DE2554162A1 - Abbildungsverfahren - Google Patents
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Description
Xerox Corporation, Rochester/ N.Y. /USA
Abbildungsverfahren
Die Erfindung betrifft ein Abbildungsverfahren und allgemein
ein Abbildungssystem mit dessen Hilfe eine Vielzahl von Abbildungen
geschaffen werden können. Insbesondere handelt es sich dabei um ein solches System, das ein elektrooptisches Abbildungselement
enthält.
Auf dem Gebiet der Abbildungstechnik sind eine weite Gruppe VGn
Abbildungsvorrichtungen bekannt, die optiscl.3 Abbildungen durch
eine abbildungsgemäße Verteilung von fotoerzeugten Spannungen oder Strömen auf einem durch Spannung oder Stroj« veränderbaren Medium
aufzeichnen. Beispiele für solche, zu dieser Gruppe gehörende Abbildungsvorrichtungen
sind die Ruticon-Vorrichtungen, FERPIC-Vorrichtungen,
Phototitus-Vorrichtungen und Flüssigkristall-Vorrichtungen. Kennzeichnend für diese Vorrichtungen ist, daß eine auf
einen Fotoleiter auftreffende abbildungsgemäße aktivierende Strahlung Ladungsträger in einem äußeren elektrischen Feld zu bewegen
vermag. Diese Ladungsträger treten in Wechselwirkung zu einem
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spannungs- oder stromempfindlichen Element, das wiederum das Licht
moduliert.
Bei den zur Familie der Ruticon-Vorrichtungen (der Begriff ist
aus den griechischen Worten "rutis" für Falte und "icon" für Abbildung
abgeleitet),wie sie von Sheridon in IEEE Transactions on Electron Devices, September 1972 und in der US-Patentschrift
3 716 359 beschrieben werden, besteht das spannungsempfindliche lichtmodulierende Aufzeichnungsmedium aus einer verformbaren Elastomerlage
und kann das fotoleitende Material als getrennte Lage oder in der Elastomerlage eingebaut vorgesehen werden. Es bestehen
verschiedene Möglichkeiten, um ein elektrisches Feld an der EIa- . ·
stomerlage anzulegen. So kann eine dünne metallische leitende Lage
vorgesehen werden, die über der Elastomerlage als Elektrode wirkt, wobei diese Möglichkeit als Gamma-Ruticon bezeichnet wird.
Die Phototitus-Vorrichtungen, wie sie von Grenat, Pergrale, Donjon
und Marie, in Applied Physics Letters, Band 21, Nr. 3, August 1, 1972 beschrieben werden, besitzen einen sandwichartigen Aufbau mit
einem KD„PO.-Kristall als spannungsempfindliche, lichtmodulierende
Lage, die nahe einer fotoleitenden Lage angeordnet ist. Das KD^PO,-Kristall
reagiert auf die von der fotoleitenden Lage erzeugte lichtinduzierte Spannungsverteilung,indem sich die Polarisation
des übertragenen Lichts verändert. Dieses Phänomen wird als elektrooptischer
oder Pockel1scher Effekt bezeichnet.
Die beispielsweise von Meitzler und Maldonado in Electronics, Februar
1, 1971 und von Smith und Land in Applied Physics Letters, Band 24, Nr. 4, Februar 15, 1972 beschriebenen FERPIC-Vorrichtungen
enthalten ein PLZT (Blei-Zirkonat Titanat belegt mit Lanthan) keramisches
Material als spannungsempfindliches, lichtmodulierendes
Element.-Wie das KD3PO.-Kristall bei den Phototitus-Vorrichtungen
spricht das PLZT keramische Material auf das durch die fotoleitende Lage geänderte elektrische Feld an und verändert die Polarisation
des übertragenen Lichtes. Bei manchen PLZT-Vorrichtungen ist der ausgenutzte Effekt eine durch das elektrische Feld indu-
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zierte Änderung in dem Ausmaß,ift· dem das übertragene Licht verstreut
wird. Im Gegensatz zu KD-PO.-Kristallen verschwinden die
in den PLZT-Keramika erhaltenen Effektenicht, wenn das elektrische
Feld entfernt wird. Wegen ihrer Ähnlichkeit werden die bei Phototitus- und FERPIC-Vorrichtungen verwendeten Materialien hier
als "elektrooptische Wirkmaterialien" bezeichnet.
Zahlreiche Abbildungsvorrichtungen sind bekannt, bei denen flüssigkristalline Materialien als Aufzeichnungsmedium verwendet werden.
Diesbezüglich wird beispielsweise auf die von Margerum u.a. in Applied Physics Letters, Band 19, Nr. 7, Oktober 1, 1971, beschriebenen
Vorrichtungen verwiesen. Bei diesen Vorrichtungen kann die lichtmodulierende Flüssigkristallage entweder durch eine Spannung
oder einen Strom verändert werden. Beispielsweise zeigen Vorrichtungen
die nematische, flüssigkristalline Materialien als Aufzeichnungsmedium
enthalten, spannungsempfindliche lichtmodulierende Eigenschaften,
wenn sie oberhalb einer gewissen Schwellenspannung betrieben werden. Verschiedene nematogene Materialien zeigen auch
eine dynamische Streuung, wenn auf sie ein elektrischer Strom einwirkt.
Elektrooptische Abbildungsvorrichtungen dieser grundsätzlichen Bauart haben kürz-lich eine zunehmende Bedeutung erlangt, da sie
sich bei zahlreichen Anwendungsfallen verwenden lassen und eine
ausgezeichnete Arbeitsweise schaffen. Zwei wichtige Bereiche,in denen Vorrichtungen dieser Art wirksam eingesetzt werden können,
sind die Bildintensivierung und Bildspeicherung. Auf dem relativ neuen und anwachsenden Bereich der Technologie von elektrooptischen
Abbildungssystemen werden neue AbbiIdungselemente, Materialien
zur Verwendung in Abbi ldungs elementen und die Verwendung von Abbildungselementen
in neuartiger Weise weiterentwickelt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues und vorteilhaftes
Abbildungssystem zur Schaffung einer Vielzahl von Abbildungen auf der gleichen Oberfläche.
Ziel des Erfindung ist es daher, ein neues elektrooptisches Abbil-
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dungsverfahren zu schaffen.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Maßnahmen erreicht.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Mit der Erfindung ist somit ein neues Verfahren geschaffen worden,
mit dem sich eine Vielzahl von Abbildungen auf einem Aufzeichnungsmedium
ausbilden läßt. Beim Aufzeichnungsmedium handelt es sich
um ein elektrooptisches Abbildungselement. Das Abbildungsverfahren läßt sich in rezirkulierbarer Weise durchführen, wobei eine Abbildung
eine dauerhafte· Information und wenigstens eine Abbildung
eine- veränderliche Information enthält. Das Bild mit der veränderlichen
Information wird in Realzeitweise zugeführt.- Das Bild mit der permanenten Information entsteht aus einer Modifikation von
wenigstens einem der Bauelemente des elektrooptischen Abbildungselementes. Die permanente Information ist die Folge einer abbildungsgemäßen
Modifikation einer Grenzfläche und/oder der Masse der fotoleitenden oder elastomeren Lagen des Abbildungselementes. Das
die permanente Information enthaltende Bild kann aber auch die Folge einer abbildungsgemäßen Modifikation der Oberflächenelektrode
sein. Bei dieser Elektrode kann es sich umeine NESA-Elektrode
handeln. Das die permanente Information enthaltende Bild kann die Folge einer abbildungsgemäßen Kaltverformung der Oberflächenelektrode
und/oder der Elastomerlagen des Abbildungselementes sein.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die die Permanentinformation enthaltende Abbildung ein periodisches oder aperiodisches
Rastermuster darstellt.
Zusammengefaßt wird daher durch die Erfindung ein Abbildungsverfahren
bzw. -system geschaffen, mit dem sich eine Vielzahl von Abbildungen
auf der gleichen Oberfläche erzeugen läßt. Wenigstens eine Abbildung ist permanent und wenigstens eine Abbildung auslöschbar.
Das Abbildungssystem enthält ein elektrooptisches Abbil-
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dungselement, das ein "eingebautes" Mutterbild aufweist.
Nachfolgend werden anhand der Zeichnung verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise schematische Querschnittsansicht
eineselektrooptischen, für den erfindungsgemäßen Zweck geeigneten Abbildungselementes,und
Fig. 2,3 und 4 teilweise schematische Querschnittsansichten von
anderen Ausführungsformen für solche elektrooptischen
Abbildungselemente.
Fig. 1 zeigt ein im erfindungsgemäßen Abbildungssystem verwendetes
-verallgemeinertes Abbildungselement. Das Abbildungselement 10 nach Fig. 1 besteht aus einem nicht festgelegten Substrat 12,
einer fotoleitenden Lage 14, einer spannungs-oder stromempfindlichen
lichtmodulierenden Lage 16 und einer die Oberfläche aufladenden Einrichtung, die hier in Form einer leitenden Lage 18 dargestellt
ist. Die leitende Lage 18 ist mit einer Seite einer elektrischen Potentialquelle 20 verbunden, bei der es sich um eine
Wechselstrom-,Gleichstrom-oder kombinierte Quelle handeln kann.
Der äußere Schaltkreis kann ferner nicht gezeigte, geeignete Schalteinrichtungen
enthalten. Selbstverständlich kann die leitende Lage 18 weggelassen werden, wenn das elektrische Feld mittels einer
Koronaaufladung aufgebaut wird, wobei beispielsweise Koronaaufladeeinrichtungen
gemäß US-Patentschriften 2 777 957 und 2 836 725 vorgesehen werden können, um auf die Oberflächenlage 16 eine Ladung
aufzubringen, während die andere Seite des Abbildungselementes geerdet wird. Als Alternative hierzu könnte das Feld längs des Abbildungselementes
auch durch Verwendung einer doppelseitigen Koronaaufladungstechnik geschaffen werden, bei der eine Koronaaufladeeinrichtung
an jeder Seite des Abbildungselementes angeordnet wird. Bezeichnenderweise sind die Koronaaufladungseinrichtungen
bei dieser Ausführung entgegengesetzt geladen und werden mehr oder minder in Ausrichtung zueinander längsbewegt. Darauf hinzuweisen
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ist, daß am Abbildungselement ein Substrat vorgesehen werden kann, wenn das Feld auf diese .Weise aufgebaut wird, das in diesem
Fall nicht in Querrichtung leitend sein braucht.
Das wahlweise Substrat 12 kann aus irgendeinem geeigneten Material
bestehen, das die erforderlichen mechanischen Eigenschaften besitzt und.je nach dem welche Materialien im Abbildungselement verwendet
werden und wie das Abbildungselement eingesetzt wird, transparent oder opaque sein kann. Bei Ausführungsbeispielen, bei denen
ein elektrisch leitendes Substrat verwendet wird, kann das Substrat eine einzelne Lage aus einem leitenden Material sein, wobei diese
Lage aus einer transparenten leitenden Lage bestehen kann, die auf einem geeigneten Substrat, wie beispielsweise Glas oder Kunststoff
angeordnet ist. Typische geeignete transparente leitende Lagen enthalten kontinuierlich leitende Beschichtungen aus einem elektrischen
Leiter, wie Indiumoxid, Zinnoxid, dünne Lagen aus Zinn, Aluminium,
Chrom oder irgendwelche anderen geeigneten Leiter. Diese im wesentlichen transparenten leitenden Beschichtungen werden gewöhnlich
auf das eher isolierende transparente Substrat aufgedampft oder aufgestäubt. NESA-Glas, bei dem es sich um ein von der Pittsburgh
Plate Glass Company hergestelltes/ Zinnoxid beschichtetes Glas handelt,
stellt ein handelsüblich verfügbares Beispiel für eine typische transparente leitende Lage dar, die auf einem transparenten
Substrat aufgegeben ist. In diesem Zusammenhang sollte darauf hingewiesen werden, daß die leitende Lage 18 aus irgendeinem der zuvor
beschriebenen Materialien bestehen kann. Vorzugsweise wird beim Abbildungselement ein Substrat vorgesehen, da dieses eine
mechanische Abstützung für die anderen Lagen im Element schafft.
