DE2335230A1

DE2335230A1 - Aufzeichnungsmaterial fuer deformationsbilder

Info

Publication number: DE2335230A1
Application number: DE19732335230
Authority: DE
Inventors: Roland Dr Moraw; Guenther Schaedlich
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1973-07-11
Filing date: 1973-07-11
Publication date: 1975-01-23
Also published as: CS179920B2; GB1447134A; DE2335230C3; DE2335230B2; FR2237233A1; NL7409378A; FR2237233B1; JPS5720622B2; JPS50101033A; HU174159B

Description

Aufzeichnungsmaterial für Deformationsbilder

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsmaterial zum örtlich begrenzten Herstellen oder Löschen von Deformationsbildern, bestehend aus einer vorzugsweise photoleitenden, thermoplastischen Schicht auf einem transparenten, dielektrischen, ggf. kühlbaren Träger mit elektrisch leitfähiger Schicht. Das Aufzeichnungsmaterial ist insbesondere zur Aufzeichnung und Löschung von Unterhologrammen geeignet.

Für die Aufzeichnung von Hologrammen werden neben Halogensilberfilmen oder Photolackschichten insbesondere photoleitende, thermoplastische Schichten benutzt. Derartige Aufzeichnungsmaterialien enthalten einen Photoleiter

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in einem Thermoplasten dispergiert oder die Photoleiterschichten sind mit einer thermoplastischen Deckschicht versehen. Bekannte Photoleiter sind z.B. Poly-N-vinylcarbazol mit einem Zusatz von Trinitrofluorenon, Kupferphthalocyanin oder substituierte Pyrene. Gebräuchliche Thermoplasten sind z.B. hydrierte Kolophoniumester, Polystyrole, Polyacrylate oder Mischungen hieraus. Solche Aufzeichnungsmaterialien werden elektrostatisch aufgeladen, mit einem Licht-Schatten-Muster, evtl. als Hologramm, exponiert, ggf. nochmals aufgeladen und durch Wärmezufuhr, wie Strahlung oder Joule'sehe Wärme, entwickelt. Die erweichte thermoplastische Schicht verformt sich entsprechend dem erzeugten Ladungsbild zu einem Deformationsbild, das durch Schlierenoptiken sichtbar gemacht werden kann. Bei holographischer Aufzeichnung erhält man ein Phasenhologramm. Durch erneute Erwärmung kann das erzeugte Deformationsbild bzw. das entsprechende Phasenhologramm wieder gelöscht werden.

Die Erzeugung oder Löschung von Teilbildern auf solchen vorzugsweise photoleitenden, thermoplastischen Aufzeichnungsmaterialien ist bekannt. Dies gelingt beispielsweise mit geeignet geformten Abschirmelektroden, um nur einen vorgegebenen begrenzten Teilbereich des Aufzeichnungsmaterials aufzuladen, und mit geeignet geformten Kühlschablonen, die an die Rück-

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seite eines solchen Pilmmaterials herangeführt werden. Das angegebene Verfahren arbeitet wirkungsvoll, aber die mechanische Bewegung der Elektroden oder Schablonen relativ zum Aufzeichnungsmaterial ermöglicht kein schnelles Arbeiten.

Erhöhtes Interesse an dem Herstellen und Löschen von Teilbildern besteht im Zusammenhang mit der Holographie. Dafür hat man folgende Technik entwickelt: auf einer Glasplatte werden leitfähige Bereiche von der Größe der zu erstellenden Hologramme aus transparenten, leitfähigen Schichten wie Zinnoxid von etwa 50 Ohm/Quadrat erzeugt, über die die Joule*sehe Wärme zugeführt wird. Gegenüberliegende Seiten werden.durch Elektroden verstärkt und mit Zuleitungen versehen. Diese Vorrichtungen bewähren sich bis zu Anordnungen von etwa fünfundzwanzig Unterhologrammen auf einer Fläche von etwa fünfundzwanzig Quadratzentimetern. Wenn mehr UnterhoIogramme aufgebracht werden sollen, wird die geometrische Anordnung der Zuleitungen kompliziert und beansprucht einen großen Teil der vorhandenden Fläche, die dadurch für die Informationsaufzeichnung verloren geht. Optimale optische Anordnungen mit zahlreichen Unterhologrammen von etwa zwei Millimetern Durchmesser und Mittelpunktsabständen von zweieinhalb bis drei Millimetern können mit dieser Technik nicht verwirklicht werden.

