DE19652045A1 - Flüssigkristall-Lichtventil und dieses verwendendes Projektionssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Projektionssystem und insbesondere auf ein Flüssigkristall-Lichtventil sowie ein dieses verwendendes Projektionssystem.

Gegenwärtig wird mit der Entwicklung von Bildreproduk­ tionsgeräten und Bild-Software höherer Bildschirmqualität auf dem Gebiet der Bildreproduktionsgeräte mit großem Bild­ schirm zur Gewinnung einer höheren Bildschirmqualität, wie etwa bei 66 cm (26 inch) oder größeren Direktsichtfernsehge­ räten oder 127 cm (50 inch) oder größeren Projektionssyste­ men, die eine Kathodenstrahlröhre verwenden, Forschung durchgeführt. Auch wurde die Entwicklung eines Flüssigkri­ stall-Projektionssystems, welches eine Flüssigkristallplatte einer TFT-Methode als Lichtventil verwendet, energisch vor­ angetrieben. Das die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verwendende Projektionssystem hat niedrigen Stromverbrauch und ist kleiner und leichtgewichtiger, was es zu einer wei­ teren Verbreitung geführt hat als andere Arten von Vorrich­ tungen. Für das Flüssigkristall-Projektionssystem werden Methoden, die Farbfilter und dichroitische Spiegel anwenden, verwendet.

Fig. 1 zeigt ein Projektionssystem, welches auf einer Farbfilter verwendenden Methode beruht.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist das System aus einer vor einem Reflektor 11 angeordneten Lichtquelle 12, einer vor der Lichtquelle 12 angeordneten Flüssigkristall-Anzeigevor­ richtung 13, einem Farbfilter 14 benachbart zur Flüssigkri­ stall-Anzeigevorrichtung 13 und einer Projektionslinse 15 zum Projizieren eines Bildes der Flüssigkristall-Anzeigevor­ richtung 13 auf einen Bildschirm 16 aufgebaut. Von der Lichtquelle 13 eingestrahltes Licht durchläuft dabei die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 13 zur Ausbildung eines Bildes, wobei das Licht durch Durchlaufen des Farbfilters 14 farbig wird und dann die Projektionslinse 15 zur Einstrah­ lung auf den Bildschirm 16 durchläuft.

Bei der Ausbildung des Farbbildes durch das Farbfilter wird jedoch der Ausnutzungswirkungsgrad des Lichts sehr niedrig, was die Helligkeit des Bildes begrenzt.

Fig. 2 zeigt ein Projektionssystem, welches auf der Methode der Verwendung dichroitischer Spiegel beruht. Wie in Fig. 2 gezeigt, wird von einer Lichtquelle 21 eingestrahltes weißes Licht durch reflektierende Spiegel 22a und 22b und dichroitische Spiegel 23a und 23b mit Spektraleigenschaften in rotes, blaues und grünes Licht zerlegt. Licht der einzel­ nen Farben wird auf drei Flüssigkristall-Anzeigevorrichtun­ gen 24a, 24b und 24c zur Ausbildung von Bildern einge­ strahlt, wonach die Bilder unter Verwendung eines reflektie­ renden Spiegels 25 und von dichroitischen Spiegeln 26a und 26b kombiniert werden. Das Licht, das unter Wegreflektieren vom reflektierenden Spiegel 25 und unter Durchlaufen der dichroitischen Spiegel 26a und 26b kombiniert wird, wird durch eine Projektionslinse 27 auf einen (nicht gezeigten) Bildschirm eingestrahlt.

Das oben beschriebene, dichroitische Spiegel verwenden­ de Projektionssystem, bei welchem von der Lichtquelle 21 eingestrahltes Licht durch die dichroitischen Spiegel 23a und 23b zerlegt, durch die Flüssigkristall-Anzeigevorrich­ tungen geführt, und durch dichroitische Spiegel 26a und 26b rekombiniert wird, erfordert einen großen Aufbau sowie einen verhältnismäßig langen optischen Weg, wodurch die Lichtaus­ beute verschlechtert wird.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein dünnes und leichtgewichtiges Flüssigkristall-Lichtventil, welches eine subtraktive Farbmischung verwendet und in der Lage ist, den Lichtwirkungsgrad zu verbessern, sowie ein dieses verwenden­ des Projektionssystem zu schaffen.

Zur Lösung obiger Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Flüs­ sigkristall-Lichtventil zur Ausbildung eines Farbbildes, indem von einer Lichtquelle eingestrahltes Licht durch die­ ses geführt wird, vorgesehen, wobei das Flüssigkristall- Lichtventil wenigstens drei Flüssigkristall-Anzeigevorrich­ tungen, eine Anzahl von Farb-Polarisationsplatten, die so angeordnet sind, daß die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtun­ gen mit ihnen abwechselnd zwischen ihnen angeordnet sind, wobei die angeordneten Farb-Polarisationsplatten eine sub­ traktive Farbmischung verwenden.