Die fotoleitende Lage 14 kann aus irgendeinem fotoleitenden isolierenden
Material bestehen, das in zyklischer Weise geringen abbildungsgemäßen Verformungen (gering im Vergleich zu den Verformungen
des Elastomers) widerstehen kann, ohne zu brechen oder auf andere Weise seine Fähigkeit zu verlieren, innerhalb des Systems
seine Aufgabe zu erfüllen. Typische geeignete fotoleitende Lagen enthalten Poly-N-vinylcarbazol oder aromatische Phenolharze gemäß
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US-Patentschriften 3 408 183, 3 408 186, 3 408 188 und 3 408 190,
die gegenüber rotem Licht durch einen Farbstoff der Bezeichnung Brilliant Green Dye der Firma General Dye Stuff Company, einer
Gesellschaft der General Aniline and Film Corporation, empfindlich gemacht wurden. Oder aber die fotoleitenden Lagen enthalten
dieselben Materialien, die jedoch durch Lewis Acids oder andere Farbstoffe, wie beispielsweise Trinitro-9-fluoren zur Blausensitivierung
empfindlich gemacht wurden, und auch fotoleitende Elastomere, wie in der US-Patentschrift 3 716 359 beschrieben. Irgendeine
geeignete fotoleitende Lage kann verwendet werden; es erwies sich jedoch als vorteilhafter,organische Fotoleiter oder in einer organischen
Matrix befindliche anorganische Fotoleiter vorzusehen. Anorganische Fotoleiter können verwendet werden, wenn die Lagen
relativ dünn sind.
Die spannungs- oder stromempfindliche lichtmodulierende Lage 16
kann aus irgendeinem Material bestehen, das optische Abbildungen mittels einer abbildungsgemäßen Verteilung von fotoerzeugten Spannungen
oder Strömen aufzuzeichnen vermag. Typische geeignete Materialien sind beispielsv/eise Elastomere, flüssigkristalline
Stoffe, elektrooptische Wirkstoffe (wie Pockel'sche Wirkkristalle
und PLZT-Keramik), elektrophoretische Materialien ( in dielektrischer Flüssigkeit festgelegte Partikel), Thermoplaste und bewegliche segmentierte
Folien. Solche Folien sind beispielsweise beschrieben in J.A. VanRaalte in J.Opt.Soc.Am., Band 9, Nr. 10, Seiten 22 bis
25, 197O und K. Preston in Opt. Acta., Band 16, Seite 579, 1970.
Die Abbildungselemente und Verfahren, wie sie zuvor beschrieben wurden, sind bekannt, wobei hier z.B. auf das zuvor genannte Sheridon-Patent
verwiesen wird und arbeiten ohne weiteres sowohl nach der Realzeit als auch Speicherweise. Bei manchen Anwendungsfälleri
unter Verwendung von solchen Abbildungselementen kann es jedoch vorteilhaft sein, eine sich nicht ändernde Abbildung mit einer
solchen zu kombinieren, die in realzeitmäßiger Weise auf den neuesten Stand gebracht ist. Beispielsweise kann ein Computeroutput
in Tabellenform geliefert werden, wobei die Rubriken aus Säulen
ι ·
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und Reihen unveränderlich sind, während sich die Daten kontinuierlich
verändern. Die vorliegend^ Erfindung schafft einen neuen Weg
zur Kombination von gespeicherten und realzeitmäßigen Merkmalen für solche Anwendungsfälle, wobei ein einzelnes Abbildungselement
mit konventioneller Phasen- oder Schlierenoptik verwendet werden kann. Dieser vorteilhafte Gesichtspunkt wird dadurch erzielt, daß
man in dem Aufbau für das Abbildungselement ein eingebautes Muster oder eine eingebaute Verformung oder ein elektrisches Raster oder
Schirmgitter vorsieht. Die Wirkung dieser Elemente besteht darin, eine ständige Verformung auf der Anzeigebeschxchtung zu schaffen,
die Phasen wiederherstellen kann, um das Speicherbild zu erzeugen. Der P.ealzeiteingang wird in gewöhnlicher Weise eingegeben; d.h.
eine Fotoanregung des Fotoleiters führt zu einer Elastomerverformung und beide Abbildungen werden gleichzeitig durch das Schlierensystem
wiedergegeben. Das auf den neuesten Stand Bringen der kombinierten Abbildung erfolgt dadurch, daß man die Realzeitverformung
in entsprechender Weise ergänzt. Wegen der in der Praxis verwendeten geringen Verformungen wird angenommen,daß die hinzugefügten
Verformungen linear sind und daß das Vorliegen der einen nicht die anderen verändert.
Die speziellen nachfolgend beschriebenen Abbildungselemente können
in verschiedener Weise modifiziert werden, um die Erfindung zu realisieren. Eine Möglichkeit besteht in der Modifizierung der reflektierenden
Ableseelektrode 18 des Abbildungselementes, indem deren Reflektionseigenschaften verändert werden oder indem man
ihre Dicke in abbildungsgemäßer Weise verändert. Eine Beschichtung
mit variabler Dicke kann leicht dadurch geschaffen werden, daß man geeignete Abdeckungen oder Masken während des Metallisierpro- .
zesses vorsieht. Insbesondere kann eine gleichmäßige Metallschicht
abgelagert werden, wonach man die Abdeckung aufgibt und eine zusätzliche abbildungsgemäße Lage ablagert. Als Alternative hierzu
kann die Abdeckung aufgegeben werden, und die gesamte Metalllage in abbildungsgemäßer Weise abgelagert werden. Bei dieser
letztgenannten Vorgehensweise muß das elektrische Feld durch eine Koronaaufladung geschaffen werden, oder es muß irgendeine Einrich- <
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tung vorgesehen werden, um in der Lage eine elektrische Kontinuität
zu schaffen. Bei anderen Ausführungsbeispiel kann eine gleichmäßige Elektrodenlage durch gezieltes Entfernen von Metall, beispielsweise
durch Ätzen mit Säure,Schleifen oder dergleichen in
abbildungsgemäßer Weise verändert werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Hinzufügung von einem gespeicherten Bild besteht darin, die elastischen Eigenschaften des Elastomers
16 in abbildungsgemäßer Weise zu modifizieren, indem man z.B. Zonen
mit höherer und niedrigerer Nachgiebigkeit vorsieht. Diese Modifikation kann durch gezielte Aufgabe einer UV-Strahlung oder
eines chemischen Reaktionsmittels, wie beispielsweise einer Säure, erzielt werden. Obschon diese Applikationen von Hand oder nach anderen
Verfahren vorgenommen werden können, wird bevorzugt die bekannte Abdecktechnik eingesetzt. Beim Arbeiten mit UV-Bestrahlung
ist ein gewisser Steueraufwand erforderlich, wobei die Mittel und Vorgehensweise zur Durchführung dieser Möglichkeit nachfolgend in
Verbindung mit der Modifikation des Fotoleiters beschrieben werden.
Ein anderer Teil des Abbildungselementes,in dem das Bild mit vergleichbarer
Einfachheit in der Herstellung gespeichert werden kann, ist die Rückseite der Grenzschicht des NESA-Fotoleiters. Die Abbildung
kann dort über Modifikation des Schirmgitters und/oder der leitenden NESA-Beschichtung gespeichert werden. Durch die Entfernung
von Zonen des NESA-Glases und des Schirmgitters in abbildungsgemäßer
Weise entsteht beispielsweise keine Deformation an - der . Ablesebeschichtung in diesem Bereich, wenn eine Spannung an
die Einheit angelegt wird, was im Bild zu dunklen Linien führt, falls eine Positivabbildung verwendet wird. Als Alternative hier- ·
zu könnte man auch die NESA-Beschichtung entfernen und nur das Schirmgitter zurücklassen, so daß dadurch ein elektrisches Gitter
oder Raster geschaffen wird. In diesem Fall kann eine Spannung zwischen den abwechselnden Rasterlinien angelegt werden,um die
gespeicherte Deformation zu verstärken.
Eine UV-Strahlung kann ebenfalls vorteilhaft in abbildungsgemäßer ·
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VJeise an die fotoleitende Oberfläche aufgegeben werden, um die
Eigenschaft dieser Schicht zu.modifizieren, Ladungen ander Zwischenfläche
mit dem Elastomer zu halten. In jedem Fall kann bei Verwendung von UV-Strahlung ein weiter Bereich von Wellenlängen
vorgesehen werden, um das gewünschte Ergebnis zu erhalten. Dem Fachmann ist weiter geläufig , daß die gesamte für ein spezielles
gewünschtes Ergebnis notwendige Dosis eine Funktion von Zeit und Intensität ist. Diese Parameter hängen von den Absorptionseigenschaften
der Lage, deren Dicke usw. ab.
Es wurde auch festgestellt, daß sich eine permanente abbildungsgemäße
Deformation in dem Abbildungselement mittels regelmäßiger Wiederholung von einem Eingangsbild auf kaltem Wege einarbeiten
läßt. Sämtliche, das Abbildungselement aufbauende Elemente können kalt verformt ' werden; gewöhnlich jedoch zeigt die Oberflächenelektrode
zuerst dieses Merkmal. Das Ausmaß, bis zu dem diese Erscheinung deutlich wird, hängt von der Anzahl der verwendeten
Zyklen oder Wiederholungen, dem Material für die Elektrode und der Materialdicke ab.
Unter gewissen Umständen ist es möglich, das Elastomer durch Anlegen
einer Spannung permanent zu verformen und dadurch ein gespeichertes Bild zu erzeugen. Die typisch zur Bildung und "Fixierung"
der Verformungsbilder erforderliche Spannung liegt im Bereich von etwa 1 bis etwa 25 000 V oder mehr, wobei dies unter anderem
von der Dicke und den sonstigen Eigenschaften der Elastomerlage ' '
30 abhängt. Vergleiche auch z.B. Spalte 13 des eingangs erwähnten Sheridon-Patents.
