DE2558409C2

DE2558409C2 - Verfahren zur Wiedergabe von Bildern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2558409C2
Application number: DE2558409A
Authority: DE
Inventors: Lydie Paris Thirant
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1974-12-24
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1982-04-15
Also published as: GB1536568A; US4240712A; JPS5854367B2; FR2296197A1; DE2558409A1; JPS51108529A; FR2296197B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.

Es ist bekannt, daß tiefgreifende Änderungen der optischen Eigenschaften von Flüssigkristallen nicht nur dadurch erzielt werden können, daß an sie elektrische Felder angelegt werden (elektrooptische Effekte), sondern auch dadurch daß sie Temperaturänderungen ausgesetzt werden (thermooplische Effekte). Diese thermooptischen Effekte sind in verschiedenen bekannten Vorrichtungen zur Wiedergabe von Bildern angewendet worden.

Ein aus der US-PS 37 96 999 bekanntes Verfahren besteht darin, daß eine Zelle gebildet wird, indem zwischen zwei lichtdurchlässigen Platten eine gleichmäßig orientierte und somit vollkommen lichtdurchlässige dünne Schicht aus einem sich im smektischen Zustand befindlichen Material angebracht wird. Diese Zelle wird punktweise von einem Lichtbündel abgetastet, das im allgemeinen im nahen Infrarotbereicli gewählt ist und von dem das zu schreibende Bild übertragenden Videosignal intensitätsmoduliert ist. Wenn die von dem Lichtbündel zu einem Punkt übertragene Energie ausreichend war, um das die Zelle bildende Material vom smektischen Zustand in den flüssigen isotropen Zustand überzuführen, dann entsteht an dieser Stelle bei der Rückkehr des Materials in den ursprünglichen smektischen Zustand eine ungeordnete Struktur, die diesen Punkt der dünnen Schicht streuend macht; andererseits behalten die Punkte, an denen die Lichtenergie des modulierten Lichtbündels nicht ausreichend war, um die Verschmelzung herbeizuführen, die gleichmäßig geordnete Struktur bei und bleiben lichtdurchlässig. Das Bild wird auf diese Weise in Form von streuenden Punkten auf lichtdurchlässigem Grund geschrieben.

Es ist möglich, in ausgewählter Weise einen Teil des gespeicherten Bildes zu löschen. Zu diesem Ziel wird an die Schichtanordnung ein elektrisches Gleichfeld oder vorzugsweise ein Wechselfeld angelegt, während das

Lichtbündel unter erneuter Abtastung der Zelle diejenigen Punkte, die gelöscht werden sollen, wieder in den flüssigen isotropen Zustand versetzt. Bei der anschließenden Rückkehr in den smektischen Zustand richtet das Feld die Moleküle aus, die wieder die ursprüngliche geordnete lichtdurchlässige Struktur annehmen.

Dieses Verfahren erfordert die Verwendung einer Hochleistungsstrahlungsquelle, da die Wärmemenge bedeutend ist, die sie zu den streuend zu machenden Punkten aer Schicht übertragen muß. Tatsächlich erfolgt der Übergang vom smektischen Zustand in den flüssigen Zustand niemals direkt, sondern unter Zwischenschaltung des nematischen Zustands; die zu durchlaufende Temperaturspannung ist daher beträchtlieh, und außerdem müssen die gebundenen Wärmemengen der Änderung vom smektischen Zustand in den nematischen Zustand und vom nematischen Zustand in den flüssigen isotropen Zustand geliefert werden.

Zur Reduzierung der an die Lichtquelle gestellten Leistungsanforderungen ist aus der US-PS 38 36 243 bekannt, das sich im smektischen Zustand befindliche Materia! durch eine Mischung von Materialien im nematischen Zustand und im cholesterischen Zustand zu ersetzen. Der Obergang in den flüssigen isotropen Zustand erfolgt dann direkt. Jedoch ist das selektive Löschen des Bildes nicht mehr möglich, da sich diese Mischungen, wenn sie einem elektrischen Feld ausgesetzt werden, unabhängig von jeglicher Erwärmung wieder ausrichten, d. h. daß das angelegte elektrische Feld die gesamte Schicht wieder ausrichtet, was eine Gesamtlöschung ergibt.