Vorzugsweise gehören zu den Farb-Polarisationsplatten eine Cyan-Polarisationsplatte, eine Grün-Polarisationsplat­ te, eine Rot-Polarisationsplatte und eine Magenta-Polarisa­ tionsplatte.

Zur Lösung obiger Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Pro­ jektionssystem vorgesehen, welches aufweist: eine Lichtquel­ le; ein Flüssigkristall-Lichtventil, welches wenigstens drei Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen, die vor der Lichtquel­ le angeordnet sind, und eine Anzahl von Farb-Polarisations­ platten, die abwechselnd mit den Flüssigkristall-Anzeigevor­ richtungen angeordnet sind und ein subtraktives Farbmi­ schungsverfahren verwenden, aufweist, wobei ein Farbbild ausgebildet wird, indem von der Lichtquelle eingestrahltes Licht diesen Aufbau durchläuft; eine Gruppe von Projektions­ linsen, die vor dem Flüssigkristall-Lichtventil angeordnet sind; und einen Bildschirm, auf welchen das Licht, das die Projektionslinsen durchlaufen hat, zur Ausbildung eines Farbbildes projiziert wird.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, auf welchen

Fig. 1 eine schematische Darstellung ist, welche ein Beispiel eines herkömmlichen Projektionssystems, das ein Farbfilterverfahren verwendet, veranschaulicht,

Fig. 2 eine schematische Darstellung ist, welche ein weiteres Beispiel eines herkömmlichen Projektionssystems, welches ein Verfahren auf der Grundlage dichroitischer Spie­ gel verwendet, veranschaulicht,

Fig. 3 eine schematische Darstellung, welche ein Pro­ jektionssystem veranschaulicht, das ein Lichtventil gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet,

Fig. 4 eine Darstellung ist, welche das Prinzip der subtraktiven Farbmischung zeigt, und

Fig. 5 eine Tabelle ist, welche die Ein/Aus-Zustände von Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen zur Ausbildung verschiedener Farbpixel gemäß dem Projektionssystem der Erfindung zeigt.

Wie in Fig. 3 gezeigt, weist das erfindungsgemäße Pro­ jektionssystem eine Lichtquelle 41, einen hinter der Licht­ quelle 41 angeordneten Reflektor 42, ein vor der Lichtquelle 41 angeordnetes Lichtventil 30 zur Ausbildung eines Farb­ bildes durch subtraktive Farbmischung, eine vor dem Licht­ ventil 30 angeordnete Gruppe von Projektionslinsen 43 sowie einen Bildschirm 44 auf, auf welchen Licht, das die Gruppe von Projektionslinsen 43 durchlaufen hat, zur Ausbildung eines Bildes eingestrahlt wird.

Das Lichtventil 30 enthält wenigstens drei Flüssigkri­ stall-Anzeigevorrichtungen 31, 32 und 33 sowie eine Anzahl von Farb-Polarisationsplatten 35 zur Ausbildung eines Farb­ bildes unter Verwendung des Verfahrens der subtraktiven Farbmischung, bei welchem jede Farbe des abgehenden Lichts durch Subtrahieren jeder Einfallslichtwellenlänge gewonnen wird.

Die polarisierenden Farbplatten 35 enthalten eine Cyan- Polarisationsplatte 35a, eine Grün-Polarisationsplatte 35b, eine Rot-Polarisationsplatte 35c sowie eine Magenta-Pola­ risationsplatte 35d. Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtun­ gen 31, 32 und 33 sind jeweils zwischen den Polarisations­ platten 35a, 35b, 35c und 35d angeordnet. Die Polarisa­ tionsachsen der einzelnen Polarisationsplatten 35a, 35b, 35c und 35d, jeweils Farbbilder ausbildend, sind parallel. Es kann dabei eine gelbe Polarisationsplatte anstelle der grü­ nen oder roten Polarisationsplatte 35b bzw. 35c verwendet werden.

Die Arbeitsweise des oben erwähnten Flüssigkristall­ ventils gemäß der vorliegenden Erfindung und das dieses verwendende Projektionssystem werden im folgenden beschrie­ ben.

Von der Lichtquelle 41 eingestrahltes Licht durchläuft die erste, zweite und dritte Flüssigkristall-Anzeigevorrich­ tung 31, 32 und 33, die einzeln angesteuert werden, und die Farb-Polarisationsplatten 35 zur Ausbildung eines Bildes, und das Bild wird über die Gruppe von Projektionslinsen 43 zur Ausbildung eines Farbbildes auf den Bildschirm 44 proji­ ziert.

