DE19537903A1 - Projektor mit reflektierender Flüssigkristalltafel - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Projektor und ins­ besondere einen Projektor, der eine Flüssigkristalltafel vom Reflexionstyp verwendet, wie eine Tafel aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer vom Reflexionstyp.

Ein Flüssigkristall ist gemäß dem angelegten elektrischen Feld ausgerichtet, und indem diese Eigenschaft verwendet wird, ist die Flüssigkristalltafel entwickelt worden, um ein Bild wiederzugeben. Das heißt, die Anordnung (transparenter Zustand oder gestreuter Zustand) des Flüssigkristalls tritt nach Maßgabe des Anlegens des elektrischen Feldes auf. Die Flüssigkristalltafel ist aus einer Vielzahl von Zellenein­ heiten (Bildelementen) aufgebaut, um das Bild zu bilden. An jede Zelle wird eine Spannung durch einzelne Schalterein­ richtungen angelegt. Demgemäß wird, wenn eine ein elektri­ sches Feld bildende Spannung selektiv an jede Flüssigkri­ stallzelle angelegt wird, ein Bild durch die einzelne Anord­ nung von jedem Bildelement in einem transparenten oder ge­ streuten Zustand gebildet. Dabei wird Licht von einer Licht­ quelle, die im allgemeinen hinter der Zelle angeordnet ist, individuell gemäß dem Zellenzustand hindurchgelassen oder gestreut, wodurch ein Bild auf einem Schirm erzeugt wird.

Die Anzahl der Bildelemente, die die Flüssigkristalltafel bilden, ist nicht festgelegt, so daß eine Flüssigkristall­ tafel, die eine unterschiedliche Anzahl von Bildelementen hat, entsprechend der Verwendung hergestellt werden kann. Beispielsweise sind Flüssigkristalltafeln entwickelt worden, die 1280 × 800, 640 × 480, 640 × 400, 320 × 240 oder 320 × 200 Bildelemente aufweisen.

Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer ist ein aus Flüs­ sigkristall und Polymer zusammengesetztes Material, das wie ein normaler Flüssigkristall ein Lichtdurchlaßgrad hat, das sich entsprechend der angelegten Spannung ändert. Für Flüs­ sigkristall mit dispergiertem Polymer wird ein Polymer, das einen geeigneten Brechungsindex aufweist, im Hinblick auf den Brechungsindex des Flüssigkristalls ausgewählt. Entspre­ chend dem Polymer können verschiedene Arten von Flüssigkri­ stall mit dispergiertem Polymer erhalten werden. Die Poly­ merteilchen bei dem Flüssigkristall mit dispergiertem Poly­ mer sind normalerweise in einer bestimmten Richtung ausge­ richtet.

Im allgemeinen ist in einem Projektor oder einer Bildprojek­ tionsvorrichtung eine Tafel aus Flüssigkristall mit disper­ giertem Polymer aus Flüssigkristallzellen gebildet, die aus einem zusammengesetzten Material aus Flüssigkristall und Po­ lymer hergestellt werden. In einer solchen Flüssigkristall­ tafel wird ein Dünnschichttransistor als Schalterelement verwendet, und jede Flüssigkristallzelle ist mit einem An­ schluß zum Anlegen einer Spannung versehen. Da der Licht­ durchlaßgrad jeder Zelle entsprechend dem Spannungszustand geändert werden kann, überträgt jede entsprechende Flüssig­ kristallzelle Strahlen, die von einer Lichtquelle ausgesen­ det werden, gemäß einem angelegten Bildsignal, so daß ein Bild auf einem Schirm gebildet wird.

