensionsmedium 15 suspendiert sind. Diese zwei Arten elek- trophoretischen Materials 19 und 20 haben die gleiche Ladungspolarität — z. B. positiv —, aber unterschei-

·.'■- den sich nach elektrophoretischer Beweglichkeit und ■ optischen Reflexionseigenschaften. Sind die beiden Arten elektrophoretischen Materials 19 und 20. z. B.

weiß bzw. schwarz, ist das Suspensionsmedium 15 farblos, und sind die Materialien 19 und 20 gleichmäßig im Suspensionsmedium 7 verteilt, erscheint die Suspensionsschicht 21 auf beiden Gehäusewänden 4 und 5 grau. Bringt man, wie in F i g. 1 b gezeigt, eine Gleichspannung auf die Suspensionsschicht 21 auf, wandern die elektrophorelischen Materialien 19 und

20 in die gleiche Richtung. Ist die elektrophoretische Beweglichkeit des Materials 19 höher als die des Materials 20. wandert das Material 19 unter dem Einfluß des Gleichfeldes schneller in der Suspensionsschicht 21 als das Material 20; die sich an der Kathode ablagernde Menge des ersten ist größer als die letzten. Dadurch ändert die elektrophoretische Siispensionsschicht 21 die Farbe; an der Kathodenseite ist sie tiefer weiß und an der Anodenseite tiefei schwarz als die ursprünglich graue Suspensionsschicht in Abwesenheit eines elektrischen Gleichfeldes. Bringt man die geänderte Suspensionsschichi

21 so, wie in F i g. 1 c gezeigt, bildmäßig eine ent· gegengesetzt gerichtetes elektrisches Gleichfeld auf erscheint auf der Suspensionsschicht 21, wie in F i g. <■ gezeigt, eine sichtbare Abbildung, die dem Feldbik entspricht. Das reproduzierte Bild ist dabei kontrast reicher als ein Bild, das man durch Anlegen eine:

bildmäßigen Gleichfeldes an eine elektrophoretisch« Suspensionsschicht 21 ohne vorher aufgebrachte: Gleichfeld erhält

Das reproduzierte Bild löscht man, indem man du gesamte Räche der Suspensionsschicht 21 einen elektrischen Gleich- oder Wechselfeld aussetzt

Hat die Suspensionsschicht 2, 14, 18 oder 21 ii F i g. 1, 2, 3 bzw. 4 eine hohe Viskosität, wie z. B. in festen Zustand bei Zimmertemperatur, ist es möglich die Gehäusewand 4 der F i g. 1 bis 4 zu entfernei und die Rollelektrode 52 direkt auf die Oberflächi der Suspensionsschicht zu setzen. Die Glsichspan nung oder das bildmäßige elektrische Feld werdei hierbei auf die Suspensionsschicht aufgebracht, wäh

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rend diese sich im weichen Zustand befindet; dieser grund des vorgegebenen Bildmusters entsprechende

Vorgang ist weiter unten beschrieben. Gleichspannung auf die Suspensionsschicht aufge-

Die erwähnten Suspensionsschichten 2, 14, 18 und bracht werden kann. Das dargestellte Bild läßt sich 21 in Fig. 1, 2, 3 bzw. 4 ändern ihre Farbe unter löschen, indem man eine Gleich- oder Wechselspandein Einfluß des aufgebrachten elektrischen Feldes, 5 nung zwischen die Elektroden 23 und 9 legt,
weil dieses die räumliche Verteilung des elektro- Nach Fig. 6a und 6b, in denen gleiche Bezugsphoretischen Materials in der Suspension ändert und zahlen gleiche Komponenten bezeichnen wie in den die Auflage des mindestens einen auf der Oberfläche vorhergehenden Figuren, enthält ein Bildschirm 101 der Elektrode bzw. Gehäuses abgelagerten Materials zur Wiedergabe von Ziffern eine in einem Gehäuse 3 die Reslfarbkomponente in der Suspension überdeckt io mit zwei gegenüberliegenden Hauptgehäusewänden oder von dieser überdeckt wird — z. B. das farbige eingeschlossene Suspensionsschicht 22. Eine erste Suspensionsmedium, eine farbige poröse Einlage Elektrode 25 besteht aus mehreren Teilelektroden S₁ oder das weitere elektrophoretische Material. Das bis S₇ und einer gemeinsamen Elektrode S₀, die vonelektrophoretische Bildwiedergabeverfahren zielt auf einander getrennt sind. Die zweite Elektrode 9 ist eine Bildwiedergabe mit hohem Kontrast ab und i₅ durchsichtig und erstreckt sich gleichmäßig über die sieht das Anlegen einer Gleichspannung an die elek- gesamte durchsichtige Gehäusewand 4. Die Teiltrophoretische Suspensionsschicht vor, um dessen elektroden S₁ bis S. und die gemeinsame Elek-Farbe zu ändern, sowie das Anlegen eines bild- trode S₀ liegen über Leitungen an elektrischen Anmäßigen, aber entgegengesetzt polarisierten Gleich- Schlüssen T₁ bis T₇ bzw. T_n auf der Außenseite der oder Wcchselfeldes, um das vorgebene Bildmuster 20 Gehäusewand 5 (vgl. Fi g. 6 b).
auf der Suspensionsschicht zu reproduzieren. Zwischen die gesamte Elektrode 25 (oder S₀ bis S₇)