Aus »Appl. Phys. Lett.«, 19 (1971), S. 241-242, geht hervor, daß die Intensität des von einer dünnen Schicht aus einem mesomorphen, in der smektischen Phase befindlichen Materials durchgelassene Licht modifiziert werden kann, indem an diese Schicht eine Gleich- oder Wechselspannung angelegt wird; ferner geht aus dieser Druckschrift hervor, daß der beschriebene Effekt zur Molekülorientierung unter der Einwirkung eines elektrischen Feldes angewendet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art zur Wiedergabe von Bildern zur schaffen, bei dem die zum Erzeugen des Bildes in der Schicht aus dem den smeklischen Zustand aufweisenden Material notwendige Energie sehr gering ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung d'eses Verfahrens anzugeben.

Die erfindungsgemäße Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist in bezug auf das Verfahren im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 und in bezug auf die Vorrichtung im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 6 angegeben. Beim erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die benötigte Energie so gering, daß es möglich ist, gleichzeitig alle Punkte des Bildes zu erzeugen, das in seiner Gesamtheit auf die Schicht projiziert wird und nicht Punkt für Punkt geschrieben wird. Das dadurch erhaltene Bild kann entweder in seiner Gesamtheit oder auch an ausgewählten Stellen gelöscht werden, was ermöglicht, es teilweise zu ändern, ohne daß es insgesamt gelöscht werden muß.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Strukturänderungen einer Materialschicht als Folge von örtlichen Erwärmungen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und

Fig.2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die smektische Struktur teilt sich in zwei Gruppen, nämlich die smektische Struktur A und die smektische Struktur C, die beide durch die Anordnung der langen Moleküle gemäß paralleler, gleich weit voneinander entfernter Ebenen gekennzeichnet sind; in der ersten Struktur (A) sind die Achsen der langen Moleküle senkrecht zu diesen Ebenen ausgerichtet, während sie in der zweiten Struktur (C) mehr oder weniger gegen diese Ebenen geneigt sind.

Wie in den anderen mesomorphen Zuständen äußern sich die Änderungen der gleichmäßigen Ausrichtung einer im smektischen Zustand btfindlichen dünnen Schicht vom optischen Standpunkt aus durch eine Änderung der Lichtdurchlässigkeit. Wenn die dünne Schicht mit gleichmäßiger Orientierung vollkommen lichtdurchlässig ist, bringt die Erzeugung von Bereichen, die bestimmte Orientierungen aufweisen, im inneren der Schicht das gleichzeitige Auftreten eines streuenden Zustandes mit sich, der umso ausgeprägter ist, je stärker die Unterschiede der Orientierung sind.

Wie bereits erwähnt worden ist, ist kein Material bekannt, das einen direkten Übergang aus dem smektischen Zustand in den flüssigen isotropen Zustand aufweist. Außerdem z:igt sich bei der Erhöhung der Temperatur eines im smektischen Zustand befindlichen Materials die Existenz einer ersten Übergangstemperatur, bei der das Material vom smektischen Zustand in den nematischen Zustand übergeht, sowie einer zweiten Übergangstemperatur, bei der das Material aus dem nematischen Zustand in den flüssigen isotropen Zustand übergeht.

Es ist bekanni. daß es wie in den anderen mesomorphen Zuständen möglich ist, den das Material mit smektischer Struktur bildenden langen Molekülen eine vorbestimmte Orientierung bezüglich der Wände aufzuprägen, die die dünne Schicht einschließen, indem diese Wände vor der Einführung des mesomorphen Materials einer entsprechenden Oberflächenbehandlung unterzogen werden. Zur Ausrichtung der Moleküle parallel zu den Wänden kann auf diesen durch Aufdampfen unter flachem Einfallswinkel eine dünne Siliziummonoxidschicht aufgebracht werden; sie können auch mit einem dünnen Film eines Oberflächenbehandlungsmittels wie M.A.P. (n-Methyl-3-aminopropyltrimethoxysilan) überzogen werden, oder es kann das Polierverfahren von Chatelain angewendet werden. Eine zum Träger senkrechte Ausrichtung der Moleküle könnte auch mittels anderer Arten von Oberflächenbehandlungsmitteln wie D.M.O.A.P. (Chlorid von m-n-DiiTiethyl-n-octadecyl-3-aminopropyltrimethoxysilan) erhalten werden.