Da die Grenzflächenbedingungen eine Rolle hinsichtlich der Abbildungsqualität
und Aufrechterhaltung über die Verbindung zwischen Ladung und Deformation spielen, versteht es sich weiter, daß diese
ebenfalls modifiziert werden können, um das gespeicherte Muster auszubilden. Diese Bedingungen beeinflussen (1) die Ladungsspeicherung
und/oder das Einfangen der Ladung; (2) die laterale Ladungswanderung; und (3) die Ladungsinjektion. Die Ladungsspeicherung
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und/oder das Einfangen der Ladung hält eine Ladungsverteilung ohne Verlust aufgrund Rekombination aufrecht. Die laterale Ladungswanderung ermöglicht eine Änderung in der Ladungsvertexlung durch
seitlichen Fluß; dadurch wird die ursprüngliche Verteilung zerstört. Die Ladungsinjektion ruft eine Ladungsquerströmung durch
die Grenzfläche hervor, was die Menge an verbleibender Ladung verringert. In Zonen mit gespeicherten Abbildungen sollte die Ladungsspeicherung
und/oder das Einfangen der Ladung lang sein, d.h. es sollte nur geringe Ladungsv/anderung oder -injektion vorliegen. In
neue Daten enthaltende Zonen sollte die Ladungsspeicherung und/ oder das Einfangen kurz sein und/oder sollte die Ladungswanderung
hoch und/oder ebenfalls die Ladungsinjektion hoch sein. Die vorliegende
Erfindung kann zum Teil, wie zuvor beschrieben, zu Grenzflächenmodifikationen führen. Die hier beschriebenen unterschiedlichen
Behandlungsverfahren, z.B. die Bestrahlung, das Bedampfen, die chemische und mechanische Behandlung,eignen sich dazu, das gewünschte
Ergebnis zu erreichen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wurde festgestellt, daß ein Linienrastermuster mit hoher Aufnahmefähigkeit relativ zur
linienmäßigen Kopieinformation dauerhaft auf das Abbildungselement aufgedrückt werden kann, wodurch die Kosten und Probleme bei
der Herstellung von einem solchen Elemente beseitigt werden.
Beim Betrieb wird ein elektrisches Feld am Abbildungselement 10 angelegt, das die permanente Information enthält. Das Element wird
gleichmäßig einer aktivierenden elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt^
gegenüber der das fotoleitende, die Lage 14 bildende Material empfindlich ist. Dadurch werden diejenigen Zonen der Lage 14
leitend gemacht, die die Strahlung empfangen;und es entsteht ein
abbildungsgemäßes Muster in oder auf der spannungs- oder stromempfindlichen
lichtmodulierenden Lage 16. Der Spannungsabfall längs
der Sandwichstruktur aus fotoleitender Lage und lichtmodulierender Lage liegt gewöhnlich im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 25 000 V,
wobei dies von dem Material, für . die lichtmodulierende Lage 16,
von der Dicke der Lagen und gewissen Eigenschaften des fotoleitenden
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Materials, insbesondere der Dielektrizitätskonstanten abhängt.
Die neue odernicht permanente Information kann auf das Abbildungselement über dessen obere Oberfläche oder über das Substrat eingegeben
werden, wobei dies unter anderem von den Eigenschaften der verschiedenen Lagen des Abbildungselementes, dem speziellen verwendeten
spannungs- oder stromempfindlichen lichtmodulierenden Material und von der Art der die Abbildungsinformation enthaltenden
aktivierenden Strahlung abhängt. Man wird natürlich einsehen, daß das vorliegende Verfahren vorzugsweise so durchgeführt wird, daß
die Ausrichtung der betreffenden abbildungsgemäßen Muster auf dem Abbildungselement irgendeine Überlappung mit den in oder an der
Lage 18 geschaffenen Abbildungsmustern und damit eine Überlappung
auf irgendeiner davon erzeugten festen Kopie, Reproduktion oder sichtbaren Anzeige ausschließt. Es sei jedoch darauf hingewiesen,
daß eine gewisse Überlappung ohne wesentliche Beeinträchtigung der erhaltenen Ergebnisse vorliegen kann.
Bei der Reproduktion von linienförmigen Kopien, die die Mehrzahl
der Reproduktionen darstellt, bestehen beträchtliche Bereiche des Originals aus Hintergrund. So hat beispielsweise ein US-Patent
mit vollständig einzeilig ausgefüllten Seiten einen Hintergrundbereich von etwa 90 %, während etwa 10 % des gesamten Abbildungsbereiches der Seite von der eigentlichen Information eingenommen
wird. Daraus wird ohne weiteres deutlich, daß irgendein Überlappen
zwischen beispielsweise der eigentlichen Information auf einem . Standardvordruck in Kauf genommen werden kann und kein signifikantes
Problem in der Praxis darstellt. Auch sei angemerkt,· daß die im erfindungsgemäßen Abbildungselement ausgebildeten betreffenden
Abbildungen Seite an Seite vorliegen können. Aus Vorausgehendem folgt, daß das erfindungsgemäße Verfahren in groben Zügen
die Ausbildung einer Vielzahl von Abbildungen auf einem Abbildungselement umfaßt, wobei die Vielzahl von Abbildungen irgendeine relative
Lage zueinander in dem Abbildungsbereich des Elementes aufweist.
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Die im oder an der spannungs- oder stromempfindlichen lichtmodulierenden
Lage 16 ausgebildeten Abbildur smuster können mit verschiedenen Techniken abgelesen werden, wobei dies unter anderem
von der speziellen Art der spannungs- oder stromempfindlichen lichtmodulierenden Lage im Abbildungselement abhängt. Grundsätzlich
können die abbildungsgemäßen Muster in Reflektion oder Transmission abgelesen werden. Zum Ablesen der Abbildungen könnten auch
. abbildungsverstärkende Einrichtungen, wie beispielsweise Polarisatoren vorgesehen werden. Solche abbildungsverstärkende
Einrichtungen werden bevorzugt, wenn in der lichtmodulierenden Lage 16 Doppelbrechungseffekte zur Ausbildung der Abbildungen
ausgenutzt werden. Bei Ausführungsbeispielen, bei denen die lichtmodulierende Lage 16 ein verformbares Material z.B. Elastomer aufweist,
und Verformungsabbildungen geschaffen werden, wird vorzugsweis-e ein phasenempfindliches bildrekonstruierendes System, wie
beispielsweise ein schlierenoptisches System verwendet.
Die Realzeitbilder werden typischerweise durch das Abbildungselement
eine ausreichende Zeit lang zur Betrachtung oder zur Erzeugung der gewünschten Anzahl an Kopien gehalten. Diese Zeitdauer
liegt gewöhnlich im Bereich von etwa 1 Sekunde bis etwa 10 Sekunden
oder mehr. Die Abbildungen können durch irgendeine der bekannten Techniken gelöscht werden; dazu gehören dac Überfluten
mit Licht, Umkehrung des Feldes, wobei man dieses auf Null abfallen
läßt, Wärmezufuhr oder eine Kombination dieser Techniken.
Wie zuvor erwähnt, kann es sich bei der Potentialquelle 20 um eine Wechselstrom-, Gleichstrom- oder kombinierte Quelle.handeln.
Die Potentialquelle 20 sollte sich abschalten lassen, um rascher die geschaffenen Abbildungen zu löschen, oder sollte zum selben
Zweck eine Polaritätsverlagerung ermöglichen.
Die Erfindung wurde in bezug auf ein allgemeines Abbildungselement
beschrieben. Verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele von Abbildungselementen,
die für die erfindungsgemäßen Modifikationen geeignet sind, werden nachfolgend beschrieben. Es versteht sich,
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daß verschiedene spezielle Elemente zusätzlich zu denjenigen/ die in Fig. 1 gezeigt sind, bei diesen unterschiedlichen Ausfüh- ,
rungsformen notwendig sein können.
Besonders bevorzugte Abbildungselemente nach der Erfindung sind solche, bei denen die spannungs- oder stromempfindliche lichtmodulierende
Lage aus einem verformbaren Elastomermaterial besteht. Der Ausdruck "Elastomer" bedeutet, daß darin ein gewöhnlich amorphes
Material enthalten ist, was bei einer Deformation eine Rückstellkraft zeigt; d.h. ein amorphes Material, das sich unter Kraft
verformt und aufgrund seiner inneren und Oberflächenkräfte in
die Gestalt zurückkehrt, die es vor Anlegen der Kraft hatte. Eine · ins Detail gehende Beschreibung von Elementen mit einer verformbaren
Elastomerlage ist in der US-Patentschrift 3 716 359 gegeben.
Fig.. 2, 3 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele für Abbildungselemente
mit einer verformbaren Elastomerlage. Diese Abbildungselemente
sind ähnlich dem Element nach Fig. 1, wobei gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen aufweisen.
Fig. 2 zeigt ein Abbildungselement, bei dem eine Lage aus einer leitenden Flüssigkeit für eine der Elektroden dient. Bei diesem
Ausführungsbeispiel besteht die spannungsempfindliche lichtmodulierende Lage 30 aus einem verformbaren Elastomermaterial. Irgendein
geeignetes Elastomermaterial kann für die Lage 30 verwendet werden. Typische geeignete elastomere Materialien für die Abbildungsvorrichtungen
nach der Erfindung sind sowohl natürliche Cz.B. Naturkautschuk) und synthetische Polymere mit gummiähnlichen Eigenschaften;d.h.
sie sind elastisch und umfassen Materialien, wie Styrol, Butadien, Polybutadien, Neopren, Butyl, Polysopren, Nitril,
Urethan und Äthylengummis.Eine bevorzugte Klasse von elastomeren Materialien sind Gelatingele auf Wasserbasis und Dimethylpolysiloxangele.
.Die Elastomere sollten grundsätzlich ausreichend gute Isolatoren sein und typischerweise Durchgangswiderstände über etwa
4
10 Ohm-cm haben. Desweiteren sollten die Gleitmodulen zwischen
10 Ohm-cm haben. Desweiteren sollten die Gleitmodulen zwischen
8 2
etwa 10 bis etwa 10 Dyne/cm liegen und die dielektrischen Festigkeiten
oberhalb etwa 10 V/mil. (0,4 χ 10 V/mm). Vorzugsweise
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haben die Elastomere Durchgangswiderstände oberhalb etwa 10
2 5 2
Ohm-cm, Gleitmodulen von etwa-10 bis etwa 10 Dyne/cm und dielektrische
Festigkeiten größer als etwa 500 V/mil. (20 χ 10 V/mm),
Handelsüblich verfügbare und für die Verwendung geeignete Elastomere
umfassen Sylgard 182, Sylgard 184, Sylgard 188 (der Dow
Corning Company), RTV 602 und RTV 605 (der General Electric Company). Die Elastomere mit höherem Durchgangswiderstand werden
bevorzugt, da diese gewöhnlich eine verlängerte Speicherkapazität besitzen. Elastomere mit relativ hoher dielektrischer Festigkeit
werden bevorzugt, da diese gewöhnlich den Betrieb der Abbildungselemente bei relativ hohen Spannungsniveaus,die gewünscht werden,
ermöglichen.
Ein besonders bevorzugtes Elastomer ist eine transparente sehr nachgiebige Verbindung, die ein elastomeres Dimethylpolysiloxangel
aufweist, das wie folgt hergestellt wird: man kombiniert ein Gewichtsteil einer " Gießverbindung aus einem Silikonharz des
Typs Dow Corning Nr. 182 mit 0,1 Gewichtsteil Aushärtungsmittel
und zwischen Null bis etwa 30 Gewichtsteilen Dimethylpolysiloxansilikonöl der Type Dow Corning Nr. 200. Andere geeignete Harze
sind transparente flexible Organosiloxanharze der in der US-Patentschrift 3 284 406 beschriebenen Type, bei denen ein Hauptteil von
am Silikon anhaftenden organischen Gruppen Methylradikale darstellen.