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Es war deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Aufzeichnungsmaterial zu schaffen, bei welchem in vorgegebenen Flächenbereichen der vorzugsweise photoleitenden, thermoplastischen Schicht von wenigen Quadratmilliiretern Ausdehnung die für die Entwicklung und Löschung erforderlichen Wärmeenergien kurzzeitig zugeführt werden können.

Die gestellte Aufgabe wird durch ein Aufzeichnungsmaterial der eingangs beschriebenen Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die elektrisch leitfähige Schicht aus zwei sich kreuzenden, elektrisch isolierten Gittern von niederohmigen Leitungsbahnen 2,Ί im schichtw-isen Aufbau besteht. In bevorzugter Ausführungsform besteht die elektrisch leitfähig· Schicht aus zwei sich rechtwinklig kreur.end*»n, elektrisch isolierten Gittern.

Hierdurch wird erreicht, daB man auf mechanisch bewegte Teile sur örtlichen Verformung verzichten kann sowie auf deren Zuleitungen. Auf das Trägermaterial für die photoleitende, thermoplastische Schicht werden zwei elektrisch voneinander inolierte Muster von vorzugsweise transparenten Leitungsbahnen aufgebracht, die sich überkreuzen. Die Unterhologramma werden über den eich kreuzenden Leitungsbahnen erstellt. Zur thermiscnen Herstellung oder Löschung werden Heizspannungen an die

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Leitung3bahnen gelegt, die nich Im Mere ich den jeweiligen ~u entwickelnden o<1er r.u löschenden Unterh^ltiEr-i^men (Iberkreuzen,

Dae erfindungsgemSße Aufzeichnungsmaterial wird anhand der beigefügten Figuren niher beschrieben.

In der Figur 1 wird eine bevorzugte Aus führung Torrn Tür den Trfiger nit elektrisch leitfflhigen Schichten nun isolierten, gekreuzten Leitungebahnen gezeigt. Auf eln*»m Tragermaterial 1 aus, z.B. einer polierten Glasplatte,werden Leitungsbahnen 2 aufgebracht. Diese Leitungsbahnen bestehen aus leitfähigen, transparenten Schichten wie Zinnoxid. Solche leitfShigen, transparenten Schichten werden von der Deutschen Balzers GmbH, Oeisenheim unter der Bezeichnung AURELL*^R* geliefert. Die Breite der Leitungsbahnen ist an sich nicht kritisch, entspricht aber vorzugsweise dem Durchmesser der Teilbilder bzw. der Unterhologramme. Der Zwischenraum zwicchen den Leitungnbahnen wird allgemein der Breite des Zwischenraumes zwischen den Hologrammen angepaßt, d.h. ,es liegen Abmessungen von wenigen Millimetern und darunter vor. Diese parallel orientierten Leitungsbahnen 2 werden mit einer durchgehenden Isolierschicht 3 bedeckt, die zum Zwecke der

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Kontaktierung nur die Anfange- und Endstücke der Leitungabahnen 2 frei IRBt. Die Isolierschicht in Dicken von wenigen ^un kann gleichfalls durch Aufdampfen hergestellt werden. Geeignete Materialien sind z.B. Siliziumdioxid oder tfagn*siumfluorid. Auf diese Isolierschicht 3 werden» vorzugsweise rechtwinklig eu den Leitungsbahnen 2, gleichartip»· Leitungsbahnen * aufgedampft.

