DE3587937T2

DE3587937T2 - Flüssigkristall zum erzeugen grafischer bilder und verfahren dafür.

Info

Publication number: DE3587937T2
Application number: DE3587937T
Authority: DE
Inventors: James Fergason
Original assignee: Manchester R&D Partnership
Current assignee: Manchester R&D Partnership
Priority date: 1984-03-02
Filing date: 1985-02-28
Publication date: 1995-02-16
Anticipated expiration: 2005-03-01
Also published as: EP0172908B1; AU4066885A; JPS61501597A; AU615312B2; DE3587937D1; ATE112864T1; CA1236156A; EP0579268A1; WO1985004022A1; JPH05346565A; US4603945A; JPH0812344B2; AU3723089A; EP0172908A1; AU587972B2; JPH0736069B2; EP0172908A4

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein, wie angegeben, Einrichtungen zur Erzeugung graphischer Bilder und ein Verfahren zur Herstellung graphischer Bilder und spezieller Einrichtungen zur Erzeugung graphischer Bilder unter Verwendung von Flüssigkristallmaterial, um zeitweilig ein Bild zu erzeugen und in realer Zeit zu speichern sowie ein Verfahren zum Kopieren des zeitweilig gespeicherten Bildes.

Hintergrund

Eine Type herkömmlicher Einrichtungen zur Erzeugung graphischer Bilder ist der Dokumentenkopierer, welcher oftmals in einer Büroumgebung verwendet wird, um Texte und andere Graphiken von einem Dokument auf ein anderes zu kopieren. Beispiele von Kopiermaschinen dieses Typs schließen beispielsweise jene, die unter den Handelsmarken XEROX (welches ein sogenanntes Xerographieverfahren verwendet), KODAK, 3-M, SHARP und anderen vertrieben werden, ein. Solche Kopierer arbeiten mit verschiedenen Geschwindigkeiten und sind oftmals relativ schnell und in der Lage, zehn oder mehr Kopien je Minute zu erzeugen. Ein Nachteil solcher Kopiergeräte besteht darin, daß im üblichen Falle ein Dokument kopiert werden muß und daß das Dokument direkt durch die Kopiermaschine geführt oder auf oder in die Kopiermaschine gelegt werden muß.
Eine Telekopier- oder Telefaxmaschine ist in der Lage, elektrische Signale zu empfangen und zu decodieren, die Informationen entlang Telephonleitungen oder anderen elektrischen Leitungen von einer von der Maschine entfernten Quelle aus transportieren, und das durch eine solche elektrische Signalinformation wiedergegebene graphische Bild auf einem Dokument zu erzeugen. Solche Telefaxmaschinen sind jedoch relativ langsam und typischerweise nur in der Lage, zwei Kopien in Briefgröße je Minute selbst bei den größten Geschwindigkeiten, die derzeit unter Verwendung einer CCITT-Maschine der Gruppe III erhältlich sind, zu erzeugen.
Es wäre erwünscht, die Geschwindigkeit alphanumerischer und graphischer Informationen oder Daten zwischen zwei voneinander entfernten Maschinen zu beschleunigen und so beispielsweise einerseits die Reproduktionsgeschwindigkeit der oben erwähnten Kopiermaschinen und andererseits die Fähigkeit der oben erwähnten Telefaxmaschinen für Übertragung aus der Entfernung und Empfang zu bekommen.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ergibt die Möglichkeit, relativ rasch eine sogenannte harte Kopie alphanumerischer und/oder graphischer Daten von einer von einer entfernten Quelle und/oder von einer örtlichen Quelle empfangenen Information zu erzeugen. Wichtigerweise gestattet die Erfindung die Erzeugung eines Bildes in realer Zeit oder im wesentlichen in realer Zeit, d. h. im wesentlichen unmittelbar nach Empfang der ankommenden Daten oder Informationen, und daß das Bild während einer Zeitdauer gespeichert wird, die ausreicht, um ein Kopieren des Bildes beispielsweise unter Verwendung herkömmlicher Kopiermaschinentechnologie, wie Xerographietechnologie oder dergleichen, zu gestatten.
Der primär beschränkende Faktor für die Geschwindigkeit des Betriebs, um unter Verwendung der Erfindung eines harte Kopie zu erzeugen, wäre dann einerseits die Geschwindigkeit, mit welcher die Daten übertragen werden könnten, und andererseits die Geschwindigkeit des Betriebs der Kopiermaschine, die zum Kopieren des zeitweilig gespeicherten Bildes verwendet wird.
So bekommt man nach einem Aspekt der Erfindung eine bilderzeugende Vorrichtung mit einem aus mehreren Volumina eines in einem Einschlußmedium dispergierten Flüssigkristallmaterials bestehenden Bogen und Elektrodeneinrichtungen zum Anlegen einer Spannung an ausgewählten Bereichen des Bogens, wobei diese Spannung die optische Übertragung des Flüssigkristalls selbst nach Entfernung der Spannung bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschlußmedium so angeordnet ist, daß es in dem Flüssigkristallmaterial eine Ausrichtung erzeugt, die zur Streuung oder Absorption von einfallendem Licht in Abwesenheit eines elektrischen Feldes führt, wobei die Menge des gestreuten oder absorbierten Lichtes reduziert wird, wenn ein vorbestimmtes elektrisches Feld an das Flüssigkristallmaterial angelegt wird, und daß die elektrischen Eigenschaften des Bogens und der Anordnung der Elektrodeneinrichtungen in Bezug auf den Bogen so ausgewählt sind, daß nach dem Anlegen der Spannung an den ausgewählten Bereichen des Bogens eine bestimmte Menge an elektrischer Ladung auf entsprechenden Bereichen einer der Oberflächen des Bogens gespeichert wird, wobei das vorbestimmte elektrische Feld an das Flüssigkristallmaterial der ausgewählten Bereiche während einer Zeitdauer angelegt wird, nachdem die an die ausgewählten Bereiche des Bogens angelegte Spannung entfernt wurde.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung bekommt man eine Bildkopiervorrichtung, die eine Bilderzeugungseinrichtung, wie oben definiert, einschließt, wobei die Kopiervorrichtung so eingerichtet ist, daß sie optisch ein in dem Bogen der Bilderzeugungseinrichtung zurückgehaltenes Bild kopiert.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung bekommt man ein bilderzeugendes Verfahren zur Erzeugung eines Bildes mit einem Bogen, der aus mehreren Volumina eines in einem Einschlußmedium dispergierten Flüssigkristallmaterials besteht, und Elektrodeneinrichtungen zum Anlegen einer Spannung an ausgewählte Bereiche des Bogens, wobei diese Spannung die optische Übertragung des Flüssigkristalls selbst nach der Entfernung der Spannung bestimmt, gekennzeichnet durch Verwendung des Einschlußmediums, um in dem Flüssigkristallmaterial eine Ausrichtung zu bewirken, die zur Streuung oder Absorption von einfallendem Licht in Abwesenheit eines elektrischen Feldes führt, wobei die Menge des gestreuten oder absorbierten Lichtes reduziert wird, wenn ein vorbestimmtes elektrisches Licht an das Flüssigkristallmaterial angelegt wird, wobei eine Spannung an ausgewählte Bereiche der Oberfläche des Bogens angelegt wird, um das Flüssigkristallmaterial dazu zu bringen, die Übertragung, Streuung oder Absorption von Licht zu beeinflussen und dabei ein Bild zu erzeugen, und daß man die elektrischen Eigenschaften des Bogens und der Anordnung der Elektrodeneinrichtungen in Bezug auf den Bogen so auswählt, daß nach dem Anlegen der Spannung an die ausgewählten Bereiche des Bogens eine bestimmte Menge an elektrischer Ladung auf entsprechenden Bereichen einer der Oberflächen des Bogens gespeichert wird, wobei das vorbestimmte elektrische Feld an das Flüssigkristallmaterial der ausgewählten Bereiche während einer Zeitdauer nach der Entfernung der an die ausgewählten Bereiche des Bogens angelegten Spannung angelegt wird.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung schließt die Flüssigkristallmaterialeinrichtung der Bilderzeugungsvorrichtung eingekapseltes Flüssigkristallmaterial ein, das als ein Bogen erzeugt und/oder auf einem Bogen getragen ist. Ein solches eingekapseltes Flüssigkristallmaterial kann Licht in Reaktion auf eine vorgeschriebene Eingabe, wie ein elektrisches Feld, absorbieren, streuen und/oder übertragen. Das eingekapselte Flüssigkristallmaterial hat eine elektrische Kapazitätseigenschaft und ist daher in der Lage, eine darauf aufgebrachte elektrische Ladung zu speichern. Gemäß der Erfindung wird dann elektrische Ladung selektiv auf bestimmte Bereiche des eingekapselten Flüssigkristallmaterials für eine temporäre Speicherung dort aufgebracht. Eigenschaften eines Bildes werden dann durch das eingekapselte Flüssigkristallmaterial als eine Funktion der betreffenden Bereiche desselbe, die eine elektrische Ladung speichern (und auch als eine Funktion der Größe der gespeicherten elektrischen Ladung und des dabei erzeugten elektrischen Feldes) und jener Bereiche des Flüssigkristallmaterials, wo keine elektrische Ladung gespeichert ist, erzeugt. Ein Streumechanismus gemäß der Erfindung erleichtert das selektive Streuen oder Durchqueren des eingekapselten Flüssigkristallmaterials, beispielsweise durch eine dynamische Elektrode, um eine solche elektrische Ladung darauf aufzubringen, und die durch das eingekapselte Flüssigkristallmaterial erzeugten Bildeigenschaften können beispielsweise unter Verwendung einer herkömmlichen Photokopier- oder Kopiereinrichtung kopiert werden.