Die Dicke der Elastomerlage 30 liegt typisch im Bereich von etwa
0,1 yU bis etwa 200 ,u , wobei dies unter anderem von der Raumfrequenz
der aufzuzeichnenden Information abhängt. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Elastomerlage 30 zwischen etwa 1 bis etwa
10 /U. Verschiedene optische Eigenschaften der Abbildungsvorrichtung
können durch eine geeignete Auswahl des Elastizitätsmoduls der speziellen verwendeten Elastomermaterialien verstärkt werden.
Beispielsweise wird sich ein relativ steiferes Elastomer gewöhnlich rascher von einer Abbildung erholen, wenn das elektrische
Feld entfernt ist, und kann daher schneller gelöscht werden. An- ·■ dererseits zeigt ein Elastomer mit einem relativ niedrigen Elasti-
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zitätsmodul einen geringeren Widerstand gegenüber großen Verformungen und damit eine größere-optische Modulation füreinen bestimmten
Wert des elektrischen Feldes.
Die leitende Flüssigkeitslage 32 kann entweder transparent sein
oder nicht. Nicht transparente leitende Fluide sind Quecksilber, bei Raumtemperatur geschmolzene Gallium-Indium-Legierungen, usw.
Transparente leitende Fluide können Wasser sein, dem leitende Verunreinigungen
beigefügt wurden. Wenn das Fluid 32 transparent ist, sollte es typischerweise einen wesentlich unterschiedlichen
Brechungsindex als das Elastomer 30 besitzen, damit die Verformungen an der Elastomeroberfläche das beleuchtende Licht phasenmodulieren.
Ein transparentes Fluid kann auch für das Ablesen nach der reflektierenden Art verwendet werden, wobei dies durch Anordnung
einer dünnen flexiblen,transparenten Lage auf der Elastomerlage
30 verstärkt werden kann. Eine solche flexible transparente Lage sollte kennzeichnenderweise einen wesentlich unterschiedlichen
Brechungsindex als entweder die Elastomerlage 30 oder das transparente leitende Fluid haben.
Bei der Fensterlage 34 kann es sich um irgendein geeignetes Material,
z.B. Glas mit normaler optischer Eigenschaf ^-handeln, das das leitende Fluid 32 in Berührung mit der Elastomerlage 30 halten
kann. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß viele leitende transparente Fluide gewöhnlich in einem elektrischen
Gleichstromfeld einer Elektrolyse unterworfen werden. Dies ist nicht erwünscht, da es zu einer Zerstörung der Elemente der
Abbildungsvorrichtung als auch zur Entwicklung von Gas führt. Daher wird beim Betrieb von Abbildungsvorrichtungen mit leitenden
transparenten Fluiden kennzeichnenderweise bevorzugt ein elektrisches Wechselstromfeld vorgesehen. Selbstverständlich versteht
es sich, daß die Abbildungsinformation auf das Abbildungselement geworfen werden kann und die Abbildungsmuster nach irgendeiner
der. zuvorbeschriebenen Techniken abgelesen werden können.
Beim Betrieb wird ein durch die Spannung von der Potentialquelle
609831/0842 , - ' 1? -
20 erzeugtes Feld am Abbildungselement angelegt und dieses einem
abbildungsgemäßen Strahlungsmuster ausgesetzt. Das elektrische Feld an der Elastomerlage 3O wird entsprechend dem abbildungsgemäßen
Strahlungsmuster verändert. Die elektrische Kraft des elektrischen Feldes an der Elastomerlage verformt diese^ und diese Verformung
schreitet soweit fort, bis die Kräfte des elektrischen Feldes im Gleichgewicht zu der Oberflächenspannung und den elastischen
Kräften des Elastomers stehen. An dieser Stelle kommt die Verformung zum Stillstand und verbleibt typis,cherweise solange
stabil, wie das elektrische Feld am Elastomer aufrechterhalten ist. Zum Löschen der Abbildungen wird das Feld am Elastomer entfernt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die Löschung dadurch, daß vorübergehend die Polarität an der Elastomerlage
umgekehrt wird, wobei diese Technik gewöhnlich ein rascheres Löschen hervorruft. Bei manchen Fotoleitern erfordert das rasche
Löschen die zusätzliche Überflutung des Fotoleiters mit einer gleichmäßigen aktivierenden Strahlung.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Verformungen im elastomeren
Material anders sind als diejenigen, die in thermoplastischen Materialien auftreten. Dies aufgrund des Umstandes, daß die Verformungen
im Elastomer unabhängig von irgendwelchen Entwicklungsvorgängen, wie beispielsweise Erweichungsvorgänge mit Wärme und/
oder einem Lösungsmittel sind,wie sie für thermoplastische abbildende
Verformungsmaterialien kennzeichnenderweise notwendig sind. Ein anderer Unterschied zwischen Elastomeren und Thermoplasten
ist der, daß die Verformungen im Elastomer grundsätzlich bei einem bestimmten elektrischen Feld eine definierte Grenze annehmen, da
die elastischen und Oberflächenspannungskräfte der Verformung ent-' gegenwirken. Natürlich können bei hohen Feldern Instabilitäten
auftreten, da bei solchen hohen Feldern die mechanischen Kräfte nicht exakt im Gleichgewicht zu den elektrischen Kräften stehen.
Die thermoplastischen Verformungen zeigen für ein gegebenes Feld keine derartige definierte Grenze, solange der Thermoplast im
erweichten Zustand gehalten ist. ■ ■
. - 18 -
/ns42 ■ -
Obschon nicht gezeigt, sei darauf hingewiesen, daß bei einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung zwischen der projizierten abbildungsgemäßen Strahlung und dem Fotoleiter des Abbildungselementes
ein Absorptionslinienraster angeordnet ist. Das bedeutet, daß bei diesen Ausführungsbeispielen ein Linienraster
vorgesehen wird, wobei das Raster selbst nicht die permanente Abbildungsinformation darstellt, die in erfindungsgemäßer Weise
aufgedrückt wird. Das Linienraster ermöglicht das Aufzeichnen von Abbildungen auf Elastomerlagen mit räumlichen Frequenzen, die wesentlich
niedriger sind als die mitschwingende Verformungsfrequenz
des Elastomers. Das Elastomer wird sich längs des Musters aus dem Gitter mit hoher räumlicher Frequenz in denjenigen Zonen verformen,
in denen es beleuchtet wird. Das abgeschirmte Oberflächenreliefbild
auf dem Elastomer wird aus Segmenten des Schattens des Gitters aufgebaut. Das Bild, das bei Beleuchtung eines verformten Elastomers
erhalten wird, weist daher eine feine Linienstruktur auf, die sich der aufgezeichneten Originalabbildung überlagert. Falls
die Linienstruktur nicht gewünscht wird, kann sie durch geeignete optische bekannte Filtertechniken entfernt werden.
Vorzugsweise wird das Raster (beispielsweise ein Linienraster) unmittelbar bei der fotoleitenden Lage in der Abbildungsvorrichtung
angeordnet. Andere Raster- oder Gitterarten können vorgesehen und, wenn erwünscht, gemäß US-Patentschriften 3 698 893 und \3 719 483,
in ähnlicher Weise angeordnet werden. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Raster in irgendeine der erfindungsgemäß
aufgebauten Vorrichtungen vorgesehen werden können, wenn dies geeignet erscheint ._JBei gewissen bevorzugten Ausführungsbeispielen
kann auch ein Rastermuster im Fotoleiter oder Elastomer auf optische Weise geschaffen werden. Beispielsweise kann die fotoleitende
Lage einer gleichmäßigen Beleuchtung, gegenüber der sie empfindlich ist, durch ein Linienraster ausgesetzt werden, so daß
in der Lage ein beständiges Leitfähigkeitsmuster entsprechend dem
Raster oder Gitter ausgebildet wird. Auch kann beispielsweise die Elastomerlage einer gleichförmigen UV-Bestrahlung durch ein Linienraster
ausgesetzt werden, wodurch ein dauerhaftes Raster von
- 19 6OS8-31/0842
geringer Verformungsfähigkeit entsprechend dem Gitter gebildet
wird. Hinzuweisen ist ferner, .daß das Abbildungselement zwei oder
mehr unterschiedlich gefärbte Raster enthalten kann, wobei in diesem
Fall das Element in einem Mehrfarbenabbildungsreproduktionssystem
verwendet v/erden kann.
In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßes Abbildungselement gezeigt, bei
dem eine Lage aus einem leitenden Gas eine der Elektroden darstellt.
Das Element ist im wesentlichen gleich dem in Fig. 2 jedoch mit der Ausnahme, daß die dicke leitende Flüssigkeitslage 32 nach Fig.
2 durch ein leitendes Gas 40 ersetzt ist, und dieses Abbildungselement eine Einrichtung zum Ionisieren des Gases 42 erfordert, die
ein transparentes leitendes Fenster enthalten kann. Das leitende Gas 40 kann mittels einer Glimmentladung über ein Gas mit niedrigem -Druck von einigen wenigen Millimetern Quecksilberdruck oder
durch eine Bogenentladung mit niedrigem Druck,die gewöhnlich bei
wenigen ,u Quecksilberdruck stattfindet, erhalten werden. Das Gas
kann auch mitteLs intensiver Radioaktivität in oder nahe einem Niederdruckgas- 40 ionisiert werden. Eine weitere Möglichkeit ist
die Radiofreguenzanregung des Gases in der Ausnehmung oder andere bekannte Techniken, um ein leitendes gasförmiges Plasma zu erzeugen.
Ein Aufladen der Elastomeroberfläche kann auch stattfinden, wenn das Gas 40 unter einem ausreichend hohen Vakuum steht und eine
Quelle aus thermisch angeregten Elektronen enthält, wie beispielsweise einen erhitzten Wolframfaden, der gegen die Elastomeroberfläche
gerichtet wird. Vorgesehen werden kann ein abgetasteter Strahl wie von einer Elektronenkanone oder ein nicht abgetasteter
Strahl oder eine Vielzahl von Elektronen aussendenden Quellen. Eine reflektierende Lage kann ebenfalls auf der Lage 30 an der Grenzfläche
zwischen den Lagen 30 und 40 angeordnet werden. Die Lage 40 aus leitendem Gas kann eine Dicke von 0,1 ,u bis unendlich
haben. Wie zuvor erwähnt, kann die gasionisierende Einrichtung 42 eine separate Elektrode oder mit dem transparenten leitenden
Fenster verbunden sein, das das leitende Gas gegen die Elastomerlage
30 hält. Der Behälter, der ein Entweichen des leitenJk^1
Gases 40 verhindert, muß natürlich luftdich* sein, um das Gas
- 20
£098 31 /0842 "'
bei . dem notwendigen Vakuumniveau zu halten.