Nach Fig. 5a und 5b, in denen gleiche Bezugs- und die zweite Elektrode 9 wird eine Gleichspannung zeichen gleiche Komponenten bezeichnen wie in den gelegt, um die Farbe des Bildschirms 101 auf der vorhergehenden Figuren, schließt ein Gehäuse 3 Seite der durchsichtigen Gehäusewand 4 zu ändern. z.B. die in Fig. la gezeigte Suspensionsschicht 2 25 Legt man nun eine entgegengesetzt gepoltc Gleichein. Das Gehäuse 3 hat zwei gegenüberliegende spannung zwischen bestimmte Teilelektroden (z. B. Hauptgehäusewände 4 und 5, von denen mindestens S_;j, S₄, S₅, S₁. und S₇) der ersten Elektrode 25 und die eine durchsichtig ist; in der Zeichnung ist dies die zweite Elektrode 9, ist der Bildschirm 101 in der Gehäusewand 4. Die Innenfläche der beiden Gehäuse- Lage, eine gewünschte Ziffer (hier die »3«) kontrastwände 4 und 5 weisen eine erste Elektrode 9 und eine 30 reich darzustellen. Die Ziffern lassen sich z. B. weiß zweite Elektrode 23 auf, die jeweils an ihnen bc- auf schwarzem Hintergrund oder schwarz auf weißem festigt sind. Die erste Elektrode 9 ist durchsichtig Hintergrund darstellen, indem man die oben- und erstreckt sich gleichmäßig über die gesamte erwähnte geeignete Suspensionsschicht verwendet. Fläche der durchsichtigen Gehäusewand 4. Die zweite die ihre Farbe zu Weiß bzw. Schwarz ändert, wenn Elektrode 23 besteht z.B. aus elektrisch unterteilten 35 _man ein elektrisches Gleichfeld anlegt. Mittels der Teilelektroden 23λ und 23/j und ist nach einem gemeinsamen Elektrode S₀ kann man ein elektrisches Bildmuster geformt — wie z. B. einem »E«. Über Gleichfeld an den Teil der Susncnsinnsschicht legen. Leitungen liegen die Teilelektroden 23« und 23 h an der mit den Teilelcktroden (S₁ bis S₇) nicht in Berühelektrischen Anschlüssen E₁ und E₁ an der Außen- rung steht, und eine Entscheidung' treffen über die fläche der Gehäusewand 5. Legt man eine Gleich- 40 Farbe des Hintergrundes hinter der dargestellten spannung zwischen die erste Elektrode 9 und die Zahl. Besteht die erste Elektrode 25 nur aus Tcilzweite Elektrode 23. um diese zur Kathode bzw. elektroden (S₁ bis S₇) ohne gemeinsame Elektrode S₁₁. Anode zu machen, kann die Färbung der Elektrode 9 zeigen die dargestellten Zahlenzeichen eine Mischweiß sein. farbe wie z. B. Grau und sind kontrastarm. Bei dem