Vorzugsweise wird gemäß der Erfindung in der bilderzeugenden Einrichtung eine Technologie mit eingekapseltem Flüssigkristall verwendet. Vorzugsweise ist das eingekapselte Flüssigkristallmaterial vom wirkungsmäßig nematischen Typ, der die vorteilhaften Eigenschaften eines sofortigen Ansprechens auf das Anlegen oder die Entfernung eines elektrischen Feldes, einer Umkehrbarkeit und der steuerbaren Fähigkeit, Licht zu streuen, zu absorbieren und/oder zu übertragen, in Abhängigkeit von dem Anlegen oder dem Entfernen einer solchen vorgeschriebenen Eingabe hat.
Einige hier verwendete Begriffe werden allgemein folgendermaßen definiert: "Flüssigkristallmaterial" bedeutet breit irgendeine Art von Flüssigkristallmaterial, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung arbeitet, bezieht sich aber vorzugsweise auf wirkungsmäßig nematisches Flüssigkristallmaterial. Unter "wirkungsmäßig nematisch" versteht man, daß in Abwesenheit von äußeren Feldern die strukturelle Verformung des Flüssigkristalls eher durch die Orientierung des Flüssigkristalls an seinen Grenzen als durch Massenwirkungen, wie sehr starke Verdrehungen (wie in cholesterischem Material) oder Schichtbildung (wie in smektischem Material) beherrscht wird. So würden beispielsweise chirale Bestandteile, die eine Neigung zum Verdrehen induzieren, aber die Wirkungen von Grenzausrichtung nicht überwinden können, noch als wirkungsmäßig nematisch angesehen werden. Ein solches wirkungsmäßig nematisches Flüssigkristallmaterial kann pleochroitische Farbstoffe, nichtpleochroitische Farbstoffe, chirale Verbindungen oder andere Zusatzbestandteile einschließen. Eine Kapsel betrifft eine Einschlußeinrichtung oder ein Einschlußmedium, die bzw. das eine Menge an Flüssigkristallmaterial enthält oder umgrenzt, und ein "Einkapselungsmedium" oder "Einkapselungsmaterial" ist jenes Medium oder Material, aus welchem solche Kapseln gebildet sind. Die Kapseln können geschlossen sein, wie beispielsweise eine geschlossene Kugel, und ein inneres Volumen haben, das Flüssigkristallmaterial enthält, oder sie können teilweise geschlossen sein, um ein spezifisches Volumen zu definieren, das das Flüssigkristallmaterial enthält, während ein oder mehrere Durchgänge tatsächlich die inneren Volumina zweier oder mehrerer solcher Kapseln miteinander verbinden. Ein "eingekapselter Flüssigkristall" oder "eingekapseltes Flüssigkristallmaterial" bedeutet eine Menge an Flüssigkristallmaterial, die in den Kapseln einer oder beider von und/oder in dem Einkapselungsmedium gebildeten Typen, wie beispielsweise in einem festen Medium als einzelne Kapseln oder trockene beständige Emulsionen, eingeschlossen oder enthalten ist.
Kapseln nach dieser Erfindung haben eine näherungsweise kugelige Gestalt (obwohl dies nicht an sich ein Erfordernis der Erfindung ist) mit einem Durchmesser von etwa 0,3 bis 100 Mikron, vorzugsweise 0,1 bis 30 Mikron, besonders 0,5 bis 15 Mikron, wie beispielsweise am meisten bevorzugt 1 bis 5 Mikron. Im Zusammenhang mit dieser Erfindung bedeutet Einkapselung und ähnliches nicht nur die Bildung solcher Gegenstände, wie sie allgemein als Kapseln bezeichnet werden, sondern auch die Bildung beständiger Emulsionen oder Dispersionen des Flüssigkristallmaterials in einem Mittel (einem Einkapselungsmedium), das zur Bildung stabiler Teilchen, vorzugsweise mit etwa gleichmäßiger Größe, in einem gleichförmigen umgebenden Medium führt. Techniken zur Einkapselung, die wegen der Kapselgröße allgemein als eine Mikroeinkapselung bezeichnet werden, sind in der Technik wohlbekannt (siehe z. B. "Mikrokapselverarbeitung und -technologie" von Asaji Kondo, veröffentlicht von Marcel Dekker, Inc.), und es wird für den Fachmann bei Betrachtung der dortigen Offenbarung möglich sein, geeignete Einkapselungsmittel und Verfahren für Flüssigkristallmaterialien zu bestimmen.
Eine Methode zur Herstellung eingekapselter Flüssigkristalle schließt ein, daß man Flüssigkristallmaterial und ein Einkapselungsmedium, in welchem sich das Flüssigkristallmaterial nicht löst, miteinander vermischt und eine Bildung von Kapseln, die das Flüssigkristallmaterial enthalten, erlaubt.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristalleinrichtung, die solchen eingekapselten Flüssigkristall enthält, schließt beispielsweise die Aufbringung eines solchen eingekapselten Flüssigkristallmaterials auf einem Substrat ein. Außerdem können solche Methoden einschließen, daß man Einrichtungen zum Anlegen eines elektrischen Feldes an das Flüssigkristallmaterial vorsieht, um dessen Eigenschaft zu beeinflussen.
Um ein Anfärben der Bilderzeugungseinrichtung zu bewirken, kann ein nicht-pleochroitischer Farbstoff in den Flüssigkristall und/oder das Einkapselungsmedium eingeschlossen werden.
Um zu gewährleisten, daß ein geeignetes elektrisches Feld an das Flüssigkristallmaterial in der Kapsel angelegt wird und nicht nur an das Einkapselungsmedium, und tatsächlich mit einem Minimum an Spannungsabfall in der Wanddicke der betreffenden Kapseln, hat das Einkapselungsmaterial vorzugsweise eine dielektrische Konstante nicht geringer als die untere dielektrische Konstante des Flüssigkristallmaterials einerseits und eine relativ große Impedanz andererseits. Idealerweise sollte die dielektrische Konstante des Einkapselungsmediums nahe der höheren dielektrischen Konstante des Flüssigkristalls sein.
Der Kontrast einer eingekapselte Flüssigkristalle verwendenden Flüssigkristalleinrichtung kann verbessert werden, indem man ein Einkapselungsmedium auswählt, das einen Brechungsindex hat, welcher zu dem gewöhnlichen Brechungsindex des Flüssigkristallmaterials paßt (d. h. zu dem Brechungsindex parallel zur optischen Achse des Kristalls). Siehe z. B. "Optik" von Born & Wolf oder "Kristalle und das Polarisationsmikroskop" von Hartshorne & Stewart. Das Einkapselungsmedium kann nicht nur verwendet werden, um Flüssigkristallmaterial einzukapseln, sondern auch dazu, die Kapseln zum Anhaften an einem Substrat für ihre Unterstützung zu bringen. Alternativ kann ein weiteres bindendes Medium benutzt werden, um die Flüssigkristallkapseln in Bezug auf ein Substrat zu halten. In dem letzteren Fall jedoch hat das zusätzliche bindende Medium vorzugsweise einen Brechungsindex, der zu jenem des Einkapselungsmediums paßt, um die oben beschriebene verbesserte Kontrasteigenschaft zu behalten. Da der Brechungsindex eines Materials allgemein spannungsabhängig ist und beispielsweise in dem Einkapselungsmedium Spannung erzeugt werden kann, kann es erforderlich sein, diese Wirkung beim Zusammenpassen der Brechungsindizes des Flüssigkristalls, des Einkapselungsmediums und gegebenenfalls des bindenden Mediums in Betracht zu ziehen. Wenn außerdem ein Irisieren vermieden werden soll, kann es erwünscht sein, die Brechungsindizes über einen Bereich von Wellenlängen soweit wie möglich statt gerade bei einer Wellenlänge zusammenpassen zu lassen.
Ein Merkmal der kugeligen oder anderweitig mit gekrümmten Oberflächen versehenen Kapseln, die allgemein das Flüssigkristallmaterial darin umgrenzen, bei der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das Flüssigkristallmaterial dazu neigt, zu einer speziellen Form gezwungen oder verformt zu werden, wobei es derart auf sich zurückgefaltet wird, daß es der Kapselwand folgt und/oder allgemein parallel oder normal zu der Kapselwand ausgerichtet ist, so daß die resultierende optische Eigenschaft einer bestimmten Flüssigkristallmaterial enthaltenden Kapsel derart ist, daß im wesentlichen das gesamte ihr zugeführte Licht beeinflußt wird, wie beispielsweise gestreut (wenn kein pleochroitischer Farbstoff vorhanden ist) oder absorbiert (wenn pleochroitischer Farbstoff vorhanden ist) wird, wenn kein elektrisches Feld angelegt ist, ungeachtet der Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtes. Auch ohne Farbstoff kann dieser Effekt ein Streuen und somit Trübheit bewirken. In Reaktion auf das Anlegen eines elektrischen Feldes an das eingekapselte Flüssigkristallmaterial richtet sich jedoch die Flüssigkristallstruktur mit dem Feld aus und wird die Streuung oder Absorption von Licht reduziert.