Es ist auch bekannt, daß die Moleküle, die die mesomorphe Zustände aufweisenden Materialien bilden, unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes unter gewissen Umständen stark polarisiert«'· und somit einer Ausrichtung zugänglich sind. Es wird zwischen Molekülen mit positiver dielektrischer Anisotropie, bei denen die induzierte Polarisationskomponente längs der Molekülachse größer als die Komponente senkrecht zu der Achse ist und die die Neigung zeigen, sich parallel zum angelegten elektrischen Feld auszurichten, sowie Molekülen mit negativer dielektrischer Anisotropie, bei denen die Komponente in Richtung der Achse kleiner als die Komponente senkrecht zur Achse ist und die die

Neigung zeigen, sich senkrecht zum Feld auszurichten, unterschieden.

Beim Stand der Technik wird diese Wirkung des elektrischen Feldes dazu verwendet, die gleichmäßige Orientierung einer dünnen Schicht im smektischen Zustand teilweise oder ganz zu erhalten; zu diesem Zweck wird die Temperatur der auszurichtenden Zone in der dünnen Schicht bis zum Übergang des Materials in den nematischen oder flüssigen isotropen Zustand angehoben. Das beim Abkühlen bis zum smektischen Zustand an die dünne Schicht angelegte elektrische Feld bewirkt eine gleichmäßige Ausrichtung der Moleküle.

Dieser Zustand der gleichmäßigen Ausrichtung, der die entsprechende Zone lichtdurchlässig macht, bleibt bestehen, wenn die Anlegung des Feldes aufhört. Aus Arbeiten, die in den Laboratorien der Anmeldenn ausgeführt worden sind, ist auch bekannt, daß gewisse Materialien, die einen smektischen Zustand A aufweisen, insbesondere Materialien der Gruppe der Diphenylnitrile mittels eines angelegten Feldes in einen Zustand der gleichmäßigen Ausrichtung gebracht werden können, ohne daß es notwendig ist, sie einen anderen Zustand, etwa den nematischen oder flüssigen isotropen Zustand durchlaufen zu lassen. In allen Fällen kann das elektrische Feld ein Gleichfeld oder ein Wechselfeld sein, wobei jedoch vorzugsweise ein Wechselfeld gewählt wird, damit die elektrochemischen Wirkungen, die das Material verändern, auf ein Minimum verringert werden.

Neue Untersuchungen, die in den Laboratorien der Anmelderin ausgeführt worden sind, führten zu den folgenden Ergebnissen, die in der hier beschriebenen Erfindung angewendet werden: Wenn eine dünne Schicht aus einem einen smektischen Zustand aufweisenden Material, die zwischen zwei Wänden angebracht ist, die einer entsprechenden Oberflächenbehandlung zur Aufprägung einer gleichmäßigen Ausrichtung der Moleküle des Kristalls behandelt worden sind, und die dann, wie oben angegeben wurde, einem elektrischen Feld ausgesetzt wird, das die Umorientierung der Gesamtheit der Moleküle gemäß einer senkrecht zu der von den Wänden aufgeprägten Richtung ermöglicht, auf eine Temperatur erwärmt wird, die geringfügig unter der Temperatur des Obergangs smeklisch-nematisch liegt, dann richten sich die Moleküle spontan wieder entsprechend der ursprünglich von den Wänden aufgeprägten Orientierung aus. Wenn nur gewisse Abschnitte der smektischen Schicht erwärmt werden, erfolgt die Umonentierung nur in diesen Bereichen, und es ist festzustellen, daß die Verbindungszone zwischen den umorientierten Bereichen und den anderen Bereichen das Licht sireui. Insbesondere gilt, daß bei einer ausreichend punktfüiungen Ausgestaltung des erwärmten Bereichs dieser vollständig von der Obergangszone eingenommen wird, so daß der gesamte Punkt wie ein streuender Punkt erscheint Dies läßt sich beobachten, solange der Durchmesser des erwärmten Bereichs nicht den drei- bis vierfachen Wert der Dicke der Schicht überschreitet

Bei dem hier zu beschreibenden Verfahren wurden diese Ergebnisse dazu verwendet, in eine dünne Schicht aus einem smektischen Kristall ein Bild in Form von aneinander grenzenden streuenden Punkten zu schreiben. Das Aufzeichnen von Halbtönen kann durch Variieren des Abstandes der Punkte oder des Punktdurehmessers erhalten werden.

