Schaltungsanordnung für einen reversiblen Bildaufbau einer Druckform einer Druckmaschine

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für einen reversiblen Bildaufbau einer Flächenmatrix einer Druckform einer Druckmaschine, wobei jedem durch wiederholtes Ansteuern aktivierbaren bzw. löschbaren Bereich der Flächenmatrix eine elektrische Schaltung zugeordnet ist. Es ist vorgesehen, daß jede Schaltung (21) mindestens einen Schwellwertschalter (23, erster Schwellwertschalter) aufweist, der durch gewünschte Ansteuerung seinen Schaltzustand ändert und dadurch den zugehörigen Bereich (3) aktiviert oder löscht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für einen reversiblen Bildaufbau einer Flächenmatrix einer Druckform einer Druckmaschine, wobei jedem durch wiederholtes Ansteuern aktivierbaren beziehungsweise löschbaren Bereich der Flächenmatrix eine elektrische Schaltung zugeordnet ist.

[0002] Aus der europäischen Patentanmeldung 0 367 048 ist eine Druckform für eine Druckmaschine bekannt, die eine Halbleiterschicht aufweist. In dieser Halbleiterschicht werden durch Dotierung kapazitive oder induktive Bereiche erzeugt. Durch eine ent sprechende Ansteuerung der Bereiche lassen sich diese kapazitiven oder induktiven Bereiche aufladen beziehungsweise erregen. In dem erregten Zustand können über eine entsprechende Einfärbevorrichtung der Druckform Farbe, beispielsweise Ferrofluidfarbe, zugeführt werden, die dann an den aufgeladenen beziehungsweise erregten Bereichen haften bleibt. Durch Entladung beziehungsweise Entregung lassen sich die Bereiche für einen Druckbildwechsel neutralisieren.

[0003] Der reversible Bildaufbau hat gegenüber den klassischen Druckformen den Vorteil, daß auf einfache Weise ein Druckbildwechsel vorzugsweise innerhalb der Maschine durchgeführt werden kann. Es entfällt daher die aufwendige fotochemische Herstellung der klassischen Druckformen sowie deren Ein- und Ausbau.

[0004] Aus der DE-OS 38 25 850 geht eine Druckform für Druckmaschinen hervor, bei der hydrophobe (wasserabstoßende) und hydrophile (wasserannehmende) Bereiche entsprechend einem zu druckenden Bild ausgebildet werden können, wobei Mittel vorgesehen sind, mit denen die Bereiche für die Erstellung einer Druckvorlage auf elektrochemischem Wege vom hydrophoben in den hydrophilen Zustand unter Einsatz einer vorzugsweise matrixartig wirkenden Stromflußeinrichtung umsteuerbar sind. Hierzu ist vorgesehen, auf einen hydrophilen Träger entsprechend einem zu druckenden Bild ein hydrophobes Polymer abzuscheiden oder von dem Träger zu entfernen. Alternativ ist es aus dieser Literaturstelle ferner bekannt, ein hydrophobes Polymer abzuscheide n oder von einem hydrophoben Träger zu entfernen.

[0005] Bei allen bisher bekannten Schaltungsanordnungen für einen reversiblen Bildaufbau einer Flächenmatrix besteht die Schwierigkeit, auf kleinstem Raum eine Vielzahl von Schaltungs- und Halbleiterarchitekturen aufzubauen, wobei dies über die Gesamtabmessungen der Flächenmatrix und gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Oberflächenwölbung (Druckzylinder) erfolgen muß. Eine wirtschaftliche Herstellung derartiger Schaltungsanordnungen steht somit in Frage.

[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist, optimale Druckergebnisse herbeiführt und wirtschaftlich herstellbar ist.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Schaltung mindestens einen Schwellwertschalter (erster Schwellwertschalter) aufweist, der durch gewünschte Ansteuerung seinen Schaltzustand ändert und dadurch den zugehörigen Bereich aktiviert oder löscht. Dieser Aufbau gestattet den Einsatz einfacher, problemlos herstellbarer Schaltungselemente, mit denen ein funktionssicherer Betrieb bei einfacher Ansteuerung möglich ist. Der erfindungsgemäße Einsatz eines Schwellwertschalters ermöglicht es, für die Druckbilderzeugung einen der jeweiligen Schaltung zugeordneten Bereich durch einfache Spannungsbeaufschlagung beziehungsweise -erhöhung zu aktivieren oder zu löschen. Wird bei dem Schwellwertschalter die Schwellwertspannung überschritten, so ändert er seinen Schaltzustand. Es ist dabei ausreichend, lediglich kurzfristig die Schwellspannung zu überschreiten, was vorzugsweise durch einen Spannungsimpuls herbeigeführt werden kann. Hat der Schwellwertschalter seinen Schaltzustand geändert, so bleibt dieser erhalten, auch wenn dann nicht mehr die Schwellspannung, sondern eine niedrigere Spannung, nämlich die Haltespannung, an dem Schwellwertschalter anliegt. Somit ist auf einfache Weise eine Schaltzustandsspeicherung realisiert. Überdies lassen sich derartige Schwellwertschalter einfach herstellen, wobei sie in ihrer Funktion unproblematisch und sicher sind.

