DE4339216A1

DE4339216A1 - Thermosensitive imaging screen structure for colour displays - using red-green-blue colour matrix with optically active transparent and partially or completely opaque layers

Info

Publication number: DE4339216A1
Application number: DE19934339216
Authority: DE
Inventors: Raoul Dr Nakhmanson; Klaus M Moses
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1993-11-18
Publication date: 1994-04-21

Abstract

Backing material (11) of paper, plastics material, ceramic etc. is covered by black film (12). A thermosensitive layer (13) is superimposed, and may be transparent, partially or completely opaque according to temp. When opaque it appears white. A thermal isolation layer (14) may be used. A regular mosaic (15) of red, blue and green coloured windows is superimposed. A display screen of this construction is then illuminated by a high intensity scanning light source to form a coloured text, graphics or photographic image in both grey scales and colours. USE/ADVANTAGE - Reusable large area displays controlled by scanning illumination or heating system.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aufzeichnungsträger für farbige Darstellungen (Texte, Grafiken und Bilder). Je nach Ausführung kann dieser Aufzeichnungs träger einmalig oder mehrmals verwendet werden. Als Trägermaterial kann Papier, Kunststoff, Metall, Keramik usw. verwendet werden, auf welches in weiteren Prozeßschritten verschiedene Schichten aufgetragen werden. Eine dieser Schichten verändert ihren optischen Zustand als Folge einer Erwärmung auf eine bestimmte Temperatur und nachfolgender Abkühlung auf Raumtempe ratur.The invention relates to a recording medium for colored representations (Texts, graphics and images). Depending on the version, this recording carriers can be used once or several times. Can be used as a carrier material Paper, plastic, metal, ceramic, etc. can be used, on which in different layers are applied in further process steps. A these layers change their optical state as a result of heating to a certain temperature and subsequent cooling to room temperature maturity.

Ein häufig verwendeter Aufzeichnungsträger für farbige Darstellungen ist Farb- Fotopapier. Dieses besteht aus einem Trägermaterial, üblicherweise Papier, auf welchem drei übereinanderliegende Schichten angeordnet sind, von denen jede einzelne unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten aufweist. Wird auf ein solches Medium ein farbiges Bild projiziert und nachfolgend einer chemischen Behandlung unterzogen, so entsteht entweder ein positives oder negatives Abbild.A frequently used recording medium for colored representations is color Photo paper. This consists of a carrier material, usually paper, on which are three layers on top of each other, each of which has individual different spectral sensitivities. Will on a such a medium projects a colored image and then a chemical one Treated, there is either a positive or negative Image.

Wegen der hohen Empfindlichkeit darf ein solcher Aufzeichnungsträger bis zum Abschluß der chemischen Behandlung nicht dem Einfluß von Licht ausgesetzt sein. Diese Eigenschaft schränkt die Anwendung derartiger Medien in vielen Fällen ein. Ein weiterer Nachteil ist, daß solche Aufzeichnungsträger nur einmal benutzt werden können.Because of the high sensitivity, such a recording medium can be used up to Completion of chemical treatment not exposed to light his. This property limits the use of such media in many Cases. Another disadvantage is that such recording media only once can be used.

Ein anderes Beispiel für ein Medium zur Darstellung von Text und Grafik, ist thermosensitives Papier, wie es in Telefaxgeräten und Thermodruckern zur Anwendung kommt. Solche Medien bestehen üblicherweise aus einen Papier träger, auf welchem eine thermosensitive Schicht aufgebracht ist, die durch die Einwirkung von Kontakt- oder Strahlungswärme ihren optischen Zustand ändert. Ein wichtiger Vorteil solcher Medien ist die geringe Empfindlichkeit gegenüber normalen Beleuchtungsstärken, wie sie normalerweise in Räumen bestehen. Weiterhin sind thermosensitiven Schichten bekannt, die eine mehrfache Benut zung des Aufzeichnungsträgers erlauben [1]. Bis jetzt damit aufgebaute Anzei gen heben jedoch den Nachteil, daß sie nur monochrome (normalerweise schwarz-grau-weiß) Darstellungen erlauben. Another example of a medium for displaying text and graphics is thermosensitive paper, as used in fax machines and thermal printers Application comes. Such media usually consist of paper carrier on which a thermosensitive layer is applied, which by the Exposure to contact or radiant heat changes its optical state. An important advantage of such media is the low sensitivity to them normal illuminance levels that normally exist in rooms. Furthermore, thermosensitive layers are known which have multiple uses Allow the recording medium [1]. So far built up display However, they have the disadvantage that they are only monochrome (normally black-gray-white) Allow display.

