Die Erfindung betrifft eine Projektionsanlage für Video-Signale (z. B. Fernsehen oder Computer),
bei der eine Helligkeitsänderung, eines Bildpunktes, durch die Ausrichtung von Flüssigkristallen
durch ein überlagertes elektrisches Feld und der damit einhergehenden Polarisation des Lichts, in
Verbindung mit einem Polfilter konstanter Polarisationsrichtung. Video-Projektoren gibt es in zwei
unterschiedlichen Grundtypen, zum einen mit Kathodenstrahlröhren (CRT), zum anderen mit
Flüssigkristallen (LCD). Kathodenstrahlröhren besitzen eine Schicht, die beim Auftreffen eines
Elektronenstrahls, leuchten. Ein Bild, welches durch Intensitätsmodulation und Ablenkung des
Elektronenstrahls entsteht, kann mit einem Linsensystem auf eine Leinwand oder Mattscheibe
projiziert werden. Bei einem LCD-Projektor wird Licht mit einer Lampe erzeugt, und mit einer
dünnen Schicht aus Flüssigkristallen, welche sich zwischen zwei Elektroden befindet und einem
Polarisationsfilter, in der Intensität moduliert. Das Anlegen einer elektrischen Spannung, an die
Elektroden, bewirkt eine Ausrichtung der Flüssigkristalle nach dem elektrischen Feld. Dadurch ist
die LCD-Schicht nur noch für Licht einer bestimmten Polarisationsrichtung transparent. Zusammen
mit einem Polarisationsfilter mit konstanter Polarisationsrichtung, kann die Transparenz der
Anordnung variiert werden. Eine Mattscheibe, die sich zwischen Lampe und der LCD-Schicht befindet,
streut das Licht. Für die Erzeugung eines Bildes, ist für jeden Bildpunkt eine eigene Elektrode
notwendig. Mit einem Linsensystem kann dieses Bild ebenfalls auf eine Leinwand oder Mattscheibe
projiziert werden.The invention relates to a projection system for video signals (e.g. television or computer),
in which a change in brightness, a pixel, by the alignment of liquid crystals
through a superimposed electric field and the associated polarization of light, in
Connection with a polarizing filter with constant polarization direction. Video projectors come in two
different basic types, on the one hand with cathode ray tubes (CRT), on the other hand with
Liquid crystals (LCD). Cathode ray tubes have a layer that when struck one
Electron beam, glow. An image, which by intensity modulation and distraction of the
Electron beam can be created with a lens system on a screen or ground glass
be projected. In an LCD projector, light is generated with a lamp and with a lamp
thin layer of liquid crystals, which is located between two electrodes and one
Polarization filter, modulated in intensity. The application of an electrical voltage to the
Electrodes, causes the liquid crystals to align with the electric field. This is
the LCD layer is only transparent to light of a certain polarization direction. Together
with a polarization filter with constant polarization direction, the transparency of the
Arrangement can be varied. A screen between the lamp and the LCD layer
scatters the light. For the creation of an image, there is a separate electrode for each pixel
necessary. With a lens system, this image can also be placed on a screen or screen
be projected.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein LCD-Projektor, bestehend aus einer Lichtquelle mit
konstanter Leistung, einem Kantenfilter, welcher das nicht sichtbare Licht (Infrarot sowie
Ultraviolett) absorbiert, einer Mattscheibe die das von der Lichtquelle erzeugte Licht streut und
somit für eine konstante Hintergrundbeleuchtung der Flüssigkristallschicht sorgt, der
Flüssigkristallschicht, einem Polarisationsfilter sowie einem Linsensystem. Ein solcher Projektor
wird z. B. von der Firma Sony hergestellt. Der Vorteil eines LCD-Projektors gegenüber einem
Projektor mit Kathodenstrahlröhren ist, daß er keine Hochspannungsquelle und keine Ablenkspulen
benötigt.The present invention relates to an LCD projector consisting of a light source
constant power, an edge filter, which the invisible light (infrared as well
Ultraviolet) absorbed, a matt screen that scatters the light generated by the light source and
thus ensures constant backlighting of the liquid crystal layer
Liquid crystal layer, a polarization filter and a lens system. Such a projector
z. B. manufactured by Sony. The advantage of an LCD projector over one
Projector with cathode ray tubes is that it has no high voltage source and no deflection coils
needed.
