DE2558409A1

DE2558409A1 - Verfahren zur wiedergabe von bildern und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2558409A1
Application number: DE19752558409
Authority: DE
Inventors: Lydie Thirant
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1974-12-24
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1976-07-08
Also published as: GB1536568A; JPS5854367B2; FR2296197A1; JPS51108529A; FR2296197B1; DE2558409C2; US4240712A

Description

Verfahren zur Wiedergabe von Bildern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schreiben eines Bildes in einer dünnen Schicht aus einem einen smektischen Zustand aufweisenden Material unter Anwendung eines thermooptischen Effekts sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Das gespeicherte Bild kann für eine unbestimmte Zeitdauer erhalten werden, und es kann durch Anlegen eines elektrischen Feldes sofort gelöscht werden.

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 ( thermooptische Effekte ). Diese thermooptischen Effekte sind in verschiedenen bekannten Vorrichtungen zur Wiedergabe von Bildern angewendet worden.

Ein erstes Verfahren besteht darin, daß eine Zelle gebildet wird, . indem' zwischen zwei lichtdurchlässigen

Schw/Ba

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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 Infrarotbereich 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; andrerseits 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 der

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Schicht übertragen muß. Tatsächlich erfolgt der Übergang vom smektischen Zustand in den flüssigen Zustand niemals direkt, sondern unter Zwischenschaltung des nematischen Zustande j die zu durchlaufende Temperaturspannung ist daher beträchtlich, und außerdem müssen die gebundenen Wärmemengen der Änderung vom smektischen Zustand in den sehen Zustand und vom nematischen. Zustand in den flüssigen isotropen Zustand geliefert werden.

Zur Reduzierung der an die Lichtquelle gestellten Leistungsanforderungen ist auch vorgeschlagen worden, das sich im smektischen Zustand befindliche Material durch eine Mischung von Materialien im nematischen Zustand und im cholesterischen Zustand zu ersetzen. Der Übergang 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.

Bei einem dritten Verfahren, das auch die Reduzierung der Leistungsanforderungen an die Strahlungsquelle ermöglicht, wird die Eigenschaft ausgenutzt, die gewisse einen smektischen Zustand aufweisende Materialien bieten, daß diese Materialien bei der Abkühlung aus der flüssigen isotropen Phase eine Struktur zeigen, deren Ungeordnetheit mit Hilfe des an die Schicht angelegten elektrischen Feldes gesteuert werden kann. Die Zelle wird dabei von einem Strahlenbündel mit konstanter Intensität abgetastet, wobei das Videosignal die angelegte elektrische Feldstärke moduliert. Dieses Verfahren gestattet es, den Modulator des Lichtbündels wegzulassen, was insbesondere eine beträchtliche Einsparung hinsichtlich der an die Lichtquelle gestellten Leistungsanforderung mit sich bringt. Diese verschiedenen Verfahren erfordern jedoch weiterhin die Zufuhr einer hohen Energie mittels des Lichtbündels

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zu der dünnen Schicht, da sie wenigstens einen Übergang von einem Zustand in einen anderen mit der gebundenen Wärmemenge des entsprechenden Zustandswechsels mit sich bringen.

Gemäß der Erfindung wird ein thermooptischer Vorgang zum Wiedergeben von Bildern vorgeschlagen, der es gestattet, die zum Schreiben des Bildes in der Schicht notwendige Energiezufuhr beträchtlich herabzusetzen, indem der Übergang von der lichtdurchlässigen Struktur in die streuende Struktur ohne Verlassen des smektischen Zustands, also ohne Zufuhr der gebundenen Wärmemenge der Zustandsänderung erfolgt. Insbesondere ist die Energiezufuhr so klein, daß es möglich ist, gleichzeitig alle Punkte des Bildes zu schreiben, das also in seiner Gesamtheit auf die Zelle projiziert wird, und nicht mehr Punkt für Punkt geschrieben wird. Das auf diese Weise gespeicherte 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.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig.1 die Strukturänderungen einer Materialschicht als

- Folge von örtlichen Erwärmungen gemäß der Erfindung und

Fig.2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Wiedergabe von Bildern.