Sodann legt man ein bildmäßiges elektrisches Feld 45 Bildschirm 101 nach Fig. 6b kann man zuerst ein an die geänderte elektrophoretische Suspensions- bildmäßiges Gleichfeld an die Suspensionsschicht 22 schicht 2, indem man die Elektroden 9 und 23ft mit legen, indem man die gewünschten Teilelektroden der positiven bzw. negativen Klemme der Gleich- der ersten Elektrode 25 und die zweite Elektrode 9 Spannungsquelle verbindet. Unter dem Einfluß dieser mit einer Gleichspannung beaufschlagt und danach entgegengesetzt polarisierten Gleichspannung wandert 50 oder gleichzeitig eine umgekehrt gepolte Gleichdas elektrophoretische Material selektiv zur Elektrode spannung zwischen die restlichen Teile der ersten 23 ft, und das Bildmuster »E« bildet sich auf der Elektrode 25 und die zweite Elektrode 9 legen, um Elektrode 9 ab. Das reproduzierte Muster »E« ist eine kontrastreiche Darstellung zu erreichen. Die kontrastreich, da es in dem der Elektrode 236 ent- dargestellte Ziffer löscht man, indem man zwischen sprechenden Bildbereich schwarz und in dem der 55 die erste Elektrode 25 und die zweite Elektrode 9 Elektrode 23 α entsprechenden Bildbereich weiß ist. eine Gleich-oder Wechselspannung legt.
Ein umgekehrtes kontrastreiches Bild mit schwarzem Die obenerwähnten Elektroden mit bildmäßig anHintergrund läßt sich an der Elektrode 9 Jurch geordneten Teilen oder Elektroden nach Fig. 5a Umpolen der angelegten Spannungen erreichen. Des- und 6a lassen sich leicht unter Verwendung eines gleichen ist es möglich, das kontrastreiche Bild auf 60 verfügbaren und geeigneten Verfahrens herstellen — dem Wiedergabeschirm der Fig. 5b zu erzeugen, in- z.B. durch Galvanisieren, Aufdampfen, Aufdrucken dem man die Elektrode 9 auf Nullpotential und die oder Photoätzen.

Elektrode 23 a auf positivem (oder negativem) und Die obenerwähnte elektrophoretische Suspension die Elektrode 23 b auf negativem (oder positivem) läßt sich herstellen, indem man irgendwelche stabile Potential hält Der Bildwiedergabeschirm nach 6₅ kolloidale Teilchen in einem Suspensionsmedram Fig. 5b ist in der Lage, ein gegebenes Bild kontrast- verwendet — wie z. B. kolloidalen Graphit in Minereich wiederzugeben, weil die Elektrode 23 eine ralöl. Zusätzlich zu kolloidalen Teilchen kann man Teilelektrode 23 a aufweist, mit der eine dem Hinter- als elektrophoretisches Material feinzerteilte Sub-

stanzen wie Titandioxid, Zinkoxid, Lithopon, Magnesiumoxid, Ruß, schwarzes Eisenoxid, Phthalozyaninblau, Preußischblau, Phthalozyaningrün, »Malachite green lake«, Hansagclb, Bendizingelb, Kadmiumgclb, Watchungrot oder »Lake red C« verwenden, die man stabil in einem Suspensionsmittel wie z. B. Cyclohexan, Kerosen, Trichlortrifluoräthan, Tetrachlorkohlenstoff, Isopropylalkohol, flüssiges Paraffin oder Olivenöl suspendiert. Ein in einem Suspensionsmedium suspendiertes elektrophoretisches Material hat gewöhnlich eine positive oder negative Ladung, die von den Eigenschaften des Materials selbst und des Suspensionsmediums abhängt.

Die elektrophoretische Suspensionsschicht 2 oder 14 nach F i g. 1 bzw. 2 braucht aus nur einem elektrophoretischen, positiv oder negativ geladenen Material zu bestehen, das in einem Suspensionsmedium mit Farbzusatz oder farbiger poröser Einlage suspendiert ist. Die elektrophoretische Suspensionsschicht 18 oder 21 der Fig. 3 bzw. 4 muß mindestens zwei Arten elektrophoretischen Materials in Suspension enthalten. Diese beiden Arten müssen sich nach optischen Reflexionseigenschaften und Ladungspolarität oder eleklrophoretischer Beweglichkeit unterscheiden. Daher muß man bei der Herstellung einer elektrophoretischen Suspension 18 oder 21 mindestens ein Paar elektrophoretischer Substanzen mit geeignet gewählten optischen Reflexions- und elektrophoretischen Eigenschaften suspendiert werden.