Der Vorgang des Ausbildens eines Farbbildes durch sub­ traktive Farbmischung in dem Lichtventil 30 wird unter Be­ zugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Durch die subtraktive Farb­ mischung wird in einem Fall, wo die Farbfilter, beispiels­ weise eine Magenta-Polarisationsplatte, eine Cyan-Polarisa­ tionsplatte, eine Gelb-Polarisationsplatte, in Reihe ange­ ordnet sind, wie in Fig. 4 gezeigt, die schließliche Licht­ ausgabe durch Subtrahieren (UND-Verknüpfung) von Lichtwel­ lenlängen, die den entsprechenden Polarisationsplatten ent­ sprechen, gewonnen.

Dementsprechend kann, wenn die erste, zweite und dritte Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 31, 32 und 33 selektiv angesteuert werden, wie in Fig. 5 gezeigt, ein Pixel einer gewünschten Farbe gewonnen werden. Wenn beispielsweise die erste, zweite und dritte Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 31, 32 und 33 abgeschaltet werden, kann kein Licht durch­ treten. Man erhält also ein schwarzes Pixel. Für den Fall, daß die erste Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 31 einge­ schaltet wird und die zweite und dritte Flüssigkristall- Anzeigevorrichtungen 32 und 33 ausgeschaltet werden, erhält man ein rotes Pixel. Ähnlich erhält man, weitere in Fig. 5 angegebenen Farben, wenn die Flüssigkristall-Anzeigevorrich­ tungen, wie dort angegeben, angesteuert werden.

Wie oben beschrieben, läßt sich gemäß dem Flüssigkri­ stall-Lichtventil der vorliegenden Erfindung und einem eine subtraktive Farbmischung verwendenden Projektionssystem ein Bild mit einer Leuchtdichte gewinnen, die wenigstens dreimal so hell wie diejenige eines Projektionssystems ist, das ein herkömmliches Farbfilter verwendet. Auch ist das Flüssig­ kristall-Lichtventil, das durch Zusammenfassung von Flüssig­ kristallvorrichtung und Polarisationsplatte gewonnen wird, dünn, klein und leichtgewichtig. Demgemäß ist der optische Weg des Projektionssystems verkürzt, womit der Lichtausnut­ zungswirkungsgrad verbessert wird.

Claims (4)

1. Flüssigkristall-Lichtventil zur Ausbildung eines Farbbildes, indem von einer Lichtquelle eingestrahltes Licht durch dieses geführt wird, wobei das Flüssigkristall-Licht­ ventil
wenigstens drei Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen (31, 32, 33),
eine Anzahl von Farb-Polarisationsplatten (35a, 35b, 35c, 35d), die so angeordnet sind, daß die Flüssigkristall- Anzeigevorrichtungen mit ihnen abwechselnd zwischen ihnen vorgesehen sind, wobei die angeordneten Farb-Polarisations­ platten ein subtraktives Farbmischverfahren verwenden, auf­ weist.

2. Flüssigkristall-Lichtventil nach Anspruch 1, wobei die Farb-Polarisationsplatten (35a, 35b, 35c, 35d) eine Cyan-Polarisationsplatte, eine Grün-Polarisationsplatte, eine Rot-Polarisationsplatte und eine Magenta-Polarisations­ platte aufweisen.

3. Projektionssystem mit
einer Lichtquelle (41),
einem Flüssigkristall-Lichtventil, welches wenigstens drei Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen (31, 32, 33), die vor der Lichtquelle angeordnet sind, und eine Anzahl von Farb-Polarisationsplatten (35a, 35b, 35c, 35d) aufweist, die mit den Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen abwechselnd angeordnet sind und ein subtraktives Farbmischverfahren verwenden, und zur Ausbildung eines Farbbildes durch Durch­ leiten des von der Lichtquelle einfallenden Lichts durch dieses,
einer Gruppe von Projektionslinsen (43), die vor dem Flüssigkristall-Lichtventil angeordnet ist, und
einem Bildschirm (44), auf welchen Licht, das die Pro­ jektionslinsen durchlaufen hat, zur Ausbildung eines Farb­ bildes projiziert wird.

4. Flüssigkristall-Lichtventil nach Anspruch 3, wobei die Farb-Polarisationsplatten (35a, 35b, 35c, 35d) eine Cyan-Polarisationsplatte, eine Grün-Polarisationsplatte, eine Rot-Polarisationsplatte und eine Magenta-Polarisations­ platte aufweisen.