[0008] Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Bereich als pixelartige Elektrode ausgebildet ist. Diese Elektrode läßt sich durch die gewünschte Ansteuerung aktivieren. Für die Druckbilderzeugung wird die Druckform vorz ugsweise mit einem Beschriftungsmedium versehen (z. B. Fluid oder Folie), wobei das Beschriftungsmedium über einen Elektrolyten mit einer Gegenelektrode in Verbindung steht. Das Aktivieren der Elektrode führt zur Ausbildung eines Strompfades, der das Beschriftungsmedium durchsetzt und sich über den Elektrolyten bis zur Gegenelektrode erstreckt. Er bewirkt ein Auflösen oder Umwandeln des Mediums, so daß dies im Strompfad-Bereich andere Eigenschaften als in Bereichen aufweist, die nicht von einem Strom durchsetzt wurden. Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften lassen sich hydrophile und hydrophobe Bereiche ausbilden, die die Anwendung eines konventionellen Druckverfahrens ermöglichen.

[0009] Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist jeder Schaltung eine x- und y-Adressleitung zugeordnet, welche über den ersten Schwellwertschalter miteinander gekoppelt sind. Um einen bestimmten Bereich zu aktivieren beziehungsweise zu löschen, ist es zunächst erforderlich, diesen Bereich aus der Vielzahl der Bereiche der Flächenmatrix herauszuwählen. Dies erfolgt durch eine sogenannte Adressierung.

[0010] Den Schaltungen sind x-Adressleitungen sowie die y-Adressleitungen zugeordnet, so daß über die matrixartig erfolgende Anwahl mittels der entsprechenden x- und y-Adressleitung die gewünschte Schaltung ansteuerbar, d. h. adressierbar ist. Da zwischen der ausgewählten x- und der ausgewählten y-Adressleitung der zugehörige Schwellwertschalter liegt, kann dieser durch die Ansteuerung (zum Beispiel mittels eines Spannungsimpulses) in seinem Schaltzustand geändert werden.

[0011] Vorzugsweise ist vorgesehen, daß zwischen der x- und der y-Adressleitung eine Haltespannung liegt, die für ein Adressieren des zugehörigen Bereichs -wie bereits vorstehend ausgeführt- mittels eines Spannungsimpulses kurzfristig erhöht wird. Hierdurch schaltet der erste Schwellwertschalter, wobei der angenommene Schaltzustand des ersten Schwellwertschalters auch nach Abklingen des Spannungsimpulses aufgrund der Haltespannung erhalten bleibt. Damit ist durch die Adressierung eine bestimmte elektrische Schaltung "ausgewählt", so daß es für eine Beschriftung der Druckform nachfolgend nur noch erforderlich ist, die pixelartige Elektrode zu aktivieren.

[0012] Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine der Adressleitungen mittels eines elektronischen Schalters, insbesondere eines Transistors, vorzugsweise eines Feldeffekttransistors, und eines weiteren, zweiten Schwellwertschalters mit der ande ren Adressleitung gekoppelt.

[0013] Der elektronische Schalter ist insbesondere als Transistor, vorzugsweise als Feldeffekttransistor ausgebildet. An einen zwischen dem elektronischen Schalter und dem zweiten Schwellwertschalter liegenden Anschluß ist eine Beschriftungssteuerspannung zum Aktivieren des zugehörigen Bereichs anlegbar. Durch das Anlegen der Beschriftungssteuerspannung zwischen Anschluß (26) und Gegenelektrode (52) und y-Adressleitungen wird der elektronische Schalter von seinem leitenden in seinen sperrenden Zustand überführt. Ferner ist vorgesehen, daß der erste Schwellwertschalter mit einem dritten Schwellwertschalter in Reihe liegt, wobei an den dritten Schwellwertschalter die Elektrode angeschlossen ist. Die Schwellwertschalter können vorzugsweise als Halbleiterschwellwertschalter, insbesondere als Varistoren, ausgebildet sein.

[0014] Wird nun der erste Schwellwertschalter durch das vorstehend erläuterte Adressieren in seinen niederohmigen Zustand versetzt und spricht ferner durch die Beschriftungssteuerspannung der zugehörige elektronische Schalter an, so nehmen auch der zweite und der dritte Schwellwertschalter jeweils ihre niederohmigen Zustände an, wodurch sich ein von der Elektrode ausgehender, durch ein auf der Druckform befindliches Beschriftungsmedium zu einer Gegenelektrode fließender Beschriftungsstrompf ad ausbildet. Vorzugsweise befindet sich zwischen dem Beschriftungsmedium und der Gegenelektrode der vorstehend schon erwähnte Elektrolyt. Der Beschriftungsstrompfad beeinflußt den Zustand des Beschriftungsmediums derart, daß ein zuvor hydrophiler Bereich in einen hydrophoben Bereich beziehungsweise ein zuvor hydrophober Bereich in einen hydrophilen Bereich umgewandelt wird.