Figur 2 gibt einen Querschnitt durch das erfindunfrsgmilPe Aufzeichnungsmaterial tut den Trägermaterial 1, den Leitflhlgkeltsbahnen 2 und der sichtbaren Leitflhigkeitsbahn * a und mit einer aufgebrachten» photoleitenden» thermoplastischen Schicht 5. Ober de« Kreu«ungsb*reich der speziellen Leitfähigkeit! bahnen 2 a und * % befindet sich ein Deforwationsbild 5 » ι vorzugsweise ein Hologram« darstellt. Die photoleitende, thermoplastische Schicht ·> kann auch auf einem nicht eingezeichneten Zwischenträger aus einer Folie, beispielsweise Polyester, aufgebracht sein.

Ober die Leitungsbahnen 2 und t wird die erforderliche Wärmeenergie für die Entwicklung des latenten Ladungsbildes in ein Deformationsbild und/oder für die Löschung des i sforaationsbildes erzeugt. Latente elektrostatische Bilder können außer Ober Photoleitung auch durch gezielte

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AuΠ»dun*» durch Ladungsübertragung oder mit Schreibelektroden erzeugt «erden, wofür keine photoleitenden Schichten erforderlich elnd, welche daher ebenso in den Rühmen der vorliegenden Erfindung gehören. Zur Erwärmung werden an die gegenüberliegenden Enden zweier ausgewählter Leltungsb!»hnrn Γ pnnnungit impulse angelegt. Die Spannungiiepulfit? elnd «o gewlhlt, daft die lunge einer Leltungebahn erzeugte wärmeenergie allein die photoleitende, thermoplastische Schicht nicht bis tu der Temperatur erwRrwt, bei der eine Verformung auftritt. Erat die in beiden Leitungebahn^n erzeugten Vtrmeenerglen tuewwn ie Kreuzungebereich der Leitungebahnen bewirken eine Temperaturerhöhung bia zur Verformungstemperatur. Der räumliche Verformungsbereich ist daher recht genau *λιΓ den Bereich begrenzt, der durch den Überkreuzungsbereich von zwei Leitungsbehnen gegeben ist.

Innerhalb eines engen Bereiches können sich Temperatur und Entwicklungszeit erglnten, indem bei niedriger Temperatur die Entwicklungszeit verlängert wird und umgekehrt. Um die dem System zuzuführende wärmeenergie klein tu halten, ist es vorteilhaft, die Entwicklungszeit möglichst kurz zu wählen, um vorzeitige Wlrmeverluote zu vermeiden, d.h. um die Verformung gewisser-

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maßen unter adiabatischen Bedingungen vorzunehmen. Dadurch wird bei mehreren aufeinanderfolgenden Aufzeichnungs- und Löschzyklen die unerwünschte Erwärmung des gesamten Aufzeichnungssystems verlangsamt. Andererseits führen zu kurze Heizimpulse mit entsprechend großen elektrischen Spannungen zu derartigen lokalen thermischen Spannungen, daß die Trägerplatte platzen kann. Es hat sich in diesem Zusammenhang zusätzlich als günstig erwiesen, nur etwa 1/3 der erforderlichen Wärmeenergie in der Leitungsbahn zu erzeugen, die von der thermoplastischen , photoleitenden Schicht weiter entfernt ist, d.h. gemäß Figuren in den Leitungsbahnen 2, und etwa 2/3 der erforderlichen Wärmeenergie in der dieser Schicht benachbarten Leitungsbahn 4 zu erzeugen.

Die Erfindung wird anhand des folgenden Beispiels näher erläutert:

Beispiel

Eine Quarzplatte von 50x50x3 mm als Trägermaterial wird unter einer Streifenschablone mit 2 mm Schlitzen bei 1 mm breiten, abgedeckten Zwischenräumen mit Indium bedampft, das in Indiumoxid überführt wird. Diese Schichten zeigen bei einer optischen Transparenz um 80 % einen Widerstand von 70 Ohm/Quadrat. Auf dieses transparente, leitfähige Streifenmuster wird eine geschlossene Schicht aus Siliziumdioxid aufgedampft. Diese

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Schicht deckt das Streifenmuster bis auf die Kontaktstellen am Anfang und Ende der Leitungsbahnen elektrisch isolierend ab. Unter Benutzung derselben Streifenschablone wird rechtwinklig orientiert ein zweites Streifenmuster aus Indiumoxid aufgebracht .

