DE2020733C3 - Elektrophoretische Bildwiedergabe- und/oder Bildaufzeichnungsvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine elektrophoretische Bildwiedergabe- und/oder Bildaufzeichnungsvorrichtung mit einer elektrophoretischen Suspensionsschicht aus einem flüssigen Suspensionsmedium mit mindestens einem in l.tzterem suspendierten, elektrophoretischen Teilchenmaterial bestimmter Farbe und fest eingeprägter elektrischer Polarität, mit einem Paar Elektroden, zwischen denen die Suspensionsschicht angeordnet ist, von denen mindestens eine strahlendurchlässig ist und « von denen eine eine fotoleitende Schicht trägt, die der elektrophoretischen Suspensionsstbicht zugewandt ist, wobei das elektrophoretische Teilchenmaterial beim Anlegen eines elektrischen Gleichfeldes mittels einer Gleichstromquelle, die zwischen die Elektroden geschaltet ist, wandert während sich der Widerstand der fotoleitfähigen Schicht beim Auftreffen eines Strahlenmusters, Jas als Bild wiederzugeben und/oder aufzuzeichnen ist, verringert, und das Teilchenmaterial zur fotoleitenden Schicht oder zur gegenüberliegenden Elektrode im Bildmuster anziehbar ist, und mit Mitteln zum Speichern des Bildes.

Eine bekannte derartige Bildwiedergabe- und/oder Bildaufzeichnungsvorrichtung (US-PS 33 46 475) findet auf dem Gebiet der Elektrophotographie Anwendung und dienl zur Herstellung einer dauerhaften Kopie. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird der Speichereffekt eines Halbleiters, d. h. die bildmäßige Dielektrophorese von Tonerteilchen ausgenutzt. Die Tonerteilchen als visuell erfaßbare Materie werden zwecks Bildung eines sichtbaren Abbildes und einer dauerhaften Kopie auf der photoleitenden Schicht angelagert, wobei die Farbe letzterer durch die Twierteilchen verändert wird. Als nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung erweist sich, daß das ausgebildete Bild erst betrachtet werden kann, nachdem die photoleitfähige Schicht aus der dielektrischen Zelle entfernt worden ist, was durch den Aufbau der Suspensionsschicht bedingt ist die aus in einer Isolierflüssigkeit dispergieren Pigmentteilchen besteht Das heißt die Suspensionsschicht wird hier von einem gewöhnlichen flüssigen Entwickler ohne Farbkomponente gebildet, so daß eine optische farbige Überdeckung der Pigmentteilchen nicht gegeben ist, d. h, daß vorher und nachher die Teilchenfarbe sichtbar ist obwohl eine Wanderung und Verdichtung stattgefunden hat

Bei einer weiteren bekannten elektrophoretischen Bildwiedergabe- und/oder Bildaufzeichnungsvorrichtung (US-PS 31 00 426), die ebenfalls zur Herstellung einer dauerhaften photografischen Kopie dient, wird die photoleitende Schicht bei der Belichtung leitend, wobei die Teilchen sich aufladen und von einer Elektrode zur anderen wandern können. Die auf den Elektroden erzeugten positiven oder negative Bilder sind jedoch nicht sichtbar, wenn die Elektroden nicht getrennt werden, und ohne Trennung der Elektroden erscheinen sowohl die belichteten als auch die unbelichteten Flächenteile farbig gleich, da die äußeren Umhüllungen der Teilchen farbig nicht unterschiedlich sind. Erst bei der Trennung und Zerstörung der Hüllen ergeben sich Farbkontraste.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrophoretische Bildwiedergabe- und/oder Bildaufzeichnungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art (US-PS 33 46 475) derart auszubilden, daß eine von außerhalb der Vorrichtung beobachtbare reversible Bildwiedergabe möglich ist, bei der das Bild sofort löschbar und bei Bedarf auf einfache Weise speicherbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gejöst, daß die Suspensionsschicht durch Verwendung eines farbigen Suspensionsmediums zwecks Bildung des Bildmusters in einer zur bestimmten Farbe bei Beobachtung durch die strahlendurchlässige Elektrode tnterschiedlichen anderen Farbe erscheint, und daß nach der elektrophoretischen Bewegung des elektrophoretischen Teilchenmaterials bei Beobachtung der Suspensionsschicht durch die strahlendurchlässige Elektrode die bestimmte Farbe die anJere Farbe oder umgekehrt im Bildmuster an den Stehen der fotoleitenden Schicht überdeckt, deren Widerstand sich verändert hat, wobei das wiederzugebende Bild in der Suspensionsschicht sichtbar und je nach Bedarf durch anschließendes Anlegen einer hohen Gleichspannung bei ganzflächiger Bestrahlung oder durch Anlegen einer Wechselspannung löschbar oder durch Verfestigung des flüssigen Suspensionsmediums speicherbar ist.

Diese Aufgabe wird ferner durch die kennzeichnenden Merkmale da- nebengeordneten Ansprüche 1 und 3 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der erfir.Jungsgemäßen Vorrichtung wird die reflektierte Farbe der Suspensionsschicht durch die Bewegung des elektrophoretischen Materais selbst geändert, d. h. es ist in vorteilhafter Wdse möglich, die durch verschiedene Widerstandswerte gekennzeichneten Bildmuster auf der photoleitenden Schicht in der Suspensionsschichi selbst in einer dem flüssigen, farbigen Suspensionsmedium und dem mindestens einem darin susoendierten elektroDhoretischen Teil-

chenmaterial entsprechenden Farbgestaltung sichtbar und wechselbar zu machen und bei Bedarf die entstandenen Bilder zu speichern. Insbesondere ist die Erfindung zur Wiedergabe des anzuzeigenden Bildes auf großen und flachen Schirmen geeignet und eine Trennung der Elektroden wie beim Stand der Technik ist nicht erforderlich.

Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Bildwiedergabe- und/oder Bildaufzeichnungsvorrichtung werden nun an Hand der Zeichnungen erläutert. In leizteren sind

F i g. 1 bis 4 jeweils Ansichten von Schnitten durch Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Bildwiedergabe- und/oder Bildaufzeichnungsvorrichtung, und

F i g. 5 und 6 jeweils Ansichten von Schnitten durch weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Wie F i g. 1 zeigt, weist ein Flachschirm 1 zur eiektrophoretischen Wiedergabe von Lichibikierii ein Gehäuse 3 mit zwei einander gegenüberliegenden Wänden 4 und 5 auf. Eine davon — z. B. die Gehäusewand 4 — ist für das Lichtbild und die andere Gehäusewand 6 für sichtbares Licht durchlässig. An den Innenseiten der beiden Hauptgehäusewände 4 und 5 zwei Elektroden 8 und 9, deren eine, z. B. die Elektrode 8, durchlässig für das Lichtbild und mit der photoleitfähigen Schicht 50 gekoppelt ist, während die Elektrode 9 für sichtbares Licht durchlässig ist In das Gehäuse 3 ist eine elektrophoretische Suspensionsschicht 2 so eingeschlossen, daß sie mit der Elektrode 9 und der photoleitfähigen Schicht 50 in Berührung steht. Mittels einer Spannungsquelle 10 und eines Schalters 11 läßt sich ein elektrisches Feld zwischen die Elektroden 8 und 9 legen. Die elektrophoretische Suspensionsschicht 2 besteht aus einer Dispersion von mindestens einem in Form fein zerteilten Pulvers in einem Suspensionsmedium 7 suspendierten eiektrophoretischen Material 6. Zwecks klarerer Darstellung sind die Teilchen des Materials 6 in dieser und den folgenden Figuren erheblich vergrößert dargestellt. Wird die photoleitfähige Schicht 50 dem Lichtbild ausgesetzt (durch Pfeile angedeutet), sinkt in den belichteten Flächenteilen der Schicht der Widerstand. Legt man während der Absenkung des Widerstandes der photoleitfähigen Schicht 50 ein elektrisches Gleichfeld zwischen die Elektroden 8 und 9, wandert das elektrophoretische Material 6 je nach Polarität des eiektrophoretischen Materials 6 und des angelegten elektrischen Feldes entsprechend dem Lichtmuster elektrophoretisch zur Elektrode 8 oder Elektrode 9. Ist das elektrophoretische Material 6 in Suspt.'isionsmedium 7 z. B. positiv geladen und stellen die Elektroden 8 und 9 die Anode bzw. Kathode dar, wandert das elektrophoretische Material 6 zur Elektrode 9, setzt sich dort ab und zeigt nunmehr eine dem Lichtbild entsprechende räumliche Verteilung; vgl. Fig. 1. Diese Änderung der räumlichen Verteilung des eiektrophoretischen Materials 6 hat eine Änderung der optischen Reflexionseigenschaften der Suspensionsschicht 2 zur Folge, die die Wiedergabe eines unter Beleuchtung sichtbaren und dem Lichtbildmuster an der Elektrode 9 entsprechenden Bildes ergibt

Ist das elektrophoretische Material 6 z. B. weiß und das Suspensionsmedium 7 farbig, wie z. B. schwarz, sieht man unter Beleuchtung mit weißem Licht an der Elektrode 9 ein weißes Positivbild. Polt man die angelegte Spannung um, erscheint an der Elektrode 9 ein schwarzes Negativbild.

Die Wahl zwischen einer Positiv- oder Negativdarstellung an der Elektrode 9 erfolgt also sehr leicht durch Wahl der Polarität der angelegten Gleichspannung.

Die Änderung der optischen Reflexionseigenschaften der Suspensionsschicht 2 hängt von der Dauer und Stärke des angelegten elektrischen Feldes ab. Die Feldstärke in der Suspensionsschicht wiederum hängt ab von der auf die photoleitfähige Schicht 50 aufprojizierten Lichtstärke. Das dem stark belichteten Teil der photoleitfähigen Schicht 50 entsprechende Material 6 wird selektiv einem starken elektrischen Feld ausgesetzt, infolgedessen es schneller auf die Elektrode zu wandert als das andere elektrophoretische Material.

Die elektrophoretische Bewegung des Materials 6 macht eine Farbänderung der Suspensionsschicht 2 abhängig von der eiektrophoretischen Bewegung des eiektrophoretischen Materials 6. Mit anderen Worten: Die Wiedergabe- und/oder Aufzeichnungsvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, Bilder mit

2(i Haiuiöiicü w'icdci tügtbcn. Dtr HölbtOn hsi dsbc; Cine Mischfarbe, aus den Farben des Materials 6 und des Suspensionsmediums 7. Die Dauer der während der durch Bildprojektion hervorgerufenen Absenkung des Widerstandes der photoleitfähigen Schicht an die > Elektroden gelegten Spannung bestimmt die Dichte und den Kontrast des darzustellenden Bildes und sollte je nach den geforderten Vorrichtungs- und Bildeigenschaften eingestellt werden. Das elektrophoretisch auf einer Elektrode oder der photoleitfähigen Schicht abgelagerte Material bleibt dort auch nach Abschalten des angelegten elektrischen Feldes haften. Eine Wiedergabevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann also das wiedergegebene Bild ohne weiteren Energieverbrauch speichern.

Das auf der Elektrode 9 sichtbare reproduzierte Bild läßt sich leicht löschen, indem man mittels der Spannungsquelle 10 eine Gleich- oder Wechselspannung an die Elektroden 8 und 9 legt, während man die photoleitfähige Schicht 50 ganzflächig belichtet Die Vorrichtung 1 kann dann erneut verwendet werden. Für eine Löschung ist die Belichtung der photoleitfähigen Schicht nicht immer erforderlich, sofern man an die Elektroden 8 und 9 eine hohe Gleich- oder Wechselspannung legt

Das zur Verwendung in der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung erforderliche Gehäuse 3 stellt man aus irgendeinem verfügbaren Material her, das dem Suspensionsmedium und dem eiektrophoretischen Material gegenüber träge ist Als Rahmen 38 des Gehäuses

so 3 kann z. B. ein Plastikbogen dienen, aus dessen Mitte ein größerer Teil herausgeschnitten wurde; VgL F i g. 1.