[0015] Zur Realisierung der gesamten Flächenmatrix ist -je nach Größe der Druckform- eine entsprechend verfahrenstechnische Lösung zur Erstellung der Ansteuerungseinheiten und der Schaltungen erforderlich. Die Gesamtgröße der Flächenmatrix sowie die kleinen Abmessungen der einzelnen Bereiche (Matrixflächen mit einer Kantenlänge von 5 bis 10 µm schließen eine konventionelle Bauteilkonstruktion aus. Die bekannten Schaltungs- und Halbleiterarchitekturen in MOS-, CMOS-, MNOS- Technik basieren auf einkristallinen Halbleiterscheiben, die jedoch wegen der Gesamtabmessungen der Flächenmatrix und auch der Oberflächenwölbung (Druckzylinder) nicht auf eine Druckform für eine Druckmaschine übertragbar sind. Obwohl durch die Entwicklung in den letzten Jahren integrierte Schaltungen nicht mehr auf einkristalline Wafer als Ausgangsmaterial angewiesen sind, scheitert die wirtschaftliche Erzeugung großflächiger Ansteuerungseinheiten an der Schaltungslithographie und der zugehörigen Anlagentechnik. Insofern ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die den einzelnen Bereichen der Flächenmatrix zugeordneten Schaltungen auf einer mit Senken und Erhebungen versehenen Oberflächenstruktur der Druckform, insbesondere eines Substrats, angeordnet sind. Aufgrund dieser speziellen Oberflächenstruktur des Ausgangsmaterials ist es mit entsprechenden Produktionsprozeßfolgeschritten -auf die noch näher eingegangen wird- möglich, mit der heutigen Prozeß- und Anlagentechnik die gewünschte Halbleiterarchitektur herzustellen. Somit sind große, gekrümmte Matrizen, bestehend aus vielen einfachen und identischen Schaltungen einschließlich der zugehörigen Adressendecoder, erzeugbar.

[0016] Vorzugsweise wird die Oberflächenstruktur von Rillen erzeugt. Die Rillen bilden die erwähnten Senken, wobei diese zueinander parallel beabstandet verlaufen, so daß zwischen ihnen die erwähnten Erhebungen ausgebildet sind.

[0017] Die Rillen können durch mechanische Bearbeitung, insbesondere durch Lasercaving, partielle Oberflächenbeschichtung und/oder chemisches oder elektrochemisches Ätzen hergestellt werden. Vorzugsweise besitzen sie eine Breite von jeweils 5 bis 10 µm, vorzugsweise 7 bis 8 µm.

[0018] Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verlaufen die Rillen in Umfangsrichtung des Druckzylinders. Der Zylinder selbst kann dabei das erwähnte Substrat bilden, wobei das Substrat aus Kupfer besteht oder Kupfer aufweist. Alternativ ist es auch möglich, daß das Substrat aus elektrisch leitfähigen Siliciumsubstanzen besteht oder diese aufweist.

[0019] Jede einzelne Rille ist in Längsabschnitte unterteilt. Die aneinander gereihten Längsabschnitte sind somit in Umfangsrichtung über den Druckzylinder verteilt. Jedem Längsabschnitt ist eine der erwähnten Schaltungen zum Aktivieren beziehungsweise Löschen des zugehörigen Bereichs der Flächenmatrix zugeordnet. Die einzelnen Längsabschnitte sind mittels Isoliergräben voneinander elektrisch abgetrennt. Quer zu den einzelnen Rillen, also in Druckzylinder-Längsrichtung, bilden die Erhebungen Grenzen zwischen den in dieser Richtung zueinander benachbart angeordneten Schaltungen. Es ist vorgesehen, daß im wesentlichen innerhalb jedes Längsabschnittes der Rillen die zugehörige Schaltung, insbesondere als Schichtarchitektur, untergebracht ist.

[0020] Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung, und zwar zeigt:

Fig. 1

eine Draufsicht auf eine Abwicklung einer Flächenmatrix einer Druckform einer Druckmaschine,

Fig. 2

ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines reversiblen Bildaufbaus der Flächenmatrix,

Fig. 3

eine Schaltung zur Ansteuerung eines aktivierbaren beziehungsweise löschbaren Bereichs der Flächenmatrix,

Fig. 4

die Oberflächenstruktur eines die Schaltung tragenden Substrats,

Fig. 5

einen Querschnitt durch die Architektur der Schaltung gemäß Figur 3,

Fig. 6

die Schichtarchitektur eines Decoders,

Fig. 7

die Funktionen der einzelnen Schichten des Decoders,

Fig. 8

die Anordnung der Figur 5, jedoch aus einer quer zu den Rillen der Oberflächen struktur verlaufenden Richtung und Figur 9 eine Prinzipdarstellung des Beschriftungsvorganges der Druckform.

[0021] Die Figur 1 zeigt eine Abwicklung einer Flächenmatrix 1 einer Druckform 2 einer Druckmaschine. Die Flächenmatrix 1 dient dem Bildaufbau, das heißt, auf ihr werden hydrophobe beziehungsweise hydrophile Bereiche entsprechend dem Sujet eines zu druckenden Bildes geschaffen. Hierzu weist die Flächenmatrix 1 eine Vielzahl von aktivierbaren beziehungsweise löschbaren Bereichen 3 auf, wobei die einzelnen Bereiche 3 durch wiederholtes Ansteuern von dem löschbaren in den aktivierbaren Zustand und umgekehrt gebracht werden können. Die einzelnen Bereiche 3 können beispielsweise einen quadratischen Grundriß mit einer Kantenlänge von 5 µm aufweisen. Für die erforderliche Auflösung ist es vorteilhaft, möglichst viele Bereiche 3 innerhalb eines Flächenelements der Flächenmatrix 1 unterzubringen. Im Ausführungsbeispiel bildet die Flächenmatrix 3,3 x 10¹⁰ Bereiche 3 aus. Für eine Ansteuerung der einzelnen Bereiche 3 der Flächenmatrix 1 ist ein x-Decoder 4 und ein y-Decoder 5 vorgesehen. Sowohl der x-Decoder 4 als auch der y-Decoder 5 sind mit einer 18 Bit Schnittstelle 6 versehen. Die Stromversorgung der Adressleitungen erfolgt mit Versorgungseinrichtungen 7, wobei sowohl dem x-Decoder 4 als auch dem y-Decoder 5 jeweils eine Versorgungseinrichtung 7 zugeordnet ist.

