DE2724843A1 - Optisch adressierbares bildanzeigegeraet - Google Patents

Optisch adressierbares bildanzeigegeraet

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DE2724843A1 DE19772724843 DE2724843A DE2724843A1 DE 2724843 A1 DE2724843 A1 DE 2724843A1 DE 19772724843 DE19772724843 DE 19772724843 DE 2724843 A DE2724843 A DE 2724843A DE 2724843 A1 DE2724843 A1 DE 2724843A1
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Description

Böblingen, 1. Juni 1977 blu-sr-bm
Anmelderin:
International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10 504
Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenz. der Anmelderin: Docket SA 975 055
Vertreter:
Patentassessor
Dipl.-Ing. K. W. BLUTKE 7030 Böblingen, Sindelfinger Str. 49
Bezeichnung:
Optisch adressierbares Bildanzeigegerät
272Α8Α3
Die Erfindung bezieht sich auf otpisch adressierbare Anzeigegeräte der im Oberbegriff des Anspruches 1 bezeichneten Art.
Verschiedene neue Lösungen für direkte Sichtgeräte sind bekannt. Nach einem Vorschlag wird photochromisches Material verwendet/ um ein direktes sichtbares Bild zu erzeugen. Derartige Geräte weisen jedoch nur eine geringe optische Sensitivität auf und erfordern die Verwendung von thermischer oder in anderen Fällen sichtbarer Strahlung zur Löschung des Bildes.
Der Stand der Technik lehrt auch die Verwendung von strukturellen Elektronenfeldern zur Erzeugung elektrochemischer Bilder in Form von Zeichen und Bildern. Dabei gibt es eine 1:1 Korresponzenz zwischen den Elektroden oder den aktivierten Elektrodensegmenten und den resultierenden Bildelementen. Diese Geräte sind wegen der vorgegebenen Konfigurationsanforderungen nicht vielseitig verwendbar; sie weisen auch beistimmte Schwierigkeiten bei der Adressierung und den Treibern
Eine andere Lösung besteht in der Verwendung eines Gerätes jmit photoleitendem Material, welches einem elektrochromischen 'Material übergelagert ist. Das optische Bild reduziert den Widerstand des photoleitenden Materials in den belichteten Bereichen, so daß der korrespondierende Bereich des elektrochromischen Materials durch eine Spannung über der Zelle aktiviert wird. Diese Konfiguration löst das Elektrodenproblem elektrochrom!scher Geräte. Aber sie ist wegen der geschichteten! Struktur komplex. Die Materialien müssen so ausgewählt werden, ' daß sie mit all den anderen Materialien kompatibel sind. Des ' weiteren müssen die Belichtung und das Anlegen der Spannung ' simultan erfolgen. Es sei denn, daß ein persistenter Photoleiter verwendet wird. Eine weitere Möglichkeit ist in der US-Patentanmeldung mit der Seriennr. 5 820 45 beschrieben.
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7098AÖ/1176
-*- 27248U
Das direkte Sichtanzeigegerät, das in der Anmeldung beschrieben wird, schließt ein Paar leitender Elektronen ein, die voneinander beabstandet sind und ein entsprechendes Aufzeichnungsmedium, welches den Raum zwischen den Elektroden ausfüllt. Das Aufzeichnungsmedium weist die Eigenschaft der Photoionisierbarkeit und der Fähigkeit auf, elektrochemisch sogenannte Farbspezies zu erzeugen. Das Bild wird durch Belichtung des Mediums mit einem optischen Muster erzeugt, wobei dieses eine aktivierende Strahlung einer Intensität hat, die ausreicht, ein latentes Ladungsmusterbild zu erzeugen. Darauf folgt ein Anlegen einer niedrigen Spannung einer ersten Polarität über die Elektronen, um ein sehr dichtes Bild entsprechend dem Muster hervorzubringen. Das Bild kann durch Anlegen einer niedrigen Spannung entgegengesetzter Polarität über die Elektroden gelöscht werden. Diese Geräte sind für entsprechend viele An- ;
Wendungen geeignet. j
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisch adressierbares Bildanzeigegerät anzugeben, welches eine verbesserte Bildauflösung und eine höhere Lebensdauer aufweist und zudem ; die Möglichkeit aufweist, den Bildträger als entnehmbare Kopie ! vorzusehen. Diese Aufgabe der Erfindung wird in vorteilhafter \ Heise durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. i
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteran-Sprüchen zu entnehmen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Pas optische Anzeigegerät 10 umfaßt die transparenten Elektroden 12 und 14 auf den Substraten 16 bzw. 18. Die transparenten Elektroden 12 und 14 bestehen typischerweise aus sogenanntem NESA-Material, d.h., SnO,, In2O. und Mischungen davon pder aus dünnen Schichten von Aluminium, Gold, Platin oder SA 975 055
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äquivalenten Materialien. In einer vorzugsweisen Ausführungsform ist die Elektrode 12 aus Aluminium und die Elektrode 14 !aus SnO2. Die Substrate 16 und 18 sind typischerweise Glas oder ein durchsichtiges Polymer; andere transparente äquivalente Materialien können auch benutzt werden. In einer vorzugsweisen Ausführungsform ist das Substrat 16 ein Mylarfilm und das Substrat 18 aus Glas.