Eine der beiden gegenüberliegenden Hauptgehudsewänden kann man herstellen, indem man auf den Rahmen 38 eine durchsichtige Platte 5 mit einer darauf angeordneten durchsichtigen Elektrode 9 klebt Eine dazu geeignete Platte besteht aus lichtdurchlässigem Glas mit einem lichtdurchlässigen dünnen Oberzug aus Zinnoxid (SnOj) oder Kupferjodid (CuJ) oder aus lichtdurchlässigem Plastikmaterial — wie z.B. PoIyester, Zelluloseazetat, Cellophan oder Polyäthylen — mit einem dünnen Oberzug aus Kupferjodid (CuJ). Die andere der beiden gegenüberliegenden Hauptgehäusewände läßt sich herstellen, indem man z. B. mit dem Rahmen 38 eine lichtdurchlässige Platte 4 mit einer aufintegrierten lichtdurchlässigen Eiektrode 8 und einer photoleitfähigen Schicht 50 verklebt Eine geeignete Platte besteht wie oben beschrieben, aus lichtdurchlässigem Glas- oder einem lichtdurchlässigen Plastikmate-

Zinnoxid (SnC>2) oder Kupferjodid (CuJ) sowie einer photoleitfähigen Schicht 50.

Die photoleitfähige Schicht 50 kann aus irgendeinem geeigneten und verfügbaren photoleitfähigen Material bestehen, dessen elektrischer Widerstand sich unter Lichteinfall ändert.

Geeignete Photoleiter sind Selen, Kadmiumsulfid, Kadmiu')-ielenid, Zinkoxid, Bleioxid, Antimontrisulfid, Anthrazen, Poly-N-vinylcarbasol und dessen Derivate. Die photoleitfähige Schicht 50 kann kristallplattiert, aufgedampft und aufgesintert werden oder 'in organischer photoleitfähiger Überzug oder eine Dispersionsauflage mit in Glas oder Harz dispergiertem photoleitfähigen? Material in Pulverform sein.

Die hierin als »Licht« bezeichnete Strahlung umfaßt sichtbares Licht, infratotes Licht, ultraviolettes Licht, Röntgen- und Gammastrahlung. Ist das Eingangslichtbild nicht sichtbar, dient die Bildwiedergabevorrichtung Her vnrliecrpnHpn F.rfinHiinu alc Bildwandler.

Vorzugsweise hat die photoleitfähige Schicht 50 einen elektrischen Widerstand, der ohne Bestrahlung höher ist als der der Suspensionsschicht 2 und niedriger als dieser bei Bestrahlung mit starkem Licht.

Das Suspensionsmedium 7 stellt man auf die gewünschte Farbe ein, indem man eine farbige Substanz — wie z. B. einen Farbstoff — in einer farblosen Flüssigkeit löst oder elektrisch neutrale Teilchen — wie z. B. Farbstoffe oder Pigmente — in einer farblosen Flüssigkeit suspendiert. Ein tiefblau gefärbtes Suspen- jo sionsmedium stellt man z. B. her, indem man ölrußfarbstoffe in Vthylazetat oder Kerosen löst Violette, braune oder grüne Suspensionsmedien lassen sich herstellen, indem man Kobalfnaphthenat, Mangannaphthenat bzw. Nickelnaphthenat in Trichlortrifluoräthan löst.

Nach Fig.2, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen wie in Fig. 1, besteht die elektrophoretische Suspensionsschicht 14 aus einer Dispersion mindestens einen elektrophoretischen Materials 6 in einem farblosen Suspensionsmedium 13, in das eine farbige poröse Einlage 12 eingefügt ist Bei der Anordnung nach F i g. 2 kann man vor Anlegen eines Gleichfeldes zwischen die Elektroden 8 und 9 an der lichtdurchlässigen Elektrode 9 eine Mischfarbe aus der Farbe des elektrophoretischen Materials und der der farbigen porösen Einlage 12 sehen. Ist die farbige poröse Einlage 12 z. B. schwarz, sieht man unter Beleuchtung mit weißem Licht an der Elektrode 9 eine graue Mischfarbe.

Legt man während der Absenkung des Widerstands der photoleitfähigen Schicht 50 infolge Bestrahlung mit einem Lichtbild ein elektrisches Gleichfeld zwischen die Elektroden 8 und 9, wandert das elektrophoretische Material 6 entsprechend dem Lichtbild durch die farbige poröse Einlage 12 und lagert sich je nach der Polarität des elektrophoretischen Materials und des angelegten elektrischen Feldes auf der Elektrode 9 oder auf der photoleitfähigen Schicht 50 ab; vgl. F i g. 2. Wenn das auf der Elektrode 9 dem Lichtbild entsprechend abgelagerte elektrophoretische Material 6 die farbige poröse Einlage 12 verdeckt dann zeigt die Anordnung der Fig.2 an der Elektrode 9 ein sichtbares Bild der Farbe des elektrophoretischen Materials 6. Die Teile der Suspension, in denen das an der Elektrode abgelagerte elektrophoretische Material 6 die farbige poröse Einlage 12 nicht vollständig abdeckt zeigen einen grauen Haifaton, bestehend aus dem Weiß des elektrophoretischen Materials 6 und dem Schwarz der porösen Einlage 12. Kehrt man in dem beschriebenen Vorgang die Polaritäten um, kann der reproduzierte Bildteil die gleiche schwarze Farbe zeigen wie die poröse Einlage 12. Die Farbe des wiedergegebenen Bildes kann also durch Umpolen der angelegten Spannung umgekehrt werden.