[0022] Wie zuvor erwähnt, handelt es sich bei der Darstellung der Figur 1 um eine Abwicklung, das heißt, die Anordnung befindet sich im nicht abgewickelten Zustand auf der Zylindermantelfläche eines Druckzylinders der Druckmaschine.

[0023] Die Figur 2 verdeutlicht anhand eines Logikplans die Funktion eines Bereichs 3 der Flächenmatrix 1. Dargestellt sind drei Und-Glieder 8, 9 und 10. Der Ausgang 11 des Und-Glieds 10 führt zu einer pixelartig ausgebildeten Elektrode 12, die den entsprechenden Bereich 3 bildet. Ferner sind Befehlsleitungen 13, 14, 15 und 16 vorgesehen, wobei die Befehlsleitung 13 die Bezeichnung "y", die Befehlsleitung 14 die Bezeichnung "x", die Befehlsleitung 15 die Bezeichnung "L" und die Befehlsleitung 16 die Bezeichnung "B" trägt. Die Bezeichnungen bedeuten:
y = y-Adresse
x = x-Adresse
L = Löschen
B = Beschriften
Zur Adressenauffindung erfolgt eine matrixartige Ansteuerung, das heißt, es gibt eine Vielzahl von x- und eine Vielzahl von y-Adressleitungen. Diese werden mit x1 .. xi... xn, y1... yi... ym bezeichnet, wobei die Zahl n die Anzahl der in x-Richtung und die Zahl m die Anzahl der in y-Richtung vorgesehenen Elektroden der Flächenmatrix 1 kennzeichnet.

[0024] Um einen bestimmten Bereich 3 zu aktivieren, werden die zugehörigen x- und y-Adressleitungen (Befehlsleitungen 13 und 14) angesprochen, so daß eine Adressierung des zugehörigen Bereichs 3 beziehungsweise der Elektrode 12 erfolgt. Diese Adressierung bleibt permanent erhalten, solange sie nicht mittels eines Löschbefehls auf der Befehlsleitung 15 zurückgesetzt wird. Erfolgt auf der Befehlsleitung 16 die Anweisung "Beschriften", so führt dies zu einer Aktivierung der zugehörigen Elektrode 12.

[0025] Die vorstehend beschriebenen Funktionen sollen nachfolgend näher erläutert werden. Zum Adressieren nehmen beispielsweise die beiden Befehlsleitungen 13 und 14 den Zustand "logisch 1" an. Somit steht am Ausgang 17 des Und-Glieds 8 ebenfalls der Zustand "logisch 1" an. Es sei nun vorausgesetzt, daß auf der Befehlsleitung 15 der Zustand "logisch 0" und auf der Befehlsleitung 16 der Zustand "logisch 1" vorliegt, das heißt, es soll eine Beschriftung/Aktivierung erfolgen. Damit liegt an den beiden Eingängen des Und-Glieds 10 jeweils der Zustand "logisch 1" an, so daß auch am Ausgang 11 dieser Zustand vorliegt. Die Elektrode 12 ist damit aktiviert. Soll ein Löschvorgang durchgeführt werden, so nimmt die Befehlsleitung 15 den Zustand "logisch 1" an. Dies hat aufgrund des intervertierenden Eingangs 20 des Und-Glieds 9 zur Folge, daß der Ausgang 19 des Und-Glieds 9 den Zustand "logisch 0" annimmt, der an den entsprechenden Eingang des Und-Glieds 10 weitergegeben wird . Damit liegt jedoch auch am Ausgang 11 des Und-Glieds 10 der Zustand "logisch O" vor, das heißt, die Elektrode 12 ist nicht aktiviert.

[0026] Die Figur 3 zeigt den Aufbau einer elektronischen Schaltung 21. Jedem Bereich 3 der Flächenmatrix 1 ist eine derartige Schaltung 21 zugeordnet. Die Adressleitungen verlaufen matrixartig. Der in der Figur 3 wiedergegebenen Schaltung 21 ist die Adressleitung xi und die Adressleitung yn zugeordnet. Die Schaltung 21 weist einen elektronischen Schalter 22, einen ersten Schwellwertschalter 23, einen zweiten Schwellwertschalter 24 und einen dritten Schwellwertschalter 25 auf. Der elektronische Schalter 22 ist als MES-FET-Transistor TR1 ausgebildet. Bei den Schwellwertschaltern 23, 24 und 25 handelt es sich um Halbleiterschwellwertschalter, nämlich Varistoren R2, R1 und R3. Die ebenfalls noch in der Figur 3 angedeuteten MES-FET-Transistoren TR2 , TR3 und TR4 gehören bereits benachbarten Schaltungen 21 an, die jedoch identisch zur detailliert dargestellten Schaltung 21 ausgebildet sind, so daß hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht.