Zwischen den Elektroden 12 und 14 in Angrenzung an die Elektrode 12 ist eine Sperrschicht 20 angeordnet. Die Sperrschicht 20 führt nicht nur eine Asymmetrie in die Anzeigezelle 10 ein, die für die Löschung erforderlich ist, sondern sie steigert auch die Wirksamkeit der Bilddarstellung. Die Sperrschicht umfaßt eine entsprechende Matrix wie ein Polymer, welches eine angemessene Menge von Materialien enthält, die leicht oxidier-'bar und reduzierbar sind, aber ihre Farbe während des Löschizyklus nicht verändern.
I ;
j :
Verschiedene Techniken zur Bildung der Sperrschicht auf der leitenden Elektrode 12 sind bekannt; sie schließen Methoden wie Tauchen, Verspinnen oder ein Verfahren unter Verwendung einer Rakel ein. Die gleichförmigste und reproduzierbarste Beschichtung wurde durch Tauchen erhalten. Bei Verwendung einer Zusaanensetzung aus 41,2 g von 4 %igem 8061 Elvamide (Polyamid-Harz) in Äthanol, 1,8 g H2O und 0,2 g Zink-nitrat, (hinsichtlich des gesamten Harzlösungemittel-Gewichtes) wurden Sperrschichten von 2 u Dicke bei einer Tauchgeschwindigkeit von 2 ft/min gebildet. Die beschichtete Elektrode wird bei einer Hitze von 65 bis 70° für 10 min ausgehärtet, um die überschüssigen Lösungsmittel zu entfernen. Die eich ergebende Sperrschicht 1st optisch transparent und frei von Bläschen und Oberflächenrernetsung. Die Menge von Redoxsubstanz in dem der fertigen Sperrschicht kann von ungefähr 1 % bis 60 % (Gewichtsprozente) variieren; die bevorzugte Menge liegt in der Größenordnung von ungefähr 20 bis 4O Gew.%en. Andere Polymer- und Redoxsubstan-
cen wie s.B. sulfoniertes Polystyrol-Polymer und Zinkchlorid, 7
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Bleinitrat und Cadmiumnltrat können verwendet werden. Andere ähnlich bekannte Redoxsubstanzen können auch verwendet werden, aofern sie kompatibel sind.
Im Zusammenhang mit der Erfindung ist eine zweite Sperrschicht 22 zwischen der Sperrschicht 20 und der Elektrode 14 in Angrenzung zur Sperrschicht 2O vorgesehen. Die zweite Sperrschicht 22 ist aus festem Material, welches normalerweise ein substantiell für den sichtbaren Bereich lichtübertragendes Medium mit den Eigenschaften der Photoionisierbarkeit und Fähigkeit zur elektrochemischen Erzeugung sogenannter Farbspezies ist.
Die Schicht 22 enthält ein Harz, ein von sich aus aktives Material und in einigen Fällen einen Aktivator. Ein Aktivator wird bei bestimmten aktiven Materialien nicht benötigt, z,B. bei den Spiropyranen. Ein Aktivator ist ebenfalls nicht erforderlich, wenn eine wegnehmbare Kopie gewünscht wird, wie später noch ausführlich beschrieben wird.
Harze für die Benutzung in der Schicht 22 müssen durchsichtig oder transparent sein und eine Randauflösbarkeit in der Schicht 24 haben, wie hernach noch beschrieben wird. Zu benutzende Harze können unter anderem sein: Polyvinylbutyral, Polycarbonat, Polyamid, Polyacrylat, Polymethacrylat, Polyvinylcarbazol u.a.