Neben diesen und anderen Vorteilen weisen LCD-Projektoren des oben aufgeführten Typs jedoch auch
Nachteile auf. Da die Flüssigkristalle nur in einem bestimmten Temperatur-Fenster die gewünschten
Eigenschaften besitzen, ist die Leistung der Lichtquelle nach oben begrenzt, da ein Teil des
Lichtes in der Flüssigkristallschicht absorbiert wird, und diese dadurch erhitzt. Dies hat zur
Folge, daß die Helligkeit bzw. die Größe des Bildes begrenzt ist. Gegenstand der Erfindung ist ein
LCD-Projektor des oben genannten Typs, welcher bei einer großen Bildfläche eine ausreichende
Helligkeit zur Verfügung stellt. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Wärmeeintrag
in die Flüssigkristallschicht durch eine insbesondere wärmeleitende Diamantschicht in eine
Kühlflüssigkeit abgeführt wird. Ein erfindungsgemäßer LCD-Projektor weist folgenden Vorteil auf:
Durch die Abführung der Wärme aus der Flüssigkristallschicht kann die Leistung der Lichtquelle
erhöht werden. Dadurch steht bei einer großen Bildfläche eine ausreichende Helligkeit zur
Verfügung. Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels und mit Bezug auf die
beiliegende Skizze näher erläutert.In addition to these and other advantages, however, LCD projectors of the type listed above also have disadvantages. Since the liquid crystals have the desired properties only in a certain temperature window, the power of the light source is limited upwards, since part of the light is absorbed in the liquid crystal layer and heats it up. As a result, the brightness or the size of the image is limited. The invention relates to an LCD projector of the type mentioned above, which provides sufficient brightness for a large image area. According to the invention, this is achieved in that the heat input into the liquid crystal layer is dissipated into a cooling liquid through a heat-conducting diamond layer in particular. An LCD projector according to the invention has the following advantage:
The power of the light source can be increased by removing the heat from the liquid crystal layer. This provides sufficient brightness for a large image area. The invention is explained in more detail below using an example and with reference to the attached sketch.
Wobei die Skizze den Aufbau des Projektors von oben zeigt. Die Lichtquelle (11) besteht aus einer
Glühlampe und ist in der Leistung konstant. Der Kantenfilter (9) absorbiert den nichtsichtbaren
Teil (IR, UV) des von (11) erzeugten Lichts. Die weiße Mattscheibe (10) befindet sich unmittelbar
auf der Glasscheibe (5), und streut das Licht. Zwischen der Glasplatte (5) und der Diamantschicht
(3) befindet sich die etwa 6 µm dicke Schicht Flüssigkristalle (2). Auf der (2) zugewandten Seite
von Glasscheibe (5), sowie auf der ebenfalls (2) zugewandten Seite der Diamantschicht (3),
befindet sich eine metallisierte Schicht, die so dünn seien muß, daß sie für das sichtbare Licht
transparent ist (<5 nm). Während die Metallisierung auf der Diamantschicht ganzflächig aufgebracht
werden kann (gemeinsame Kathode), muß diese auf der Glasplatte (5) strukturiert sein, so daß für
jeden Bildpunkt ein eigener Metallkontakt zur Verfügung steht. Bei einem Farbprojektor müssen
selbstverständlich für jeden Bildschirmpunkt drei Kontakte zur Verfügung stehen, jeweils einer für
Rot, Grün und Blau. Die dazu notwendigen Farbfilter (12) befinden sich auf der anderen Seite der
Diamantschicht (3). Die Diamantschicht hat etwa eine Stärke von 10 µm. Um den Abstand der
Diamantschicht zu der Glasplatte (5) konstant zu halten, kann die Glasplatte (5) oder die
Diamantschicht (3) so strukturiert werden (z. B. mit Sauerstoff/Argon-Plasma), daß Stege mit
entsprechender Breite zurückbleiben (auf der Skizze nicht eingezeichnet). Die Verbindung von
Glasplatte (5) mit Diamantschicht (3) geschieht am zweckmäßigsten durch aufgeschleuderten