Bevorzugtes eingekapseltes Flüssigkristallmaterial, das bei der vorliegenden Erfindung brauchbar ist, ist in den US-Patentschriften 4 435 047, 4 556 289, 4 606 611, 4 616 903, 4 596 445, 4 662 720 und 4 707 080 beschrieben. Alle diese US-Patentschriften stammen von demselben Erfinder wie die vorliegende Anmeldung.
Das Arbeiten von eingekapseltem Flüssigkristallmaterial, um Licht in Abwesenheit einer vorgeschriebenen Eingabe, wie beispielsweise eines elektrischen Feldes, zu absorbieren oder zu streuen, und die Verminderung einer solchen Absorption oder Streuung in Gegenwart einer solchen vorgeschriebenen Eingabe ist beispielsweise in der ersten oben erwähnten Patentschrift beschrieben. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jedoch wird das Arbeiten von eingekapseltem Flüssigkristallmaterial, um Licht in Abwesenheit der vorgeschriebenen Eingabe zu streuen, und die Verwendung des Einkapselungsmediums oder eines anderen Materials, um Reflexion, vorzugsweise innere Totalreflexion und/oder konstruktive optische Interferenz, zu bewirken, angewendet, um das Aussehen von Flüssigkristallmaterial, das sich in Streuweise, d. h. in Abwesenheit einer vorgeschriebenen Eingabe befindet, aufzuhellen, und die Beschreibung eines solchen Arbeitsprinzips ist beispielsweise in der oben erwähnten Patentschrift 4 606 611 enthalten. Wenn die Streuung als Reaktion auf das Anlegen einer vorgeschriebenen Eingabe an das eingekapselte Flüssigkristallmaterial nach der bevorzugten Ausführungsform reduziert wird, werden die innere Reflexion und die konstruktive optische Interferenz reduziert, wäre in der Tat destruktive Interferenz gewöhnlich vorhanden und können demnach bei Verwendung eines solchen eingekapselten Flüssigkristallmaterials Bilder mit gutem Kontrastverhältnis erhalten werden.
Um die obigen und ähnliche Ergebnisse zu erhalten, umfaßt dann die Erfindung die Merkmale, die nachfolgend in der Beschreibung vollständig ausgeführt und speziell in den Ansprüchen, der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung angegeben sind, die im einzelnen bestimmte erläuternde Ausführungsformen der Erfindung wiedergeben, wobei diese jedoch nur einige der verschiedenen Wege aufzeigen, auf denen die Prinzipien der Erfindung geeignet angewendet werden können.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine weggebrochene schematische Seitenansicht/perspektivische Darstellung einer Flüssigkristalleinrichtung zur Erzeugung graphischer Bilder gemäß der bevorzugten Ausführungsform und besten Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die rollende dynamische Elektrode der Bilderzeugungseinrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3 ist ein schematisches Blockdiagramm des Elektronikteils der Einrichtung zur Erzeugung graphischer Bilder nach Fig. 1,
Fig. 4 ist eine weggebrochene Seitenansicht des bogenartigen Flüssigkristallmaterials von Fig. 1 mit den betreffenden Oberflächenladungen auf seiner Oberfläche,
Fig. 5 ist eine schematische Erläuterung einer kompletten Flüssigkristalleinrichtung zur Erzeugung graphischer Bilder gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Kopierers mit einem beweglichen Bild/Dokumententrägers, und
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung in isometrischer Weise, die eine alternative Ausführungsform einer Einrichtung zur Erzeugung graphischer Bilder unter Verwendung einer dynamischen Rückzug-Mehrfachelektrodenbogenelektrode verwendet.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Bezieht man sich im einzelnen auf die Zeichnung, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in den verschiedenen Figuren bedeuten, und anfangs auf Fig. 1, so ist dort eine Flüssigkristalleinrichtung zur Erzeugung graphischer Bilder 1 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Grundkomponenten der Einrichtung zur Erzeugung graphischer Bilder sind ein Bilderzeuger 2 und ein Kopierer 3. Der Bilderzeuger 2 wandelt die Eingabeinformation, die von einem Eingabesystem 4 empfangen wird, in ein Bild um, das von dem Kopierer 3 kopiert werden kann. Der Bilderzeuger 2 schließt eine Schicht 5 von eingekapseltem Flüssigkristall ein, die auf einem bogenartigen Träger 6, wie beispielsweise auf Mylar oder einem ähnlichen optisch relativ stark durchlässigen Material befestigt ist, und besitzt eine Signaleingabevorrichtung 7, die in Reaktion auf die von dem Eingabesystem 4 empfangene Information eine vorgeschriebene Eingabe, in der bevorzugten Ausführungsform eine Spannung, die ein elektrisches Feld erzeugt, an ausgewählte Bereiche der Schicht von eingekapseltem Flüssigkristall 5 anlegt und dabei ein Bild erzeugt, welches durch die Information wiedergegeben wird, die von dem Eingabesystem 4 empfangen wurde.
Der Kopierer kann irgendeiner einer Vielzahl herkömmlicher sogenannter Photokopierer sein, wie beispielsweise vom Xerographietyp oder anderem Typ. Beispiele von Herstellern und/oder Handelsnamen solcher Kopiereinrichtungen sind oben angegeben. Der Bilderzeuger 2 ist in Bezug auf den Kopierer 3 in einer Position befestigt, um beispielsweise optisch abgetastet zu werden, wie dies gewöhnlich der Fall wäre, wenn ein solcher Kopierer benutzt würde, um ein sogenanntes Hartkopiedokument abzutasten, wie beispielsweise ein Stück Papier mit alphanumerischer oder graphischer Information darauf, und der Kopierer 3 kann ein Ausgangsdokument erzeugen, das eine Kopie des auf dem Bilderzeuger so optisch abgetasteten ist.
Außerdem ist der Bilderzeuger 2 vorzugsweise in der Lage, im wesentlichen in realer Zeit ein Bild wiederzugeben, das die von dem Eingabesystem 4 empfangene Information repräsentiert, d. h. gleichzeitig mit dem Empfang der Information von dem Eingabesystem 4, ohne daß irgendeine Verlangsamung der Geschwindigkeit erforderlich ist, mit welcher die Eingabeinformation empfangen wird. Außerdem ist der Bilderzeuger 2 in der Lage, ein solches Bild während ausreichender Zeit zu speichern oder zu halten, um dessen Kopieren mit dem Kopierer 3 zu gestatten. Außerdem ist die Flüssigkristalleinrichtung für graphische Bilderzeugung 1 vorzugsweise in der Lage, im wesentlichen kontinuierlich verwendet zu werden, um ein Bild nach dem anderen zu erzeugen und jedes dieser Bilder zu kopieren. Die Beschränkungen der Arbeitsgeschwindigkeit der Flüssigkristalleinrichtung zur Erzeugung graphischer Bilder 1 können beispielsweise die Geschwindigkeit, mit der Informationen an dem Eingabesystem 4 empfangen werden können, die Geschwindigkeit, mit der solche Eingabeinformationen in ein Bild umgewandelt werden können, was im wesentlichen gleichzeitig bei Empfang der Information bewirkt werden kann, und die Arbeitsgeschwindigkeit des Kopierers 3 sein.