Aktive Materialien, die für die Verwendung in der Schicht 22 in Erwägung zu ziehen sind, können aus irgendeiner Anzahl aktiver Materialien ausgewählt werden, welche die Eigenschaften der Photoionisierbarkeit und die Fähigkeit, elektrochemisch sogenannte Farbspezies zu erzeugen, haben. Die aktiven Materialien, die zur Zeit benutzt werden, fallen in eine der drei folgenden Gruppen oder Klassen chemischer Verbindungen: Trlaryl-pyrazoline, Spiropyrane und Redox-Polymer-Materialien.
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Die vorzugsweise Konzentration aktiver Materialien liegt in der Größenordnung zwischen 2 bis 20 Gew.%en. Die Konzentration kann basierend auf gewünschten optischen Kontrastbetrachtungen höher oder niedriger sein. Die Triaryl-pyrazoline sind die effektivsten aktiven Materialien. Spezifische Verbindungen von dieser Gruppe, welche sehr effektiv sind, sind 1-phenyl-3-pdiäthylaminostyryl-5-p-diäthylamino-phenyl-2-pyrazolin (im folgenden als DEASP abgekürzt); i-p-anisyl-3-p-diäthylaminostyryl-5-p-diäthylamino-phenyl-2-pyrazolin (im folgenden als M-DEASP abgekürzt) und i-phenyl-ß-p-piperidino-phenyl-S-(2-thienyl)-2-pyrazolln.
Andere Triaryl-Pyrazolin-Verbindungen mit der unten gezeigten Struktur, haben die Eigenschaft der Photoionisierbarkeit und der Fähigkeit zur elektrochemischen Bildung sogenannter chemischer Spezies.
A-CH C-(CH = CH)n-A2
; α1-ν—ν
I 1 2
'Darin bedeutet η Null oder Eins; A, A und A sind jeweils Aryl-Reste.
Für η » 1 werden die Materialien chemisch als Styryl-pyrazolinei klassifiziert. Es ist vorzuziehen, daß eine oder mehrere der ! Aryl-Gruppen ersetzt werden, am besten mit Gruppen, die als elektronenliefernde Gruppen bekannt sind. Die hauptsächlichsten Substitutengruppen sind Methoxy, Äthoxy, Dimethylamine), j Diäthylamino und andere. Es wird nicht vorgezogen, die Aryl-Gruppen mit elektronenziehenden Gruppen wie Nitro und Cyano zu ersetzen.
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icr
Die Aktivatoren für die Schicht 22 können polyhalogenierte Alkane wie Kohlenstofftetrachlorid, Kohlenstofftetrabromid, Jodoform und Bromoform und andere polyhalogenierte Verbindungen, wie 2, 2, 2-Tribromäthanol und Trichloraceton sein. Die Konzentration der verwendeten Aktivatoren hängt von dem benutzten aktiven Material und den benutzten Harzen ab. Die Aktivatorkonzentration kann zwischen 5 bis 50 Gew.%en liegen.
Die Schicht 22 kann von einer Lösung gebildet werden, die Harz, aktives Material und einen Aktivator enthält, falls gewünscht in einer entsprechenden Lösung wie z.B. Chloroform. Die Lösung wird dann auf die Schicht 21 gesprüht oder darauf gesponnen und getrocknet, um eine Beschichtung gewünschter Dicke zu bilden. Die bevorzugte Dicke liegt in der Größenordnung von 10 Mikron, obgleich die Dicke zwischen 7 und 100 Mikron variieren kann.
Ein Filmlösungsmittel ist zwischen der Schicht 22 und der ■ Elektrode 14 untergebracht. Lösungsmittel für die Verwendung ! im Film 24 sind halogenierte Kohlenwasserstofflösungsmittel und andere nicht flüssige Lösungsmittel, wie Acetonnitril und Tetrahydrofuran, welche am Rande das verwendete Harz auflösen. Vorzugsweise Lösungsmittel für die Benutzung mit PoIyvinyl-butyral-harze sind Chloroform, 1, 2-Dichloräthan, Dichlormethan und Mischungen davon. Der Film 24, in Entfernbar-Kopie-Ausführungsform enthält auch einen Aktivator. Die Dicke des Filmes 24 reicht aus für einen gleichmäßigen elektrischen Kontakt zwischen der Schicht 22 und der Elektrode 14.