[0027] Der Varistor R1 ist mit einem Anschluß an die Adressleitung xi und mit seinem anderen Anschluß an die Adressleitung yn angeschlossen. Die Verbindung zu den benachbarten Schaltungen 21 führt über den elektronischen Schalter 22, jedoch nicht über dessen Schaltstrecke. Die Schaltstrecke liegt einerseits an der Adressleitung yn und andererseits an einem Anschluß 26. In Reihe mit der Schaltstrecke des elektronischen Schalters 22 liegt der zweite Schwellwertschalter 24 (Varistor R2), wobei der eine Anschluß des Varistors R2 mit dem Anschluß 26 und der andere Anschluß mit der Adressleitung xi verbunden ist. Ein Substrat S ist mit dem Anschluß 26 verbunden. Bei dem Substrat handelt es sich um die Druckform 27 (Figur 4). Über das Substrat S ist eine Beschriftungssteuerspannung zwischen Anschluß 26 und Gegenelektroden 52 Anschluß 26 und Adressleitung zuleitbar. Der dritte Schwellwertschalter 25 (Varistor R3) liegt mit einem Anschluß an der Verbindung zwischen dem elektronischen Schalter 22 und dem zugehörigen Anschluß des ersten Schwellwertschalters 23. Der andere Anschluß des Varistors R3 führt -gegebenenfalls über eine nicht dargestellte Diode- zur Elektrode 12.

[0028] Nachstehend wird auf die Betriebsweisen "Adressieren" sowie "Beschriften" eingegangen:

Adressieren:

[0029] Zum Adressieren der Schaltung 21 wird zwischen die Adressleitungen xi und yn eine Grundspannung gelegt. Das Substrat S liegt auf dem gleichen Spannungsniveau wie die Adressleitung yn. Dies hat zur Folge, daß der elektronische Schalter 22 durchgeschaltet ist. Zum Adressieren wird nun die Spannung zwischen den Adressleitungen xi und yn und zwischen dem Anschluß 26 und Adressleitung xi derart erhöht, daß die Schwellspannung der Varistoren R2 und R1 überschritten wird. Die zuvor anliegende Grundspannung ist also kleiner als die Schwellspannung und reicht daher nicht aus, die Varistoren R1 und R2 durchzuschalten. Die erwähnte Spannungserhöhung kann mittels eines Spannungsimpulses erfolgen. Durch diesen Spannungsimpuls gehen die Varistoren R1 und R2 von ihrem hochohmigen in ihren niederohmigen Leitungszustand über. Ist der Spannungsimpuls abgeklungen, so bleibt dennoch der neue Betriebszustand bedingt durch die anliegende Grundspannung (Haltespannung) erhalten. Die Schaltung 21 ist damit adressiert.

[0030] Alternativ zu der beschriebenen Selbsthaltung mittels der Grundspannung ist es bei Verwendung von Chalkogenid-Halbleitern auch möglich, eine Schaltzustandsänderung durch Licht oder Wärme herbeizuführen.

Beschriften:

[0031] Für den Beschriftungsvorgang, das heißt, für die Aktivierung der Elektrode 12, wird zwischen dem Substrat S, der Adressleitung yn sowie der Elektrode 12 eine Spannungsdifferenz erzeugt, die dazu führt, daß der elektronische Schalter 22 seinen nicht leitenden Zustand annimmt. Die zwischen dem Substrat und Elektrode 12 liegende Spannung versetzt ebenfalls den Varistor R3 in den leitenden Zustand, sofern zuvor -wie beschrieben- die Varistoren R1 und R2 durchgeschaltet wurden. Nunmehr kommt ein Stromfluß zustande, der vom Substrat S ausgeht, über den Varistor R1, den Varistor R2 und den Varistor R3 zur Elektrode 12 führt und von dort die Ausbildung eines Strompfades zur Folge hat, der das Beschriftungsmedium und den Elektrolyten durchsetzt und bis zur Gegenelektrode führt. Die erwähnte Spannungserhöhung zwischen dem Substrat S, der Adressleitung yn sowie der Elektrode 12 stellt somit eine Beschriftungssteuerspannung dar.

[0032] Die Figur 9 zeigt -in schematischer Darstellung- die Ausbildung des -bereits erwähnten- Strompfades 51. Dieser erstreckt sich von der Elektrode 12 des zugehörigen Bereichs 3 der Druckform 27 bis zu einer Gegenelektrode 52. Auf der Druckform 27 befindet sich ein Beschriftungsmedium 53, das beispielsweise ein Fluid oder eine Folie sein kann. Zwischen dem Beschriftungsmedium 53 und der Gegenelektrode 52 ist ein Elektrolyt 54 aufgebracht. Durch Ausbildung des Strompfades 51 wird der von ihm erfaßte Bereich 55 des Beschriftungsmediums 51 derart verändert, daß die zuvor vorhandene hydrophile Eigenschaft in eine hydrophobe Eigenschaft oder die zuvor vorhandene hydrophobe Eigenschaft in eine hydrophile Eigenschaft umgewandelt wird. Auf diese Art und Weise kann auf der Oberfläche der Druckform 27 das Druckbild durch entsprechendes Ansteuern der Elektroden 12 erzeugt werden. Ist das Druckbild hergestellt, so kann -auf übliche Weise- die so beschriftete Druckform 27 für den Druckprozeß eingesetzt werden.

