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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.
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Auf dem Gebiet der Abbildungstechnik sind eine weite Gruppe von Abbildungsvorrichtungen
bekannt, die optische Abbildungen durch eine abbildungsgemäße Verteilung von fotoerzeugten
Spannungen oder Strömen auf einem durch Spannung oder Strom veränderbaren Mediumaufzeichnen.
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
spannungs-
oder stromempfindlichen Element, das wiederum das Licht moduliert.
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Bei den zur Familie der Ruticon-Vorrichtungen (der Begriff ist aus
den griechischen Worten "rutis" für Falte und "icon" für Abbildung abgeleitet)1
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 inder Elastomerlage eingebaut
vorgesehen werden. Es bestehen verschiedene Möglichkeiten, um ein elektrisches Feld
an der Elastomerlage 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.
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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 KD2PO4-Kristall als spannungsempfindliche,
lichtmodulierende Lage, die nahe einer fotoleitenden Lage angeordnet ist. Das KD2PO4-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 Pockelrscher Effekt bezeichnet.
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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 KD2PO4-Rristall 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 induzierte
änderung
in dem Ausmaß,in- dem das übertragene Licht verstreut wird. fm Gegensatz zu RD2XO4-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.
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Zahlreiche Abbildungsvorrichtungen sind bekannt, bei denen flüssigkristalline
Materialien als Aufzeichnungsmedium verwendet werden.
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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.
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Elektrooptische Abbildungsvorrichtungen dieser grundsätzlichen Bauart
haben kürzlich eine zunehmende Bedeutung erlangt, da sie sich bei zahlreichen Anwendungsfällen
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 Abbildungselemente, Materialien
zur Verwendung in Abbildungselementen 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.
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Ziel des Erfindung ist es daher, ein neues elektrooptisches Abbildungsverfahren
zu
schaffen.
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Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil
des Anspruchs 1 aufgeführten Maßnahmen erreicht.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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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.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die die Permanentinformation
enthaltende Abbildung ein periodisches oder aperiodisches Rastermuster darstellt.
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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 Abbildungselement,
das
ein "eingebautes" Mutterbild aufweist.
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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.
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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 lichtmodu-lierenden 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.
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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 Oberflachenlage 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 Abbildungseiementes angeordnet wird. Bezeichnenderweise sind
die Koronaaufladungseinrichtungen bei dieser Ausführung entgegengesetzt geladen
und werden mehr oder minder in Ausrichtung zueinander längsbewegt. Darauf hinzuweisen
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.
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Das wahlweise Substrat 12 kann aus irgendeinem geeigneten Material
bestehen, das die erforderlichen mechanischen Eigenschaften besitzt undgje 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 Fttsburgh 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.
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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
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 vorteilhafter1 organische Fotoleiter oder in einer organischen
Matrix befindliche anorganische Fotoleiter vorzusehen. Anorganische Fotoleiter können
verwendet werden, wenn die Lagen relativ dünn sind.
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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 beispielsweise 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, 1970 und K.
Preston in Opt. Acta., Band 16, Seite 579, 1970.
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Die Abbildungselemente und Verfahren, wie sie zuvor beschrieben wurden,
sind bekannt, wobei hier z.B.- auf das zuvor genannte Sheri.don-Patent verwiesen
wird und arbeiten ohne weiteres sowohl nach der Realzeit als auch Speicherweise.
Bei manchen Anwendungsfällen 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
und Reihen unveränderlich sind, während sich
die Daten kontinuierlich verändern. Die vorliegenQe 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 Anzeigebeschichtung
zu schaffen, die Phasen wiederherstellen kann, um das Speicherbild zu erzeugen.
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Der Realzeiteingang wird in gewöhnlicher Weise eingegeben; d.h.
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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 angenoininen,daß die hinzugefügten Verformungen
linear sind und daß das Vorliegen der einen nicht die anderen verändert.
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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 Metallisierprozesses 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 Roronaaufladung
geschaffen werden, oder es muß irgendeine Einrichtung
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.
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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
W-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.
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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 hierzu 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.
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Eine W-Strahlung kann ebenfalls vorteilhaft in abbildungsgemäßer
Weise
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 W-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.