Ebenso ist es möglich, eine elektrophoretische Suspensionsschicht mit mindestens einem elektrophoretischen Material sowie einer in ein farbiges Suspensionsmedium eingefügten farbigen porösen Einlage zu verwenden. Die farbige poröse Einlage 12 der vorliegenden Erfindung kann aus irgendeinem porösen Blattmaterial hergestellt sein. Die Poren müssen nur groß genug sein, um die Teilchen des elektrophoretischen Materials durchzulassen, und klein genug, um das elektrophoretische Material zu verdecken. Geeignete Materialien sind ein Tuch oder Gewebe aus Natur- oder Kunstfasern, ein Faserblatt mit tausenden unregelmäßig angeordneten Poren, eine dünne Platte mit sehr vielen

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zur Bildung einer großen Anzahl Poren durch ein Harz oder einen Kleber gebundenen körnigen Substanz.

Nach Fig.3 enthält ein farbiges oder farbloses Suspensionsmedium 15 mindestens zwei Arten 16 und 17 elektrophoretischen Materials in Form fein zerteilter Pulver. Diese beiden Arten 16 und 17 elektrophoretischen Materials unterscheiden sich nach Ladungspoiarität und optischen Reflexionseigenschaften.

Eine Anordnung nach F i g. 3 zeigt an der Elektrode 9 vor Anlegen eines elektrischen Gleichfeldes an die elektrophoretische Suspensionsschicht 18 eine Mischfarbe aus denen der zwei Arten elektrophoretischen Materials und des Suspensionsmediums 15.

Legt man nun während der Absenkung des Widerstands der photoleitfähiger. Schicht 50 infolge Bestrahlung mit einem Lichtbild ein elektrisches Gleichfeld zwischen die Elektroden 8 und 9, wandern die beiden Arten 16 und 17 elektrophoretischen Materials entsprechend dem Lichtbildmuster elektrophoretisch in entgegengesetzten Richtungen. Das positive Material wandert zur Kathode 9 und lagert sich dort ab, während das negative zur Oberfläche der photoleitfähigen Schicht 50 wandert und sich dort ablagert. F i g. 3 zeigt die räumliche Verteilung der elektrophoretischen Materialien 16 und 17 in dieser Anordnung. Ist das elektrophoretische Material 16 z. B. positiv und gelb und das andere elektrophoretische Material negativ und blau, dann ist die an der Elektrode 9 reproduzierte Bildfläche gelb.

Der Hintergrund des reproduzierten Bildes, der den nicht mit dem projizierten Lichtbild beaufschlagten Teilen der photoleitfähigen Schicht 50 entspricht, ist seinerseits dem elektrischen Feld auch nicht ausgesetzt. Folglich findet dort keine Wanderung der elektrophoretischen Materialien 16 und 17 statt und bei farblosem Suspensionsmedium 15 ergibt sich infolge der gleichmäßigen räumlichen Verteilung des gelben Materials 16 und des blauen Materials 17 eine grüne Mischfarbe. Das Umpolen der angelegten Spannung resultiert in einem blauen Bild, das dem Lichtbild an der Elektrode 9 entspricht

Nach Fig.4 enthält ein farbiges oder farbloses Suspensionsmedium 15 mindestens zwei Arten 19 und 20 elektrophoretischen Materials in Form fein zerteilter Pulver, die die gleiche Ladungspolarität aufweisen, sich aber nach elektrophoretischer Beweglichkeit und optischen Reflexionseigenschaften unterscheiden. Die Anordnung nach Fig.4 zeigt ursprünglich an der

Elektrode 9 eine Milchfarbe aus den Farben der zwei Arten 19 und 20 elektrophoretischen Materials und des Suspensionsmediums 15. Sind die beiden Arten elektrophoretischen Materials 19 und 20 z. B. weiß bzw. schwarz und ist das Suspensionsmedium 15 farblos, dann ist die Anordnung an der Elektrode 9 grau. Legt man nun während der Absenkung des Widerslandes der photoleitfähigin Schicht 50 infolge Bestrahlung mit einem Lichtbild ein elektrisches Gleichfeld zwischen die Elektroden b und 9, wandern die beiden Arten 19 und 20 elektrophoretischen Materials entsprechend dem Lichtbildmuster elektrophoretisch in der gleichen Richtung.

Sind die elektrophoretischen Materialien 19 und 20 positiv und ist Materia' 19 elektrophoretisch beweglicher als Material 20, dann bewegt sich das Material 19 unter der Kraft des elektrischen Feldes in der Suspensionsschicht 21 schneller als das Material 20. Folglich ist die Menge des an der Elektrode 9 abgelagerten Materials 19 größer als die des Materials 20, und die Anordnung weist die in in F i g. 4 gezeigte

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lien 19 und 20 auf. Die Anordnung zeigt an der Elektrode 9 ein sichtbares weißes Bild. Die Färbung der an der Elektrode 9 reproduzierten Bildteile läßt sich durch Umpolen der angelegten Spannung umkehren.

Wie aus den vorhergehenden Erläuterungen und Figuren ersichtlich, können die in den F i g. 1, 2, 3 und 4 gezeigten Anordnungen nach der vorliegenden Erfindung ein dem auf die photoleitfähige Schicht aufprojizierten Lichtbild entsprechendes sichtbares Bild reproduzieren. Dieses sichtbare Bild entsteht in einer elektrophoretischen Suspensionsschicht. Das auf die photoleitfähige Schicht projizierte Lichtbildmuster erzeugt in der Suspensionsschicht ein elektrisches Feldbild, das dem Lichtbildmuster entspricht. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes von außen kann man nun die reflektiven Farbeigenschaften der Suspensionsschicht ändern, denn dieses Feld ändert die räumliche Pj Verteilung des elektrophoretischen Materials im Sus-

H pensionsmedium. Die Auflage des mindestens einen an

yj der Elektrode oder auf der photoleitfähigen Schicht

h abgelagerten Materials verdeckt die Restfarbkompo-

|| nente in der Suspension oder wird von dieser verdeckt

I! — wie z. B. die der fav'jigen porösen Einlage oder des

.;' anderen elektrophoretischen Materials. Dadurch er-

;·'{ zeugt die Suspensionsschicht ein dem Lichtbildmuster

Kj entsprechendes sichtbares Bild.

i| Die Suspensionsschicht stellt man her, indem man

|j irgendwelche stabile kolloidale Teilchen in einem

H Suspensionsmedium suspendiert — wie z. B. kolloidalen

|| Graphit in Mineralöl. Außer kolloidalen Teilchen kann

§ man als elektrophoretisches Material auch feine

Teilchen von z. B. Titandioxid, Zinkoxid, Ruß, Phthalozyaninblau, Phthalozyaningrün, Hansagelb oder Watchungrot verwenden, die stabil in einem Suspensionsmedium wie Kerosen, Trichlortrifluoräthan, Isopropylalkohol oder Olivenöl suspendiert sind. Ein in einem Suspensionsmedium suspendiertes elektrophoretisches Material hat je nach Eigenschaften des Materials und des Suspensionsmediums im allgemeinen eine positive oder negative Ladung.