F i g-1 zeigt in sehr schematischer Form die Strukturänderungen einer Schicht aus einem Material im smektischen Zustand, das diese Strukturänderungen durch örtliche Erwärmungen erfahren hat, sowie die räumliche Verteilung der Energie (beispielsweise der Lichtenergie), die diese Strukturänderungen mit sich gebracht hat.

Im unteren Teil der Figur ist eine dünne Schicht 1 eines smektischen Materials mit positiver dielektrischer Anisotropie dargestellt. Ein auf die Wände der in der Figur nicht dargestellten lichtdurchlässigen Platten, die

ίο die Schicht einschließen, aufgebrachtes Oberflächenbehandlungsmittel (beispielsweise M.A.P.) erzeugt Oberflächenkräfte, die die in der Figur in Form kleiner Stäbchen dargestellten Moleküle parallel zur Schichtebene auszurichten trachten. Ein zur Schichtebene senkrechtes elektrisches Feld h hat ermöglicht, die Moleküle gleichmäßig senkrecht zu den Wänden auszurichten; diese Ausrichtung ist in den Bereichen 10 erkennbar. Diese Bereiche, die keiner Erwärmung ausgesetzt sind, haben ihre gleichmäßige Ausrichtung beibehalten; sie sind lichtdurchlässig, im Gegensatz dazu haben die Moleküle in den Bereichen 11 und 12. die einer vorübergehenden Erwärmung ausgesetzt worden sind, also einer Erwärmung, die die Viskosität herabsetzt, die Neigung gezeigt, sich wieder parallel zu den Wänden auszurichten. Diese Wiederausrichtung ist in der Mitte des breitesten Bereichs 11 vollkommen, und der Anschluß zwischen den zwei Ausrichtungen, nämlich der parallelen und der senkrechten, erfolgt über eine makroskopisch ungeordnete, sogenannte fokalkonische Struktur, die das Licht streut. Wenn der erwärmte Bereich ausreichend schmal ist, was für den Bereich 12 gilt, erscheint nur die fokalkonische Struktur. Die zwei Bereiche 11 und 12 erscheinen in Form von streuenden Punkten, wobei der Durchmesser des Punkts 11 größer als der des Punktes 12 ist.

Die im oberen Teil der Fig. 1 angegebenen Kurven Cl und C2 zeigen die räumliche Verteilung der Lichtintensität, die die Erwärmung der Schicht 1 hervorgerufen hat. Bei der Kurve Cl ist die verwendete Lichtintensität für die zwei Bereiche 11 und 12 gleich, jedoch bedeckt sie beim Bereich 11 eine größere Fläche als beim Bereich 12. Im Gegensatz dazu haben in der Kurve C2 die Lichtintensitäten mit verschiedenen Werten gleich große Bereiche beleuchtet Auf Grund der thermischen Streuung im Inneren der Schicht ist das umgeordnete Volumen umso größer, je höher die Lichtintensität ist. Das gleiche Ergebnis könnte erhalten werden, wenn an Punkte gleicher Ausdehnung eine gleiche Wärmemenge pro Zeiteinheit im Verlauf kürzerer oder längerer Zeitperioden angelegt wird.

Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindüngsgcir.äßer. Vorrichtung, die das Schreiben eines Bildes in eine dünne Schicht aus einem Material in der smektischen Phase ermöglicht

Eine dünne Schicht aus Octylnitril-4,4'-diphenyl mit einer Dicke von etwa 20 μπι ist zwischen zwei parallelen Glasplatten 20 und 21 eingeschlossen, die mit Hilfe der Beilagstücke 30 und 31 im gewünschten Abstand voneinander gehalten werden. Auf den Innenflächen der

Platten dienen zwei gleichmäßige Oberzüge 40 und 41 aus Zinnoxid mit gleichem spezifischen Widerstand als lichtdurchlässige Elektroden. Sie sind ihrerseits mit einem MA.P.-Film 50 und 51 überzogen, der die Grenzfläche zwischen dem Zinnoxid und der dünnen Schicht 1 bildet Zwischen die zwei Enden jeder Elektrode 40 und 41 ist eine gleiche einstellbare • Potentialdifferenz mit Hilfe von zwei gleichen Spannungsquellen 401 und 411 und zwei gekoppelten

Regelwiderständen 402 und 412 angelegt. Auf diese Weise fließt durch die zwei Elektroden ein Strom mit einstellbarer Stärke, der auf Grund des Joule-Effekts ermöglicht, die Temperatur der dünnen Schicht 1 unter Beibehaltung einer konstanten Potentialdifferenz beiderseits dieser dünnen Schicht einzustellen. Ein Wechselspannungsgenerator 410 ermöglicht das Anlegen einer einstellbaren Spannung mit einer Frequenz von etwa 10 kHz an die Elektroden 40 und 41.

Das zu projizierende Bild wird von einem Diapositiv 6 gebildet. Dieses Diapositiv wird in einen herkömmlichen Projektor eingeführt, der eine Lichtquelle 60, einen Kondensator 61 und ein Projektionsobjektiv 62 enthält und das Abbild des Diapositivs 6 in der Ebene der dünnen Schicht 1 erzeugt.

Das Diapositiv 6 kann von einem zuvor gerasterten Bild erzeugt sein: in diesem Fall kann es direkt in die dünne Schicht eingeschrieben werden. Zum Einschreiben eines nicht gerasterten Bildes wird ein beispielsweise auf einer Photoplatte aufgezeichnetes Raster 63 unmittelbar beim Diapositiv 6 angeordnet: die Weite dieses Rasters ist derart bemessen, daß das in die Ebene der Schicht 1 projizierte Rasterbild eine Weite in der Größenordnung der Schichtdicke von etwa 20 μΐη hat.

Die Einstellwiderstände 402 und 412 sind so eingestellt, daß die Temperatur der Schicht in der Nähe von 2b°C gehalten wird. Das Octylnitril-4,4'-diphenyl, dessen Übergangsiemperaturen vom festen in den smektischen Zustand und vom smektischen in den nematischen Zustand 20⁰C bzw. 32°C betragen, wird somit im smektischen Zustand gehalten.

Bei gelöscht gehaltener Lichtquelle 60 wird für eine sehr kurze Zeitdauer, die einige Millisekunden nicht überschreitet, mittels des Generators 410 eine Wechselspannung in der Größenordnung von 40 V zwischen die Elektroden 40 und 41 angelegt. Das auf diese Weise geschaffene, senkrecht zur Ebene der Schicht 1 verlaufende elektrische Feld, bewirkt eine parallel zur Feldrichtung verlaufende Ausrichtung der Moleküle, deren dielektrische Anisotropie positiv ist. Die auf diese Weise in eine gleichmäßige Ausrichtung gebrachte Schicht 1 ist gleichmäßig lichtdurchlässig.