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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, hangt
von der Anzahl der verwendeten Zyklen oder Wiederholungen, dem Material für die
Elektrode und der Materialdicke ab.
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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.
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Da die Grenzflächenbedingungen eine Rolle hinsichtlich der Abbildungsgualität
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
und/oder das Einfangen der Ladung hält eine
Ladungsverteilung ohne Verlust aufgrund Rekombination aufrecht. Die laterale Ladungswanderung
ermöglicht eine Anderung in der Ladungsverteilung 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 Ladungswanderung 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.
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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.
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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 empfangen1 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 lichtmoduiierender
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
Materials, insbesondere der Dielektrizitätskonstanten
abhängt.
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Die neue oder nicht 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.
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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 Uberlappen 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 Abbildungsmuster 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 vorzugsweise ein phasenempfindliches bildrekonstruierendes
System, wie beispielsweise ein schlierenoptisches System verwendet.
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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 104 Sekunden oder mehr. Die Abbildungen können durch irgendeine der bekannten
Techniken gelöscht werden; dazu gehören das überfluten mit Licht, Umkehrung des
Feldes, wobei man dieses auf Null abfallen läßt, Wärmezufuhr oder eine Kombination
dieser Techniken.
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Wie zuvor erwähnt, kann es sich bei der Potentialquelle 20 um eine
Wechselstrom-, Gleichstrom- oder kombinierte Quelle handeln.
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Die Potentialquelle 20 sollte sich abschalten lassen, um rascher die
geschaffenen Abbildungen zu löschen, oder sollte zum selben Zweck eine Polaritätsverlagerung
ermöglichen.
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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,
daß verschiedene spezielle Elemente zusätzlich
zu denjenigen, die in Fig. 1 gezeigt sind, bei diesen unterschiedlichen Ausführungsformen
notwendig sein können.
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Besonders bevorzugte Abbildungselemente nach der Erfindung sind solche,
bei denen die spannungs- oder stromempfindliche lichtmodulierende Lage aus einem
verformbaren Elastomermaterial besteht.
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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.
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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.
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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.
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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 104 Ohm-cm haben. Desweiteren sollten die Gleitmodulen
zwischen etwa 10 bis etwa 108 Dyne/cm² liegen und die dielektrischen Festigkeiten
oberhalb etwa 10 V/mil. (0,4 x 103 V/mm). Vorzugsweise
haben die
Elastomere Durchgangswiderstände oberhalb etwa 1013 Ohm-cm, Gleitmodulen von etwa.10²
bis etwa 105 Dyne/cm² und dielektrische Festigkeiten größer als etwa 500 V/mil.
(20 x 10³ V/mm).
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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.
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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 Nethylradikale darstellen.
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Die Dicke der Elastomerlage 30 liegt typisch im Bereich von etwa 0,1
/U 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.
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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. Andererseits zeigt ein Elastomer mit einem
relativ niedrigen Elastizitätsmodul
einen geringeren Widerstand
gegenüber großen Verformungen und damit eine größere optische Modulation füreinen
bestimmten Wert des elektrischen Feldes.
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Die leitende Flüssigkeitslage 32 kann entweder transparent sein oder
nicht. Nicht transparente leitende Fluide sind Quecksilber, bei Raumtemperatur geschmolzene
Gallium-Indiwm-Legierungen, usw.
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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.
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Bei der Fensterlage 34 kann es sich um irgendein geeignetes Material,
z.B. Glas mit normaler optischer Eigenschaft1 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.
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Beim Betrieb wird ein durch die Spannung von der Potentialquelle
20
erzeugtes Feld am Abbildungselement angelegt und dieses einem abbildungsgemäßen
Strahlungsmuster ausgesetzt. Das elektrische Feld an der Elastomerlage 30 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 typischerweise solange stabile 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.
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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.
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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 entgegenwirken. Natürlich können bei hohen Feldern Instabilitäten
auftreten, da bei solchen hohen Feldern die mechanischen Kräfte nicht exakt im Gleichgewicht
zu den elektrischen Kräften stehen.
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Die thermoplastischen Verformungen zeigen für ein gegebenes Feld keine
derartige definierte Grenze, solange der Thermoplast im erweichten Zustand gehalten
ist.