Die elektrophoretische Suspensionsschicht 2 oder 14 der F i g. 1 bzw. 2 braucht aus nur einem positiven oder negativen elektrophoretischen Material in einem Suspensionsmedium zu bestehen. Die Suspensionsschicht 18 oder 21 der F i g. 3 bzw. 4 muß mindestens zwei Arten elektrophoretischen Materials in einem Suspensionsmedium enthalten. Diese beiden Arten

elektrophoretischen Materials müssen sich nach optischen Reflexionseigenschaften und Ladungspolarität oder elektrophoretischer Beweglichkeit unterscheiden. Deshalb muß bei der Zubereitung der elektrophoretischen Suspensionsschicht 18 oder 21 mindestens ein Paar elektrophoretischer Materialien mit geeignet gewählten optischen Reflexions- und elektrophoretischen Eigenschaften im Suspensionsmedium suspendiert werden.

Die mittlere Teilchengröße der geeigneten feinen Teilchen hängt von der Stabilität und der Deckkrafl der resultierenden elektrophoretischen Suspensionsschicht ab und bewegt sich zwischen ca. 0,1 und ca. 50 Mikrometer.

Vorzugsweise wird man der elektrophoretischen Suspensionsschicht einen geeigneten und verfügbaren ladungsregelnden Zusatz, ein Dispergiermittel oder ein Stabilisiermittel wie z. B. eine oberflächenaktive Substanz, Metallseife, Harz oder öl hinzugeben, um die elektrophoretischen Eigenschaften des elektrophoreties^Vtnn ksffit<kr*tfilc· no/ili

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Gebiet der Kolloidchemie einzustellen. Um die Ladungseigenschaften der im Suspensionsmedium suspendierten Partikel zu regeln, verwendet man vorzugsweise Teilchen, die mit einem im Suspensionsmedium nicht oder nur te'weise löslichen Harz überzogen sind. Ist das Überzugsharz im Suspensionsmedium teilweise löslich, kann es auch als Fixiermittel für das reproduzierte Bild dienen.

Als Suspensionsmedium kann man jede verfügbare und geeignete Flüssigkeit verwenden, die dem elektrophoretischen Material, dem Gehäuse, den Elektroden und der photoleitfähigen Schicht gegenüber träge ist. Zur nur zeitweiligen Bildwiedergabe ist ein Suspensionsmedium geeignet, das von 0° bis 35°C flüssig ist.

Um eine dauernde Wiedergabe, d. h. eine harte Kopie, zu erreichen, kann man ein Suspensionsmedium verwenden, welches bei Raumtemperatur fest und darüber, d. h. bei mehr als 35° C, flüssig ist. Für diesen Zweck geeignete Suspensionsmedien sind z. B. thermoplastische Harze oder Wachse wie z. B. Bienenwachs, Pflanzenwachs, Paraffin oder Kunstwachs. Bei Verwendung eines solchen Suspensionsmediu'ns muß die Anordnung nach der vorliegenden Erfindung zur Bildwiedergabe oder -aufzeichnung auf einer Temperatur über der Raumtemperatur gehalten werden.

Nachdem man die Vorrichtung dem elektrischen Gleichfeld ausgesetzt und belichtet hat, um die räumliche Verteilung des elektrophoretischen Materials elektrophoretisch zu ändern, kühlt man sie auf Raumtemperatur ab, um eine dauernde Wiedergabe zu erhalten. Will man das wiedergegebene Bild löschen, setzt man die Vorrichtung einem elektrischen Gleichoder Wechselfeld bei der höheren Temperatur aus. Zur Herstellung harter Kopien sind auch Suspensionsmedien geeignet, die ursprünglich flüssig sind, aber bei Erwärmung, Oxidierung, unter UV-Strahlung oder bei Reaktion mit einem Härter erhärten.

Besteht das Suspensionsmedium z. B. aus einem wärmehärtbaren Material, das bei Raumtemperatur flüssig ist, erhält man eine dauernde Wiedergabe, wenn man das Suspensionsmedium nach der bildmäßigen elektrophoretischen Wanderung des elektrophoretischen Materials erwärmt.

Zur Verwendung als Suspensionsmedien geeignete wärmehärtende Substanzen sind z. B. Trockertöle, wie Leinsamenöl, Sojaöl und TungöL Enthält ein flüssiges Suspensionsmedium ein Bindemittel wie Polystyrol,

Il

Vinvlazetatrr^rz oder Leinsamenöl, das das fein zerpjlverte elektrophoretische Material fixiert, kann man eine harte Kopie mit einem dauernd sichtbaren BiIJ erhalten, indem man das restliche flüssige Suspensionsmedium auszieht oder verdampft. Dies geschieht beispielsweise durch Evakuieren des das elektrophoretische Material im Suspensionsmedium entnaltenden Gehäuses durch eine öffnung in der Gehäusewand.

In den beschriebenen Ausführungsformen liegen die beiden Elektroden 8 und 9 an den Innenflächen der Gehäusewand 4 und 5. Es ist jedoch möglich, eine Wiedergabe- und/oder Aufzeichnungsvorrichtung nach der Erfindung zu verwirklichen, indem man die beiden Elektroden an den Außenflächen der Gehäusewände anbringt. In einer besonderen Ausführungsform ersetzt man die der Lichtquelle gegenüberliegende Elektrode durch eine von der Gehäuseoberfläche entfernt angebrachte Koronaentladungselektrode.