[0033] Zur Herstellung der mit einer Vielzahl von elektronischen Schaltungen versehenen Flächenmatrix ist vorgesehen, daß die das Substrat S bildende Druckform 27 mit einer Oberflächenstruktur 28 versehen wird. Gemäß Figur 4 besteht diese Oberflächenstruktur 28 aus einer Vielzahl zueinander parallel beabstandeter Rillen 29, die Vertiefungen 30 darstellen, zwischen denen Erhebungen 31 liegen. Die Rillen 29 verlaufen in Umfangsrichtung der als Druckzylinder ausgebildeten Druckform 27. Das Substrat S beziehungsweise die Druckform 27 kann aus Kupfer bestehen. Alternativ ist es jedoch auch möglich, daß elektrisch leitende Siliciumsubstanzen das Material dafür bilden. Der Abstand zwischen zwei Erhebungen beträgt gemäß Figur 4 10 µm; die Tiefe der Rillen 29 weist - gemessen zwischen den Kronen der Erhebungen 31 und dem Grund der Vertiefungen 30 den Wert 3 µm auf. Die Rillen 29 werden durch mechanische Bearbeitung, insbesondere durch Lasercaving, partielle Oberflächenbeschichtung, das heißt, durch Aufbringen der Erhebungen 31, und/oder durch chemisches oder elektrochemisches Ätzen (Ätzen der Vertiefungen 30) erzeugt.

[0034] Die Figur 5 zeigt, daß die Schaltung 21 im wesentlichen in einer der Rillen 29 untergebracht ist, wobei hierzu die entsprechende Rille 29 in Längsabschnitte 32 unterteilt ist. Dies geht aus der Figur 8 hervor, wobei die einzelnen Längsabschnitte mittels Isolationsgräben 33 voneinander abgetrennt sind. Zum Aufbau der Schichtarchitektur der Schaltung 21 ist zunächst der Grundkörper, also die Druckform 27, mit der vorstehend erläuterten Oberflächenstruktur 28 zu versehen. Die Druckform 27 dient der Energieversorgung der Schaltung 21; als Material ist daher vorzugsweise Metall, insbesondere Kupfer, oder elektrisch leitend beschichtetes Glas oder elektrisch leitend beschichtete Keramik vorgesehen. Innerhalb der Rille 29 wird eine Kontaktschicht 34 angeordnet. Diese stellt den elektrischen Kontakt zu einer folgenden Schicht 35 dar, die den Varistor R2 gemäß der Figur 3 bildet. Die Schicht 35 ist als amorpher oder polykristalliner Mischhalbleiter ausgebildet. Die folgenden Schichten 36 und 37 bilden die Adressleitung xi. Sie bestehen aus Poly-Silicium/Silizid-Polyzid-Leiterbahnen. Es schließt sich dann die Schicht 38 an, die randseitig die zuvor erwähnten Schichten 34 bis 37 überlappt und knapp unter halb des Kopfes der jeweiligen Erhebung 31 endet. Die Schicht 38 bildet den Varistor R1; sie besteht aus einem amorphen oder polykristallinen Mischhalbleiter.

[0035] Die folgende Schicht 39 überdeckt ganzflächig die Oberflächenstruktur 38, wobei die Köpfe der Erhebungen 31 in die Schicht 39 hineinragen. Die Schicht 39 bildet die Adressleitung yn. Die sich anschließende Schicht 40 besteht aus einem amorphen oder polykristallinen Mischhalbleiter; sie bildet den Varistor R3. Es folgt eine Deckschicht 41, die der Passivierung dient. Sie besteht vorzugsweise aus Siliziumoxid Si02. Aus der Figur 8 ist ersichtlich, daß zur Flächenelementabgrenzung die Isolationsgräben 33 zwischen den einzelnen Längsabschnitten 32 der Rillen 29 vorgesehen sind. Innerhalb dieser Isolationsgräben 33 befindet sich als Isolation beispielsweise Siliziumoxid.

[0036] Zusammenfassend sei nochmals erwähnt, daß -entsprechend der Figur 5- zwischen der das Substrat S bildenden Druckform 27 und der Schicht 36 der Varistor R2 ausgebildet ist. Zwischen der Schicht 36 und der Schicht 39 ist der Varistor R1 ausgebildet. Zwischen der Schicht 39 und der Oberfläche der Schicht 41 ist der Varistor R 3 gegebenenfalls unter Ausbildung einer Diode D gebildet. Der als MES-FET-Transistor ausgebildete elektronische Schalter 22 (TR1) ist zwischen der Druckform 27 und den Schichten 39 gebildet.

[0037] Der Aufbau der Decoder 4, 5 unterscheidet sich abgesehen von der Passivierung durch eine SiO₂-, Si₃N₄-Doppelschicht, anstelle der Mischhalbleiterschicht, durch eine reine untere n-Si-Adressleitung anstelle eines Polizid-Aufbaus und durch eine zusätzliche SiO₂ - und Metallschicht von der Schichtenarchitektur der Schaltung 21. Die Materialreihenfolge der Doppelschicht als Bestandteil eines MNOS-Transistors ist in den jeweiligen Decodern x-Decoder 4 beziehungsweise y-Decoder 5- unterschiedlich und abhängig davon, welche Leitung als Gate fungieren soll. Im nachfolgenden wird anhand der Figur 6 näher auf die Schichtarchitektur des Decoders eingegangen.

[0038] Gemäß Figur 6 weist der Schichtaufbau des dort dargestellten Decoders 8 zunächst wieder die das Substrat S bildende Druckform 27 auf.