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Obschon nicht gezeigt, sei darauf hingewiesen, daß bei einem bebevorzugten
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 Abbildungsinformation darstellt, die in
erfindungsg emä er Weise aufgedrückt wird. Das Linienraster ermöglicht das Aufzeichnen
von Abbildungen auf Elastomerlagen mit räumlichen Frequenzen, die wesentlich niedriger
sind als die mitschwingende Verfonmmmgsfrequenz des Elastorners Das Elastomer wird
sich längs des Musters aus den 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 dnrch geeignete optische
bekannte Filtertechniken entfernt werden.
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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 önnen, wenn dies geeignet erscheint. Bei gewissen
bevorzugten Ausführungsbeispielen kann auch ein Rastermuster im Fotoleiter oder
Elastomer auf optische Weise geschaffen werden. Beispielsweise kann die Lotoleitende
Lage einer gleichmäßigen Beleuchtung, gegenüber der sie empfindlich ist, durch ein
Linienraster ausgesetzt werden, so daß in der Lage ein beständiges Leitfähigkeitsmuster
entsprechend den Raster oder Gitter ausgebildet wird. Auch kann beispielsweise die
Elastomerlage einer gleichförmigen UV-Bestrahlung durch ein Linien raster ausgesetzt
werden, wodurch ein dauerhaftes @@ster
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 werden kann.
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In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßes Abbildungselement gezeigt, bei
dem eine Lage aus einem leitenden Gas eine der Elektroden darstellt.
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Das Element ist im wesentlichen gleich dem in Fig. 2 jedoch mit der
Ausnahme, daß die dicke leitende Flüssigkeitslage 32 nach Fig.
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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 Radiofrequenzanregung des Gases in der Ausnehmung oder andere bekannte Techniken,
um ein leitendes gasförmiges Plasma zu erzeugen.
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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 Zu 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 Elastomer lage 30 hält. Der Behälter, der ein Entweichen des leitenden Gases
40 verhindert, muß natürlich luftdicht sein, um das Gas
bei dem
notwendigen Vakuumniveau zu halten.
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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.
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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 Wellenlängenaisgebildet
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 Oberflächenverformungsabbilaungen
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.
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einer Farbe wie rottbegrenzt sind. Ein Grundlkohärentes Licht zur
Bildung der Oberflächenverformungsabbildungen 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
Anzeigeeinrichtungen geeignet, gesehen wird.
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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 werden, vorausgesetzt, daß die
anderen Lagen transparent sind.
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Die leitende Lage 50 kann eine dünne Lage aus einem geeigneten Metall
oder einer Kombination von zwei oder mehr Metallen sein.
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Solche metallische Lagen weisen gewöhnlich eine Dicke zwischen etwa
50 Å bis zu einigen Tausend Å 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 30 aufgegeben wird. Andere, dem
Fachmann begegnende leitende Lagen können ebenfalls im Rahmen der Erfindung verwendet
werden.
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Die dünne leitende Lage 50 hat typischerweise eine ausreichende
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.
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Die leitende Lage 50 besteht vorzugsweise aus Gold und Indium oder
Chrom und Silber, Silber und Titan oder Kombinationen davon.
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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 Metall lagen 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.
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Je nach Belieben kann die Abbildungsvorrichtung 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 Vorrichtung
ohne die Lage 52
gewünscht wird, kann dies bei geringeren Spannungen erfolgen, wodurch die 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.
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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 Quarzsystem in Beziehung
setzt.
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Prinzipiell kann die Frequenzanderung nach der folgenden Beziehung
in Dickeneinheiten umgewandelt werden: tCR = 0,278#fund tAG = 0.190 #f Wenn #f in
Hz angegeben ist, hat t die Dimension Å. 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 Ausführungsformen
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 sind1 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.
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Beispiel I 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 x 6,35 x 0,31 cm (3,5 x 2,5 x 1/8 ") zuschneidet
und das Glas in einem Chromsäurebad reinigt. Danach wird die Oberfläche etwa 1 jU
dick mit einer gefilterten Lösung aus einem Shipley AZ-1350 - Fotowiderstand tauchbeschichtet,
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.
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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.
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Eine fotoleitende Lösung wird dann hergestellt, in dem man 80 gr.