Die photoleitfähige Schicht 50 kann für sichtbares Licht durchlässig sein. Geeignete durchsichtige photo- !c'mämgc SübsiänZcn Sind Füiy-N-Vii'iyiCaiuaSui uiiu dessen Derivate. Sind die photoleitfähige Schicht 50, die Gehäusewand 4 und die Elektrode 8 allesamt durchsichtig (vgl. F i g. 1 bis 4), kann man zusätzlich zu dem an der Elektrode 9 auch ein sichtbares Bild an der Elektrode 8 sehen; beide Bilder entstehen gleichzeitig und genauso, wie oben beschrieben. Diese beiden an den Elektroden gleichzeitig erzeugten Bilder unterscheiden sich in ihren Farben. Ist das eine positiv, ist das andere negativ. Mit einer solchen Anordnung mit einer durchsichtigen photoleitfähigen Schicht 50 ki in man eine Vorrichtung zur Wiedergabe eines sichtbarer. Bildes auf nur einer Seite herstellen, indem man die Gehäusewand 5 mit der Elektrode 9 durch eine undurchsichtige Elektrode — wie z. B. ein Metallblech — ersetzt. Sind die photoleitfähige Schicht 50 und die Gehäusewand durchsichtig, kann man an der Gehäusewand ein weiteres sichtbares Bild erkennen. F i g. 5 zeigt eine Vorrichtung dieser Art.

In Fig.5 ist eine Suspensionsschicht 22 in ein Gehäuse mit zwei gegenüberliegenden Hauptgehäusewänden 70 und 73 eingeschlossen. Die Gehäusewand 70 und die daran befestigte Elektrode 71 sind für das Lichtbild und für sichtbares Licht durchlässig. Auf die Elektrode 71 ist eine photoleitfähige Schicht 72 aufgebracht, die ebenfalls durchsichtig ist.

Die andere Gehäusewand 73 besteht z. B. aus einem Blech. Projiziert man nun ein Lichtbild durch die Gehäusewand 70 hindurch auf die photoleitfähige Schicht 72 und legt man eine Gleichspannung an die Elektroden 71 und 73, wie es oben beschrieben ist, kann man auf der Gehäusewand 70 das reproduzierte Bild sehen.

Ein durchsichtiger isolierender und im Suspensionsmedium nicht löslicher Überzug auf der Elektrode 9 in F i g. 1 bis 4, der mit der Suspensionsschicht in Berührung steht, erleichtert es, das auf seiner Oberfläche abgelagerte elektrophoretische Material zu entfernen, wenn man, um ein neues Bild darzustellen, die Suspensionsschicht zur Löschung einem elektrischen Gleich- oder Wechselfeld aussetzt F i g. 6 zeigt eine Anordnung dieser Art.

Nach Fig.6, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen wie in den vorhergehenden Figuren, ist die Elektrode 9 mit einem durchsichtigen isolierenden Oberzug 74 aus z. B. Vinylazetatharz, Polystyrol oder Gelatine versehen. Vorzugsweise ist für ein Arbeiten der Anordnung mit niedrigen Spannungen der Widerstand des isolierenden Überzugs geringer als der der Suspensionsschicht.

Zum Anlegen eines elektrischen Gleichfeldes an die Suspensionsschicht und die photoleitfähige Schicht

> zwischen den Elektroden ist jedes verfügbare und geeignete Gerät geeignet — es lassen sich z. B. ein Impulsgenerator, eine Batterie und anders Gleichspannungsquellen verwenden. Zum Löschen des dargestellten Bildes kann man auch eine Wechselspannungsquelle

i" benutzen.

Die Wahl der Menge des elektrophoretischen Materials im Suspensionsmedium und der Dicke der elektrophoretischen Suspensionsschicht hängt ab von der Deckkraft oder den elektrophoretischen Eigen-

i'i schäften des elektrophoretischen Materials, der für die Vorrichtung geforderten Bilddichte bzw. dem geforderten Bildkontrastbereich, der Verfügbarkeit einer Spannungsquelle usw. Die hohe Deckkraft der im Handel erhältlichen Pigmenlteilchen ist eine Hilfe bei der

-'« Herstellung der Suspension. Die Deckkraft von z. B. Titandioxid- und Azetyienrußteiichen beträgt ca. 130 cm² bzw. 25 400 cm² pro Gramm in einer herkömmlichen Suspensionsflüssigkeit wie Leinsamenöl. Bei einer Wiedergabefläche von 130 cm² sind also zur Herstellung

-'"' eines kontrastreichen Bildes mindestens 1 g Titandioxidteilchen und mindestens 5 mg Azetylenrußteilchen erforderlich. Wird die Dicke der Suspensionsschicht zu 1 mm gewählt, sind diese Mengen an Pigmentteilchen mit 13 ml Suspensionsmedium zu versetzen.

i» Da die Wiedergabevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung reflektiv arbeitet, muß die Suspensionsschicht undurchsichtig sein, um eine große Farbänderung zu erreichen Je dicker die Suspensionsschicht, desto höher in im allgemeinen die erforderliche

3") Spannung. Je dünner die Suspensionsschicht, desto dichter muß das elektrophoretische Material konzentriert sein, um eine große Farbänderung zu erreichen. Die Dicke der Suspensionsschicht beträgt gewöhnlich einige Mikrometer bis zu einigen Millimeter. Den

·»" elektrischen Widerstand der Suspensionsschicht wählt man entsprechend dem hall- und Dunkelwiderstand der photoleitfähigen Schicht.

Beispiel

Eine Teilchenmischung nach der Tabelle -vird mit 200 m! Olivenöl versetzt und in einer Kugelmühle zu einer grauen Paste vermengt, die weiße und schwarze in Olivenöl suspendierte Teilchen enthält. In dieser Paste sind die Titandioxidteilchen positiv und die schwarzen Tonerteilchen negativ.