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, gleichweit voneinander entfernter Ebenen gekenn-

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zeichnet sindj 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 befindlichen 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 zeigt 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 Übergangstemperätur, bei der das Material aus dem nematischen Zustand in den flüssigen isotropen Zustand übergeht.

Es ist bekannt, 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

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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 DvM.O.A.P. (Chlorid von m-n-Dimethyl-n-octadecyl-3~aminopropyltrimethoxysilan) erhalten werden.

Es ist auch bekannt, daß die Moleküle, die die mesombrphe Zustände aufweisenden Materialien bilden, unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes unter gewissen Umständen stark polarisierbar und somit einer Ausrichtung zugänglich sind. Es v/ird 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 zom angelegten eletrischen 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, unterscheiden.

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,

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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 Anmelderin 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 einergleichmässigen Ausrichtung der Moleküle des Kristalls behandelt worden sind, und die dann, wie oben angegeben wurde, einem elektri-■sclienFeld 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 Übergangs smektisch-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

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erwärmt werden, erfolgt die Umorientierung nur in diesen Bereichen, und es ist festzustellen, daß die Verbindungszone zwischen den umorientierten Bereichen und den anderen Bereichen das Licht streut. Insbesondere gilt,daß bei einer ausreichend punktförmigen Ausgestaltung des erwärmten Bereichs dieser vollständig von der Übergangszone 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.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, diese Ergebnisse dazu zu verwenden, 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 varriieren des Abstandes der Punkte oder des Punktdurchmessers erhalten werden.

Fig.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 dargestellte Ein auf die Wände der in der Figur nicht dargestellten lichtdurchlässigen Plätten, die 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,

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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 auf eine geringfügig über der Temperatur des Übergangs vom smektischen Zustand in den nematischen Zustand des Materials •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 Struktur mit sogenannter "konischer Brennweite", die das Licht streut. Wenn der erwärmte Bereich ausreichend schmal ist, was für den Bereich 12 gilt, erscheint nur die Struktur mit konischer Brennweite. Die zwei Bereiche 11 und 12 erscheinen in Form von streuenden Punkten, wobei der Durchmesser des Punkts 11 größer als der desPunktes 12 ist.

Die im oberen Teil der Fig.1 angegebenen Kurven C1 und C2 zeigen die räumliche Verteilung der Lichtintensität, die die Erwärmung der Schicht 1 hervorgerufen hat. Bei der Kurve C1 ist die verwendete Lichtintensität für die zwei Bereiche 11 und 12 gleich, jedoch bedeckt sie beim Bereich 11 eine größere Fläche als beim Bereich 12.1n 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 gleicheErgebnis könnte erhalten werden, wenn an Punkte gleichär Ausdehnung eine gleiche Wärmemenge pro Zeiteinheit im Verlauf kürzerer oder längerer Zeitperioden angelegt wird.

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Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen 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 etwas 20unlst zwischen zwei parallelen Glasplatten und 21 eingeschlossen, die mit' Hilfe der Beilagstücke 30 und im gewünschten Abstand voneinander gehalten werden. Auf den Innenflächen der Platten dienen zwei gleichmässige Überzüge und 41 aus Zinnoxid mit gleichem spezifischen Widerstand als lichtdurchlässige Elektroden. Sie sind ihrerseits mit einem M.A.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 4(11 und zwei gekoppelten Regelwiderständen 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 herkömmliche! Projektor eingeführt, der eine Lichtquelle 60, einen Kondensor 61 und ein Projektionsobjektiv 62 enthält und das Abbild des Diapositivs 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

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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 um hat.