Eine mögliche Ausführungsform für einen Aufzeichnungsträger für farbige Darstellungen ist in [2] vorgeschlagen und wird hier in Verbindung mit Fig. 1(a) und Fig. 1(b) erläutert. Hierbei werden auf einem Träger 1 durch eine Farb schicht 2 die drei Farben rot, grün und blau in einem regelmäßigen geordneten Mosaik, wie in Fig. 1(b) gezeigt, aufgebracht. Über dieser Farbschicht 2 ist eine thermosensitive Schicht 3 aufgebracht, die sieh je nach vorangegangener thermischer Behandlung im transparenten, opaken oder dazwischen liegenden Zustand befinden kann. Falls erforderlich kann über der thermosensitiven Schicht 3 eine weitere transparente Schicht 4 angeordnet sein, welche die thermosensitive Schicht 3 gegen mechanische Beanspruchung schützt.A possible embodiment for a recording medium for color images is proposed in [2] and is described here in connection with FIG. 1 (a) and Fig. 1 (b). Here, the three colors red, green and blue are applied to a carrier 1 by a color layer 2 in a regular ordered mosaic, as shown in Fig. 1 (b). A thermosensitive layer 3 is applied over this color layer 2 , which, depending on the previous thermal treatment, can be in the transparent, opaque or intermediate state. If necessary, a further transparent layer 4 can be arranged over the thermosensitive layer 3 , which protects the thermosensitive layer 3 against mechanical stress.

Dieser vorgeschlagene Aufzeichnungsträger soll wie nachfolgend beschrieben angewendet werden. Im Grundzustand des Aufzeichnungsträgers befindet sieh die thermosensitive Schicht 3 voll im Opakzustand, wodurch das Blatt weiß erscheint. Soll ein schwarzes oder graues Bild vor weißem Hintergrund erzeugt werden, so werden in den Bereichen, die schwarz oder grau erscheinen sollen, die über allen Mosaikpunkten liegenden thermosensitiven Bereiche durch thermische Behandlung vollständig oder teilweise in den Transparentzustand versetzt. Zur Erzeugung eines farbigen Bildes werden die über den entsprechen den farbigen Mosaikpunkten liegenden thermosensitiven Bereiche ganz oder teilweise in den Transparentzustand geschaltet. Dabei werden beliebige Farben durch entsprechende Kombination aus den drei Grundfarben hergestellt.This proposed recording medium is to be used as described below. In the basic state of the record carrier, the thermosensitive layer 3 is fully opaque, as a result of which the sheet appears white. If a black or gray image is to be generated against a white background, the areas that are to appear black or gray are completely or partially made transparent to the thermosensitive areas located above all the mosaic points by thermal treatment. To generate a colored image, the thermosensitive areas lying over the corresponding colored mosaic dots are completely or partially switched to the transparent state. Any colors can be produced by combining the three basic colors.