Die derart vorbehandelte Quarzplatte wird in eine 5%ige Lösung von Poly-N-Vinylcarbazol und Trinitrofluorenon im molaren Verhältnis von 8:1 in· Tetrahydrofuran getaucht und mit einer Geschwindigkeit von 10 cm/min herausgezogen und 30 Minuten bei 50° C getrocknet. Die Schichtdicke beträgt nach dem Trocknen etwa 1,5 ,um. Die thermoplastische Deckschicht wird durch Tauchbeschichtung in einer 20$igen Lösung eines Glycerinesters des hydrierten Kolophoniums, z.B. "Staybelite Ester 10" der Hercules Inc., USA, in Benzin in sonst gleicher Weise aufgebracht.

Die Schichtdicke beträgt etwa 1 /um.

Zur Erzeugung eines Deformationsmusters wird die thermoplastische Photoleiterschicht tlber einen Coronadraht in 1 cm Entfernung bei einer Spannung von + 4 kV aufgeladen. Eingestrahlt wird das geteilte und unter einem Winkel von 30° wieder zusammengeführte Licht eines He/Ne-Lasers einer Gesamtleistung von 1600 _/UW/cm² in der Belichtungsebene. Die Belichtungszeit ist 1/50 see. Zur thermischen Entwicklung wird an eine ausgewählte

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Leiterbahn, die von der thermoplastischen Photoleiterschicht entfernt ist, während 2 Sekunden eine Spannung von 55 Volt angelegt, und gleichzeitig wird an eine dazu senkrecht stehende, der thermoplastischen Photoleiterschicht benachbarten Leiterbahn eine Spannung von 75 Volt angelegt. An der Überkreuzungsstelle der Leiterbahnen entsteht ein gitterförmiges Deformationsbild der Größe von etwa 2x2 mm, was eine Ablenkung des eingestrahlten Laserlichtes bewirkt.

Nach dem beschriebenen Verfahren werden in zeitlicher Reihenfolge mehrere kleine, benachbarte Beugungsgitter erzeugt. Bei einer zeitlichen Folge von 1,5 Minuten zwischen den einzelnen Aufzeichnungen wird die in der Trägerplatte angesammelte Wärme durch Konvektion so weit abgeführt, daß bei erneuter Wärmezufuhr benachbarte Deformatxonsbxlder nicht angegriffen werden. Durch Anlegen der Spannungen während 4 Sekunden wird das Deformationsbild im Kreuzungsbereich der betreffenden Leiterbahnen gelöscht, ohne daß benachbarte Deformatxonsbxlder angegriffen werden. Auf der betreffenden Stelle kann ein neues Deformationsbild erzeugt werden.

Die gestellte Aufgabe einer ausreichenden, kurzfristigen Wärmezufuhr kann noch besser als im Ausführungsbeispiel gelöst werden, wenn die Widerstände der Leiterbahnen niedriger als dort gehalten werden, weil dann bei gleichen Spannungswerten die

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erforderlichen Wärmeenergien in kürzeren Zeiten erzeugt werden. Bei realisierbaren Widerstandswerten von 13 Ohm/Quadrat genügen Entwicklungszeiten von 0,2 Sekunden.