Die Einstellwiderstände 402 und 412 sind so eingestellt, daß die Temperatur der Schicht in-der Nähe von 26⁰C gehalten wird. Das Octylnitril-4,4'-diphenyl, dessen Übergangstemperaturen vom festen in den smektischen Zustand und vom smektischen in den nemätischen Zustand 2O°C bzw. 22⁰C 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 40V zwischen die Elektroden 40 und 41 angelegt. Das auf diese Weise geschaffene, senkrecht zur Ebene der Schicht 1 verlaufende elektrische Feld, gewirkt 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 gleichftässig 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 Infrarobereich liegende Spektralanteil des produzierten 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,

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gleicher Ausdehnung und veränderlicher Intensität, was dem in Fig.2 durch die Kurve C2 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 29⁰C 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 BäLichtungszeigt in der Nähe einer Sekunde angenommen wird, hat dip der Schicht zuzuführende Energie einen Wert in der Grössen-Ordnung von Millijoule/cm , und zwar etwa 4 Nanojoule 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 32⁰C 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 lichtundurchlässige 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 derWirkung des elektrischen Feldes ausgesetzt wird. Es ist auch möglich, in der das

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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 ausgeschaltet wird, und daß mit Hilfe des Generators 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 Ausrichtzustand 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 1 vorübergehend auf eine leicht über der Übergangstemperatur vom smektischen in den nemantischen Zustand des verwendeten Materials liegende Temperatur erhöht wird; dann wird an die Schicht mittels des Generators4iO 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,

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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, doch muß die Intensität der zum Löschen verwendeten Lichtquelle ausreichend sein, um die zu löschenden Punkte vom smektischen Zustand in den nematischen ·. 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 gleichmassige Ausrichtung der Schicht 1 dabei wesentlich schwieriger zu erzielen ist.

Das Hauptinteresse an der Erfindung 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 Laserstrahlenbündels abgestrahlt wird. In diesem Fall 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 Schreib takt ist zwar langsam (er liegt beispielsweise in der Größenordnung von 50 ms pro Punkt, was die Minimalzeit 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 Strahlenbündeln mit einer Intensität, die etwa tausendmal geringer als die bei bekannten Vorrichtungen angewendete Intensität ist.

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In der obigen Beechreibung sind die Vorrichtungen zum selektiven Erwärmen, die das Schreiben des Bildes in der Schicht ermöglichen, im wesentlichen als optische Vorrichtungen 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 1 eine Matrix aus widerstandsbehafteten Elementen zu verwenden, die mittels Multiplexieren gesteuert werden, wie es in der französischen Patentanmeldung Nr. 74.38218 vom 21.November 1971 beschrieben worden ist. Diese Matrix ist dabei mit den entsprechenden Stromzuführungen direkt auf eine der Trägerplatten, beispielsweise auf der Trägerplatte 20 zwischen der Platte und der Elektrode 40 aufgebracht, von der sie mit Hilfe eines dünnen Films isoliert ist, der beispielsweise aus Siliziumoxid besteht.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß die beschriebene Erfindung insbesondere für das schnelle Speichern einer Information in Form eines Bildes geeignet ist, das mit Hilfe eines herkömmlichen optischen Diapositivs projiziert wird, und sie gestattet es, dieses Bild anschließend verschiedenen graphischen Behandlungen zu unterziehen, nämlich eine selektive Löschung, das Wiedereinschreiben andrer Daten an den gelöschten Stellen sowie ein Überschreiben; ferner gestattet sie die Gesamtlöschung, 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

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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 Vellenlängenbereichen gewählt, die weder von den Elektroden noch von dem die dünne Schicht bildenden Material absorbiert werden.

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Claims

Patentansprüche

( Λ J Verfahren zur Wiedergabe von Bildern in Form streuender Punkte in einer dünnen Schicht aus einem einen smektischen Zustand aufweisenden Material unter Anwendung eines thermooptischen Effekts, dadurch gekennzeichnet, daß die die dünne Schicht einschliessenden Wände so behandelt werden, daß den Molekülen des Schichtmaterials eine gleichmässige Orientierung verliehen wird und daß folgende Schritte ausgeführt werden:

ein Gesamtlöschschritt, in dessen Verlauf bei Halten der dünnen Schicht auf einer gleichmässigen Temperatur den Molekülen eine gleichmässige, senkrecht zu der von den Wänden verliehenen Orientierung verlaufende gleichmässige Orientierung aufgeprägt wird, indem die - dünne Schicht einem elektrischen Feld ausgesetzt wird,