Die Lichtmenge eines auf einem Schirm gebildeten Bildes wird durch eine Tafel aus Flüssigkristall mit dispergiertem Poly­ mer gesteuert, und die zufriedenstellende Darstellung des Kontrasts war ein Hauptgegenstand gewesen. Das bedeutet, daß bevorzugt wird, daß nicht nur die an jede Zelle angelegte Signalspannung und der Lichtdurchlaßgrad der Zelle in der Tafel eine lineare Beziehung aufweisen, sondern daß der Un­ terschied zwischen der maximalen und minimalen Helligkeit so groß wie möglich ist. In einer Flüssigkristalltafel kann die Helligkeit auf einen bestimmten Wert erhöht werden, indem die an eine Flüssigkristallzelle angelegte Spannung und die Leuchtintensität einer Lichtquelle erhöht werden. Wenn dies jedoch durchgeführt wird, ergibt sich eine negative Neben­ wirkung bei der Vorrichtung, wie ein höherer Energiever­ brauch und eine kürzere Lebensdauer. Das Problem des Kon­ trasts eines Bildes, das auf einem Schirm wiedergegeben wird, betrifft auch den Lichtdurchlaßgrad des Flüssigkri­ stalls selbst. Insbesondere wird das Kontrastproblem eine wichtige Angelegenheit, die gelöst werden soll, da ein Pro­ jektor, der eine Flüssigkristalltafel verwendet, einen rela­ tiv niedrigen Sichtbarkeitsfaktor verglichen mit anderen Bildwiedergabevorrichtungen aufweist. Der Grund ist, daß ein zufriedenstellender Kontrast eine bedeutendere Rolle beim Erhalten eines klareren Bildes als irgendeine andere Bedin­ gung spielt, die den Sichtbarkeitsfaktor betrifft.

Bei einem Projektor, der eine Flüssigkristalltafel verwen­ det, wie eine Tafel aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer, kann ein idealer Kontrast erreicht werden, wenn die Lichtdurchlässigkeit direkt proportional zu einem Bildsignal zum Einstellen des Lichtdurchlaßgrads einer Flüssigkristall­ zelle in einem halbtransparenten Modus der Flüssigkristall­ zelle sowie in ihren transparenten und lichtundurchlässigem Modus hergestellt wird. Grundsätzlich sollten der transpa­ rente und der lichtundurchlässige Modus sicher voneinander getrennt sein; das heißt 100% Lichtdurchlaßgrad für den transparenten Modus und 0% Lichtdurchlaßgrad für den licht­ undurchlässigen Modus. Eine Möglichkeit, 0% Licht­ durchlaßgrad im lichtundurchlässigen Modus zu erhalten, ist, eine Flüssigkristalltafel dick zu machen.

Jedoch ist es nicht wirtschaftlich, eine Flüssigkristallta­ fel dick zu machen, und es mag eine Verschlechterung des Lichtdurchlaßgrads bewirken, was dazu führt, den Lichtdurch­ laßgrad des Flüssigkristalls insbesondere in einem trans­ parenten Modus zu zerstören. Deshalb wird gegenwärtig ein hohes Maß an Anstrengungen in Richtung einer Verbesserung des Lichtdurchlaßgrads von Flüssigkristallen bei der Her­ stellung von Flüssigkristallen mit dispergiertem Polymer gelenkt. Nichtsdestotrotz ist es unerwünscht, die Tafel dicker zu machen, obgleich sogar der Lichtdurchlaßgrad des Flüssigkristalls für sich kein Hauptproblem ist.

Obgleich die Gesamthelligkeit in einer Feldeffekt-Flüssig­ kristalltafel erhöht werden kann, indem die angelegte Span­ nung gleichmäßig erhöht wird, leidet, wenn man dies vor­ nimmt, der Kontrast merklich, da alle Flüssigkristallzellen eine ähnliche Lichtdurchlaßgradcharakteristik zeigen, wenn die Spannung jenseits eines gewissen Wertes angelegt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, um die obigen Schwierigkeiten zu lösen, ein Projektorsystem zu schaffen, das einen ver­ besserten Kontrast aufweist, wobei eine Flüssigkristalltafel vom Reflexionstyp verwendet wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen An­ sprüche gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungsgegenstände erge­ ben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird, um einen Aspekt der obigen Aufgabe zu erreichen, ein Projektor geschaffen, der eine Flüssigkri­ stallanzeige vom Reflexionstyp verwendet und umfaßt: eine Tafel aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer vom Re­ flexionstyp, eine Lichtquelle, eine Linse zum Sammeln der von der Lichtquelle ausgesandten Strahlen, einen halbdurch­ lässigen Spiegel, um die Strahlen, die durch die Linse hin­ durchgegangen sind, zu der Flüssigkristalltafel vom Refle­ xionstyp zu reflektieren, und eine Fokussierungslinse vor der Flüssigkristalltafel.