Die geeignete mittlere Teilchengröße der feinzertcilten Partikeln hängt von der Stabilität und Deckkraft der resultierenden elektrophoretischen Suspension ab und bewegt sich gewöhnlich zwischen 0,1 und 50 Mikrometer.

Vorzugsweise wird man der elektrophoretischen Suspensionsschicht geeignete und verfügbare ladungsregelnde, dispergicrende und stabilisierende Zusätze beigeben, um eine stabile Suspension zu erreichen und die elektrophoretischen Eigenschaften des elektrophoretischen Materials nach dem Stand der Technik auf dem Gebiet der Kolloidchemie einzustellen. Um die Ladungseigenschaften des im Suspensionsmidium suspendierten feinzerteilten Materials zu regeln, verwendet man vorzugsweise Teilchen, die mit einem im Suspensionsmedium nicht oder nur teilweise löslichen Harz überzogen sind. 1st das Überzugsharz im Suspensionsmedium teilweise löslich, kann es auch als Fixiermittel für das reproduzierte Bild dienen. Die Menge an elektrophoretischem Material in einem Medium oder die Dicke der elektrophoretischen Suspensionsschicht hängen von der Deckkraft und der elektrophoretischen Eigenschaft des Teilchenmaterials, dem erforderlichen Farbänderungsbereich, der Verfügbarkeit von Spannungsquellen usw. ab. Die Deckkraft der im Handel erhältlichen Pigmente ist bei der Herstellung der Suspension eine große Hilfe. Die Deckkraft von z. B. Titandioxid- und Azetylenrußteilchen ist etwa 130 bzw. 25 400 cm² pro Gramm Substanz in einem Suspensionsmedium wie Leinsamenöl. Entsprechend braucht man mindestens 1 g Titandioxidteilchen und 5 mg Azetylenruß teilchen, um bei einem Wiedergabeschirm mit 130 cm² Fläche die Farbe von ausreichend Schwarz zu ausreichend Weiß zu ändern. Beträgt die Dicke der Suspensionsschicht 1 mm, müssen die angegebenen Pigmentmengen jeweils in 13 ml Suspensionsmedium eingegeben werden.

Da die Bildwiedergabeanordnung nach der vor

liegenden Erfindung reflektiv arbeitet, muß die Suspensionsschicht undurchsichtig sein, um eine großt Farbänderung zu erreichen. Je dicker die Suspensionsschicht, desto höher muß im allgemeinen die angelegte Spannung sein. Je dünner die Suspensionsschicht, desto höher muß die Konzentration des elektrophoretischen Materials sein, um seine große Farbänderung zu erreichen. Die Dicke der Suspensionsschicht bewegt sich im allgemeinen zwischen ίο einigen Mikrometer und einigen Millimeter.

Beispiel

Eine Mischung der in der Tabelle beschriebenen Teilchen wird in 100 ml Olivenöl gegeben. Diese Mischung wird ihrerseits in einer Kugelmühle zu einer grauen Paste vermischt, die weiße und schwarze Teilchen in Olivenöl suspendiert enthält. In dieser grauen Paste sind die Titandioxidteilchen positiv und die schwarzen Tonerteilchen negativ geladen. Man stellt ein Gehäuse her, indem man ein Tetron-Gitter zwischen eine 25 Mikrometer dicke durchsichtige Polyesterfolie und ein Aluminiumblech legt und die drei Lagen am Umfang mit Araldit verklebt. An zwei Ecken des Polyesterfilmblattes wird die ein kleines Loch als Ein- und Auslaßöffnung angebracht. Die graue Paste wird durch die Einlaßöffnung in das Gehäuse eingegossen. Dann rollt man eine Walze auf dem Filmblatt ab, um eine Suspensionsschicht gleichmäßiger Dicke zu erhalten. Nach dem Einfüllen der Paste werden die Ein- und Auslaßöffnungen verschlossen. Unter weißem Licht erscheint die Suspensionsschicht — durch die Folie gesehen — als Grau. Rollt man eine Metallrolle mit 500 V gegenüber dem Aluminiumblech auf der Folie ab, unterläuft die Farbe der — durch die Folie betrachteten — Suspensionsschicht eine Änderung bis zu Weiß. Dann wird eine Bildmusterelektrode mit einem vorgegebenen Schriftzeichen mit der Folienoberfläche in Berührung gebracht. Zwischen die Musterelcktrode und das Aluminiumblech legt man eine Sekunde lang eine umgekehrt gepolte Gleichspannung von 500 V, um ein entgegengesetztes bildmäßiges Gleichfeld auf die geänderte Suspensionsschicht aufzubringen. Nachdem man die Musterelektrode von der Folie entfernt hat, ist das Schriftzeichen deutlich schwarz auf weiß durch diese hindurch zu erkennen. Rollt man einen Metallroller mit +500 V auf der Folie ab, wird das Schriftzeichen wieder gelöscht, und die Suspension erscheint schwarz. Legt man 500 V ₌ zwischen die Musterelektrode als Kathode und das Aluminium blech als Anode, stellt sich das Schriftzeichen weiß auf schwarzem Hintergrund dar. Das sichtbare Schriftzeichen löscht man, indem man die Folie einer negativen oder positiven Koronaentladung aussetzt oder sie mit einem weichen Tuch reibt.