[0039] Die Schicht 43 besteht aus amorphen oder polykristallinen Mischhalbleiter. Die folgende Schicht 44 bildet einen x-Adressleitung; sie besteht aus Polysilizium und ist leitend dotiert. Es folgt dann die Schicht 45, die eine MNOS-Gate Isolation bildet und aus Si0₂ beziehungsweise Si₃N₄ besteht. Die anschließende Schicht 46 bildet ebenfalls eine MNOS-Gate Isolation. Sie besteht prinzipiell aus den gleichen Materialien wie die Schicht 45. Es folgt dann die Schicht 47, die die y-Adressleitung darstellt und aus leitend dotiertem Galiumarsen (n-GaAs) besteht. Es folgt dann die als Isolation dienende Schicht 48 (zum Beispiel aus SiO₂). Schließlich ist von der anschließenden Schicht 49 eine Refresh-Steuerleitung gebildet, die auch der Stromversorgung dient. Sie besteht aus Silizid oder Aluminium. Die Schichtenfolge wird mit einer Schicht 50 abgeschlossen, die die Passivierung vornimmt (SiO₂, PSG). Insgesamt wird deutlich, daß die Schichtarchitektur für den Decoder der Schichtarchitektur für die Matrixzellen entsprechend der Figur 5 weitestgehend ähnelt. Um die Decodierfunktion ausüben zu können, sind einzelne Bereiche der homogen aufgebauten Anordnung gemäß Figur 6 neutralisiert, das heißt, es ist zwischen aktiven und neutralisierten Transistoren im Bereich der jeweiligen Rillen 29 der Oberflächenstruktur 28 zu unterscheiden. Aus der Figur 6 ist ersichtlich, daß sich die Schicht 48 nicht bis auf die rechte Seite der Darstellung, also nicht bis in die dort dargestellte Rinne 29 erstreckt. Insofern liegt dort ein neutralisierter Transistor vor. Anhand der Figur 7 sind die schaltungstechnischen Funktionen der einzelnen Schichten eines x-Decoders 4 dargestellt. Es werden MES- sowie MNOS-Halbleiter ausgebildet. Bei einem (nicht dargestellten) y-Decoder vertauschen sich die Leitungsfunktionen der Gate- und Source/Drain-Anschlüsse des MNOS-Transistors.

[0040] Sowohl die Schichtarchitektur gemäß Figur 5 als auch die der Figur 6 ist in einer Serienproduktion einfach herstellbar. Damit entfallen mehrfache positionsgenaue Lithographien zur Schaltungsstrukturerzeugung sowie chemisch-physikalische Ätzprozesse, um mit anisotropen Ätzen maßgerechte Abbildungen zu erhalten, wie dies nach dem Stand der Technik bekannt ist. Die Produktion der erfindungsgemäßen Ausbildung beschränkt sich auf die sich teilweise wiederholenden Arbeitsschritte:

• Physikalische oder chemische Oberflächenstrukturerzeugung
• Reinigen
• CVD-Verfahren zur Schichtabscheidung
• Lackbeschichtung
• Belichtung
• Chemisches Ätzen

[0041] Im einzelnen kann vorzugsweise wie folgt vorgegangen werden:
Für die Erzeugung der Oberflächenstruktur 28 kann eine mechanische Bearbeitung, eine partielle Oberflächenbeschichtung oder ein chemisches oder elektrochemisches Ätzen eingesetzt werden. Das jeweils eingesetzte Verfahren wird maßgeblich durch das Material und die Ausführung der Druckform 27 bestimmt. Die wichtigsten Anforderungen an den Werkstoff sind Verschleißfestigkeit und Temperaturbeständigkeit insbesondere bis 800° C. Als geeignete Werkstoffe kommen Glas, Keramik als Sintermaterial oder warmfeste oder hitzebeständige Eisenwerkstoffe in Frage.

[0042] Der Reinigungsvorgang wird vornehmlich in Reinigungsbädern unter Verwendung von Ultraschall durchgeführt. Diese Anlagen stehen mit den erforderlichen Arbeitsraumabmessungen problemlos zur Verfügung.

[0043] Das Gasphasenabscheidungsverfahren kann als einfachstes Verfahren zur Schichtabscheidung herangezogen werden. Bevorzugt ist das sogenannte LPCVD-Verfahren (Low Pressure Chemical Vapor Deposition).

[0044] Die Lackbeschichtung wird vorzugsweise im Siebdruckverfahren durchgeführt. Es sind Oberflächenbeschichtungen mit Schichtdicken von 10 bis 15 µm möglich, die das Oberflächenprofil optimal einebnen.

[0045] Die Schichtarchitektur und Produktionsprozeßfolge macht nur den Einsatz naßchemischer und/oder trockenchemischer Ätzverfahren erforderlich. Allerdings ist auch der Einsatz physikalisch-chemischer Ätz technologien für eine anisotrope Bearbeitung möglich. Dies ist jedoch nur in anlagetechnisch aufwendigen Einrichtungen durchführbar.

[0046] Das Dotieren der Schaltungen ist mit LP-CVD-öfen realisierbar. Mit partieller Beschichtung ist eine bereichsweise durchzuführende Dotierung möglich.

[0047] Für Belichtungsprozeduren können die Rotationsbelichtungsmaschinen aus der heutigen Druckvorlagenlithographie eingesetzt werden.

[0048] Aus folgender Tabelle gehen die wesentlichen Prozeßschritte zur Herstellung der Flächenmatrix mit den wichtigsten Parametern hervor.

[0049] Bei der Decoder-Herstellung sind gegenüber der vorstehenden Tabelle spezielle Zwischenschritte durchzuführen. Die nachfolgenden Prozeßnummern beziehen sich auf die entsprechenden Nummern in der vorstehenden Tabelle:

8a) partielle Silizidrückätzung

9a) partielle Mischhalbleiterrückätzung

9b,c) partielle Si02- und Si3N4-Beschichtung durch Gesamtflächenbeschichtung mit nach folgender gezielter Rückätzung oder durch Abdecken nicht zu beschichtender Bereiche mittels Gasphasenabscheidung (CVD).