Um einen anderen Gesichtspunkt der obigen Aufgabe zu errei­ chen, wird ein Projektor geschaffen, der eine Flüssigkri­ stallanzeige vom Reflexionstyp verwendet und umfaßt: eine Flüssigkristalltafel vom Reflexionstyp, eine Lichtquelle, eine Linse zum Sammeln der von der Lichtquelle ausgesandten Strahlen, einen Spiegel, der nahe dem Brennpunkt der Fokus­ sierungslinse angeordnet ist, um die Strahlen, die durch die Linse hindurchgegangen sind, zu der Flüssigkristalltafel vom Reflexionstyp zu reflektieren, und eine Fokussierungslinse, die sich vor der Flüssigkristalltafel befindet.

Die obigen Zielsetzungen und Vorteile der vorliegenden Er­ findung werden offensichtlicher, indem bevorzugte Ausfüh­ rungsformen von ihr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden an Hand von Aus­ führungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, es zeigt

Fig. 1 eine schematische, vergrößerte Querschnittsan­ sicht, die eine Tafel aus Flüssigkristall mit dis­ pergiertem Polymer vom Reflexionstyp zeigt, die für einen Projektor gemäß der vorliegenden Erfin­ dung verwendet wird,

Fig. 2 eine Ansicht, die einen optischen Aufbau eines Projektors darstellt, der eine herkömmliche Tafel aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer vom Transmissionstyp verwendet,

Fig. 3 eine Ansicht, die einen optischen Aufbau einer Ausführungsform eines Projektors, der eine Tafel aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer vom Reflexionstyp verwendet, gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, und

Fig. 4 eine Ansicht, die einen optischen Aufbau einer an­ deren Ausführungsform eines Projektorsystems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei eine Tafel aus Flüssigkristall mit dispergiertem Poly­ mer vom Reflexionstyp verwendet wird.

Fig. 1 ist ein vergrößerte, schematische Querschnittsansicht einer Tafel aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer vom Reflexionstyp. Die Tafel besteht aus einem ersten Glas­ substrat 1 am Boden der Tafel, einer reflektierenden Schicht 2, wie einem Spiegel, die über dem Glassubstrat 1 angeordnet ist, einer Schicht aus Flüssigkristallmaterial 3 mit disper­ giertem Polymer, die zwischen den zwei Glassubstraten abge­ dichtet ist und den Flüssigkristall, ein Polymer (als zwei kleine Rechtecke gezeigt), das in dem Flüssigkristall dis­ pergiert ist, und einen Zusatz, wie eine lichtabsorbierende Komponente, umfaßt, und ein zweites Glassubstrat über der Schicht 3 aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer.

Die Tafel aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer vom Reflexionstyp der vorliegenden Erfindung wird hergestellt, indem die reflektierende Schicht 2, die als ein Spiegel dient, auf der inneren Oberfläche eines Glassubstrats einer herkömmlichen Flüssigkristalltafel mit dispergiertem Polymer vom Transmissionstyp gebildet wird. Indem die reflektierende Schicht 2, wie oben angegeben, gebildet wird, verlaufen die Strahlen, die auf einen Schirm projiziert werden sollen, zweimal durch jede Flüssigkristallzelle einer Tafel, so daß die Streuwirkung jeder Zelle verdoppelt wird. Durch die der­ art erhöhte Streuwirkung kann ein Schirm mit einem verbes­ serten Kontrast erhalten werden.

Es gibt viele Arten von Verfahren, die zum Wiedergewinnen eines Bildes verwendet werden und vom Wiedergewinnen eines Schwarzweiß-Zeichens bis zu dem eines mehrfarbigen (oder ge­ tönten) Bildes reichen. Im allgemeinen ist ersteres tech­ nisch einfacher als letzteres. Obgleich die Tafel vom Refle­ xionstyp aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer nach der vorliegenden Erfindung in beiden Fällen angewendet wer­ den kann, ist die verbesserte Bildkontrastwirkung in dem Fall eines Schwarzweiß-Schirmes besonders hervorstechend.