Tabelle

Titandioxidteilchen: 15 g (aus Rutil, Teilchengrö-

ße 0,15 bis 03 Mikro

meter)

Schwarze Tonerteilchen: 15 g (handelsüblich für

Zwecke der Elektrophotographie).

Bromiertes Poly-N-Vinylcarbazol als wesentliche photoempfindliche organische Verbindung und kleine Mengen eines Sensibilisierers und Weichmachers werden in einem Lösungsmittel gelöst, um eine lichtempfindliche Lösung zu erstellen. Diese Lösung wird auf die durchlässige Elektrode (Elektrode 1) aus EC-Glas aufgebracht (E.C.-Glas ist ein elektrisch leitendes Glas aus einer GlasDlatte mit aufgebrachter

SnOrElektrode). Diese organische photoleitfähige Schicht auf dem EC-Glas ist ca, 10 Mikrometer dick und durchsichtig.

Die graue Paste wird zwischen die photoleitfähige Schicht auf der Elektrode 1 und eine weitere EC-Glas-Elektrode (Elektrode 2) eingebracht, um mit Hilfe eines 25 Mikrometer dicken Rahmens eine elektrophoretische Suspensionsschicht von 25 Mikrometer Dicke herzustellen; vgL F i g. 3. Die Stirnflächen der Sandwichzelle werden mit einem Kleber abgedichtet, wobei jede Elektrode zwecks Anschluß der elektrischen Leitungen teilweise offen bleibt.

Eine Gleichspannung von 300 V wird drei Sekunden lang an die Elektrode 1 als Anode und gleichzeitig an die Elektrode 2 als Kathode gelegt, während man mit Hilfe eines Projektors mit Glühlampe ein positives Schwarzweißbild durch die Elektrode 1 hindurch drei Sekunden lang auf die photoleitfähige Schicht projiziert.

Bei Beleuchtung mit weißem Licht zeigt die Sandwichzelle das reproduzierte Positivbild an der Elektrode 2 und das reproduzierte Negativbild an der Elektrode 1. Sie ist in der Lage, die reproduzierten Bilder auch nach Abnehmen der angelegten Spannung zu speichern. Die reproduzierten Bilder löscht man, indem man einige Sekunden lang 300 V Wechselspannung an die Elektroden legt, während man die photoleitfähige Schicht ganzflächig mit weißem Licht bestrahlt

Das Anlegen einer umgekehrt gepolten Gleichspannung an die Elektroden während der Belichtung der photoleitfähigen Schicht mit einem Schwarzweißnegativbild bewirkt ein Positivbild an der Elektrode 1 und ein

ι ο Negativbild an der Elektrode 2.

Um das reproduzierte Bild an der Elektrode 2 seitenrichtig sehen zu können, muß das Lichtbild seitenverkehrt durch die Elektrode 1 auf die photoleitfähige Schicht projiziert werden.

Legt man in dem beschriebenen Vorgang die 300 V weniger als drei Sekunden lang an, erhält man auf der Sandwichzelle ein Bild geringerer Dichte. Bei mehr als drei Sekunden ist die Bilddichte höher, aber der Kontrast geringer.