Mit dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterial wird die gestellte Aufgabe, die zum Entwickeln oder Löschen von Deformationsbildern erforderlichen Wärmeenergien lokal begrenzt kurzfristig zuzuführen, schnell und sicher durchführbar. Bei raschen Aufzeichnungsfolgen oder bei zyklischen Aufzeichnungsfolgen, bei denen gegebenenfalls zwischenzeitlich thermisch gelöscht werden muß, wird die Aufzeichnungsfrequenz jedoch dadurch begrenzt, daß die überschüssige Wärmeenergie erst abgeführt werden muß. In bevorzugter Ausführungsform werden dem Trägermaterial deshalb zusätzliche Kühlelemente beigeordnet. Solche Kühlelemente sind Gebläse, oder auch Hohlkörper, die von einem Kühlmedium durchströmt werden. Beispielsweise besteht eine sehr wirkungsvolle Kühleinrichtung darin, das Glasträgermaterial als Durchflußküvette auszubilden. Eine weitere wirkungsvolle Ausführungsform von Kühlelementen enthält Peltier-Elemente, die in die Halterung für die Trägerplatte eingebaut sind, so daß ein wirkungsvoller Wärmeabtransport von der Trägerplatte erfolgt. Noch besser ist der Wirkungsgrad des Wärmeabtransportes, wenn die meist aus Kupfer bestehende Metallplatte des Wärmepoles eines technischen Peltier-Elementes als Stützplatte für das

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Trägermaterial ausgebildet ist mit entsprechenden Bohrungen für den Lichtdurchtritt gegenüber den Unterhologrammen. Ein solcher Aufbau wird deshalb bevorzugt. Je nach der Geometrie der Anordnung der Unterhologramme kann es vorteilhaft sein, die Stützplatte als Kreuzgitter auszubilden, wobei jede Gitteröffnung für mehrere Unterhologramme den Lichtdurchtritt ermöglicht. Die Figur 3 zeigt eine solche Anordnung. Der Aufbau aus der Trägerplatte 1, den Leitungsbahnen 2 und 4 mit einer Isolierschicht 3 und einer photoleitenden, thermoplastischen Schicht 5 befindet sich auf einer Kupferplatte 6 mit konischen Öffnungen 7» die so bemessen sind, daß der Lichtdurchtritt zu den gruppenweise angeordneten Deformationsbildern nicht behindert wird. Die Kupferplatte 6 bildet dabei den Wärmepol eines Peltier-Elementes 8. Falls die Bildbetrachtung bzw. Rekonstruktion nicht im Durchlicht sondern in Reflexion erfolgt, sind keine öffnungen 7 erforderlich.

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Claims

Patentansprüche

Aufzeichnungsmaterial zum örtlich begrenzten Herstellen oder Löschen von Deformationsbildern, bestehend aus einer vorzugsweise photoleitenden, thermoplastischen Schicht auf einem transparenten, dielektrischen, ggf. kühlbaren Träger mit elektrisch leitfähiger Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Schicht aus zwei sich kreuzenden, elektrisch isolierten Gittern von niederohmigen Leitungsbahnen (2,4) im schichtweisen Aufbau besteht.
2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Schicht aus zwei sich rechtwinklig kreuzenden, elektrisch isolierten Gittern besteht.
3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die niederohmigen Leitungsbahnen (2,4) transparent sind.
4. Aufzeichnungsmaterial nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Leitungsbahnen etwa dem Durchmesser der örtlich begrenzten Deformationsbilder entspricht .

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5. Aufzeichnungsmaterial nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende, thermoplastische Schicht mit dem Trägermaterial fest verbunden ist.
6. Aufzeichnungsmaterial nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende, thermoplastische Schicht auf einer Polyesterfolie als Zwischenträger aufgebracht ist.
7. Aufzeichnungsmaterial nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das der photoleitenden, thermoplastischen Schicht benachbarte elektrisch isolierte Gitter Leitungsbahnen enthält, die mehr Wärmeenergie erzeugen als die Leitungsbahnen des entfernteren Gitters.
8. Aufzeichnungsmaterial nach Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß das der photoleitenden, thermoplastischen Schicht benachbarte elektrisch isolierte Gitter Leitungsbahnen enthält, die etwa 2/3 der Wärmeenergie erzeugen.
9. Aufzeichnungsmaterial nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger als Durchflußküvette ausgebildet ist.
10. Aufzeichnungsmaterial nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial auf einer mit öffnungen versehenen Stützplatte aufliegt, die den Wärmepol eines Peltier-Elements bildet.

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