Nun wird die Lichtquelle 60 eingeschaltet, so daß das Bild des Diapositivs 6 in die Ebene der Schicht 1 projiziert wird. Der im nahen Infrarotbereich liegende Spektralanteil des projizierten Lichts wird von dem die Elektroden 40 und 41 bildenden Zinnoxid absorbiert, und die freigesetzte Wärme wird auf die angrenzende Schicht 1 übertragen. In den erwärmten Abschnitten kippen die Moleküle um und versuchen sich parallel zu den Wänden auszurichten. Das projizierte Bild ist auf diese Weise ein Mittel zum selektiven Erwärmen der Schicht. Auf Grund des Rasters 63 besteht es aus einer Aneinanderreihung von Leuchtpunkten mit konstantem Abstand, gleicher Ausdehnung und veränderlicher Intensität, was dem in Fig.2 durch die Kurve CT. dargestellten Fall entspricht Es setzt sich in der Schicht 1 in die Form von streuenden Punkten um. deren Abstand konstant ist und deren Durchmesser umso größer ist, je heller der Leuchtpunkt im projizierten Bild ist und je höher die von der Schicht somit erreichte Temperatur in der Mitte des Punkts ist Die Einschreibschwelle hängt von der Zeitdauer ab, für die die Projektion des Bildes zugelassen wird. Die Umordnung der Moleküle zeigt sich, sobald die Temperatur des Punkts 29°C übersteigt und sie erfolgt umso schneller, je mehr sich die_ Temperatur dem Wert 32°C entsprechend dem Übergang vom smektischen in den nematischen Zustand annähert. Wenn eine Belichtungszeit in der Nähe einer Sekunde angenommen wird, hat die der Schicht zuzuführende Energie einen Wert in der Größenordnung von Millijoule/cm², und zwar etwa 4 Nanojoulc pro Punkt.

Das auf diese Weise eingeschriebene Bild kann für eine Dauer aufbewahrt werden, die mehrere Wochen überschreiten kann. Es ist möglich, das Bild in selektiver Weise zu löschen. Zu diesem Zweck werden die zu löschenden Punkte auf eine Temperatur zwischen 29 und 32°C erwärmt, während an die Elektroden 40 und 41 mit Hilfe des Generators 410 eine Spannung in der Größenordnung von 10 V angelegt wird. Das auf diese Weise angelegte elektrische Feld bewirkt eine Umordnung der Moleküle der erwärmten Punkte parallel zur Feldrichtung, so daß die Punkte wieder lichtdurchlässig werden. Die Erwärmung der zu löschenden Punkte kann dadurch erzielt werden, daß das Diapositiv 6 durch eine lichlundurchlässige Maske ersetzt wird, bei der die in der dünnen Schicht zu löschenden Bereiche lichtdurchlässig sind. Das Raster 63 wird dann zurückgezogen, und die Lichtquelle 60 wird eingeschaltet, während die Schicht 1 der Wirkung des elektrischen Feldes ausgesetzt wird. Es ist auch möglich, in der das Diapositiv 6 enthaltenden Ebene bei zurückgezogenem Diapositiv 6 und bei zurückgezogenem Raster 63 sowie bei gelöschter Lichtquelle 60 eine punktförmige Lichtquelle anzubringen, so daß das Objektiv 62 auf die Schicht 1 einen Lösch-Lichtfleck projiziert. Dieses Verfahren kann auch zum Schreiben durch Überschreiben von Informationen über ein bereits eingeschriebenes Bild angewendet werden; die Wechselspannung wird dann nicht mehr zwischen die Elektroden angelegt, und das Raster wird wieder an seine Stelle gebracht.

Zum vollständigen Löschen des geschriebenen Bildes wird die Schicht 1 wieder in ihren gleichmäßig lichtdurchlässigen Zustand gebracht, in dem so verfahren wird, wie oben angegeben wurde, nämlich dadurch, daß die Lichtquelle 60 ausgeschaltet wird, und daß mit Hilfe des Generators 410 eine Spannung in der Größenordnung von 40 V an die Elektroden 40 und 41 angelegt wird. Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, zur Bildung der dünnen Schicht 1 ein Material zu verwenden, das einen smektischen Zustand A aufweist, ohne daß es dabei, wie insbesondere die Materialien der Gruppe der Diphenylnitrile, die Fähigkeit hat, in einen gleichmäßigen Ausrichlzustand ohne Durchgang durch einen anderen Zustand versetzt zu werden. Zur gleichmäßigen Ausrichtung der Schicht 1 wird die Einstellung der gekoppelten Einstellwiderstände 402 und 412 verändert so daß die Spannung an den Klemmen der Elektroden 40 und 41 so erhöht wird, daß die Temperatur der Schicht i vorübergehend auf eine leicht über der Übergangstemperatur vom smektischen in den nematischen Zustand des verwendeten Materials liegende Temperatur erhöht wird; dann wird an die Schicht mittels des Generators 410 eine Spannung in der Größenordnung von 1 V pro Mikron der Schichtdicke angelegt während mit Hilfe einer neuen Einstellung der gekoppelten Einstellwiderstände die Schichttemperatur wieder abgesenkt wird, damit die Rückkehr des Materials in den smektischen ^Zustand erreicht wird. Das Einschreiben erfolgt also in Übereinstimmung mit dem zuvor beschriebenen Vorgang. Zur Erzielung einer selektiven Löschung wird so vorgegangen, wie oben angegeben wurde, doqh muß die Intensität der zum Löschen verwendeten Lichtquelle ausreichend sein, um die zu löschenden Punkte vom smektischen Zustand in