Fig. 4 zeigt ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel von einer Ruticon-Abbildungsvorrichtung, bei der das elektrische
Feld an der Elastomerlage 30 mittels einer dünnen kontinuierlichen
leitenden Lage 50 auf der Oberfläche des Elastomers erzeugt wird. Dabei ist die Lage 50 ausreichend flexibel, um der Verformung des
Elastomers nachkommen zu können. Sofern diese Lage 50 hochgradig reflektierend ist, kann diese Vorrichtung das Ableselicht mit grosser
Wirksamkeit ausnützen. Falls die Lage opaque ist, kann die Lichtfortpflanzung durch das Substrat ausgenutzt werden, um die
Oberflächenverformungsabbildungen auszubilden, während gleichzeitig
die Lichtfortpflanzung zur Rekonstruktion der Abbildung verwendet werden kann. Die verwendeten Lichtquellen können unterschiedliche
Wellenlängen und/oder Intensitäten besitzen und/oder eine Lichtquelle kann kohärent und die andere nicht kohärent sein. Diese
Vorrichtung kann daher dazu verwendet werden, um Abbildungen, die in besonderen Wellenlängen aisgebildet sind,in äquivalente Abbildungen
umzuwandeln, die in anderen Wellenlängen ausgebildet sind. Wenn ferner das auf die Oberseite auftreffende Ableselicht
sehr viel intensiver als das auf die Unterseite auftreffende Abbildungslicht
ist, schafft die in Fig. 4 gezeigte Vorrichtung eine hohe Verstärkung der Eingangsabbildungen, wobei das verstärkte
Licht beispielsweise für große Tafelschirme oder Anzeigevorrichtung verwendet werden kann. Ferner kann das Bild wiederaufbauende
oder rekonstruierende Licht z. B. das von einem Laser erzeugte Licht kohärent sein, so daß auf den Oberflächenverformungsabbildungen
ein abbildungsbehandelnder Vorgang durchgeführt werden kann; die Oberflächenverformungsabbildungen sind mit nicht kohärentem
von der Unterseite sich fortpflanzenden Licht ausgebildet. Andererseits
kann das die Oberflächenverformungsbilder verursachende Licht kohärent sein, während das rekonstruierende Licht nicht kohärent
ist. Dieser letztgenannte Fall ist erwünscht, da nicht kohärentes Licht für das menschliche Auge angenehmer ist und gegenwärtige/
kohärentes Licht schaffende Generatoren gewöhnlich auf die Erzeugung von Licht innerhalb eines engen Wellenlängenbandes z.B.
'- 21 -
609831/0842 . -
einer Farbe wie rotι begrenzt sind. Ein Zrund^kohärentes Licht
zur Bildung der Oberflächenvesformungsabbildungen vorzusehen, liegt dann vor, wenn es sich um Rekonstruktionslicht handelt, um
Eingangsabbildungen von Hologrammen auszubilden. Daher kann die vorliegende Vorrichtung eine holographisch rekonstruierte Abbildung
besitzen. Diese Abbildung wird auf die Vorrichtung projiziert und bildet eine Oberflächenverformungsabbildung, die mit nicht kohärentem
Licht von wesentlich höherer Intensität als für große tafelförmige AnzeigeeinrichtUiljen geeignet, gesehen wird.
Nochmals sei darauf hingewiesen, daß das Substrat 12 opaque oder
transparent sein kann. Die dünne leitende Lage 50 ist typischerweise so flexibel, das sie den Verformungen der Elastomerlage
30 nachkommen kann. Sofern beispielsweise die leitende Lage 50 opaque ist, muß das Substrat 12 aus einer dünnen Metallfolie transparent
sein, damit das abbildungsgemäße Strahlungsmuster die fotoleitende Lage 14 erreichen kann. In diesem Fall kann die Abbildungsinformation kontinuierlich abgelesen werden, wenn das Ableselicht
von der Oberseite des Elementes ausgeht. Sofern die dünne leitende Lage 50 transparent ist, kann das Ableselicht von ihrer Oberfläche
reflektiert werden und kann das Element in Transillumination verwendet
v/erden, vorausgesetzt, daß die anderen Lagen transparent sind.
Die leitende Lage 50 kann eine dünne Lage aus einem geeigneten Metall oder einer Kombination von zwei oder mehr Metallen sein.
Solche metallische Lagen weisen gewöhnlich eine Dicke zwischen etwa 50 S bis zu einigen Tausend £ auf, wobei dies unter anderem
von der gewünschten Flexibilität und .der erforderlichen Leitfähigkeit abhängt. Die Lage 50 kann auch transparent sein, sofern beispielsweise
eine Folie aus einem Harz Typ ECR 34 der Dow Corning auf die Oberfläche der Elastomerlage 3O aufgegeben wird. Andere,
dem Fachmann begegnende leitende Lagen können ebenfalls im Rahmen der Erfindung verwendet werden.
Die dünne leitende Lage 50 hat typischerweise eine ausreichende
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255Λ1Β2
Leitfähigkeit, um zu einer Äquipotentialoberfläche zu werden,
wenn sie. an eine elektrische Energiequelle angeschlossen ist; . außerdem besitzt sie eine ausreichende Flexibilität, um den Verformungen
des Elastomers folgen zu können? eine ausreichende Ermüdungsfestigkeit,
um wiederholte und rasche Ausbildungen und Löschungen der Oberflächendeformation auszuhalten; und in manchen
Fällen eine hohe Opazität und ein hohes Reflektionsvermögen, wenn
sie durch eine Lichtquelle mit hoher Intensität abgelesen wird, gegenüber der die fotoleitende Lage empfindlich ist.
Die leitende Lage 50 besteht vorzugsweise aus Gold und Indium
oder Chrom und Silber, Silber und. Titan oder Kombinationen davon.
Obgleich die Lage 50 auf der Elastomerlage auf verschiedene Weise z.B. durch chemische Reaktion, Ausfällen einer Lösung, durch Elektrophorese,
Elektrolyse und dergleichen ausgebildet werden kann, wird sie bevorzugt durch Vakuumaufdampftechniken geschaffen. Eine
ins Detail gehende Beschreibung der Vakuumaufdampftechnik zur Bildung von Metalllagen einschließlich solcher aus Gold und Indium
auf Elastomeroberflächen ist in der US-Patentschrift 3 716 359 gegeben.
Desweiteren können auch andere Materialien der metallische Lage hinzugefügt werden, um spezielle Eigenschaften, wie beispielsweise
das spektrale Reflektionsvermögen und den Korrosionswiderstand
zu verstärken oder zu unterdrücken.
Je nach Belieben kann die Äbbildungsvorrichtung nach Fig. 4 auch eine transparente Lage-52 aus einer isolierenden Flüssigkeit z.B.
öl enthalten. Mit der Verwendung der Lage 52 sind eine Anzahl von Vorteilen verbunden. Die isolierende Flüssigkeitslage übernimmt
eine wichtige Funktion, wenn sie einen anderen Brechungsindex als den Luft hat. Die Lage 52 über der flexiblen leitenden Lage 50
bedeutet, daß das von oberhalb des Elementes sich fortpflanzende Licht in weiterem Maße moduliert wird, als es der Fall ist, wenn
nur Luft vorhanden wäre. Der Grund dafür ist, daß bei der gleichen Größe an Oberflächendeformation die optischen Wegänderungen proportional
zum Brechungsindex des nahe der Oberfläche befindlichen
Mediums sind. Wenn daher dieselbe Modulation wie bei einer Vor-
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- 23 -
richtung ohne die Lage 52 gewünscht wird, kann dies bei geringere»
Spannungen erfolgen, wodurch QIe Möglichkeit eines SpannungsZusammenbruchs
verbessert wird. Der zweite Vorteil liegt darin, daß die Lage 52 als Schutz für die leitende Lage 50 dient, indem
sie diese Lage gegen eine Verunreinigung durch Staub oder dergleichen abschirmt und konstantere Umgebungsverhältnisse aufrechterhält.
Darüber hinaus führt die Lage 52 zu weniger strengen Anforderungen an die Herstellung des Abbildungselementes. Das Vorliegen
von Poren in der Elastomerlage 30 kann zu einem Kurzschluß im Abbildungselement führen, was möglicherweise dessen Funktionstauglichkeit
zerstört. Mittels der Lage 52 werden diese nachteiligen Auswirkungen von Kurzschlüssen vermieden, indem isolierende Flüssigkeit
in solche Lunker oder Poren einströmen kann.
Aus -Gründen einer höheren Genauigkeit und Einfachheit wird die
Dicke der Metallagen nachfolgend in Form der Frequenzänderung ausgedrückt. Die Messungen wurden mit einem Sloan Thickness Monitor
von 5 MHz durchgeführt, der die Dicke der Ablagerung zur Frequenzänderung in einem mitschwingenden Quarzsystern in Beziehung setzt.
Prinzipiell kann die Frequenzänderung nach der folgenden Beziehung in Dickeneinheiten umgewandelt werden:
tCR = 0,278^/und t&G = 0.190
Wenn Δ-f in Hz angegeben ist, hat t die Dimension 8. Diese Beziehungen
gehen davon aus, daß das abgelagerte Material eine Dichte hat, die gleich der Dichte der Hauptmasse an Material ist. Diese
Annahme ist kaum zutreffend, wenn das Substrat (in diesem Fall das Elastomer) ein relativ weiches Material ist. In diesen Fällen
kann die effektive Dichte zwei-oder dreimal kleiner als die Dichte des Hauptmaterials sein, so daß die nach den obigen Beziehungen
bestimmten Dickenwerte etwa um den gleichen Faktor zu niedrig liegen. Da somit eine gewisse Unsicherheit hinsichtlich der Beschichtungsdichte
vorliegt, wird vorzugsweise die Dicke der Metallage in Form der Frequenzänderung gekennzeichnet.
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Das vorteilhafte Abbildungssystem nach der Erfindung wird nachfolgend
anhand von Beispielen *und unter Bezugnahme auf die' speziellen bevorzugten Ausfuhrungsformen weiter erläutert. Dabei
versteht es sich,daß diese Beispiele nur erläuternden Zwecken dienen und die Erfindung nicht auf die angeführten Materialien ,
Vorgehensweisen und Bedingungen beschränkt ist. Sämtliche Teilangaben und Prozentangaben sind/ sofern nicht anders angegeben,
auf Gewicht bezogen. Desweiteren beziehen sich die angelegten Arbeitsspannungen,
sofern nicht anders angegeben, auf eine Anordnung, bei der das negative Potential an der unteren oder NESA-Elektrode
anliegt.
Eine AbbildungsaufZeichnungsvorrichtung wurde dadurch hergestellt,
daß man zunächst ein Stück NESA-Glas von der Pittsburgh Plate Glass
Company auf eine Abmessung von etwa 8,9 χ 6,35 χ 0,31 cm (3,5 χ
2,5 χ 1/8 ") zuschneidet und das Glas in einem Chromsäurebad reinigt.
Danach wird die Oberfläche etwa 1 ,u dick mit einer gefilterten Lösung aus einem Shipley AZ-1350 - Fotowiderstand tauchbeschich.-tet,
wobei dieser Widerstand von der Shipley Company, Inc., of Newton, Mass. bezogen werden kann. Der Fotowiderstand wird dann
einem Originalrastermuster (Stabmuster mit 50 Zyklen/mm) unter Verwendung des Lichtes von einer 50 Watt Xenonbogenlampe in einem
Abstand von etwa 90 cm (3 ft) etwa vier Minuten lang ausgesetzt. Das Muster wird dann mit einem AZ-1350-Entwickler entwickelt. Die
Platte wird nachfolgend in ein Vakuumbeschichtungssystem eingelegt und mit einer 2,0 kHz dicken Lage aus Chrom beschichtet. Die Platte
wird dann mit Aceton gereinigt, um den verbleibenden Fotowiderstand und das darauf beschichtete Metall zu entfernen.
Eine fotoleitende Lösung wird dann hergestellt, in dem man 80 gr.