Die Schicht 5 von eingekapseltem Flüssigkristall ist eingekapseltes Flüssigkristallmaterial 10, das von einem Einschlußmedium oder Einkapselungsmedium 11 und Flüssigkristallmaterial 12 gebildet wird. Beispiele von Materialien für das Einschlußmedium 11 sind Polymere, wie beispielsweise Polyvinylalkohol (PVA), Gelatine, Latex und verschiedene andere Materialien, wie beispielsweise solche, die in den oben erwähnten Patentschriften genannt sind. Das Flüssigkristallmaterial 12 ist vorzugsweise nematisch oder wirkungsmäßig nematisch und kann beispielsweise eines oder mehrere der in den oben erwähnten Patentschriften beschriebenen Flüssigkristallmaterialien sein. Das Einschlußmedium 11 und das Flüssigkristallmaterial 12 arbeiten zusammen unter Bildung mehrerer Kapseln, Volumina, Einschlußbereiche oder dergleichen, die allgemein mit 13 bezeichnet sind und die alle geschlossen oder teilweise geschlossen sein können. Im letzteren Falle können zwei oder mehrere der sogenannten Kapseln fließmittelmäßig durch untereinander verbindende Durchgänge gekoppelt sein, wie in einer Matrix, die von dem Medium und Flüssigkristall gebildet wird. Die Innenwand einer Kapsel neigt allgemein dazu, die Struktur des Flüssigkristallmaterials darin zu verformen und dasselbe zu veranlassen, eine verformte oder allgemein kurvenförmig ausgerichtete Struktur im Gegensatz zu der üblichen geradlinigen parallelen Struktur anzunehmen, die nematisches Flüssigkristallmaterial in Abwesenheit einer vorgeschriebenen Eingabe, nachfolgend als ein elektrisches Feld bezeichnet, welches die bevorzugte vorgeschriebene Eingabe nach der Erfindung ist, anzunehmen geneigt ist. Solche verformte Struktur wäre typischerweise allgemein entweder parallel oder normal zu der Kapselwand ausgerichtet. In Gegenwart eines solchen elektrischen Feldes jedoch neigt die Struktur des Flüssigkristallmaterials 12 in den Kapseln 13 dazu, sich in Bezug auf das Feld auszurichten. Bei Entfernung des Feldes jedoch bewirkt die Kapselwand die oben erwähnte verformte Ausrichtung. Eine Mehrzahl von Kapseln 13, vorzugsweise mit einer Dicke mehrerer Kapseln, baut vorzugsweise die Schicht 5 von eingekapseltem Flüssigkristall auf, die allgemein in der Erläuterung von Fig. 1 wiedergegeben ist. Die Gesamtdicke einer solchen Schicht 5 kann beispielsweise etwa 8 um (0,3 Mil) bis etwa 250 um (10 Mil) sein (etwa 13 um [0,5 Mil] sind bevorzugt), und der ungefähre Durchmesser einer jeden Kapsel kann beispielsweise etwa 0,3 um (0,3 Mikron) bis etwa 100 um (100 Mikron) sein, wobei einer der obigen Bereiche mit etwa 1 Mikron bis etwa 5 Mikron bevorzugt ist. Die Kapseln können in einzelnen Schichten oder stärker bevorzugt in einer allgemein willkürlichen, aber nichtsdestoweniger relativ dichten Packung angeordnet sein, wie allgemein in der Erläuterung von Fig. 1 gezeigt ist.
Das Flüssigkristallmaterial 12 ist optisch anisotrop mit gewöhnlichen und außergewöhnlichen Brechungsindizes, und das Einschlußmedium 11 ist vorzugsweise im wesentlichen optisch transparent, wie beispielsweise vom Ultratviolett- bis zum fernen Infrarotwellenlängenbereich. Der Brechungsindex des Einschlußmediums 11 und der gewöhnliche Brechungsindex des Flüssigkristallmaterials 12, d. h. der Brechungsindex parallel zur optischen Achse des Flüssigkristalls, passen optisch so zueinander, daß in Gegenwart eines elektrischen Feldes, das den Flüssigkristall ausrichtet, wie oben erwähnt, Licht im wesentlichen direkt durch die Schicht 5 ohne oder wenigstens nur mit einem Minimum an Brechung an Grenzflächen zwischen Flüssigkristallmaterial 12 und Einschlußmedium 11 übertragen werden kann. Der außergewöhnliche Brechungsindex des Flüssigkristallmaterials sollte jedoch verschieden von dem Brechungsindex des Einschlußmediums sein und so das Brechen und Streuen von Licht in der Schicht 5 von eingekapseltem Flüssigkristall in Abwesenheit eines elektrischen Feldes verstärken.
Die elektrischen Eigenschaften des Einschlußmediums 11 und des Flüssigkristallmaterials 12 sind derart, daß vorzugsweise in Reaktion auf das Anlegen einer Spannung daran das dabei erzeugte stärkere elektrische Feld quer zu dem Flüssigkristallmaterial liegt und ein minimaler Spannungsabfall in dem Einkapselungsmedium selbst auftritt. Demnach sollte das Einschlußmedium 11 eine dielektrische Konstante nicht geringer als die untere dielektrische Konstante des Flüssigkristallmaterials, welches elektrisch anisotrop ist, und eine relativ große Impedanz haben. Idealerweise sollte die dielektrische Konstante des Einkapselungsmediums 11 auch nahe der höheren dielektrischen Konstante des Flüssigkristallmaterials sein.
Sozusagen makroskopisch oder kollektiv betrachtet, ist die Schicht 5 von eingekapseltem Flüssigkristall im wesentlichen ein dielektrisches Material mit einem mittleren Wert der dielektrischen Konstante, der etwas während der Verwendung, z. B. nach Anlegen eines elektrischen Feldes an das Flüssigkristallmaterial 12 oder Entfernung hiervon, variieren kann und der auch eine Funktion der Gesamtmaterialien, aus denen die Schicht 5 aufgebaut ist, sein kann, hat. Demnach hat die Schicht 5 von eingekapseltem Flüssigkristall die Fähigkeit, als ein Kondensator zu arbeiten, der eine elektrische Ladung, nämlich eine Spannung speichert, die daran angelegt werden kann, spezieller durch Elektroden 20, 21 an den betreffenden Oberflächen 22, 23 der Schicht 5. Wie weiter unten beschrieben ist, ist es dann die Funktion der Signaleingabevorrichtung 7, Oberflächenladung auf die ausgewählten Bereiche der Schicht 5 für zeitweilige Speicherung und zur Erzeugung der Bildeigenschaften in dem Flüssigkristallmaterial zum Kopieren aufzubringen. Daher kann in Reaktion auf selektives Anlegen einer Spannung oder eines elektrischen Feldes an bestimmten Bereichen der Schicht 5 von eingekapseltem Flüssigkristall, wie beispielsweise an den auf der Oberfläche 23 wiedergegebenen Bereichen 24 und 25, und das Nichtanlegen eines elektrischen Feldes an andere ausgewählte Bereiche der Schicht 5, wie beispielsweise die auf der Oberfläche 23 wiedergegebenen Bereiche 26 und 27 eine Ausrichtung oder Nichtausrichtung jenes Flüssigkristalls, der direkt zwischen einem solchen betreffenden Bereich auf der Oberfläche 23 und der Elektrode 20 bei der Oberfläche 22 oder Nichtausrichtung (wenn an einem bestimmten Bereich kein Feld angelegt wird) erreicht werden. Infolge der wirksamen Kapazitanz der Schicht 5 von eingekapseltem Flüssigkristall wird, wenn eine Ladung auf einen ausgewählten Bereich, sagen wir bei 24, 25 usw., aufgebracht wird, eine solche Ladung gespeichert und verbleibt eine begrenzte Zeit, wie beispielsweise mehrere Sekunden oder länger, um sich dann zu verteilen, und für die Dauer einer solchen gespeicherten Ladung wird die Wirkung des in dem ausgewählten eingekapselten Flüssigkristallmaterial, welches allgemein zwischen einem solchen Bereich und der Oberfläche 22 und der Elektrode 20 ausgerichtet ist, erzeugte elektrische Feld in der erwünschten Ausrichtung in Bezug auf ein solches Feld verbleiben. Demnach kann durch Auswahl spezieller Bereiche der Schicht 5 von eingekapseltem Flüssigkristall, an denen ein elektrisches Feld anzulegen ist, eine Wiedergabe eines Bildes erzeugt und durch die Schicht 5 von eingekapseltem Flüssigkristall gespeichert werden.
Um die wirksame Erzeugung eines Bildes durch den Bilderzeuger 2 in Reaktion auf eine solche selektive Aufbringung einer Ladung auf verschiedenen Flächen hiervon zu vervollständigen, ist eine Beleuchtung erforderlich. Obwohl eine solche Beleuchtungsquelle von einer äußeren Quelle stammen kann, die die Oberfläche 23 beleuchtet, wird nach der bevorzugten Ausführungsform und besten Arbeitsweise der Erfindung die Beleuchtungsquelle durch die Lichtquelle vorgesehen, die schematisch bei 30 in dem Kopierer 3 selbst angegeben ist. Eine solche Lichtquelle 30 kann die gesamte Schicht 5 von eingekapseltem Flüssigkristall gleichzeitig oder nur jenen Teil derselben, der in einem bestimmten Augenblick kopiert wird, beleuchten, wobei ein wirksames Abtasten der Bildcharakteristiken, die von der Schicht 5 gebildet werden, durch den Kopierer 3 erfolgt.
Eine wirksame Bildung eines sichtbaren Bildes, welches in der Lage ist, beispielsweise durch eine solche Lichtquelle 30 und einen Kopierer 3 zu streuen, erfolgt vorzugsweise gemäß der Beschreibung in der oben erwähnten Patentschrift 4 606 611. Speziell wird unter Verwendung des Prinzips der inneren Totalreflexion und gegebenenfalls auch der optischen Interferenz Licht, welches durch jenes eingekapselte Flüssigkristallmaterial in der Schicht 5, an welches ein elektrisches Feld nicht angelegt ist, z. B. jenes Flüssigkristallmaterial, welches sich in der gekrümmt ausgerichteten oder verformten Struktur befindet, gestreut, vorzugsweise isotrop gestreut, zu solchem eingekapselten Flüssigkristallmaterial, das es aufhellt, reflektiert oder zurückgerichtet. Ein Teil des durch solches Flüssigkristallmaterial gestreuten Lichtes wird auch zu dem Kopierer für "Beobachtung" dadurch gestreut. Andererseits wird Licht, beispielsweise von der Lichtquelle 30, das auf das eingekapselte Flüssigkristallmaterial 10 in der Schicht 5 auftrifft, welches in Bezug auf ein elektrisches Feld ausgerichtet ist, dazu neigen, nicht gestreut zu werden, und eher dazu neigen, direkt durch ein solches Flüssigkristallmaterial und die Schicht 5 hindurchzugehen und dabei das Aussehen des dunklen Bereiches in der Schicht 5 in Bezug auf den helleren Bereich, wo sich das Flüssigkristallmaterial in dem verformten Zustand oder Zustand mit abgestelltem Feld befindet, erzeugen. Es wird verständlich sein, daß durch Auswahl jener Bereiche, z. B. 24 bis 27 usw., wo eine Oberflächenladung auf der Oberfläche 23 aufgebracht wird oder nicht, um ein elektrisches Feld an ausgewähltes eingekapseltes Flüssigkristallmaterial in der Schicht 5 anzulegen, sowohl alphanumerische als auch graphische Bilder erzeugt werden können und jene Bilder durch den Kopierer 3 kopiert werden können.