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Poly-N-vinylcarbazol (PVK) und 0,4 gr. Brilliant Green Dye (BG) in
'1000 ml Methylenchlorid auf löst. Brilliant Green Dye wird von der General Dye
Stuff Company, einer Abteilung der General Aniline and Film Corporation hergestellt.
Die Mischung wird eine ausreichende
Zeit lang umaerührt, um eine
vollständige Lösung zu bewirken.
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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.
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Eine etwa 5 u dicke Lage aus Elastomer bestehend aus einem Dimethylpolysiloxangel
wird auf die fotoleitende Lage aufgegeben.
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Das soweit beschriebene Abbildungselement wird dann an der Elastomerseite
etwa 120 Minuten lang einer W-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 2 bei 45
Watt abgibt. Das Reaktionsgerät wird von der Southern New England Ultraviolet Co.,
Middletown, Conn., hergestellt.
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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 i
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.
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Beispiel II Das mit der Abbildung verseheneElement nach Beispiel
1 wurde anschließend einem Feld mit entgegengesetzer Polarität etwa 1/10
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.
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Beispiel III Das nach Beispiel IIbildbeaufschlagte 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.
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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.
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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.
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Beispiel IV Das- nach Beispiel III bildbeaufschlagte Element wurde
dem beschriebenen Auslöschvorgang unterworfen und dann durch eine transparente Maske
mit einem opaquen 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 unter Kreis war dauerhaft in das Element eingegeben.
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Beispiele V bis VIII Es wurde gemäß Beispiel I vorgegangen, jedoch
die W-Bestrahlung etwa über die folgenden Zeitdauern vorgenommen: 15,5 Stunden 8,0
Stunden 5,0 Stunden 2,0 Stunden.
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In jedem Fall lagen dieselben Ergebnisse wie nach Beispiel I vor,
d.h. eine Abbildung war in das Element eingedrungen.
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Beispiele IX bis XX Jedes der vier bildbeaufschlagten Elemente nach
Beispielen V bis VIII wurde jedem Behandlungsvorgang gemäß Beispielen II bis IV
unterworfen.
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In jedem Fall wurde festgestellt, daß eine dauerhafte Originalabbildung
vorlag, und das Element sequentiell mit einer auslöschbaren Bildinformation auf
den neuesten Stand gebracht werden kann.
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e'isp-iei XXI Beispiel Iwurde gemäß dem ersten Satz des Absatzes
3 weiterverfolgt, d.h. durch Aufgabe der Elastomerlage.
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Eine Hälfte des so aufgebauten Elementes wurde etwa eine Stunde und
17 Minuten lang den Dämpfen von Königswasser (3HCl + HN03)
unterworfen.
Das Element wurde dann mit destilliertem Wasser abgespült und getrocknet.
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Danach wurde eine etwa 0,1 /u dicke flexible leitende Gold-Indium-Lage
auf die freie Oberfläche der Elastomerlage durch Vakuumaufdampfung aufgegeben.
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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.
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Es wurde festgestellt, daß das projizierte Bild eine helle Hälfte
und.eine dunkle Hälfte aufweist, wobei die dunkle Hälfte der den Dämpfen ausgesetzten
Hälfte entsprach.
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Beispiel XXII 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.
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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.
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B'e'ispiel'XXIII Das bildbeaufschlagte Element nach Beispiel XXII
wurde wieder einem Feld mit entgegengesetzter Polarität etwa 1/10 Sekunden lang
ausgesetzt
und gleichzeitig mit sichtbarem Licht überflutet und in seine ursprüngliche Polarität
zum Löschen von irgendwelchen vorübergehenden Abbildungen zurückgebracht.
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Das Element wurde dann durch die NESA-Elektrode mit sichtbarem Licht
einem abbildungsgemäßen Muster aus einem opaauen Quadrat auf einer transparenten
Maske ausgesetzt, wobei das Muster nicht in Ausrichtung zu der den Dämpfen ausgesetzten
Hälfte stand.
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Die Abbildungen am Element wurden wieder abgelesen und ergaben daß
auf einem hellen Hintergrund eine dunkle Halbplatte und ein dunkles Quadrat vorlagen.
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Beispiel XXIV Das mit Abbildung versehene Element nach Beispiel XXI
II 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.