ein Schreibschritt, in dessen Verlauf die zu schreibenden Punkte auf Schreibtemperaturen erwärmt werden, die über der Temperatur der nicht zu schreibenden Punkte liegen, wobei diese Temperaturen solche Temperaturen sind, bei denen sich das Schichtmaterial in dem smektischen Zustand befindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichmässige Temperatur im Verlauf des Gesamtlöschschritts im wesentlichen gleich der Temperatur der während des Schreibschritts nicht zu schreibenden Punkte ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein selektiver Löschschritt ausgeführt wird, in dessen Verlauf die zu löschenden Punkte in ausgewählter Weise auf eine Temperatur erwärmt werden, die über der

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Temperatur der nicht zu löschenden Punkte liegt, wobei die Temperatur der nicht zu löschenden Punkte im wesentlichen gleich der Temperatur der im Verlauf des Schreibschritts nicht zu schreibenden Punkte ist, und daß die dünne Schicht einem elektrischen Feld ausgesetzt wird, dessen Wert wenigstens gleich der Hälfte des Werts des elektrischen Gesamtlöschfeldes ist, wobei das Feld zum selektiven Löschen und das Feld zur Gesamtlöschung die gleiche Richtung aufweisen.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß für das Schichtmaterial eine Verbindung oder eine Mischung von Verbindungen aus der Gruppe der Diphenylnitrile verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichmässige Temperatur im Verlauf des Gesamtlöschschritts nacheinander einen ersten Wert, bei dem sich .das Schichtmaterial in einem nematischen Zustand befindet, und einen zweiten Wert, der im wesentlichen gleich dem Temperaturwert der während des Schreibschritts nicht zu schreibenden Punkte ist, annimmt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein selektiver Löschschritt ausgeführt wird, in dessen Verlauf die zu löschenden Punkte in ausgewählter Weise vorübergehend auf eine Temperatur erwärmt werden, bei der sich das Schichtmaterial in einem nematischen Zustand befindet, und daß die dünne Schicht während des •^selektiven Löschschritts einem elektrischen Feld ausgesetzt wird, das hinsichtlich seines Werts und seiner Orientierung mit dem elektrischen Gesamtlöschfeld übereinstimmt.

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7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der zwei zueinander senkrechten Orientierungsrichtungen der Moleküle, die diesen von den Wänden verliehen bzw. vom elektrischen Feld aufgeprägt werden, parallel zur Ebene der Wände verläuft,
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld senkrecht zur Ebene der Wände verläuft.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer dünnen Schicht aus einem einen smektischen Zustand aufweisenden Material, Einrichtungen zur elektrischen Polarisierung und Einrichtungen zum selektiven Erwärmen der Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Polarisieren an die Schicht das elektrische Feld während des Gesamtlöschschritts anlegen und daß die Einrichtungen zum selektiven Erwärmen die zu schreibenden Punkte im Verlauf des Schreibschritts vorübergehend auf die Schreibtemperaturen bringen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Schicht zwischen zwei ebenen, lichtdurchlässigen, parallelen Platten eingeschlossen ist und daß die Polarisierungseinrichtungen zwei lichtdurchlässige Elektroden aufweisen, die auf den gegeneinander gerichteten Flächen der Platten angebracht sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch nichtselektive Erwärmungseinrichtungen, mit deren Hilfe die Schicht auf der Temperatur der nicht zu schreibenden Punkte gehalten werden kann.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht selektiven Erwärmungseinrichtungen di e Temperatur der Schicht bei dem Gesamtlöschschritt auf den ersten Wert erhöhen, bei dem sich das Schichtmaterial in einem nematischen Zustand befindet. .
13· Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum selektiven Erwärmen die Temperatur der zu löschenden Punkte im Verlauf des selektiven Löschschritts in ausgewählter Weise auf eine Temperatur erwärmen, die über der Temperatur der nicht zu löschenden Punkte liegt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum selektiven Erwärmen optische Einrichtungen sind, die auf die dünne Schicht gleichzeitig die Gesamtheit der die wiederzugebenden Bilder bildenden. Punkte projizieren.

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