Wie in der oben erwähnten Patentschrift Nr. 4 606 611 beschrieben ist, erfordert die erwünschte innere Totalreflexion der Schicht, daß der Brechungsindex des Einschlußmediums 11 größer als der Brechungsindex des Mediums 31, wie Luft, ist, welches eine Grenzfläche mit der Oberfläche 23 bildet. Vorzugsweise ist auch der Träger 6, auf welchem die Schicht 5 und die Elektrode 20 abgestützt sind, optisch transparent und hat einen Brechungsindex, der im wesentlichen gleich wie der Brechungsindex des Einschlußmediums 11 ist, um eine Verformung, namentlich eine Brechung, an den mehrfachen Grenzflächen zwischen der Schicht 5 und der Elektrode 20 und zwischen der Elektrode 20 und dem Träger 6 zu minimieren. Ein solcher Träger 6 kann beispielsweise ein polymer- oder kunststoffilmartiges oder - bogenartiges Material sein, wie jenes, das unter der Handelsbezeichnung "Mylar" verkauft wird. Außerdem sollte der Brechungsindex des Trägers 6 größer als der Brechungsindex des Mediums 32 sein, um eine innere Totalreflexion von Licht an der Grenzfläche zwischen der Oberfläche des Trägers 6 und dem Medium 32, wie beispielsweise Luft, zu bekommen. Je nach dem Verhältnis oder den Verhältnissen der verschiedenen Brechungsindizes, auf die gerade Bezug genommen wurde, wird ein Lichtstrahl in der Schicht 5 oder dem Träger 6, der auf eine Grenzfläche mit dem Medium 31 oder dem Medium 32 in einem Winkel auftrifft, der einen vorgeschriebenen Winkel gegenüber der Normalen überschreitet, an einer solchen Grenzfläche im Inneren totalreflektiert. Außerdem kann gegebenenfalls ein dielektrischer Überzug geeigneter Dicke auf einer oder auf beiden der oben erwähnten Grenzflächen aufgebracht werden, um die effektive Lichtreflexion in der Schicht 5 und/oder dem Träger 6 gemäß den Prinzipien optischer Interferenz zu verbessern, wie auch in der Patentschrift 4 606 611 beschrieben ist. Weiterhin kann gegebenenfalls ein optischer Absorber, wie ein schwarzer oder gefärbter Hintergrund oder Licht absorbierendes Material, auf der Oberfläche 23 oder jenseits derselben in dem Medium 31 angeordnet werden, um durch die Schicht 5 beispielsweise in den Bereichen 24 und 25 derselben, wo eine elektrisches Feld an das eingekapselte Flüssigkristallmaterial angelegt wird und die Struktur eines solchen Flüssigkristallmaterials mit dem elektrischen Feld ausgerichtet ist, hindurchgehendes Licht zu absorbieren und dabei weiter den Kontrast zwischen den relativ hellen und relativ dunklen Bereichen eines in der Schicht 5, wie oben erwähnt, erzeugten Bildes zu verstärken. Als noch eine andere Alternative kann ein Reflektor an oder nahe der Oberfläche 23 angeordnet werden, um Licht zurück in die Schicht 5 zu reflektieren.
Als Antwort auf die von dem Eingabesystem 4 empfangene Information decodiert die Signaleingabevorrichtung 7 eine solche Information und bringt auf deren Grundlage auf ausgewählten Bereichen der Oberfläche 23 der Schicht 5 von eingekapseltem Flüssigkristall Oberflächenladung auf. Die Signaleingabevorrichtung 7 enthält einen Elektronikabschnitt 40, einen Antriebsmotor 41, der in Reaktion auf Steuersignale und/oder Leistung von dem Elektronikabschnitt arbeitet (gegebenenfalls kann Leistung von einer äußeren nicht gezeigten Quelle geliefert werden) und eine dynamische Elektrode 42. Die dynamische Elektrode 42 ist als eine allgemein zylindrische Abtastwalze 43 gezeigt, die in Fig. 2 in einem Aufriß von vorn zu sehen ist. Abtasten bedeutet hier eine Relativbewegung, die zwischen der dynamischen Elektrode 42 und der Oberfläche 23 auftritt, um verschiedene Stellungen einer solchen Oberfläche in einem Sinne zu ermöglichen, um ausgerichtet zu werden und Oberflächenladung zu empfangen. Vorzugsweise besteht die Walze 43 aus elektrisch nicht-leitfähigem Material, und die Walze hat darauf mehrere elektrisch leitende Elektrodenstreifen 44. Die Elektrodenstreifen 44 sind auf der nicht-leitenden äußeren Oberfläche 45 der Walze ausgebildet oder darauf befestigt und gegeneinander elektrisch isoliert. Die Elektrodenstreifen 44 erstrecken sich in ringförmiger Weise, vorzugsweise auf dem vollständigen Umfang um die Walze 43. Die Elektrodenstreifen 44 sind jeweils in Ebenen positioniert, die senkrecht zu der Achse 46 der Walze 43 sind, so daß, wenn die Walze entlang der Oberfläche 23 vorzugsweise in einer Richtung senkrecht zu der Walzenachse und ohne Schlupf auf der Schicht 5 von eingekapseltem Flüssigkristall abrollt, jeder rotierende Elektrodenstreifen 44 einem geradlinigen Weg entlang dieser Oberfläche 23 folgt.
Wie in den Fig. 1, 2 und 3 zu sehen ist, arbeitet der Elektronikabschnitt 40 mit Monitoren zusammen und steuert den Motor 41, die Position der dynamischen Elektrode 42 entlang der Oberfläche 23 und die Spannung, die an die betreffenden Elektrodenstreifen 44 angelegt (oder nicht angelegt) wird. Der Elektronikabschnitt 40 ist auch mit der Elektrode 20 verbunden, die vorzugsweise über der gesamten unteren Oberfläche 22 der Schicht 5 von eingekapseltem Flüssigkristall liegt, und das Potential einer solchen Elektrode 20 wird beispielsweise auf einem relativen Grundpotential gehalten, so daß an einen Bereich der Oberfläche 23 mit einem Elektrodenstreifen 44 angelegte Spannung in Bezug auf ein solches Grund- oder anderes Bezugspotential wäre.
In dem Elektronikbereich 40 wird die Information von dem Eingabesystem 4, wie beispielsweise in der Form einer Serieneingabe, die mit 50 bezeichnet ist, in Parallelinformation durch einen herkömmlichen Serien-in-Parallelen-Decoder 51 umgewandelt. Der Serien-in-Parallelen- Decoder 51 kann ein herkömmlicher Serien-in-Parallelen-Decorder sein, wie eine integrierte Stromkreiseinrichtung, wie beispielsweise ein UART (universelle asynchrone Empfänger- Sendereinrichtung) oder eine Mehrzahl derselben, die auf den parallelen Ausgangsleitungen 52 parallele Information liefern, die direkt repräsentativ für die Reiheneingabeinformation ist. Solche parallelen Ausgangsleitungen 52 sind jeweils mit dem einzelnen Elektrodenstreifen 44 verbunden, um Spannung an die betreffende Ausgangsleitung zu einem jeweiligen Elektrodenstreifen anzulegen. Wenn erforderlich, können verschiedene herkömmliche Logik-Stromkreise verwendet werden, um die Eingabedaten von dem Eingabesystem 4 zu decodieren und so die parallelen Ausgangsdaten zu erzeugen, wenn die Walze 43 entlang der Oberfläche 23 abrollt. Demnach legen die betreffenden Elektrodenstreifen 44 eine solche Spannung oder solche Spannungen an den betreffenden Bereich bzw. die betreffenden Bereiche der Oberfläche 23 der Schicht 5 von eingekapseltem Flüssigkristall an, mit welchen diese Elektrodenstreifen 44 in jenem Moment in Eingriff stehen. Außerdem wird, wenn die dynamische Elektrode 42 entlang der Oberfläche 23 abrollt, eine solche Abrollbewegung durch einen Synchronisationsabschnitt 53 des Elektronikabschnittes 50 überwacht und gesteuert.