Ein einfaches Schwarzweiß-Bildsignal wird in einen trans­ parenten Modus und einen lichtundurchlässigen Modus unter­ teilt. Der Kontrast zwischen diesen beiden Modi wird merk­ lich bei einer Tafel aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer vom Reflexionstyp verglichen mit einer herkömmlichen Tafel aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer verbes­ sert, die die gleiche Dicke aufweist. Es wird darauf hinge­ wiesen, daß die gleiche Wirkung in dem Fall eines getönten Bildes erhalten werden kann.

In den Fig. 2, 3 und 4, in denen Projektorsysteme gezeigt sind, die eine Tafel aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer verwenden, ist nicht beabsichtigt, daß die relative Lage der dargestellten Teile die tatsächlichen Abstände wie­ dergeben, und insbesonders ist der Abstand zu dem Schirm stark verkürzt. Auch ist keine Ansteuerungsvorrichtung für den Schirm dargestellt.

In Fig. 2 ist ein Projektorsystem gezeigt, das eine herkömm­ liche Tafel aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer vom Transmissionstyp verwendet. Das System verwendet ein Verfahren einer üblichen Bildprojektionsvorrichtung. Strah­ len, die von einer Lichtquelle 5 ausgesendet werden, werden durch die Fokussierungslinse 6 konzentriert. Die Strahlen, die durch eine Tafel 7 aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer vom Transmissionstyp hindurchgegangen sind, werden auf einen Schirm mittels einer Linse 9, einer Blende 11 und einer Projektionslinse 12, in dieser Reihenfolge, proji­ ziert.

In Fig. 3 ist ein Projektorsystem gezeigt, das eine Tafel aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer vom Reflexi­ onstyp gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Eine Lichtquelle 5 befindet sich zunächst auf der Seite der opti­ schen Achse zwischen der Tafel aus Flüssigkristall mit dis­ pergiertem Polymer 10 und dem Schirm 14. Strahlen, die von der Lichtquelle ausgesandt werden, laufen durch die Fokus­ sierungslinse 6, werden von einem halbdurchlässigen Spiegel 8 reflektiert und laufen durch die Linse 9a hindurch, damit sie von der Tafel 10 aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer vom Reflexionstyp reflektiert werden. Dann laufen die von der Tafel reflektierten Strahlen wieder durch die Linse 9a und den halbdurchlässigen Spiegel 8 hindurch, damit sie aufeinanderfolgend durch die Blende 11 und die Projek­ tionslinse 12 hindurchgehen und auf den Schirm projiziert werden.

Hier weist die Tafel 10 aus Flüssigkristall mit dispergier­ tem Polymer vom Reflexionstyp die in Fig. 1 beschriebene Bauweise auf. Die Strahlen, die durch das Glassubstrat 4 und die Schicht 3 aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer hindurchgegangen sind und von der reflektierenden Schicht reflektiert worden sind, laufen zu dem Schirm über die Schicht 3 aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer und das Glassubstrat 4 zurück, so daß die Wirkung der Schicht aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer verdoppelt wird. Die Verwendung eines halbdurchlässigen Spiegels 8 er­ gibt einen meßbaren Abschwächungswert des hindurchgegangenen Lichts, beeinträchtigt aber nicht den Kontrast, der eine rein relative Größe ist. Der Lichtverlust ist eine Tatsache, die berücksichtigt werden muß, wenn die Intensität der Lichtquelle gemäß den besonderen Konstruktionsbedingungen bestimmt wird.

Bei der Anwendung bei einem Projektor kann eine Tafel aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer vom Reflexionstyp entweder eine Segmentgestalt oder eine Matrixgestalt anneh­ men. Natürlich weist die Matrixausführung eine viel größere Anzeigevielfalt auf und wird in den meisten Fällen genommen. Wenn der Projektor für einen bestimmten Zweck verwendet wer­ den soll (wie eine öffentliche Anzeigeeinrichtung, um peri­ odisch vorgegebene Zeichen zu projizieren), kann hier je­ doch, die Segmentausführung statt dessen angenommen werden.