12a,b) Rückätzung von Si0₂, Si₃N₄

14a) Dekoderflächenweite Si0₂-Beschichtung

15a) Dekoderflächenweite Mischhalbleiterrückätzung

15b) partielle Photoresistbeschichtung

15c) Belichtung

15d) Entwicklung

15e) Si0₂ -Rückätzung

15f) Dekoderflächenweite AL- oder Silizidbeschichtung

23) zusätzliche Passivierung

Ansprüche

1. Schaltungsanordnung für einen reversiblen Bildaufbau einer Flächenmatrix einer Druckform einer Druckmaschine, wobei jedem durch wiederholtes Ansteuern aktivierbaren bzw. löschbaren Bereich der Flächenmatrix eine elektrische Schaltung zugeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede Schaltung (21) mindestens einen Schwellwertschalter (23, erster Schwellwertschalter) aufweist, der durch gewünschte Ansteuerung seinen Schaltzustand ändert und dadurch den zugehörigen Bereich (3) aktiviert oder löscht.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ansteuerung durch Spannungsimpulse erfolgt.

3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bereich (3) als pixelartige Elektrode (12) ausgebildet ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Schaltung (21) eine x- und y-Adressleitung zugeordnet ist, welche über den ersten Schwellwertschalter (23) miteinander gekoppelt sind.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der x- und der y-Adressleitung eine Haltespannung liegt, die für ein Adressieren des zugehörigen Bereichs (3) mittels eines Spannungsimpulses kurzfristig erhöht wird, daß durch die impulsförmige Spannungserhöhung der ersten Schwellwertschalter (23) schaltet, und daß der durch das Schalten angenommene Zustand des ersten Schwellwertschalters (23) auch nach Abklingen des Spannungsimpulses aufgrund der Haltespannung erhalten bleibt.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine der Adressleitungen (x, y) mittels eines elektronischen Schalters (22), insbesondere eines Transistors, vorzugsweise eines Feldeffekttransistors, und eines weiteren, zweiten Schwellwertschalters (24) mit der anderen Adressleitung (y, x) gekoppelt ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß an einen zwischen dem elektronischen Schalter (22) und dem zweiten Schwellwertschalter (24) liegenden Anschluß (26) eine Beschriftungssteuerspannung zum Aktivieren des zugehörigen Bereichs (3) anlegbar ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch das Anlegen der Beschriftungssteuerspannung zwischen Anschluß (26) und Gegenelektrode (52) und y-Adressleitungen der elektronische Schalter (22) von seinem leitenden in seinen sperrenden Zustand überführt wird.

9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Schwellwertschalter (23) mit einem dritten Schwellwertschalter (25) in Reihe liegt, und daß an dem dritten Schwellwertschalter (25) die Elektrode (12) angeschlossen ist.

10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwellwertschalter (23, 24, 25) als Halbleiterschwellwertschalter, insbesondere als Varistoren (R2, R1, R3), ausgebildet sind.

11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Schwellwertschalter (23) durch das Adressieren in seinen niederohmigen Zustand versetzt wird, und daß durch die Beschriftungssteuerspannung zwischen Anschluß (26) und Gegenelektrode (52) der zweite und der dritte Schwellwertschalter (24, 25) jeweils in ihre niederohmigen Zustände versetzt werden, wodurch sich ein von der Elektrode (12) ausgehender, über ein auf der Druckform (27) befindliches Beschriftungsmedium (53) zu einer Gegenelektrode (52) fließender Beschriftungsstrompfad (51) ausbildet.

12. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den einzelnen Bereichen (3) der Flächenmatrix (1) zugeordneten Schaltungen (21) auf einer mit Senken (Vertiefungen 30) und Erhebungen (31) versehenen Oberflächenstruktur (28) der Druckform (2), insbesondere eines Substrats (S), angeordnet sind.

13. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberflächenstruktur (28) von Rillen (29) gebildet ist.

14. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rillen (29) zueinander parallel beabstandet verlaufen.

15. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rillen (29) durch mechanische Bearbeitung, insbesondere durch Lasercaving, partielle Oberflächenbeschichtung und/oder chemisches oder elektrochemisches Ätzen hergestellt sind.

16. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rillen (29) eine Breite von 5 bis 10 µm, vorzugsweise 7 bis 8 µm aufweisen.

17. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckform (27) als Druckzylinder ausgebildet ist.

18. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rillen (29) in Umfangsrichtung des Druckzylinders verlaufen.

19. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckzylinder das Substrat (S) bildet oder aufweist.

20. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Substrat (S) aus Kupfer besteht oder Kupfer aufweist.

21. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Substrat (S) aus elektrisch leitfähigen Siliziumsubstanzen besteht oder diese aufweist.

22. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede Rille (29) in Längsabschnitte (32) unterteilt wird, wobei jedem Längsabschnitt (22) eine Schaltung (21) zugeordnet ist.

23. Schaltungsanordnung nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Längsabschnitte (32) erst ab der Schichtebene der zweiten (oberen) Adressleitung mittels Isolationsgräben (33) voneinander elektrisch getrennt sind.

24. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß im wesentlichen innerhalb jedes Längsabschnitts (32) der Rillen (29) die zugehörige Schaltung (21), insbesondere als Schichtarchitektur, untergebracht ist.

Zeichnung