Der Synchronisationsabschnitt 53 synchronisiert in abhängig von der Information von der Reiheneingabe 50 die Abrollbewegung der dynamischen Elektrode 42 und die auf dem Reihenin-Parallelen-Decoder 51 erzeugten Signale. Beim Betrieb der Signaleingabevorrichtung 7 wird dann beispielsweise in der Form von Reihendaten Information von dem Eingabesystem 4 empfangen. Jene Daten werden durch den Decoder 51 in Paralleldaten umgewandelt, die den Ausgangsleitungen 52 zu den betreffenden Elektrodenstreifen 44 zugeführt werden, wenn sich die dynamische Elektrode 42 an einer speziellen Stelle auf der Oberfläche 23 der Schicht 5 von eingekapseltem Flüssigkristall befindet. Das Vorausgehende wird gemäß dem Synchronisationsstromkreis 53 gesteuert, der den Motor 41 betreibt, welcher die dynamische Elektrode 42 bewegt und auch vorzugsweise die Position der dynamischen Elektrode 42 überwacht. Der Synchronisationsstromkreis 43 gestattet weiterhin, daß der Motor 41 die dynamische Elektrode 42 entlang der Oberfläche 23 bewegt, wenn weitere Information von dem Eingabesystem empfangen wird, und der Stromkreis 53 erlaubt weiter, daß der Decoder 51 die neue Information decodiert und geeignete Änderungen in den Signalen auf den Ausgangsleitungen 52 liefert, die erforderlichenfalls in geeigneter Weise die Spannung, die an den entsprechenden Elektrodenstreifen 44 angelegt ist, je nach der Natur der Eingabeinformation verändern. Wenn die dynamische Elektrode 42 entlang der Oberfläche 23 abrollt, dann bringen die Elektrodenstreifen 44 Oberflächenladung auf ausgewählte Bereiche, wie Bereiche 24, 25. Eine solche Oberflächenladung führt zum Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen den betreffenden Bereich und der Elektrode 20 an der gegenüberliegenden Oberfläche 22 der Schicht 5 von eingekapseltem Flüssigkristall und verursacht parallele Ausrichtung des eingekapselten Flüssigkristallmaterials 10 dazwischen. Wie oben erwähnt, hat die Schicht 5 von eingekapseltem Flüssigkristall dielektrische und Widerstandseigenschaften, um in der Lage zu sein, solche Oberflächenladungen in den betreffenden Bereichen während einer Zeitdauer zu speichern, die für den Kopierer 3 ausreicht, um das Bild, welches, wie oben erwähnt, in der Schicht 5 von eingekapseltem Flüssigkristall erzeugt wurde, wirksam zu kopieren.
Unter Verwendung der Flüssigkristalleinrichtung zur Erzeugung graphischer Bilder 1 kann von dem Eingabesystem 4, beispielsweise von einem entfernten Terminal, einer Telefaxmaschine, einem Computer usw., empfangene Information sofort, im wesentlichen in realer Zeit, d. h. im wesentlichen unmittelbar nach Empfang, decodiert werden und wird von dem Bilderzeuger 2 benutzt, um ein Bild zu erzeugen, das sofort durch den Kopierer 3 kopiert werden kann. Daher wird beispielsweise, wenn sich die dynamische Elektrode 42 über die Schicht 5 bewegt, ein Bild erzeugt und dann kopiert werden. Danach kehrt die Elektrode 42 zu der Ausgangsposition zurück, um eine andere Abtastung zu beginnen, oder die nächste Abtastung kann erfolgen, wenn die Elektrode 42 zur Ausgangsposition unter Bildung eines anderen Bildes für das Kopieren zurückrollt.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, können unterschiedliche Oberflächenladungen auf unterschiedlichen Oberflächenbereichen der Oberfläche 23 aufgebracht werden. Beispielsweise kann in den Bereichen 24 und 25 eine positive Ladung aufgebracht werden, und in den Bereichen 26 und 27 ist keine Ladung. Die aufgebrachte Ladung kann positiv oder negativ sein. Beispielsweise ist in den Bereichen 24a und 25a eine negative Ladung gezeigt. Um eine Entladung eines Bereiches bestimmter Polarität zu beschleunigen, kann gegebenenfalls auch eine Ladung entgegengesetzter Polarität oder eines Erdungsentladungsverbindung über dem betreffenden Elektrodenstreifen, der über den betreffenden Bereich geht, verwendet werden.
Unter kurzer Bezugnahme auf Fig. 5 ist eine alternative Ausführungsform einer Flüssigkristalleinrichtung zur Erzeugung graphischer Bilder gemäß der Erfindung bei 1' gezeigt. In Fig. 5 bezeichnen mit Apostroph versehene Bezugszeichen Teile entsprechend jenen, die oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 ohne Apostroph beschrieben sind. Demnach enthält der graphische Bilderzeuger 1' einen Bilderzeuger 2', einen Kopierer 3' und eine Signaleingabevorrichtung 7'. Der graphische Bilderzeuger 1' verwendet den beweglichen Träger- oder Plattentypkopierer 3' im Gegensatz zu einem ortsfesten Plattentypkopierer, wie er beispielshalber in Fig. 1 dargestellt ist, und demnach ist die Schicht 5' von eingekapseltem Flüssigkristall für die obere Oberfläche 60 des Kopierers 3' bewegbar. Die Schicht von eingekapseltem Flüssigkristall hat eine Elektrode 20' auf ihrer oberen Oberfläche und kann auch einen weiteren Träger ähnlich dem, der bei 6 in Fig. 1 gezeigt ist, haben, obwohl ein solcher Träger nicht in Fig. 5 gezeigt ist und unnötig sein kann, je nach der Natur des Einschlußmediums 11 und dessen Fähigkeit, einen starken Träger unabhängig von einem Träger wie jenem, der bei 6 in Fig. 1 gezeigt ist, zu gewährleisten. Die dynamische Elektrode 42' liegt unter der Schicht 5' von eingekapseltem Flüssigkristall und bleibt in relativ ortsfester Position in Bezug auf den Kopierer 3'. Während des Arbeitens des graphischen Bilderzeugers 1' jedoch werden herkömmliche Mittel (nicht gezeigt) verwendet, um die Schicht 5, von eingekapseltem Flüssigkristall entlang der dynamischen Elektrode 42' und über das obere Ende 60 des Kopierers 3', beispielsweise in der Richtung des Pfeiles 61 zu bewegen, um eine Aufbringung von ausreichender Oberflächenladung und demnach eine Erzeugung des erwünschten Bildes zum Kopieren durch den Kopierer 3' zu bewirken, wenn das Bild an einer geeigneten Stelle zum Kopieren durch die Kopierapparatur ist. Der Elektronikabschnitt 40' kann ähnlich in der Zusammensetzung und Funktion wie der oben beschriebene Elektronikabschnitt 40 sein, und die gesamte Flüssigkristalleinrichtung für die Erzeugung graphischer Bilder 1' kann im allgemeinen wie der oben beschriebene graphische Bilderzeuger 1 funktionieren.
Eine weitere modifizierte Flüssigkristalleinrichtung zur Erzeugung graphischer Bilder nach der Erfindung ist in Fig. 6 bei 1'' gezeigt, bei der mit Doppelapostroph versehene Bezugszeichen Elmente entsprechend jenen mit Bezugszeichen ohne Apostroph bedeuten, die oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben sind. In dem graphischen Bilderzeuger 1'' umfaßt die dynamische Elektrode 42'' einen flexiblen Bogen 70 von elektrisch nicht-leitendem Material mit mehreren Elektrodenstreifen 44'' auf seiner unteren Oberfläche oder in jedem Fall der Oberfläche, die näher der Schicht 5'' von eingekapseltem Flüssigkristall ist. Der Elektronikabschnitt 40'' ist mit den betreffenden Elektrodenstreifen 44'', wie oben, verbunden und synchronisiert die Zuführung von Signalen zu den Elektrodenstreifen und den Betrieb des Motors 41'', wenn er eine Riemenscheibe oder einen Wickelkern antreibt, die schematisch mit 71 angegeben sind. Speziell ist der Wickelkern 71 beispielsweise mit einem Strang oder Draht 72 verbunden und ist dazu bestimmt, den Bogen 70 von der Oberfläche 23'' der Flüssigkristallschicht 5'' abzuschälen. Während einer solchen Abschäl- oder Rückschäloperation hinterlassen die Elektrodenstreifen in entsprechenden Bereichen der Oberfläche 23'' Oberflächenladung, die das Anlegen eines elektrischen Feldes bewirkt, um die Charakteristiken eines Bildes in der Schicht 5'' von eingekapseltem Flüssigkristall, wie oben, zu erzeugen. Nachdem der Bogen 70 voll abgezogen wurde, werden die Oberflächenladungen in entsprechenden Bereichen der Oberfläche 23'' zeitweilig zum Kopieren durch den Kopierer 3'' gespeichert. Danach gestattet es der Elektronikabschnitt 40'', daß der Motor 41'' die Riemenscheibe 71 betreibt, um den Bogen 70 zurück auf die Flüssigkristallschicht 5'' fallenzulassen und die Elektrodenstreifen 44'' in Eingriff mit der Oberfläche 23'' fertig zur Erzeugung des nächsten Bildes zu plazieren. Es ist ersichtlich, daß die Riemenscheibe 71 und der Strang oder Draht 72 nur schematisch Mittel repräsentieren, die in der Lage wären, die dynamische Elektrode 42'' genau arbeiten zu lassen. Andere geeignete Äquivalente, wie verschiedene ortsfeste und flexible Verbindungen und Antriebssysteme können verwendet werden.
So können beim Arbeiten der vorliegenden Erfindung vorgeschriebene Eingaben durch die dynamische Elektrode zu ausgewählten Bereichen eines bogenartigen Flüssigkristallmaterials gebracht werden, um zu bewirken, daß das Flüssigkristallmaterial die Durchlässigkeit, Streuung oder Absorption von einfallendem Licht beeinflußt und so Charakteristiken eines Bildes erzeugt. Ein herkömmliches Kopierverfahren kann dann benutzt werden, um die Charakteristiken eines solchen Bildes zu kopieren und so dessen Kopie zu erzeugen. Die Erfindung ist nicht auf die Datentype beschränkt, die kopiert werden kann. Beispielsweise können alphanumerische, graphische oder selbst andere Datenkopier werden.