Die Anzeigezelle 10 kann unter Umgebungslicht transparent sein
Aber wenn ein Bereich einer Zelle durch eine Lichtverteilung wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, beaufschlagt wird, wobei das aktive Material in der Schicht 22 für die Wellenlänge dieses Lichtes sensitiv ist bei einer Energiedichte von jungefähr 25 bis 500 Mikrojoules/cm , so wird ein latentes
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Bild in dem bestrahlten Bereich erzeugt. Die Bildbetonung umfaßt eine Umwandlung des latenten Bildes in ein hochauflösendes und hohes kontrastreiches sichtbares Bild. Die Bildbetonung wird durch momentanes Anlegen eines Potentials an die Elektrode erhalten. Daraus resultiert nachfolgend die Erzeugung sogenannter Farbspezies in jenen Bereichen, die mit Licht beaufschlagt wurden. In der dargestellten Ausführungsform wird die Bildbetonung durch Anlegen eines Potentials von ungefähr 2 bis 20 Volt von der Spannungsquelle 28 durch den Schalter 30 an das Gerät durchgeführt, so daB die Färbung in dem gleichen Bereich erhöht wird. Diese Erhöhung ist proportional zu der angelegten Spannung und der Zeitdauer ihres Einwirkens.
Das Bild wird an der Oberfläche der zweiten Sperrschicht gebildet, welche in Kontakt mit dem Filmlösungsmittel kommt. Es ist beobachtet worden, daß die zweite Sperrschicht von dem Gerät mit dem unversehrten Bild entfernt werden kann. Als !Resultat wird eine sogenannte entfernbare Kopie gebildet. j Diese Kopie kann anschließend in das Gerät zurückgegeben und ; gelöscht werden, wenn es den erforderlichen Kontakt mit dem : Film des Lösungsmittels hat und das Potential in der umgekehr- ' ten Richtung angelegt wird.
Beispiel 1
Das Gerät sieht eine erste Sperrschicht auf einem 7 mil starken aluminisierten Mylar vor. Diese Sperrschicht wird durch Beschichtung bei einer Geschwindigkeit von 2 ft/min unter Verwendung einer Lösung aus 41,2 g 4 %igem Polyamid (Elavanide 8061 von Dupont) in Äthanol, 1,8 g Wasser, 0,2 g Zinknitrat gebildet. Die Dicke beträgt 2,5 Mikron. Diese Sperrschicht wird luftgehärtet, um das Lösungsmittel zu entfernen. Eine zweite Sperrschicht wird durch Beschichtung bei einer Geschwindigkeit von 8 ft/min mittels eines Lösungsmittels
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-χ-
gebildet, welches 10 g 5 %iges Polyvinylbutyral (Butvar B73 von Monsanto) in 10 g Chloroform, 2 g Kohlenstofftetrachlorid und 1,0 g M-DEASP enthält. Die Dicke beträgt 10 Mikron. Ein Film von 1, 2-Dichloräthan wird zwischen die zweite Sperrschicht und ein mit Zinnoxid beschichtetes Glassubstrat gebracht, um die Anordnung zu bilden. Die zweite Sperrschicht wird mit ultraviolettem Licht zur Erzeugung eines latenten Bildes belichtet. Ein Potential von ungefähr +5 Volt wird an die Zinnoxidelektrode angelegt zur Betonung des Bildes. Die zweite Sperrschicht wird entfernt; das verbleibende Bild bleibt unversehrt. Die zweite Sperrschicht wird dann in ihre Position in Kontakt mit dem 1, 2-Dichloräthan zurückgebracht und das Potential zur Löschung des Bildes umgekehrt.
Beispiel 2
Bei gleicher Anordnung wie im Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß ein Film von Dichlorbutan anstatt von 1, 2-Dichloräthan verwendet wird, wurden ähnliche Ergebnisse erhalten.
!Beispiel 3
Bei gleicher Anordnung wie im Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß ein Film von 1, 1, 1-Trichloräthan anstelle von 1, 2-Dichloräthan verwendet wird, wurden ähnliche Ergebnisse erhalten,
Beispiele 4 bis 7 Die gleichen Anordnungen wie im Beispiel 1, mit der Ausnahme,
daß das Polyvinybutyral in der zweiten Sperrschicht ersetzt (wurde durch eines der folgenden Harze:
Polyamid (Milvex 4000) Styryl-n-butyl-methacrylat Poly-n-vinyl-carbazol Polyacrylat (Acryloid C-10LV)
erbrachten ähnliche Resultate.
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Beispiel 8
Es wurde die gleiche Anordnung wie im Beispiel 1 verwendet, jedoch wurde die zweite Sperrschicht modifiziert. Der Aktivator Kohlenstofftetrachlorid ist nicht vorhanden. Eine separate Schicht von 2,5 % Nitorcellulose-Polymer in Tetrahydrofuran gelöst, wurde bei 5 ft/min gebildet. Der Nitrocellulose-Film dient als Aktivator und ebensogut als Widerstand gegenüber der Lösungsmitteleinwirkung.