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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.
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Beispiel XXV - XXVII Es wurde gemaß Beispiel XXI vorgegangen, jedoch
betrugen die Zeiten/während denen das Element den Säuredärnfen ausgesetzt war, etwa
wie folgt: 1 Stunde 1/2 Stunde 1/4 Stunde
Es wurde festgestellt,
daß in jedem Fall eine dauerhafte Abbildung in die Bildaufzeichnungseinrichtung
eingegeben war.
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Beispiele XXVI II - XXXVI Jedes der drei mit Abbildung beaufschlagten
Elemente nach Beispielen XXV bis XXVII wurde jedem der Schritte gemäß Beispielen
XXII bis XXIV unterworfen.
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In jedem Fall wurde festgestellt, daß die ursprüngliche Abbildung
dauerhaft vorlag und das Element secruentiell mit einer auslöschbaren Bildinformation
auf den neuesten Stand gebracht werden kann.
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Beispiel XXXVII 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.
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Die Oberfläche der fotoleitenden Lage wurde dann mit einer Maske in
Berührung gebracht, die auf einem opaauen Hintergrund einen transparenten Kreis
mit einem Durchmesser von 1,27 cm (0,5 ") aufwies. Danach erfolgte eine Bestrahlung
mit UV-Licht einer vorherrschenden Wellenlänge von 2537 Å (wie beim vorhergehenden
Beispiel), wobei dies etwa 14,75 Stunden lang vorgenommen wurde.
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Die Maske wurde dann entfernt und die foto leitende 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 Silikonharzsießverbindung
handelt. Dieses Element wurde dann mit einer etwa 0,1 /u dicken Lage aus Gold-Indium
vakuumbeschichtet.
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Das Element wurde dann einem Potential von etwa 500 V ausgesetzt und
gleichmäßig durch die NESA-Glaselektrode mit sichtbarem Licht einer Wellenlänge
unterhalb 6800 i ausgesetzt. Die Abbildung wurde mittels einer konventionellen Schlierenoptik
abgelesen und auf
einem Projektionsschirm dargestellt.
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Es wurde festgestellt, daß die Abbildung einen dunklen Kreis auf einem
hellen Hintergrund aufwies.
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Beispiel XXXVIII 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.
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Das Abbildungselement wurde dann wieder gleichmaßig sichtbarem Licht
durch die NESA-Elektrode 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.
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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.
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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.
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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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Beispiel XL 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.
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Nach Ablesen der Bilder wurde festgestellt, daß nur der dunkle Kreis
und das Dreieck sichtbar waren. Das Quadrat lag nicht mehr als sichtbares Bild vorn
und der Kreis war dauerhaft in das Element eingegeben.
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Beispiele XLI - XLI II 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.
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Beispiele XLIV -Jedes der drei abgebildeten Elemente nach Beispielen
XLI bis XLIII wurde jedem Verfahrensschritt gemäß Beispielen XXXVII bis XXXIX unterworfen.
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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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Beispiel LIII
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.
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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.
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Beispiel LIV 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.
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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.
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Beispiel LV 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.
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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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Beispiel LVI Die Vorgehensweise gemäß erstem Paragraph von Beispiel
I wurde vorgenommen, um ein NESA-Substrat mit einem darauf befindlichen optischen
Gitter zu erzeugen.
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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 50 Gew.-%igen
plastifizierten Elastomer Typ Dow Corning 182 auf den Fotoleiter aufgeschichtet.
Schließlich wurde eine etwa 0,1 /u dicke Lage aus Gold-Indium-Chrom auf die freie
Oberfläche des Elastomers vakuumaufgedampft.
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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 1 000 erg/cm²/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.
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Es wurde festgestellt, daß die Bildaufzeichnungseinrichtung eine Zunahme
im Beugungswirkungsgrad (DE) von etwa 51 % bis etwa 66%
und eine
Zunahme inder Nullwiedergabe (ZR) von etwa 3 % bis etwa 6,7 %. besaß. Die Nullwiedergabe
ist der Beugungswirkungsgrad gemessen an einem Abbildungselement mit keiner am System
angelegten Spannung und wird durch Unregelmäßigkeiten im System, z.