Claims

1. Bilderzeugende Vorrichtung mit

einem Bogen (5), der aus mehrfachen Volumina eines in einem Einschlußmedium (11) dispergierten Flüssigkristallmaterials (12) besteht, und

Elektrodeneinrichtungen (42, 42', 42''; 20, 20', 20'') zum Anlegen einer Spannung an ausgewählten Bereichen des Bogens, wobei diese Spannung die optische Übertragung des Flüssigkristalls selbst nach Entfernung der Spannung bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß

das Einschlußmedium (11) so angeordnet ist, daß es in dem Flüssigkristallmaterial (12) eine Ausrichtung bewirkt, die zur Streuung oder Absorption von einfallendem Licht in Abwesenheit eines elektrischen Feldes führt, wobei die Menge des gestreuten oder absorbierten Lichtes reduziert wird, wenn ein vorbestimmtes elektrisches Feld an das Flüssigkristallmaterial (12) angelegt wird, und daß die elektrischen Eigenschaften des Bogens (5) und die Anordnung der Elektrodeneinrichtungen (42, 42', 42''; 20, 20', 20'') in Bezug auf den Bogen (5) so ausgewählt sind, daß nach dem Anlegen der Spannung an die ausgewählten Bereiche des Bogens (5) eine bestimmte Menge elektrischer Ladung auf entsprechenden Bereichen (24, 25, 24a, 25a) einer der Oberflächen (23) des Bogens gespeichert wird, wobei das vorbestimmte elektrische Feld an das Flüssigkristallmaterial der ausgewählten Bereiche während einer Zeitdauer nach Entfernung der an die ausgewählten Bereiche des Bogens (5) angelegten Spannung angelegt wird.

2. Bilderzeugende Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristallmaterial (12) in dem Einschlußmedium eingekapselt ist.

3. Bilderzeugende Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der Volumina (13) untereinander verbunden sind.

4. Bilderzeugende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodeneinrichtungen so ausgebildet sind, daß sie eine Oberfläche (23) des Bogens (5) abtasten und dabei elektrische Ladung auf die ausgewählten Bereiche des Bogens aufbringen.