den nemutischen Zustand überzuführen; die an die Schicht angelegte Spannung hat immer noch einen Wert in der Größenordnung von Volt pro Mikron der Schichtdicke.

Es können auch Materialien verwendet werden, die einen smektischen Zustand C aufweisen, obgleich die gleichmäßige Ausrichtung der Schicht 1 dabei wesentlich schwieriger zu erzielen ist.

Das Hauptinteresse an dem beschriebenen Verfahren und an der Vorrichtung zu dessen Durchführung ist zwar in der sich aus der großen Empfindlichkeit des Verfahrens ergebenden Möglichkeit begründet, ein Bild in seiner Gesamtheit zu schreiben, doch ist es ebenso möglich, die Information Punkt für Punkt in der Schicht zu speichern, indem diese mittels eines von einem Videosignal modulierten Laserslrahlenbündels abgestrahlt wird. In diesem Fail kann die Rasterung des Bildes beispielsweise dadurch erhalten werden, daß der Videomodulation eine zweite Modulation überlagert wird, mit der die Intensität des Abtastbündels mit fester Frequenz getastet wird. Der Schreibtakt ist zwar langsam (er liegt beispielsweise in der Größenordnung von 50 ms pro Punkt, was die Minimalzeil ist, die bei den derzeit bekannten Materialien notwendig ist, um den Übergang der Moleküle von einer Ausrichtung zur anderen ohne angelegtes elektrisches Feld zu ermöglichen), doch erlaubt das Verfahren die Verwendung von Strahlenbündel mit einer Intensität, die etwa tausendmal geringer als die bei bekannten Vorrichtungen angewendete Intensität ist.

In der obigen Beschreibung sind die Vorrichtungen zum selektiven Erwärmen, die das Schreiben des Bildes in der Schicht ermöglichen, im wesentlichen als optische Vorrichtung angegeben worden, bei denen die von einem räumlich modulierten Lichtstrahlenbündel transportierte Energie zur Einwirkung gebracht wird. Im

Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, als Mittel zum selektiven Erwärmen der Schicht I eine Matrix aus widcrstandsbehaftcten Elementen zu verwenden, die mittels Multiplexieren gesteuert werden. Diese Matrix ist dabei mit den cntsprccherden Stromzuführungcn direkt auf eine der Trägerplatten, beispielsweise auf der Trägerplatte 20 zwischen der Platte und der Elektrode 40 aufgebracht, von der sie mit I lilfc eines dünnen Films isoliert ist, der beispielsweise aus Siliciumoxid besteht.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß das beschriebene Verfahren und die Vorrichtung zu dessen Durchführung insbesondere für das schnelle Speichern einer Information in Form eines Bildes geeignet ist, das mit Hilfe eines herkömmlichen optischen Diapositivs projiziert wird, und es wird dadurch ermöglicht, dieses Bild anschließend verschiedenen graphischen Behandlungen zu unterziehen, nämlich eine selektive Löschung, das Wiedereinschreiben anderer Daten an den gelöschten Stellen sowie ein Überschreiben: ferner wird die Gesamtiöschung möglich, damit eine andere Information gespeichert werden kann.