Dieser in [2] beschriebene Aufzeichnungsträger hat den Nachteil, daß bei der thermischen Behandlung zur Erzeugung farbiger Darstellungen die über den einzelnen Mosaikpunkten liegenden thermosensitiven Bereiche genau getroffen werden müssen. In [2] wird vorgeschlagen, diese Ortsbestimmung durch ein am Rand oder auf der Rückseite des Aufzeichnungsträgers aufgebrachtes Raster in Verbindung mit zugeordneten optischen Abtastern vorzunehmen. Ein Haupt problem des in [2] vorgeschlagenen Verfahrens wird darin gesehen, daß Papier unter dem Einfluß von Temperatur, Feuchtigkeit und mechanischer Beanspru chung seine Maße unkontrolliert verändert und demzufolge eine angemessene Auflösung unmöglich wird. Ein weiteres Problem ist, daß für alle Farben, ein schließlich schwarz, der erzielbare Kontrast gering ist. Beispielsweise erscheint das maximal mögliche Schwarz selbst dann als grau, wenn alle in dem "schwarzen" Bereich liegenden Punkte der thermosensitiven Schicht 3 in den Zustand maximaler Transparenz versetzt wurden. Vorausgesetzt, daß die Fläche aller farbigen Matrixelemente gleich groß ist (jede Farbe nimmt 33% der Gesamtfläche ein), ergibt sich das maximale Schwarz nicht als 0% reflektieren des Schwarz sondern nur als 33% reflektierendes Grau. Wegen dieser Probleme wurden neue Lösungsansätze für Aufzeichnungsträger für farbige Darstellungen gesucht.This recording medium described in [2] has the disadvantage that in the thermal treatment for producing colored representations, the thermosensitive areas lying above the individual mosaic points must be met exactly. In [2] it is proposed to make this location determination by means of a grid applied on the edge or on the back of the recording medium in connection with assigned optical scanners. A main problem of the method proposed in [2] is seen in the fact that paper changes its dimensions uncontrollably under the influence of temperature, moisture and mechanical stress and consequently adequate resolution becomes impossible. Another problem is that for all colors, including black, the achievable contrast is low. For example, the maximum possible black appears gray even if all points of the thermosensitive layer 3 lying in the "black" area have been set to the state of maximum transparency. Provided that the area of all colored matrix elements is the same size (each color takes up 33% of the total area), the maximum black does not result as 0% reflecting black but only as 33% reflecting gray. Because of these problems, new approaches to recording media for colored representations were sought.

Die Aufgabe der nachfolgend beschriebenen Erfindung besteht demzufolge darin, einen Aufzeichnungsträger zu schaffen, welcher die vorangehend beschriebenen Nachteile vermeidet. Insbesondere soll die Ortsbestimmung der einzelnen Mosaikelemente vermieden und der erzielbare Kontrast verbessert werden.The object of the invention described below is therefore in creating a record carrier that complies with the foregoing avoids disadvantages described. In particular, the location of the individual mosaic elements avoided and the achievable contrast improved become.

Der vorgeschlagene, in Fig. 2 dargestellte Aufzeichnungsträger besteht aus einem Träger 11 (Papier, Kunststoff, Metall, Keramik, etc.), welcher entweder selbst schwarz ist oder auf der den weiteren Schichten zugekehrten Seite mit einer dünnen schwarzen Schicht 12 versehen ist. Darüber ist eine thermosensi tive Schicht 13 angeordnet, die abhängig von der vorangegangenen thermi schen Behandlung entweder im voll transparenten, voll opaken oder dazwischen liegenden Zustand sein kann. Auf dieser thermosensitiven Schicht sind weitere Schichten aufgetragen, zunächst eine nicht immer notwendige thermo-isolie rende Schicht 14, darüber eine Farb-Mosaik-Schicht 15 und letztlich eine optionale Schutzschicht 16.The proposed record carrier shown in FIG. 2 consists of a carrier 11 (paper, plastic, metal, ceramic, etc.) which is either itself black or is provided with a thin black layer 12 on the side facing the further layers. In addition, a thermosensitive layer 13 is arranged which, depending on the previous thermal treatment, can be either in the fully transparent, fully opaque or intermediate state. Further layers are applied to this thermosensitive layer, initially a layer 14 that is not always thermo-insulating, a color mosaic layer 15 above, and finally an optional protective layer 16 .