In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform eines Projektor­ systems, das eine Tafel 10 aus Flüssigkristall mit disper­ giertem Polymer vom Reflexionstyp verwendet, gemäß der vor­ liegenden Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform be­ findet sich die Lichtquelle 5 ähnlich auf der Seite der op­ tischen Achse zwischen der Tafel 10 aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer und dem Schirm 14. Hier jedoch wird der halbdurchlässige Spiegel 8 (Fig. 3) nicht verwendet. Statt dessen ist ein kleiner, reflektierender Spiegel 13 sehr nahe der optischen Achse zwischen der Tafel 10 aus Flüssig­ kristall mit dispergiertem Polymer und dem Schirm 14 an dem Brennpunkt der Fokussierungslinse 6 und zu dem Brennpunkt der Fokussierungslinse 9a ausgerichtet angeordnet. Nachdem die Strahlen durch die Linse 6 hindurchgegangen sind, werden sie von dem Spiegel 13 reflektiert, wobei die Strahlen über die Linse 9a projiziert und von der Tafel 10 aus Flüssigkri­ stall mit dispergiertem Polymer vom Reflexionstyp reflek­ tiert werden. Dann laufen die reflektierten Strahlen über die Linse 9a und die Öffnung 11 zurück und werden auf den Schirm 14 projiziert.

In der vorstehenden Erläuterung kann, obgleich der Fall hervorgehoben ist, der eine Tafel aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer verwendet, eine allgemeine Flüssig­ kristallanzeige ebenfalls verwendet werden. Andere Elemente können ferner bei der praktischen Ausführung unter Berück­ sichtigung des Wirkungsgrades hinzugefügt oder ersetzt wer­ den. Beispielsweise kann eine konkave Linse statt der Pro­ jektionslinse verwendet werden, um die Projektionsstrecke zu verkürzen, und eine zusammengesetzte (oder Kombination-) Linse kann statt einer einzigen Linse verwendet werden.

Indem eine Tafel aus Flüssigkristall mit dispergiertem Poly­ mer vom Reflexionstyp statt einer herkömmlichen Tafel aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer vom Lichtdurchläs­ sigkeitstyp für einen Projektor verwendet wird, kann nicht nur ein Bild, das eine zweistufige Gradation, beispielsweise ein Schwarz-Weiß-Bild aufweist, sondern auch ein Bild mit einem verbesserten Kontrast wiedergegeben werden, das eine mehrfache Gradation aufweist. Deshalb ein kann ein Projek­ tor, der eine Flüssigkristallanzeige verwendet, eine zufrie­ denstellendere Bildwiedergabe liefern.

Claims (4)

1. Projektor mit einer Flüssigkristallanzeige vom Refle­ xionstyp, gekennzeichnet durch
eine Flüssigkristalltafel (10) vom Reflexionstyp,
eine Lichtquelle (5),
eine Linse (6) zum Sammeln der von der Lichtquelle (5) ausgesandten Strahlen,
einen halbdurchlässigen Spiegel (8), um die Strahlen, die durch die Linse (6) hindurchgegangen sind, zu der Flüssigkristalltafel (10) vom Reflexionstyp zu reflek­ tieren, und
eine Fokussierungslinse (9a), die sich vor der Flüssig­ kristalltafel (10) befindet.

2. Projektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristalltafel (10) vom Reflexionstyp eine Tafel aus Flüssigkristall mit dispergiertem Polymer vom Reflexionstyp ist.

3. Projektor mit einer Flüssigkristallanzeige vom Refle­ xionstyp, gekennzeichnet durch
eine Flüssigkristalltafel (10) vom Reflexionstyp,
eine Lichtquelle (5),
eine Linse (6) zum Sammeln der von der Lichtquelle (5) ausgesandten Strahlen,
einen Spiegel (13), der nahe dem Brennpunkt der Fokus­ sierungslinse Linse (6) angeordnet ist, um die Strah­ len, die durch diese Linse (6) hindurchgegangen sind, zu der Flüssigkristalltafel (10) vom Reflexionstyp zu reflektieren, und eine Fokussierungslinse (9a), die sich vor der Flüssigkristalltafel (10) befindet.

4. Projektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristalltafel (10) vom Reflexionstyp eine Flüssigkristalltafel (10) mit dispergiertem Polymer vom Reflexionstyp ist.