Poly-N-vinylcarbazol (PVK) und 0,4 gr. Brilliant Green Dye (BG)
in 1000 ml Methylenchlorid auflöst. Brilliant Green Dye wird von der General Dye Stuff Company, einer Abteilung der General Aniline
and Film Corporation hergestellt. Die Mischung wird eine ausreichen-
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de Zeit lang umgerührt, um eine vollständige Lösung zu bewirken. Dannwird zusätzliches Methylenchlorid hinzugefügt, um die Viskosität
der Lösung auf etwa 100 cPs/gemessen mit einem Brookfield RTV Viscometer mit einer Spindel Nr. 2,herabzusetzen. Die Lösung
wird dann gefiltert und auf die Platte tauchaufgeschichtet, so daß , darauf eine etwa 6 ,u dicke Lage gebildet wird.
Eine etwa 5 ,u dicke Lage aus Elastomer bestehend aus einem Dimethylpolysiloxangel
wird auf die fotoleitende Lage aufgegeben. Das soweit beschriebene Abbildungselement wird dann an der Elastomerseite
etwa 120 Minuten lang einer UV-Bestrahlung durch eine opaque Maske oder Abdeckblende ausgesetzt, die einen Durchgangskreis
mit einem Durchmesser von 1,27 cm (0,5") hat. Die UV-Bestrahlung wurde von einem Rayonet, Typ RPR-208 Photochemical Reactor erzeugt,
der eine Primärstrahlung bei einer vorherrschenden Wellenlänge
von 2537 8 bei 45 Watt abgibt. Das Reaktionsgerät wird von der Southern New England Ultraviolet Co., Middletown, Conn., hergestellt.
Dann wird eine etwa 0,1 /U dicke flexible leitende Gold-Indium-Lage,
die als zweite Elektrode dient,auf die freie Oberfläche der Elastomerlage vakuumaufgedampft. Ein elektrisches Feld von etwa
325 V wird am Abbildungselement aufgebaut, indem an die Elektroden ein Potential angelegt wird. Danach wird das Element gleichförmig
durch die NESA-Glaselektrode sichtbarem Licht mit einer
Wellenlänge unter 6800 -8 ausgesetzt. Die Abbildung wird mittels
einer konventionellen Schlierenoptik abgelesen und auf einem Projektionsschirm wiedergegeben. Es wurde festgestellt, daß die projizierte
Abbildung aus einem dunklen Kreis mit einem hellen Hintergrund bestand, was anzeigt, daß die gewünschte Abbildung in das
Element hineingebracht wurde. >>
• Beispiel Il
Das mit der Abbildung verseheneElement nach Beispiel 1 wurde anschließend
einem Feld mit entgegengesetzer Polarität etwa 1/10
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Sekunden lang ausgesetzt, mit sichtbarem Licht überflutet und
dann das Feld in seine ursprüngliche Polarität zurückgebracht/ so daß irgendwelche vorübergehenden Abbildungen ausgelöscht wurden.
Das Abbildungselement wurde dann wiederum gleichmäßig sichtbarem
. Licht durch die NESA-Elektrode ausgesetzt und mit der Schlierenoptik
abgelesen. Es wurde festgestellt, daß das abgelesene Bild aus einem dunklen Kreis auf einem hellen Hintergrund bestand. Dies
zeigt an, daß das original eingegebene Bild einen dauerhaften Charakter hat.
Das nach Beispiel Ilbildbeaufschlagte Element wurde wieder einem
Feld mit entgegengesetzter Polarität etwa 1/10 Sekunde lang ausgesetzt, gleichzeitig mit sichtbarem Licht überflutet und das Feld
in seine ursprüngliche Polarität zum Löschen von irgendwelchen vorübergehenden .Abbildungen zurückgebracht.
Das Element wurde dann durch die NESA-Elektrode mit sichtbarem Licht einem abbildungsgemäßen Muster aus einem opaquen Quadrat
auf einer transparenten Maske ausgesetzt, wobei das Quadrat nicht zum Kreis ausgerichtet vorlag.
Wiederum wurden die Abbildungen am Element abgelesen,und es wurde
festgestellt, daß die Abbildungen aus einem dunklen Kreis und einem dunklen Quadrat auf einem hellen Hintergrund bestehen.
Beispiel IV . ·
Das nach Beispiel III bildbeaufschlagte Element wurde dem beschriebenen
Auslöschvorgang unterworfen und dann durch eine transparente
Maske mit einem opaguen abbildungsgemäßen Muster aus einem Dreieck belichtet,, wobei das Dreieck nicht zum Kreis und Quadrat
ausgerichtet war.
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Nach Ablesen der Bilder wurde festgestellt, daß nur der dunkle Kreis und das Dreieck sichtbar sind. Das Quadrat lag nicht länger
als sichtbares Bild vor und der Kreis war dauerhaft in das Element eingegeben.
• ' Beispiele y bis VIII
Es wurde gemäß Beispiel I vorgegangen, jedoch die UV-Bestrahlung etwa über die folgenden Zeitdauern vorgenommen:
15,5 Stunden 8,0 Stunden
5,0 Stunden 2,0 Stunden.
In jedem Fall lagen dieselben Ergebnisse wie nach Beispiel I vor, d.h. eine Abbildung war in das Element eingedrungen.
• Beispiele IX bis XX
Jedes der vier bildbeaufschlagten Elemente nach Beispielen V bis VIII wurde jedem Behandlungsvorgang gemäß Beispielen II bis IV
unterworfen.
In jedem Fall wurde festgestellt, daß eine dauerhafte Originalab- '
bildung vorlag, und das Element sequentiell mit einer auslöschbaren Bildinformation auf den neuesten Stand gebracht werden kann".
Beispiel Iwurde gemäß dem ersten Satz des Absatzes 3 weiterverfolgt,
d.h. durch Aufgabe der Elastomerlage.
Eine Hälfte des so aufgebauten Elementes wurde etwa eine Stunde und 17 Minuten lang den Dämpfen von Königswasser (3HCl + HNO3)
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unterworfen. Das Element wurde dann mit destilliertem Wasser abgespült und getrocknet.
Danach wurde eine etwa 0,1 ,u dicke flexible leitende Gold-Indium-Lage
auf die freie Oberfläche der' Elastomerlage durch Vakuumaufdampf
ung aufgegeben.
Ein elektrisches Potential von etwa 325 V wurde am Element zwischen
den beiden leitenden Lagen angelegt. Das Element wurde dann gleichförmig durch die NESA-Glaselektrode sichtbarem Licht ausgesetzt
und die Abbildung durch eine konventionelle Schlierenoptik abgelesen und auf einem Projektionsschirm dargestellt.
Es wurde festgestellt, daß das projizierte- Bild eine helle Hälfte
und .eine dunkle Hälfte aufweist, wobei die dunkle ,Halfte der
den Dämpfen ausgesetzten Hälfte entsprach.
Das mit Abbildung behaftete Element nach Beispiel XXI wurde dann einem Feld mit entgegengesetzter Polarität etwa 1/10 Sekundenlang
ausgesetzt, gleichzeitig mit sichtbarem Licht überflutet und zu seiner ursprünglichen Polarität zurückgebracht, so daß irgendwelche
vorübergehenden Abbildungen gelöscht wurden.
Das Abbildungselement wurde dann wieder gleichförmig durch die NESA-Elektrode sichtbarem Licht ausgesetzt und mit der Schlierenoptik
abgelesen. Es wurde festgestellt, daß das abgelesene .Bild eine helle und eine dunkle Hälfte aufweist. Dies zeigt an, daß
das ursprünglich eingegebene Bild einen dauerhaften Charakter hat. ·
• Beispiel XXITI
Das bildbeaufschlagte Element nach Beispiel XXII wurde wieder
einem Feld mit entgegengesetzter Polarität etwa 1/10 Sekunden lang
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ausgesetzt und gleichzeitig mit sichtbarem Licht überflutet und in seine ursprüngliche Polarität zum Löschen von irgendwelchen
vorübergehenden Abbildungen zurückgebracht.
Das Element wurde dann durch die NESA-Elektrode mit sichtbarem
Licht einem abbildungsgemäßen Muster aus einem opaquen Quadrat 'auf einer transparenten Maske ausgesetzt, v/obei das Muster nicht
in Ausrichtung zu der den Dämpfen ausgesetzten Hälfte stand.
Die Abbildungen am Element wurden wieder abgelesen und ergaben , daß auf einem hellen Hintergrund eine dunkle Halbplatte und ein
dunkles Quadrat vorlagen.
Das mit Abbildung versehene Element nach Beispiel XXIII wurde dem beschrieben Löschungsvorgang unterzogen und dann einem abbildungsgemäßen
opaquen Muster aus einem Dreieck auf einer transparenten Maske ausgesetzt, wobei das Dreieck nicht zu der dem Dampf
ausgesetzten Halbplatte und dem Quadrat ausgerichtet war.
Bei Ablesen der Abbildungen wurde festgestellt, daß nur die dunkle
Halbplatte und das Dreieck sichtbar waren. Das Quadrat lag nicht mehr als sichtbares Bild vor, und die dunkle Halbplatte war permanent
in das Element eingegeben.
Es wurde gemäß Beispiel XXI vorgegangen, jedoch betrugen die Zeiten,
während denen das Element den Säuredämpfen ausgesetzt war, etwa wie folgt:
1 Stunde
1/2 Stunde
1/4 Stunde
1/2 Stunde
1/4 Stunde
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Es wurde festgestellt, daß in jedem Fall eine dauerhafte Abbildung
in die Bildaufzeichnungseinrichtung eingegeben war.
Jedes der drei mit Abbildung beaufschlagten Elemente nach Beispielen
XXV bis XXVII wurde jedem der Schritte gemäß Beispielen XXII bis XXIV unterworfen.
In jedem Fall wurde festgestellt, daß die ursprüngliche Abbildung dauerhaft vorlag und das Element sequentiell mit einer auslöschbaren
Bildinformation auf den neuesten Stand gebracht werden kann.
Beispiel I wurde gemäß Paragraphen 1 und 2 weiterverfolgt, um ein Element mit einem NESA-Substrat, einem optischen Gitter oder Raster
und. einer fotoleitenden Lage aus PVK-BG herzustellen.
Die Oberfläche der fotoleitenden Lage wurde dann mit einer Maske in Berührung gebracht, die auf einem opaquen Hintergrund einen
transparenten Kreis mit einem Durchmesser von 1,27 cm (O,5 ")
aufwies. Danach erfolgte eine Bestrahlung mit UV-Licht einer vorherrschenden
Wellenlänge von 2537 S (wie beim vorhergehenden Beispiel)
, wobei dies etwa 14,75 Stunden lang vorgenommen wurde.
Die Maske wurde dann entfernt und die fotoleitende Lage mit einer etwa 6 ,u dicken Lage aus einem plastifizierten Elastomertyp
Sylgard 182 beschichtet, bei dem es sich um eine von der Dow
Corning erhältliche Silikonharz-Gießverbindung handelt. Dieses Element wurde dann mit einer etwa 0,1 .u dicken Lage aus Gold-Indium
vakuum b'e s chi chte t.
Das Element wurde dann einem Potential von etwa 500 V ausgesetzt
und gleichmäßig durch die NESA-Glaselektrode mit sichtbarem Licht
einer Wellenlänge unterhalb 6800 Ä ausgesetzt. Die Abbildung wurde mittels
einer konventionellen Schlierenoptik abgelesen und auf
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einem Projektionsschirm dargestellt.