Die Mosaikschicht 15 besteht aus drei Arten von kleinen transparenten farbi gen Fensterchen 17 , welche jeweils nur eine der drei Grundfarben (Rot, Grün oder Blau) durchlassen und die beiden verbleibenden Grundfarben völlig absor bieren. Die Verteilung der Fensterchen kann entweder beliebig sein oder folgt einer Ordnung, beispielsweise dem in Fig. 1(b) gezeigten oder einem Honig waben-Muster. Wichtig dabei ist, daß jede Farbe durchschnittlich die gleiche Fläche abdeckt.The mosaic layer 15 consists of three types of small, transparent, colored windows 17 , which each let through only one of the three primary colors (red, green or blue) and completely absorb the two remaining primary colors. The distribution of the windows can either be arbitrary or follows an order, for example the one shown in FIG. 1 (b) or a honeycomb pattern. It is important that each color covers the same area on average.

Befindet sich die thermosensitive Schicht 13 im vollen Transparentzustand, so wird das von den farbigen Fenstern 17 vorgefilterte Licht vom schwarzen Hintergrund völlig absorbiert, wodurch der entsprechende Punkt schwarz erscheint. Befindet sieh die thermosensitive Schicht 13 dagegen hinter einem Fensterchen 17, z. B. einem roten, im völligen oder teilweisen Opakzustand, erscheint dieser Punkt farbig (gemäß Beispiel Rot) mit einer Intensität, die vom Grad der Opazität abhängig ist. Befindet sich die thermosensitive Schicht 13 in einem größeren Bereich völlig oder teilweise im Opakzustand, erscheint dieser Bereich Weiß oder Grau. Im maximalen Weißzustand, entsprechend dem maxi malen Opakzustand der thermosensitiven Schicht, reflektiert die Fläche 33% des einfallenden weißen Lichtes. Im maximalen Schwarzzustand, entsprechend dem maximalen Transparenzzustand der thermosensitiven Schicht 13 , reflektiert die Fläche 0% des einfallenden Lichtes. If the thermosensitive layer 13 is in the fully transparent state, the light pre-filtered by the colored windows 17 is completely absorbed by the black background, as a result of which the corresponding point appears black. The thermosensitive layer 13, on the other hand, is located behind a window 17 , e.g. B. a red, in the complete or partial opaque state, this point appears colored (according to the example red) with an intensity that is dependent on the degree of opacity. If the thermosensitive layer 13 is completely or partially in the opaque state in a larger area, this area appears white or gray. In the maximum white state, corresponding to the maximum opaque state of the thermosensitive layer, the surface reflects 33% of the incident white light. In the maximum black state, corresponding to the maximum transparency state of the thermosensitive layer 13 , the surface reflects 0% of the incident light.