Tabelle Titandioxidteilchen:

15 g, aus Rutil hergestellt; Teilchengröße 0,15 bis 0,3 Mikrometer.

Schwarze Tonerteilchen: 15 g, bestehend im wesentlichen aus Rußteilchen, die in einem thermoplastischen Harz ein gebettet sind und einen Durchmesser von etwa 10 Mikrometer haben; werden für Zwecke der Elektrophotographie hergestellt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

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tischen Suspensionsschicht arbeitet Diese Anmel-

Patentanspruch: dung lehrt jedoch nicht ein Verfahren, mit dem sich

mit der Vorrichtung ein Bild stärkeren !Contrasts

Elektrophoretisches Bildwiedergabeverfahren, erreichen läßt.

bei dem man eine elektrophoretische Suspensions- 5 Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein

schicht aus einem Suspensionsmedium und min- elektrophoretisches Bildwiedergabeverfahren anzu-

destens einem in Form eines feinzerteilten Pul- geben, mit dem man ein kontrastreiches Bild erzeu-

vers darin suspendierten elektrophoretischen Ma- gen kann.

terial durch zwei einander gegenüberliegende Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man vor

Elektroden bildmäßig mit einem elektrischen io der bildmäßigen Beaufschlagung mit dem elektri-

FeId beaufschlagt, dadurch gekennzeich- sehen Feld an die elektrophoretische Suspensions-

n e t, daß man vor der bildmäßigen Beaufschla- schicht zur Erhöhung der Kontrastwirkung eine

gung mit dem elektrischen Feld an die elektro- Gleichspannung legt. Diese Gleichspannung bewirkt,

phoretische Suspensionsschicht zur Erhöhung der daß das elektrophoretische Material zu einer der

Kontrastwirkung eine Gleichspannung legt. i<> beiden gegenüberliegenden Elektroden wandert. Da

durch das Anlegen der Gleichspannung an die Sus-

pensionsschicht vor der bildmäßigen Beaufschlagung

mit dem elektrischen Feld die Reflexionsfarbe der Suspensionsschicht geändert wird, ergibt sich beim

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektro- ao Anlegen des bildmäßigen elektrischen Feldes (Wechphoretisches Bildwiedergabeverfahren, bei dem man selfeld oder Gleichfeld mit einer Polarität, die der eine elektrophoretische Suspensionsschicht aus einem der erwähnten Vorspannung entgegengesetzt ist) ein Suspensionsmedium und mindestens einem in Form kontrastreiches Bild, das einem ohne diese Gleicheines feinzerteilten Pulvers darin supendierten elek- spannung erzeugten Bild erheblich überlegen ist. trophoretischen Material durch zwei einander gegen- 25 In der Zeichnung sind

überliegende Elektroden bildmäßig mit einem elek- Fig. 1 a bis Ic Schnittdarstellungen einer Anord-

trischen Feld beaufschlagt. nung zur Durchführung des Bildwiedergabeverfah-

Die Elektrophorese wird auf breiter Grundlage in rens der Erfindung;

der Galvanik und zur Entwicklung latenter Bilder F i g. 1 d ist die Schnittdarstellung einer weiteren

in der Elektrophotographie ausgenutzt. Der Stand 30 Anordnung zur Durchführung des Bildwiedergabe-

der Technik — z.B. USA.-Patentschriften 3 145 156 Verfahrens;