Das gespeicherte Bild kann auf einen Schirm projiziert werden, indem Vorrichtungen verwendet werden, wie sie für das Projizieren von Bildern bekannt sind, die in Form von streuenden Punkten auf lichtdurchlässigem Grund geschrieben sind. Gleichzeitig kann die Rasterung des Bildes beseitigt werden, indem das herkömmliche Verfahren des Ausfilterns räumlicher Frequenzen angewendet wird. Wenn eine Belichtungsquelle verwendet werden soll, die zur Projektion auf einen Schirm mit großen Abmessungen ausreichend stark ist, dann wird die von der Quelle abgegebene Strahlung in Wellenlängenbereichen gewählt, die weder von den Elektroden noch von dem die dünne Schicht bildenden Material absorbiert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Wiedergabe von Bildern in Form streuender Punkte in einer dünnen Schichi aus einem einen smektischen Zustand aufweisenden mesomorphem Material unter Anwendung eines thermo-optischen Effekts, mit einem nichtselektiven Löschschritt, in dessen Verlauf die gesamte Schicht einem ersten gleichmäßigen elektrischen Feld senkrecht zur Ebene dieser Schicht ausgesetzt wird, das den das mesomorphe Material bildenden Molekülen eine erste Orientierung verleiht, und einem Schreibschritt, in dessen Verlauf die zu schreibenden Punkte vorübergehend einer selektiven Schreiberwärmung unterzogen werden, und bei dem die die Schicht einschließenden Wände einer solchen Oberflächenbehandlung unterzogen werden, daß den Molekülen ahne Vorhandensein eines elektrischen Feldes eine einheitliche zweite Orientierung verliehen wird, wobei eine der beiden Orientierungen parallel zur Ebene der Schicht verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Orientierung senkrecht auf der ersten Orientierung steht, daß die gesamte Schicht während des Schreibschritts im smektischen Zustand gehalten wird und daß die selektive Schreiberwärmung die zu schreibenden Punkte von einer ersten Temperatur, bei der die Moleküle ihre vom elektrischen Feld hervorgerufene erste Orientierung beibehalten, auf eine zweite Temperatur, bei der die Moleküle spontan die von den Wänden hervorgerufene zweite Orientierung annehmen, erwärmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem zusätzlichen selektiven Löschschritt, bei dem die zu löschenden Punkte zeitweise einer selektiven Löscherwärmung unterzogen werden, die gesamte Schicht gleichzeitig einem zweiten elektrischen Feld ausgesetzt wird, das parallel zum ersten Feld verläuft.

3. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß während des nichtselektiven Löschschritts keine Erwärmung der Schicht vorgenommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichi während des nichtselektiven Löschschritts keiner Erwärmung unterzogen wird, daß das zweite elektrische Feld einen Wert hat, der wenigstens gleich der Hälfte des Werts des ersten elektrischen Feldes ist, und daß die beim selektiven Löschen durchgeführte Erwärmung die zu löschenden Punkte von der ersten Temperatur auf die zweite Temperatur anhebt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht während des nichtselektiven Löschschritts gleichmäßig erwärmt wird, daß die gleichmäßige Erwärmung und die selektive Löscherwärmung wenigstens einen Teil der Schicht von der ersten Temperatur bei smektischem Zustand auf eine dritte Temperatur bei nematischem Zustand anheben und daß die beiden elektrischen Felder mit gleichem Wert wenigstens während der Dauer der Rückkehr der erwärmten Punkte von der dritten Temperatur auf die zweite Temperatur angelegt werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine dünne Schicht aus mesomorphem Material, zwei lichtdurchlässige Elektro-

den, die die Schicht einschließen und an die wenigstens eine elektrische Spannung anlegbar ist, die in der Schicht ein erstes elektrisches Feld erzeugt, wobei die Elektroden auf ihren mit der Schicht in Kontakt stehenden Oberflächen so behandelt sind, daß dem mesomorphen Materiai die zweite Orientierung verliehen wird, Einrichtungen zum nichtselektiven Erwärmen der Schicht, die diese zumindest auf der ersten Temperatur halten, und erste selektive Erwärmungseinrichtungen zur Erzielung der selektiven Schreiberwärmung.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum nichtselektiven Erwärmen der Schicht auch zum Hervorrufen der gleichmäßigen Löscherwärmung ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch zweite selektive Erwärmungseinrichtungen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungseinrichtungen zum selektiven Erwärmen der Schicht optische Einrichtungen sind, die auf die dünne Schicht gleichzeitig die Gesamtheit der die wiederzugebenden Bilder darstellenden Punkte projizieren.