Zweikomponenten-Kleber. Auf der anderen Seite der Diamantschicht befindet sich die Kühlflüssigkeit
(1). Diese Kühlflüssigkeit darf selbstverständlich kein sichtbares Licht absorbieren und sollte in
dem Arbeitstemperaturbereich (20-60° Celsius) einen möglichst konstanten Brechungsindex besitzen,
da sie sich im optischen Strahlengang befindet. Die Kühlflüssigkeit (1) wird durch Konvektion oder
eine geeignete Pumpe zwischen der Diamantschicht (3) und der Glasplatte (6) bewegt. Der
Wärmeeintrag in die Kühlflüssigkeit wird durch die Halbleiterwärmepumpe (13) (Peltier-Element),
einen entsprechenden Kühlkörper und einen Ventilator (14), abgeführt. Auf der anderen Seite der
Glasscheibe (6) befindet sich der Polfilter (7). Vor dieser Anordnung befindet sich ein
Linsensystem (8), welches das Bild an eine Leinwand projiziert. Befindet sich der Polfilter (7)
wie beschrieben, hinter (aus Sicht der Lampe (11)) der Flüssigkristallschicht (2), so ist der
Wärmeeintrag in die Flüssigkristallschicht (2) nicht abhängig von der Polarisationsrichtung der
Flüssigkristallschicht (2) und somit konstant. Dadurch ist keine aufwendige Temperatur-Regelung
für den Peltier-Kühler (13), notwendig.The sketch shows the structure of the projector from above. The light source ( 11 ) consists of an incandescent lamp and has a constant power. The edge filter ( 9 ) absorbs the invisible part (IR, UV) of the light generated by ( 11 ). The white screen ( 10 ) is located directly on the glass ( 5 ) and scatters the light. Between the glass plate (5) and the diamond layer (3) is about 6 microns thick layer of liquid crystals (2). On the ( 2 ) facing side of the glass pane ( 5 ), as well as on the ( 2 ) facing side of the diamond layer ( 3 ), there is a metallized layer which must be so thin that it is transparent to visible light (< 5 nm). While the metallization can be applied to the entire surface of the diamond layer (common cathode), it must be structured on the glass plate ( 5 ) so that a separate metal contact is available for each pixel. With a color projector, three contacts must of course be available for each screen point, one for red, green and blue. The color filters ( 12 ) required for this are located on the other side of the diamond layer ( 3 ). The diamond layer has a thickness of approximately 10 µm. In order to keep the distance between the diamond layer and the glass plate ( 5 ) constant, the glass plate ( 5 ) or the diamond layer ( 3 ) can be structured (e.g. with oxygen / argon plasma) so that webs with the appropriate width remain ( not shown on the sketch). The connection between the glass plate ( 5 ) and the diamond layer ( 3 ) is best done by means of a two-component adhesive. The coolant ( 1 ) is on the other side of the diamond layer. Of course, this coolant must not absorb visible light and should have a refractive index that is as constant as possible in the working temperature range (20-60 ° Celsius), since it is in the optical beam path. The cooling liquid ( 1 ) is moved between the diamond layer ( 3 ) and the glass plate ( 6 ) by convection or a suitable pump. The heat input into the cooling liquid is removed by the semiconductor heat pump ( 13 ) (Peltier element), a corresponding heat sink and a fan ( 14 ). The polarizing filter ( 7 ) is located on the other side of the glass pane ( 6 ). In front of this arrangement there is a lens system ( 8 ) which projects the image onto a screen. If the polarizing filter ( 7 ) is located behind (from the point of view of the lamp ( 11 )) the liquid crystal layer ( 2 ), the heat input into the liquid crystal layer ( 2 ) is not dependent on the polarization direction of the liquid crystal layer ( 2 ) and is therefore constant. As a result, no complex temperature control is necessary for the Peltier cooler ( 13 ).