(Oster), 2 940 847 (Kaprelian) und 3 384 488 (Tulagin F i g. 2 bis 4 sind Schnitte durch weitere Ausfüh-

und Carreira) — beschreibt Verfahren zur Herstel- rungformen von Anordnungen zur Durchführung des

lung von Bildern unter Verwendung der Elektro- Bildwiedergabeverfahrens nach der Erfindung;

phorese oder Photoelektrophorese. Nach dem Ver- 35 F i g. 5 a ist die Vorderansicht einer zweiten Elek-

fahren des Standes der Technik wird eine Suspen- trode, die für die Verwendung in einem Bildmuster-

sionsschicht zwischen zwei Elektroden eingebracht. wiedergabeschirm nach der Erfindung geeignet ist;

Nach einem dieser Verfahren wird an die Suspen- F i g. 5 b ist ein Schnitt durch einen Bildwieder-

sionsschicht zwischen den Elektroden eine Eingangs- gabeschirm nach F i g. 5 a;

gleichspannung in einem vorgegebenen Bildmuster 40 F i g. 6 a ist die Vorderansicht einer ersten Elekangelegt. Nach den anderen Verfahren wird eine trode, wie sie für die Verwendung in einem Zahlen-Gleichspannung an die beiden Elektroden gelegt, wiedergabeschirm nach der Erfindung geeignet ist;
deren eine durchsichtig ist, während man ein Licht- Fig. 6b ist ein Schnitt durch den Wiedergabebild durch die durchsichtige Elektrode hindurch auf schirm nach Fig. 6a.

die Suspensionsschicht projiziert. In diesen Verfahren 45 Die Größenverhältnisse und Formen der Elemente des Standes der Technik bewegen sich daraufhin in in den Zeichnungen sollten hier nicht als natürlich der Suspensionsschicht befindliche geladenen Teil- oder den natürlichen proportional aufgefaßt werden, chen auf mindestens eine der Elektrodenflächen oder Viele der Elemente sind absichtlich übertrieben darein Zwischenblatt zu, um das dem angelegten Feld gestellt, um die Erfindung vollständiger und klarer oder dem projizierten Lichtbild entsprechende Bild- 50 beschreiben zu können

muster zu reproduzieren. Nach dem Trennen der Das elektrophoretische Bildwiedergabeverfahren Elektroden läßt sich das auf der Elektrode oder dem nach der vorliegenden Erfindung umfaßt das An-Zwischenblatt reproduzierte Bildmuster sodann be- legen einer Gleichspannung an eine Suspensionstrachten, schicht aus einer Dispersion mindestens einen in Die Verfahren des Standes der Technik zielen 55 Form feinzerteilten Pulvers vorliegenden elektronicht auf eine Änderung der optischen Reflexions- phoretischen Materials, das in einem Suspensionseigenschaften der Suspensionsschicht ab, die sich aus medium suspendiert ist, wobei die Gleichspannung einer Änderung der räumlichen Verteilung der gela- die optischen Reflexionseigenschaften der elektrodenen Teilchen in der Suspensionsschicht ergibt; phoretischen Suspensionsschicht ändert, und das Anvielmehr geht es dort um die selektive Bewegung 60 legen eines einem vorgegebenen Bildmuster entsprcgeladener Teilchen auf die Oberfläche der Elektrode chenden elektrischen Feldes an die in ihren Eigenoder des Zwischenblattes. Mit anderen Worten: Der schäften veränderte Suspensionsschicht, wobei das Stand der Technik betrifft im wesentlichen die Re- elektrophoretische Material unter dem Einfluß des produktion dauerhaft sichtbarer Bilder, aber kein elektrischen Feldes elektrophoretisch wandert und reversibles Bildwiedergabesystem. 65 dabei das vorgegebene Bildmuster auf der elektro-

Die ältere Anmeldung P 20 19 738.0 der Anmel- phoretischen Suspensionsschicht reproduziert,
derin beschreibt eine Wiedergabe- und/oder Auf- In den Fig. la bis Id bezeichnet das Bezugszeichnungsvorrichtung, die mit einer elekrophore- zeichen 1 im ganzen ein elektrophoretisches Bild-