Es wurde festgestellt, daß die Abbildung einen dunklen Kreis auf einem hellen Hintergrund aufwies.
Das mit Abbildung behaftete Element nach Beispiel XXXVII wurde
dann einem Feld mit entgegengesetzter Polarität etwa 1/10 Sekunde lang ausgesetzt, gleichzeitig mit sichtbarem Licht überflutet
und in seine ursprüngliche Polarität zurückgebracht, so daß irgendwelche vorübergehenden Abbildungen gelöscht wurden.
Das Abbildungselement wurde dann wieder gleichmäßig sichtbarem Lich't durch die NESA-E lek tr ode ausgesetzt und mit der Schlierenoptik
abgelesen. Es wurde festgestellt, daß das abgelesene Bild einen dunklen Kreis auf einem hellen Hintergrund aufwies. Dies
gibt an, daß die ursprünglich eingegebene Abbildung dauerhaft vorlag.
' Beispiel XXXIX
Das abgebildete Element nach Beispiel XXXVIII wurde wieder einem Feld mit entgegengesetzter Polarität etwa 1/10 Sekunde lang unterworfen,
gleichzeitig mit sichtbarem Licht überflutet und in seine ursprüngliche Polarität zurückgebracht, so daß irgendwelche vorübergehenden
Abbildungen gelöscht wurden.
Das Element wurde dann mit sichtbarem Licht durch die NESA-Elektrode
einem abbildungsgemäßen Muster aus einem opaquen Quadrat auf einer transparenten Maske ausgesetzt, wobei das Quadrat nicht zum Kreis
ausgerichtet vorlag.
Wieder wurden die Abbildungen vom Element abgelesen und festgestellt/daß
diese aus einem dunklen Kreis und einem dunklen Quadrat auf einem hellen Hintergrund bestanden.
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Das abgebildete Element nach Beispiel XXXIX wurde dem beschriebenen
Auslöschvorgang unterworfen und dann einem opaquen Bild aus einem Dreieck auf einer transparenten Maske ausgesetzt, wobei
das Dreieck nicht zum Kreis und Quadrat ausgerichtet war.
Nach Ablesen der Bilder wurde festgestellt, daß nur der dunkle Kreis und das Dreieck sichtbar waren. Das Quadrat lag nicht mehr
als sichtbares Bild vorf und der Kreis war dauerhaft in das Element
eingegeben.
Beispiel XXXVII wurde weiterverfolgt, jedoch betrugen die Aussetzungszeiten
für die UV-Bestrahlung etwa wie folgt:
11 Stunden
■ 6 Stunden
1,5 Stunden
In jedem Fall wurden dieselben Ergebnisse wie bei Beispiel XXXVII festgestellt, d.h. in das Element war eine Abbildung hineingelangt.
• Beispiele XLIV - LII
Jedes der drei abgebildeten Elemente nach Beispielen XLI bis XLIII wurde jedem Verfahrensschritt gemäß Beispielen XXXVII bis
XXXIX unterworfen.
In jedem Fall wurde festgestellt, daß das ursprüngliche Bild dauerhaft vorlag und das Element sequentiell mit einer auslöschbaren
Bildinformation auf den neuesten Stand gebracht werden kann.
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Ein Stück Pappe mit einem darin ausgeschnittenen Kreis mit einem Durchmesser von 1,37 cm (0,5 ") wurde auf die leitende Oberfläche
einer NESA-Glaselektrode angeordnet und einem unter hohem Druck
stehenden Strom aus Kieselerdepartikeln unterworfen, um auf diese Weise einen dem Kreis entsprechenden Teil des Zinnoxids zu entfernen.
Danach wurde, wie bei Beispiel I,das Abbildungselement durch
Aufgabe eines Rasters, einer fotoleitenden Lage, einer Elastomerlage und einer Oberflächenelektrodenlage hergestellt.
Das so geschaffene Abbildungselement wurde dann gleichmäßig sichtbarem
Licht durch die NESA-Elektrode ausgegeben und mit der Schlierenoptik
abgelesen. Das auf dem Betrachtungsschirm feststellbare Bild wies einen schwarzen Kreis auf einem hellen Hintergrund auf.
Das bildbehaftete Element nach LIII wurde wie bei Beispiel II gelöscht und dann sichtbarem Licht durch eine transparente Maske
mit einem darauf befindlichen abbildungsgemäßen opaquen Muster
aus einem Quadrat ausgesetzt, wobei das Quadrat nicht zum Kreis -ausgerichtet war.
Wieder wurde das bildbehaftete Element abgelesen und festgestellt daß es zwei Abbildungen enthielt, die sich als dunkler Kreis und
als dunkles Quadrat auf einem hellen Hintergrund darstellen.
Das bildbehaftete Element nach Beispiel LIV wurde dem beschriebenen
Auslöschvorgang unterworfen und dann einem opaquen Bild bestehend aus einem Dreieck auf einer transparenten Maske ausgesetzt, wobei
das Dreieck weder zum Kreis noch zum Quadrat ausgerichtet war.
Nach Ablesen der Bilder wurde festgestellt, daß nur der dunkle Kreis und das Dreieck sichtbar waren. Das Quadrat lag nicht mehr
als sichtbares Bild vor und der Kreis war dauerhaft in das Element
eingegeben.
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Die Vorgehensweise gemäß erstem Paragraph von Beispiel I wurde vorgenommen, um ein NESA-Substrat mit einem darauf befindlichen
optischen Gitter zu erzeugen.
Eine fotoleitende Lösung wurde dann hergestellt, indem man langsam
etwa 78 gr. Poly-N-vinylcarbazol (PVK) in etwa 1200 cm
Tetrahydrofuran (THF) bei Raumtemperatur umrührte. Nach vollständiger Auflösung des PVK wurden etwa 52 gr. 2,4,7-Trinitrofluorenon
(TNF) hinzugefügt und die Lösung über Nacht umgerührt. Die Viskosität der erhaltenen Lösung betrug etwa 100 cPs. Die Lösung
wurde dann gefiltert und auf das Gittersubstrat tauchbeschichtet, so daß darauf eine etwa 5 ,u dicke Lage geschaffen wurde. Danach
wurde eine etwa 6 ,u dicke Lage aus einem 5o Gew.-%igen plastifizierten
Elastomer Typ Dow Corning 182 auf den Fotoleiter aufgeschichtet. Schließlich wurde eine etwa 0,1 ,n dicke Lage aus Gold-Indium-Chrom
auf die freie Oberfläche des Elastomers vakuumaufgedampft.
Das so geschaffene Element wurde dann gemäß nachstehender Reihenfolge
16,300 Zyklen unterworfen:
etwa 400 V wurden zwischen den Elektroden angelegt; etwa 1 Sekunde später wurde es einem abbildungsgemäßen
Muster aus einem transparenten Kreis mit einem Durchmesser von 1,27 cm (0,5 ") durch die NESA-Elektrode
ausgesetzt, wobei die Beleuchtungsstärke gleich etwa 1 0OO erg/cm /Sek. weißem Licht entsprach; etwa eine
Sekunde später wurde das Bild durch eine konventionelle Schlierenoptik abgelesen; etwa eine Sekunde
später wurde die Spannung abgeschaltet; etwa eine Sekunde später wiederholte sich der Zyklus.erneut.
Es wurde festgestellt, daß die Bildaufzeichnungseinrichtung eine Zunahme im Beugungswirkungsgrad (DE) von etwa 51 % bis etwa 66%
609831/0842 -35-
und eine Zunahme in der Nullwiedergabe (ZR) von etwa 3 % bis
etwa 6,7 % besaß. Die Nullwied,ergabe ist der Beugungswirkungsgrad
gemessen an einem Abbildungselement mit keiner am System angelegten Spannung und wird durch Unregelmäßigkeiten im System, z.
B. Kaltverformung, Staub und dergleichen verursacht.
Nach dem letzten Zyklus wurde das Element einer gleichförmigen Beleuchtung mit einer Wellenlänge von weniger als 6 800 S ausgesetzt,
das Bild durch die Schlierenoptik abgelesen und auf einem Projektionsschirm dargestellt. Es wurde festgestellt, daß das
Element ein Bild bestehend aus einem leuchtenden Kreis auf einem hellen Hintergrund enthielt.
■ Beispiele LVII - LVIII
Es wurde nach Beispiel LVI vorgegangen, jedoch betrug die Anzahl der Zyklen, die Beugungswirkungsgrade und die Nullwiedergabe wie
folgt:
31 780 75 % 10 %
82 800 82 % 30 %
In jedem Fall wurde festgestellt, daß die Ergebnisse ähnlich denen nach Beispiel LVI waren, d.h. ein Bild wurde in das Abbildungselement
eingedrückt.
' Beispiele LIX - LXII
Es wurde nach Beispiel LVI vorgegangen, jedoch betrug die angelegte
Spannung etwa 5OO V, der anfängliche DE-Viert etwa 63 % und der
anfängliche ZR-Wert etwa 0,6 %. Die Zyklen-Beugungswirkungsgrade
und Nullwiedergaben waren folgende:
- 36 -
60983 1/08 42
Anzahl der Zyklen | DE |
14 500 | 73- |
30 300 | 68 |
80 8OO | 66 |
148 500 | 49 |
ZR
4,6 8,8
21
37
In jedem Fall wurde festgestellt, daß ähnliche Ergebnisse wie bei Beispiel LVI vorlagen, d.h. eine Abbildung war in das Abbildungselement
eingegeben worden.
Jedes bildbehaftete Element nach Beispielen LVI bis LXII wurde
einem Feld mit entgegengesetzter Polarität etwa 1/10 Sekunde lang unterworfen, gleichzeitig mit sichtbarem Licht tiberflutet und in
seine ursprüngliche Polarität zurückgebracht, so daß irgendwelche vorübergehenden Abbildungen ausgelöscht wurden.
Das Abbildungselement wurde dann wieder gleichmäßig durch die
NESA-Elektrode mit sichtbarem Licht belichtet und mit der Schlierenoptik
gelesen.- Es wurde festgestellt, daß das abgelesene Bild
einen leuchtenden Kreis auf einem hellen Hintergrund aufwies. Dies zeigt an, daß das ursprünglich eingegebene Bild dauerhaft vorlag.
Beispiel I wurde gemäß dem Paragraphen 1 und 2 v/eiterverfolgt,
jedoch wurde kein Gitter oder Rastermuster aufgegeben, vielmehr eineetwa 5 .u dicke Lage aus einem Elastomer bestehend aus einem
Dimethylpolysiloxangel auf der fotoleitenden Lage aufgebracht.
Danach wurde eine etwa 500 R dicke gleichmäßige flexible leitende
Goid-Indium-Lage auf die freie Oberfläche der Elastomerlage durch Vakuumaufdampfen aufgebracht. Eine Maske mit etwa 12,7 cm (5 ")
langen Stahldrähten mit einem Durchmesser von 12,7 /u (0,5 mil)
wurde dann in unmittelbarer Nähe zur gleichmäßigen Metallage an-
6 0 9831/0842 - 37 - "
geordnet; dabei wurden die Drähte in einem Quadratrahmen in einem Abstand von etwa 25 ,u angeordnet, so daß eine etwa 12,7 χ 12,7 ens
(5" χ 5") Matrix geschaffen wurde. Durch Vakuumaufdampfen wurde eine weitere 500 2 dicke Lage aus Gold-Indium auf das Element aufgebracht.