Beispiel 9
Die gleiche Anordnung wie im Beispiel 8 wurde mit der Ausnahme verwendet, daß als LösungsmittelfiIm eine Mischung von 10 cc 1, 2-Dichloräthan; 0,1 g Kohlenstofftetrabromid und 0,2 g 2, 4 bis i2-hydroxy-4-diäthylamino~phenyll 1-3-cyclobutadien-diyliura-1, 3-diolat dient. Diese Anordnung wurde durch "Photo-Fltit-Licht" durch einen Wratten Nr. 29 Filter belichtet, um ein Bild abzugeben, das durch Anlegen eines Potentials von +5 Volt betont wurde. Da das Wratten Nr. 29 Filter Wellenlängen länger als 6OOO A* überträgt, wurde nit diesem Gerät eine Sensibilisierung erreicht.
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Claims (1)

  1. 2 7 / A Π ■ ο
    PATENTANSPRÜCHE
    1. Optisch adressierbares Bildanzeigegerät mit einem mit einem Lichtmuster zu beaufschlagenden Aufzeichnungsmedium zwischen zwei Elektrodenanordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß
    das Aufzeichnungsmedium (22) photoionisierbar ist und die Fähigkeit zur elektrochemischen Erzeugung sogenannter Farbspezies hat,
    daß das Aufzeichnungsmedium (22) zwischen einer an die eine Elektrodenanordnung (12) angrenzenden Sperrschicht (20) und einem an die andere Elektrodenanordnung (14) angrenzenden Lösungsmittelfilm (24) angeordnet ist
    und daß in an sich bekannter Weise eine Spannungsquelle (28) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes zwischen den Elektrodenanordnungen vorgesehen ist.
    2. Anordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Sperrschicht (20) ein Harz, insbesondere Polyamid, mit einem leicht oxidierbaren und reduzierbaren Material, insbesondere Zinknitrat, enthält.
    |3. Anordnung nach Anspruch 1,
    ι dadurch gekennzeichnet, daß
    das Aufzeichnungsmedium (22) eine feste Konsistenz j hat und Harz, aktives Material mit den Eigenschaften
    der Photoionisierbarkeit und der Fähigkeit zur elektrochemischen Bildung sogenannter Farbspezies und wahlweise einen Aktivator enthält. ,
    4. Anordnung nach Anspruch 3,
    j dadurch gekennzeichnet, daß
    . i
    das Harz aus einer der Gruppen Polyvinyl-butyral,
    :
    sä 975 055 709849/1176
    ORIGINAL INSPECTED
    Polycarbonat, Polyamid, Polyacrylat, Polymethacrylat oder Polyvinylcarbazol stammt.
    Anordnung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Material Triaryl-pyrazoline, Spiropyrane oder Redox-Polymer-Materialien enthält.
    Anordnung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Aktivator eine polyhalogenierte Verbindung ist, insbesondere von polyhalogenierten Alkanen gebildet wird.
    Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Harz enthaltende Lösungsmittelfilm (24) einen Aktivator enthält.
    Anordnung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Lösungsmittelfilm (24) halogenierte Kohlenwasserstoff lösungsmittel oder andere nicht flüssige Lösungsmittel enthält.
    9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungsmedium (22) entnehmbar ist.
    |1O. Anordnung nach Anspruch 1 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß !
    das Aufzeichnungsmedium (22) die Form eines Bandes hat mit einer Vielzahl von Bereichen für die Bildbildung.
    SA 975 055
    709849/1
    11. Anordnung nach Anspruch 1, 9 oder 10, J dadurch gekennzeichnet, daß
    ; das Aufzeichnungsmedium (22) aus zwei separaten Schichten besteht.
    SA 975 055
    709849/1176
DE2724843A 1976-06-04 1977-06-02 Optisch adressierbares Bildanzeigegerät Expired DE2724843C2 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/693,073 US4037928A (en) 1976-06-04 1976-06-04 Visual image display device

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Publication Number Publication Date
DE2724843A1 true DE2724843A1 (de) 1977-12-08
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DE2724843A Expired DE2724843C2 (de) 1976-06-04 1977-06-02 Optisch adressierbares Bildanzeigegerät

Country Status (6)

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US (1) US4037928A (de)
JP (1) JPS52150053A (de)
CA (1) CA1094671A (de)
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FR (1) FR2353919A1 (de)
GB (1) GB1573340A (de)

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