5. Bilderzeugende Vorrichtung nach Anspruch 4, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodeneinrichtungen einen Teil einschließen, der eine der Oberflächen des Bogens (5) durch Veränderung seiner relativen Position in Bezug auf ausgewählte Bereiche des Bogens abtastet.

6. Bilderzeugende Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodeneinrichtungen einen elektrisch nicht-leitenden Zylinder mit mehreren elektrisch isolierten, parallelen Elektrodenstreifeneinrichtungen darauf zur Aufbringung der Oberflächenladung einschließen.

7. Bilderzeugende Vorrichtung nach Anspruch 6, die Mittel zum Drehen des Zylinders entlang einer Oberfläche des Bogens (5) einschließen, um zu bewirken, daß die Elektrodenstreifeneinrichtungen dort entlang Linien ziehen.

8. Bilderzeugende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodeneinrichtungen einen elektrisch nicht-leitenden Bogen mit mehreren Elektrodenstreifeneinrichtungen darauf zur Aufbringung von Ladung auf dem Bogen (5) einschließen.

9. Bilderzeugende Vorrichtung nach Anspruch 8, die Einrichtungen zum Zurückziehen des nicht-leitenden Bogens mit Abschälwirkung einschließen, während die Elektrodenstreifeneinrichtungen Oberflächenladung auf ausgewählten Bereichen des Bogens (5) aufbringen.

10. Bilderzeugende Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode mehrere Elektroden zur Aufbringung von Oberflächenladung auf ausgewählten Bereichen der Oberfläche und Betätigungseinrichtungen zur Veränderung der Position der mehreren Elektroden in Bezug auf die ausgewählten Bereiche einschließt.

11. Bilderzeugende Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, weiterhin mit einer Decodereinrichtung, die auf Eingabeinformation zur Umwandlung dieser Information anspricht, um zu bewirken, daß elektrische Ladung auf ausgewählten Bereichen des Bogens aufgebracht wird.

12. Bilderzeugende Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodeneinrichtungen Einrichtungen zur Aufbringung von elektrischer Ladung (42, 42') auf einer Oberfläche (23) des Bogens (5) und eine Elektrode (20) an der anderen Oberfläche (22) des Bogens einschließen.

13. Bilderzeugende Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristallmaterial wirkungsmäßig nematisches Flüssigkristallmaterial ist.

14. Bilderzeugende Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsorientierung des Flüssigkristallmaterials in Abwesenheit einer Feldeingabe durch Wechselwirkung mit dem Einschlußmedium verformt wird.

15. Bilderzeugende Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristallmaterial positive dielektrische Anisotropie besitzt.

16. Bilderzeugende Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristallmaterial einen gewöhnlichen Brechungsindex hat, der zu dem Brechungsindex des Einschlußmediums paßt, so daß Lichtstreuung in Gegenwart einer Feldeingabe reduziert wird.

17. Bilderzeugende Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, die Trägereinrichtungen (6) zur Unterstützung des Bogens einschließen, und worin wenigstens eines des Einschlußmediums und der Trägereinrichtung eine Eigenschaft innerer Totalreflexion von etwas durch das Flüssigkristallmaterial darin gestreutem Licht hat, um eine Wiederbeleuchtung des Flüssigkristallmaterials, welches Licht streut, zu bewirken.

18. Bilderzeugende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 17, die einen Stromkreis zur Steuerung der Relativbewegung zwischen den Elektrodeneinrichtungen und dem Bogen (5) einschließt, um zu bestimmen, welche Oberflächenbereiche des Bogens diesbezüglich aufgebrachte Oberflächenladung haben sollen.

19. Bilderzeugende Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Einschlußmedium mit dem Flüssigkristallmaterial zusammenwirkt, um die natürliche Struktur des Flüssigkristallmaterials in Abwesenheit eines elektrischen Feldes zu verformen, um Streuung und/oder Absorption von Licht zu bewirken, und die Elektrodeneinrichtungen zusammenarbeiten, um das Auftreten eines elektrischen Feldes in ausgewählten Bereiches des Bogens zu bewirken und die Flüssigkristallstruktur unter Bezug auf das elektrische Feld auszurichten, um die Streuung oder Absorption zu reduzieren und die Übertragung von Licht zu verstärken.

20. Bilderzeugende Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Bogen (5) dielektrische und Widerstandseigenschaften hat, die die Speicherung von Ladung darauf erlauben.

21. Bilderzeugende Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Bogen derart ist, daß die elektrische Ladung dadurch während einer Zeitdauer gespeichert wird, die in der Größenordnung mehrerer Sekunden oder länger liegt, wobei der Bogen als Kondensator wirkt, um Ladung zu halten, wenn er zwischen zwei Elektroden geladen wird.

22. Bilderzeugende Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, die einen bewegbaren Träger zur Bewegung des Bogens (5) hat, wobei die Elektrodeneinrichtungen so arbeiten, daß sie Oberflächenladung in Bezug auf den Bogen aufbringen, während der bewegliche Träger den Bogen an den Elektrodeneinrichtungen vorbei trägt.

23. Bildkopiervorrichtung mit einer bilderzeugenden Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Kopiervorrichtung so ausgebildet ist, daß sie optisch ein in dem Bogen des Bilderzeugers gehaltenes Bild kopiert.

24. Bilderzeugungsverfahren zur Erzeugung eines Bildes durch einen Bogen (5), der aus mehrfachen Volumina eines in einem Einschlußmedium (11) dispergierten Flüssigkristallmaterials (12) besteht, und Elektrodeneinrichtungen (42, 42', 42''; 20, 20', 20'') zum Anlegen einer Spannung an ausgewählten Bereichen des Bogens, wobei diese Spannung die optische Übertragung des Flüssigkristalls selbst nach Entfernung der Spannung bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß man das Einschlußmedium (11) verwendet, um in dem Flüssigkristallmaterial (12) eine Ausrichtung zu bewirken, die zur Streuung oder Absorption von einfallendem Licht in Abwesenheit eines elektrischen Feldes führt, wobei die Menge des gestreuten oder absorbierten Lichtes reduziert wird, wenn ein vorbestimmtes elektrisches Feld an das Flüssigkristallmaterial (12) angelegt wird, Spannung an ausgewählte Bereiche der Oberfläche des Bogens anlegt, um das Flüssigkristallmaterial zu veranlassen, die Übertragung, Streuung oder Absorption von einfallendem Licht zu beeinflussen und dabei ein Bild zu erzeugen, und die elektrischen Eigenschaften des Bogens (5) und die Anordnung der Elektrodeneinrichtungen (42, 42', 42''; 20, 20', 20'') in Bezug auf den Bogen (5) derart auswählt, daß nach Anlegen der Spannung an die ausgewählten Bereiche des Bogens (5) eine Menge elektrischer Ladung auf entsprechenden Bereichen (24, 25, 24a, 25a) einer der Oberflächen (23) des Bogens gespeichert wird, wobei das vorbestimmte elektrische Feld an das Flüssigkristallmaterial der ausgewählten Bereiche während einer Zeitdauer nach Entfernung der an die ausgewählten Bereiche des Bogens (5) angelegten Spannung angelegt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe des Anlegens von Spannung das Bewegen einer Elektrode entlang einer Oberfläche des Bogens einschließt, um Oberflächenspannung auf ausgewählten Bereichen des Bogens zu hinterlassen, wenn sich die Elektrode aus dem Eingreifen mit den Oberflächenbereichen des Bogens heraus bewegt.

26. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem die Elektrode mehrere Einzelelektroden einschließt, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß man ein Bild repräsentierende Eingabedaten aufnimmt, diese Eingabedaten decodiert und auf einem solchen Decodieren basierend und mit den relativen Positionen der Elektroden auf dem Bogen koordiniert selektiv Spannung an eine bzw. mehrere der mehreren Elektroden anlegt.

27. Verfahren nach Anspruch 25 oder Anspruch 26, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß man während einer solchen Relativbewegung die Stufe einer Aufbringung einer elektrischen Ladung an einer bestimmten Stelle des Bogens einschließt, die von einer vorher aufgebrachten elektrischen Ladung verschieden ist, um deren Entladung zu bewirken.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß man die Stufe einer Verwendung eines Kopierverfahrens einschließt, um das durch den Bogen gebildete Bild zu kopieren.