Trifft ein Lichtstrahl von einer der drei Grundfarben, z. B. Rot, auf die Oberflä che eines solchen Aufzeichnungsträgers, so durchdringt er alle Schichten, ein schließlich der im Transparentzustand befindlichen thermosensitiven Schicht 13 und gelangt zum absorbierendem Hintergrund 12 nur in den Bereichen, die hinter Fensterchen 17 der entsprechenden Farbe, in gegebenen Beispiel Rot, liegen. Bei ausreichender Energie des Lichtstrahles bewirkt die Absorption in der Schicht 12 die Erwärmung und damit die Veränderung des optischen Zustandes der thermosensitiven Schicht 13. Die Bereiche hinter den Fenster chen 17 anderer Farbe erfahren keine Veränderung des optischen Zustandes, weil die Wärme, die in diesem Fall in Schicht 15 entsteht, durch die Trenn schicht 14 von der thermosensitiven Schicht 13 ferngehalten wird. Die Verän derung des optischen Zustandes der thermosensitiven Schicht 13 von transpa rent zu opak resultiert darin, daß ein Bild der entsprechenden Farbe, in unserem Fall Rot, auf dem Aufzeichnungsträger entsteht. Entsprechendes gilt für die anderen Grundfarben Grün und Blau. In diesem Zusammenhang erscheint es wichtig zu betonen, daß bei dem vorgeschlagenen Aufzeichnungsträger das schreibende Gerät (starke Lichtstrahlen) die entsprechenden farbigen Punkte automatisch findet. Das heißt, daß im Gegensatz zu dem im Patent [2] beschrie benen Medium, keine Identifikation der räumlichen Anordnung der einzelnen Punkte notwendig ist.If a light beam hits one of the three primary colors, e.g. B. Red, on the surface of such a recording medium, it penetrates all layers, including finally the transparent thermosensitive layer 13 and reaches the absorbent background 12 only in the areas behind the window 17 of the corresponding color, red in the given example , lie. If the energy of the light beam is sufficient, the absorption in the layer 12 causes the heating and thus the change in the optical state of the thermosensitive layer 13 . The areas behind the window chen 17 different color experience no change in the optical state, because the heat that arises in this case in layer 15 is kept away from the thermosensitive layer 13 by the separating layer 14 . The change in the optical state of the thermosensitive layer 13 from transparent to opaque results in an image of the corresponding color, in our case red, being formed on the recording medium. The same applies to the other primary colors green and blue. In this context, it seems important to emphasize that the writing device (strong light rays) automatically finds the corresponding colored dots in the proposed recording medium. This means that in contrast to the medium described in the patent [2], no identification of the spatial arrangement of the individual points is necessary.

Die gewünschte gesamte farbige Darstellung entsteht als Summe von drei monochromen Komponenten (Rot, Grün und Blau). Um eine solche farbige Darstellung zu erzeugen, gibt es zwei Möglichkeiten:The desired overall color representation is the sum of three monochrome components (red, green and blue). To such a colored one There are two ways to create a representation:

1. Die abzubildende farbige Darstellung wird mit hoher Intensität auf den Auf zeichnungsträger projiziert.1. The color representation to be reproduced is applied with high intensity to the up projected drawing medium.

2. In einem Scan-Prozeß wird die abzubildende farbige Darstellung zeilenweise mit drei farbigen (Rot, Grün und Blau) fokusierten Strahlen hoher Intensität erzeugt.2. In a scan process, the color representation to be displayed is row by row with three colored (red, green and blue) focused beams of high intensity generated.

Das zweite Verfahren erfordert zwar mehr Zeit, ermöglicht aber die einfachere Bereitstellung der für die Umwandlung der thermosensitiven Schicht 13 erfor derlichen Energie-Konzentration.Although the second method requires more time, it makes it easier to provide the energy concentration required for the conversion of the thermosensitive layer 13 .

Für die Herstellung von mehrfach nutzbaren Medien muß die thermosensitive Schicht 13 aus einem Material bestehen, welches mehrfach zwischen den bei den optischen Zuständen umschaltbar ist. Ein solches Material ist beispielsweise in Patent [1] beschrieben.For the production of reusable media, the thermosensitive layer 13 must consist of a material which can be switched several times between the optical conditions. Such a material is described for example in patent [1].

Claims

1. Thermosensitive recording medium for colored representations (texts, graphics and images), which consists of a carrier material (paper, plastic, metal, glass, ceramic, etc.) and layers built thereon, one of which, depending on a temperature treatment, its optical state can change between transparent and partially or completely opaque, characterized in that one of the layers has a mosaic structure consisting of three types of window marriages, each of the window types for only one color component (e.g. red) of the Image is permeable and absorbs the other color components (e.g. green and blue).

2. Record carrier according to claim 1, characterized in that between between the mosaic layer and the thermosensitive layer a transparent thermal insulation layer is attached.

3. Record carrier according to claims 1 and 2, characterized in that that the thermosensitive layer consists of a material which is more fold between the optical states, for example by means of thermal Treatment that can be switched and therefore repeated use of the record carrier.