Die für die Erzeugung eines qualitativ guten Bildes günstige Dauer der angelegten Spannung hängt von deren Höhe und der Lichtstärke des projizierten Bildes ab.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   1, Elektrophoretische Bildwiedergabe- und/oder Bildaufzeichnungsvorrichtung mit einer elektrophoretischen Suspensionsschicht aus einem flüssigen Suspensionsniedium mit mindestens einem in letzterem suspendierten, elektrophoretischen Teilchenmaterial bestimmter Farbe und fest eingeprägter elektrischer Polarität, mit einem Paar Elektroden, zwischen denen die Suspensionsschicht angeordnet ist, von denen mindestens eine strahlendurchlässig ist und von denen eine eine fotoleitende Schicht trägt, die der elektrophoretischen Suspensionsschicht zugewandt ist, wobei das elektrophoretische : Teilchenmaterial beim Anlegen eines elektrischen Gleichfeldes mittels einer Gleichstromquelle, die zwischen die Elektroden geschaltet ist, wandert, während sich der Widerstand der fotoleitfähigen Schicht beim Auftreffen eines Strahlenmusters, das als Bild Wiederzugeben und/oder aufzuzeichnen ist, verringert, und das Teilchenmaieriai zur fotoleitenden Schicht oder zur gegenüberliegenden Elektrode im Bildmuster anziehbar ist mit Mitteln zum Speichern des Bildes, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspensionsschicht (2, 14, 18,21 oder 22) durch Verwendung eines farbigen Suspensionsmediums (7) zwecks Bildung des Bildmusters in einer zur bestimmten Farbe bei Beobachtung durch die strahlendurchiässige Elektrode (8 oder 9) unterschiedlichen anderen Farbe erscheint, und daß nach der elektro;-horetischen Bewegung des elektrophoretischen feilchenmaterial? bei Beobachtung der Suspensionsschicht durch die strahlendurchlässige Elektrode die bestimmt!? Farbe die andere Farbe oder umgekehrt im Bildmuster an den Stellen der fotoleitenden Schicht (50) überdeckt, deren Widerstand sich verändert hat, wobei das wiederzugebende Bild in der Suspensionsschicht (2,14,18, 21 oder 22) sichtbar und je nach Bedarf durch anschließendes w Anlegen einer hohen Gleichspannung bei ganzflächiger Bestrahlung oder durch Anlegen einer Wechselspannung löschbar oder durch Verfestigung des flüssigen Suspensionsmediums speicherbar ist.
2. 2. Elektrophoretische Bildwiedergabe- und/oder Bildaufzeichnungsvorrichtung mit einer elektrophoretischen Suspensionsschicht aus einem flüssigen Suspensionsmedium mit mindestens einem in letzterem suspendierten, elektrophoretischen Teilchenmaterial bestimmter Farbe und fest eingeprägter elektrischer Polarität, mit einem Paar Elektroden, zwischen denen die Suspensionsschicht angeordnet ist, von denen mindestens eine strahlendurchlässig ist und von denen eine eine fotoleitende Schicht trägt, die der elektrophoretischen Suspensionsschicht zugewandt ist, wobei das elektrophoretische Teilchenmaterial beim Anlegen eines elektrischen Gleichfeldes mittels einer Gleichstromquelle, die zwischen die Elektroden geschaltet ist, wandert, während sich der Widerstand der fotoleitfähigen Schicht beim Auftreffen eines Strahlenmusters, das als Bild wiederzugeben und/oder aufzuzeichnen ist, verringert, und das Teilchenmaterial zur fotoleitenden Schicht oder zur gegenüberliegenden Elektrode im Bildmuster anziehbar ist mit Mitteln zum Speichern des Bildes, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspensionsschicht (14) eine farbig gestaltete poröse Schicht (12), die sich parallel zur fotoleitenden Schicht (50) und zur entgegengesetzten Elektrode (9) erstreckt (F i g. 2), enthält, wodurch sie zur Bildung des Bildmusters in einer zur bestimmten Farbe bei Beobachtung durch die strahlendurchlässige Elektrode (8 oder 9) unterschiedlichen anderen Farbe erscheint, und daß nach der elektrophoretischen Bewegung des elektrophoretischen Teilchenmaterials bei Beobachtung der Suspensionsschicht durch die strahlendurchlässige Elektrode die bestimmte Farbe die andere Farbe oder umgekehrt im Bildmuster an den Stellen der fotoleitenden Schicht (50) überdeckt, deren Widerstand sich verändert hat, wobei das wiederzugebende Bild in derSuspensionsschicht (2, 14, 18, 21 oder 22) sichtbar und je nach Bedarf durch anschließendes Anlegen einer hohen Gleichspannung bei ganzflächiger Bestrahlung oder durch Anlegen einer Wechselspannung löschbar oder durch Verfestigung des flüssigen Suspensionsmediums speicherbar ist.
3. 3. Elektrophoretische Bildwiedergabe- und/oder Bildaufzeichnungsvorrichtung mit einer elektrophorctischcn Suspensionsschicht aus einem flüssigen Suspensionsmedium mit mindestens einem in letzterem suspendierten, elektrophoretischen Teilchenmaterial bestimmter Farbe und fest eingeprägter elektrischer Polarität, mit einem Paar Elektroden, zwischen denen die Suspensionsschicht angeordnet ist, von denen mindestens eine strahlendurchlässig ist und von denen eine eine fotoleitende Schicht trägt, die der elektrophoretischen Suspensionsschicht zugewandt ist, wobei das elektrophoretische Teilchenmaterial beim Anlegen eines elektrischen Gleichfeldes mittels einer Gleichstromquelle, die zwischen die Elektroden geschaltet ist, wandert, während sich der Widerstand der fotoleitfähigen Schicht beim Auftreffen eines Strahlenmusters, das als Bild wiederzugeben und/oder aufzuzeichnen ist, verringert, und das Teilchenmaterial zur fotoleitenden Schicht oder zur gegenüberliegenden Elektrode im Bildmuster anziehbar k's mit Mitteln zum Speichern des Bildes, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspensionsschicht (18) ein zweites elektrophoretisches Teilchenmaterial (16, 17) mit zum ersten entgegengesetzter eingeprägter elektrischer Polarität und unterschiedlichen optischen Reflexionseigenschaften (F i g. 3) besitzt, wodurch sie zur Bildung des Bildmusters in einer zur bestimmten Farbe bei Beobachtung durch die strahlendurchlässige Elektrode (8 oder 9) unterschiedlichen anderen Farbe erscheint, und daß nach der elektrophoretischen Bewegung des elektrophoretischen Teilchenmaterials bei Beobachtung der Suspensionsschicht durch die strahlendurchlässige Elektrode die bestimmte Farbe die andere Farbe oder umgekehrt im Bildmuster an den Stellen der fotoleitenden Schicht (50) überdeckt, deren Widerstand sich verändert hat, wobei das wiederzugebende Bild in der Suspensionsschicht (2, 14, 18, 21 oder 22) sichtbar und je nach Bedarf durch anschließendes Anlegen einer hohen Gleichspannung bei ganzflächiger Bestrahlung oder durch Anlegen einer Wechselspannung löschbar oder durch Verfestigung des flüssigen Suspensionsmediums speicherbar ist.
4. 4. Elektrophoretische Bildwiedergabe- und/oder Bildaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei elektrophoretischen Teilchenmaterialien (19,20) der Suspensionsschicht (21) unterschiedliche elektrophoretische

   Beweglichkeit (F i g. 4) aufweisen.
5. 5. Elektrophoretische Bildwiedergabe- und/oder Bildaufzeichnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine (8) der beiden Elektroden (8,9) strahlendurchlässig und die andere (9) durchsichtig ist
6. 6. Elektrophoretisch* Bildwiedergabe- und/oder Bildaufzeichnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine (71) der beiden Elektroden strahlendurchlässig sowie durchsichtig und die fotoleitfähige Schicht (72) ebenfalls durchsichtig ist (F i g. 5).
7. 7. Elektrophoretische Bildwiedergabe- und/oder Bildaufzeichnungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Suspensionsmedium (7, 13, 15) ein aushärtbares Material ist
8. 8. Elektrophoretische Bildwiedergabe- und/oder Bildaufzeichnungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspensionsschicht (2,14,18,21 oder 22) bei Zimmertemperatur fest ist, jedoch über letzterer für die Durchführung der elektrophoretischen bewegung des elektrophoretischen Materials weich genug ist
9. 9. Elektrophoretische Bildwiedergabe- und/oder Bildaufzeichnungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspensionsschicht (2, 14, 18, 21 oder 22) weiterhin ein Bindemittel für das elektrophoretische Material enthält, das im Suspensionsmedium mindestens teilweise löslich ist.