Die Maske wurde dann entfernt. Es wurde festgestellt, daß die Oberflächenelektrode ein Stabmuster von 40 Zyklen aufwies.
Ein elektrisches Feld von etwa 350 V wurde dann am Abbildungselement
mittels der bekannten doppelseitigen Koronaaufladetechnik angelegt. Von der NESA-Seite aus wurde das Element durch eine Maske
mit einem opaquen Quadrat auf einem transparenten Hintergrund belichtet. Die Abbildung wurde mit der konventionellen Schlierenoptik
abgelesen und auf einen Projektionsschirm wiedergegeben.
Es wurde festgestellt, daß das projizierte Bild ein dunkleres
Quadrat auf einem hellen Hintergrund aufwies. Die Abbildung der kompakten Zonen war sehr gut, was darauf hinweist, daß das in die
Oberflächenelektrode eingebaute Gittermodulationsmuster wie gewünscht
die Abbildungsinformation moduliert hatte.
Das bildbehaftete Element nach Beispiel LXX wurde dann durch Erdung
entladen und gleichzeitig mit sichtbarem Licht überflutet, so daß irgendwelche vorübergehenden Abbildungen ausgelöscht wurden.
Das Abbildungselement wurde dann mit einem elektrischen Feld von etwa 350 V wieder versehen und von der NESA-Seite aus durch eine .
Maske belichtet, die einen opaquen Kreis auf einem transparenten Hintergrund aufwies. Die Ablesung zeigte, daß die Abbildung einen
dunkleren Kreis auf einem hellen Hintergrund besaß. Ebenfalls wurde eine gute Abdeckung der kompakten Zonen festgestellt. .Die Dauerhaftigkeit
des Linienmusters wurde durch diese zyklische Vorgehensweise bestätigt.
- 38 609831/0842
Es wurde wie in den Paragraphen 1 und 2 des Beispiels I vorgegangen,
jedoch wurde das Rastermuster nicht aufgegeben/ vielmehr wurde eine etwa 5 ,u dicke Lage aus einem Elastomer bestehend
aus einem Dimethylpolysiloxangel auf der fotoleitenden Lage aufgebracht .
Danach wurde wie bei Beispiel LXX eine Drahtmaske in unmittelbarer
Nachbarschaft zur freien Oberfläche der Elastomer-Lage angeordnet und eine etwa 0,1 ,u dicke Lage aus flexiblem leitenden Gold-Indium
auf das Element durch die Maske aufgegeben. Die Maske wurde entfernt und es zeigte sich, daß auf der Oberfläche des Abbildungselements ein 40-Zyklenmuster geschaffen war.
Das Element wurde dann aufgeladen und wie in Paragraph 3, Beispiel
LXX beschrieben, bildbeaufschlagt. Danach wurde die Abbildung durch
eine Schlierenoptik abgelesen und auf einem Projektionsschirm wiedergegeben.
Es wurde festgestellt, daß das projizierte Bild ein helles Quadrat
auf einem dunklen Hintergrund aufwies. Die Abdeckung der kompakten
Zonen war sehr gut, was wiederum darauf hindeutet, daß das Gittermodulationsmuster,
das in die Oberflächenelektrode eingebaut war, wie gewünscht, die Abbildungsinformation moduliert hat.
• Beispiel LXXIII
Es wurde wie in den Paragraphen 1 und 2 des Beispiels I vorgegangen
und dann eine etwa 5 .u dicke Lage aus einem Elastomer bestehend
aus einem Dimethylpolysiloxangel.auf der fotoleitenden
Lage aufgegeben. .
Danach wurde eine etwa 800 S dicke gleichmäßige flexible leitende
Lage aus Gold-Indium auf die freie Oberfläche der Elastomer-Lage durch Vakuumaufdampfen aufgebracht. Eine Maske mit einem Stück
60983 1/084 2 - 39 -
3,18 mm (1/8") dicken Aluminium mit einem darin ausgeschnittenen
Kreis von einem Durchmesser vqn 1,27cm (0,5") wurde dann in Berührung
mit der Metallage gebracht und eine zusätzliche 400 A
dicke Lage aus Gold-Indium auf das Element durch die Öffnung aufgedampft. Die Maske wurde entfernt und festgestellt, daß die Metallelektrodenlage eine relativ gleichförmige Lage mit einer darauf befindlichen kreisförmigen Aufwölbung besaß.
dicke Lage aus Gold-Indium auf das Element durch die Öffnung aufgedampft. Die Maske wurde entfernt und festgestellt, daß die Metallelektrodenlage eine relativ gleichförmige Lage mit einer darauf befindlichen kreisförmigen Aufwölbung besaß.
Danach wurde ein elektrisches Feld von etwa 340 V am Abbildungselement aufgebracht, indem an die Elektroden ein Potential angelegt
wurde. Das Abbildungselement wurde dann gleichförmig durch die NESA-Glaselektrode sichtbarem Licht mit einer Wellenlänge unter
6800 Α ausgesetzt. Die Abbildung wurde dann über die konventionelle
Schlierenoptik abgelesen und auf einem Projektionsschirm wiedergegeben.
Es wurde festgestellt, daß das projizierte Bild sich aus einem dunklen Kreis mit einem hellen Hintergrund zusammensetzt,
was andeutet, daß die gewünschte Abbildung in das Element eingegeben worden ist. .,
Das bildbehaftete Element nach Beispiel LXXIII wurde wieder einem Feld mit entgegengesetzter Polarität etwa 1/10 Sekunde lang unterworfen,
gleichzeitig mit sichtbarem Licht überflutet und in
seine ursprüngliche Polarität zurückgebracht, um irgendwelche
vorübergehenden Abbildungen auszulöschen.
seine ursprüngliche Polarität zurückgebracht, um irgendwelche
vorübergehenden Abbildungen auszulöschen.
Das Element wurde dann durch die NESA-Elektrode sichtbarem Licht
ausgesetzt und mit der Schlierenoptik abgelesen. Es wurde festgestellt, daß das abgelesene Bild einen dunklen Kreis und einen hellen
Hintergrund hatte. Dies"zeigt wiederum, daß das ursprünglich '
eingegebene Bild dauerhaft vorlag.
Beispiel LXXV .
Das bildbehaftete Element nach Beispiel LXXIV wurde wieder einem
609831/0842 -40-
40 " / 25S4162
Feld mit umgekehrter Polarität etwa 1/10 Sekunde lang ausgesetzt,
gleichzeitig mit sichtbarem Licht überflutet und zu seiner anfänglichen
Polarität zurückgebracht, so daß irgendwelche vorkommenden vorübergehenden Bilder gelöscht wurden.
Das Element wurde dann durch die NESA-Elektrode mit sichtbarem
Licht einem abbildungsgemäßen Muster aus einem opaken Quadrat auf einer transparenten Masek ausgesetzt, wobei das Quadrat nicht zum
Kreis ausgerichtet war. VJieder wurden die Abbildungen am Element abgelesen und festgestellt, daß sie einen dunklen Kreis und ein
dunkles Quadrat auf einem hellen Hintergrund aufwiesen.
Das bildbehaftete Element nach Beispiel LXXV wurde dem beschriebene.n
Auslöschvorgang unterworfen und dann durch eine transparente Maske belichtet. Die Maske besaß ein abbildungsgemaßes opaques
Muster aus einem Dreieck, das nicht zum Kreis und Quadrat ausgerichtet war.
Das Ablesen der Bilder zeigte, daß nur der dunkle Kreis und das Dreieck sichtbar waren. Das Quadrat lag nicht mehr als sichtbares
Bild vor, und der Kreis war dauerhaft in das Element eingegeben.
Es versteht sich, daß verschiedene Abänderungen hinsichtlich der Details, Materialien, Arbeitsschritte und Anordnung der Elemente,
wie sie zur Erläuterung des Wesens der Erfindung beschrieben und
dargestellt wurden, auftreten und von einem Fachmann aufgrund der Offenbarung vorgenommen werden können, wobei derartige Modifikationen
unter den Schutzbereich der Erfindung fallen.
Beispielsweise beziehen sich die Beispiele und andere Bereiche der Beschreibung auf eine Positiv-zu—Positiv-Abbildung, was nicht
als Einschränkung zu betrachten ist. Wie in dem eingangs erwähnten Sheridon-Patent beschrieben wird, kann eine Positiv-zu-Negativ-Abbildung
ohne weiteres bei einer geringen Abänderung an der
- 41 60 98 3 1 /0842
- 41 - . 2554Ί62
schlierenoptischen Ableseeinrichtung vorgenommen werden.
Obschon nicht ausdrücklich darauf hingewiesen wurde, versteht es sich weiter, daß mehr als eine permanente Abbildung in das
Abbildungselement eingegeben werden kann und das die unterschiedlichen Abbildungen unterschiedlichen Lagen von Grenzflächen zugeordnet
werden können.
Obschon in der vorausgehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
der Erfindung spezielle Bauteilproportionen und Verfahrensstufen angegeben worden sind, können auch andere
geeignete Materialien, Proportionen und Verfahrensstufen mit zufriedenstellendem
Ergebnis und unterschiedlicher Qualität verwendet werden. Zusätzlich können andere schon bestehende oder
noch nicht bekannte Materialien den hier verwendeten hinzugefügt werden, um die Eigenschaften der angegebenen Materialien zu ergänzen,
verstärken oder in anderer Weise zu modifizieren.
- 42 609831/0842
Claims (8)
- PatentansprücheΛ). ' Abbildungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß mana) ein Abb i ldungs element mit einer spannungs- oder stromempfindlichen lichtmodulierenden Lage, die sich über einer Lage aus fotoleitendem Material erstreckt, vorsieht,b) physikalisch dauerhaft die fotoleitende Lage zu einem ersten abbildungsgemäßen Muster modifiziert,c) ein elektrisches Feld am Abbildungselement anlegt, undd) das fotoleitende Material einem zweiten abbildungsgemäßen Muster aus einer aktivierenden Strahlung aussetzt, wobei das zweite Muster wenigstens teilweise vom ersten abweicht, so daß Abbildungen entsprechend dem ersten und zweiten abbildungsgemäßen Muster im Abbildungselement geschaffen werden.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,' daß die spannungs- oder stromempfindliche lichtmodulierende Lage ein Elastomermaterial aufweist.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der modifizierende Verfahrensschritt (b) darin besteht, daß die fotoleitende Lage einer UV-Bestrahlung entsprechend dem ersten abbildungsgemäßen Muster ausgesetzt wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste abbildungsgemäße Muster ein Stabmuster ist, das räumlich die durch das Abbildungselement sich fortpflanzende Strahlung moduliert.
- 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbildungselement ferner ein transparentes leitendes Substrat nahe der fotoleitenden Lage und eine flexible leitende Metallage enthält, die sich über die Lage aus dem Elastomermaterial erstreckt.- 43 609831/0842
- 6. ' Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbildungselement ferner ein transparentes leitendes Substrat nahe de*r fotoleitenden Lage und eine flexible leitende Metallage enthält, die sich über die Lage aus dem Elastomermaterial erstreckt.
- 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf optischem Wege die im Abbildungselement geschaffenen Abbildungen rekonstruiert werden.
- 8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine isolierende Flüssigkeitslage nahe
der Seite der leitenden Metallage vorsieht, die der Elastomerlage abgewandt ist.609831/0842HHLeerseite
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