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B. Kaltverformung, Staub und dergleichen verursacht.
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Nach dem letzten Zyklus wurde das Element einer gleichförmigen Beleuchtung
mit einer Wellenlänge von weniger als 6 800 2 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.
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Beispiele LVII - LVIII Es wurde nach Beispiel LVI vorgegangen, jedoch
betrug die Anzahl der Zyklen, die Beugungswirkungsgrade und die Nullwiedergabe wie
folgt: Anzahl der Zyklen 'DE ZR 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.
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Beispiele LIX - LXII Es wurde nach Beispiel LVI vorgegangen, jedoch
betrug die angelegte Spannung etwa 500 V, der anfängliche DE-Wert etwa 63 % und
der anfängliche ZR-Wert etwa 0,6 %. Die Zyklenugungswirkungsgrade und Nullwiedergaben
waren folgende:
Anzahl der Zyklen -~ ZR 14 500 73 .% 4,6 % 30 300
68 % 8,8 % 80 800 66 % 21 % 148 500 49 % 37 % In jedem Fall wurde festgestellt,
daß ähnliche Ergebnisse wie bei Beispiel LVI vorlagen, d.h. eine Abbildung war in
das Abbildungselement eingegeben worden.
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-Bei-spiele LXIII - - LXIX Jedes bildbehaftete Element. nach Beispielen
LVI bis LXII wurde 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 ausgelöscht
wurden.
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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.
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Beispiel LXX Beispiel I wurde gemäß dem Paragraphen 1 und 2 weiterverfolgt,
jedoch wurde kein Gitter oder Rastermuster aufgegeben, vielmehr eine etwa 5 /U dicke
Lage aus einem Elastomer bestehend aus einem Dimethylpolysiloxangel auf der fotoleitenden
Lage aufgebracht.
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Danach wurde eine etwa 500 2 dicke gleichmäßige flexible leitende
Gold-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
angeordnet;
dabei wurden die Drähte in einem Quadratrahmen in einem
Abstand von etwa 25 /U angeornet, so daß eine etwa 12,7 x 12,7 cm (5" x 5") Matrix
geschaffen wurde. Durch Vakuumaufdampfen wurde eine weitere 500 Å 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.
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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.
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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.
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Beispiel LXXI Das bildbehaftete Element nach Beispiel LXX wurde dann
durch Erdung entladen und gleichzeitig mit sichtbarem Licht überflutet, so daß irgendwelche
vorübergehenden Abbildungen ausgelöscht wurden.
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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.
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Beispiel LXXII 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.
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Danach wurde wie bei Beispiel LXX eine Drahtmaske in unmittelbarer
Nachbarschaft zur freien Oberfläche der Elastomer-Lage angeordnet und eine etwa
0,1 Zu 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.
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Das Element wurde dann aufgeladen und1 wie in Paragraph 3, Beispiel
LXX beschrieben, bildbeaufschlagt. Danach wurde die Abbildung durch eine Schlierenoptik
abgelesen und auf einem Projektionsschirm wiedergegeben.
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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.
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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.
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Danach wurde eine etwa 800 i dicke gleichmäßige flexible leitende
Lage aus Gold-Indium auf die freie Oberfläche der Elastomer-Lage durch Vakuumaufdampfen
aufgebracht. Eine Maske mit einem Stück
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 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.
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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 2 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.
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Beispiel LXXIV 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.
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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.
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Beispiel LXXV Das bildbehaftete Element nach Beispiel LXXIV wurde
wieder einem
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.
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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. Wieder wurden
die Abbildungen am Element abgelesen und festgestellt, daß sie einen dunklen Kreis
und ein dunkles Quadrat auf einem hellen Hintergrund aufwiesen.
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Beispiel LXXVI Das bildbehaftete Element nach Beispiel LXXV wurde
dem beschriebenen Auslöschvorgang unterworfen und dann durch eine transparente Maske
belichtet. Die Maske besaß ein abbildungsgemäßes opaques Muster aus einem Dreieck,
das nicht zum Kreis und Quadrat ausgerichtet war.
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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.
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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.
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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
schlierenoptischen Ableseeinrichtung vorgenommen werden.
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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.
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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 ergänze, verstärken oder in anderer Weise zu modifizieren.