DE3633332A1 - Optische einrichtung zur projektion von fluessigkristallanzeigen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Einrichtung zur Projektion von Flüssigkristallanzeigen, insbesondere für Überkopfprojektoren mit einer in der Auflageebene angeordneten Flüssigkristallplatte sowie einer Fresnellinse, einer Projektionslampe und einem Projektionsobjektiv.

Die Verwendung von Flüssigkristallanzeige-Einrichtungen, beispielsweise von LCD-Platten bei Überkopfprojektoren, ist der DE-OS 24 42 621 zu entnehmen. Bei bisher bekannten Einrichtungen dieser Art durchstrahlen die von der Projektionslampe kommenden divergierenden Lichtstrahlen die LCD-Platte von deren Mitte zu deren Rändern hin unter einem ständig sich vergrößernden spitzen Winkel. Nur der Mittenstrahl tritt senk­ recht durch die LCD-Platte hindurch. Dieser Strahlenverlauf beeinträch­ tigt erheblich die Qualität der mittels der LCD-Platte projizierten Abbildungen, insbesondere ist ein guter Kontrast nicht erzielbar.

Vor allem macht sich ein derartiger Strahlenverlauf bei der Reflexions­ projektion qualitätsmindernd bemerkbar. Für die Reflexionsprojektion ist ein Überkopfprojektor derart ausgebildet, daß sich in der Auflage­ ebene eine ansteuerbare LCD-Platte befindet und unter derselben eine Fresnellinse mit einer ebenen verspiegelten Grundfläche angeordnet ist. Infolge dieser Anordnung kann ein von der Projektionslampe kommender Lichtstrahl einen so ungünstigen Strahlenweg haben, daß er unter spitzem Winkel in die LCD-Platte an einer bestimmten lichtdurchlässigen Abbil­ dungszelle eintritt und nach der Reflexion an der Spiegelfläche der Fresnellinse infolge des vorhandenen Einfall- und Ausfallwinkels an einer benachbarten Abbildungszelle austritt und damit diese anstelle der gewollten Zelle abbildet. Das Ergebnis sind Schattenbildungen beim projizierten Bild bzw. Doppelkonturen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Einrichtung, insbesondere für Überkopfprojektoren, zu schaffen, die eine zu proji­ zierende Flüssigkristallanzeige mit hohem Kontrast abbildet und bei der Schattenbildungen bzw. Doppelkonturen nicht auftreten.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die von der Projektions­ lampe ausgehenden Projektionslichtstrahlen innerhalb der Flüssigkri­ stallplatte parallel bzw. im wesentlichen parallel verlaufen. In einer bevorzugten Ausführungsform eines Reflexions-Überkopfprojektors ist da­ bei oberhalb der der Projektionslampe zugekehrten Flüssigkristallplatte die Fresnellinse und unterhalb der der Projektionslampe abgekehrten Seite der Flüssigkristallplatte ein Planspiegel angeordnet.

Infolge dieser erfindungsgemäßen Anordnung entsteht zwischen der Flüs­ sigkristallschicht der Flüssigkristallplatte und der Spiegelfläche ein sehr kurzer Weg, so daß selbst bei nicht vollkommener Parallelität der die Flüssigkristallplatte durchdringenden Lichtstrahlen dieselben in­ folge ihres geringen Eintritts- und Austrittswinkels die Flüssigkri­ stallplatte durch dieselbe Zelle der Flüssigkristallschicht verlassen, durch die sie eingetreten sind. D. h., die Abbildung einer bestimmten Zelle der Flüssigkristallschicht erfolgt in sich selbst. Auf diese einfache Weise ist eine Schattenbildung bzw. Doppelkontur bei der pro­ jizierten Abbildung vollständig oder nahezu vollständig vermieden. Die Qualität der projizierten Abbildung und insbesondere der Kontrast sind somit wesentlich verbessert.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung für die Transmissionspro­ jektion ist ein Überkopfprojektor derart ausgebildet, daß oberhalb und unterhalb der Flüssigkristallplatte jeweils eine Fresnellinse angeord­ net ist. Dabei sind die Fresnelringe der beiden Fresnellinsen der Flüssigkristallplatte zugekehrt.

Beim Reflexionsprojektor sind die Fresnellinse und der Planspiegel und beim Transmissionsprojektor die beiden Fresnellinsen in unmittelbarer Nähe der Flüssigkristallplatte angeordnet.

Die Vorteile des Gegenstandes der Erfindung kommen insbesondere bei großflächigen Flüssigkristallplatten zur Wirkung.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand von in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in der

Fig. 1 einen nach dem Reflexionsprinzip arbeitenden Überkopfpro­ jektor in schematischer Darstellung,

Fig. 2 die Anordnung einer aus dem Stand der Technik bekannten Flüssigkristallplatte mit einer Fresnellinse in vergrö­ ßerter Teildarstellung,

Fig. 3 die Anordnung der erfindungsgemäßen optischen Einrichtung für einen Überkopfprojektor gemäß Fig. 1 in vergrößerter Teildarstellung und

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel in Form eines Transmissions- Überkopfprojektors in schematischer Darstellung.

In der Fig. 1 ist ein Überkopfprojektor 10 schematisch dargestellt, der nach dem Reflexionsprinzip arbeitet. Er besteht aus einem Gehäuse 11, in dem die erfindungsgemäße optische Einrichtung untergebracht ist. Letztere besteht aus einer ansteuerbaren Flüssigkristallplatte 12, oberhalb der eine Fresnellinse 13 und unterhalb der ein Planspiegel 14 angeordnet sind.

Über dieser Anordnung ist an einem aufrecht stehenden Haltearm 15 ein Projektionskopf 16 angebracht, in dem ein Projektionsobjektiv 17 und eine Projektionslampe 18 untergebracht sind. Ein Ablenkspiegel 19 ist ebenfalls am Projektionskopf 16 beweglich angeordnet.

Die Fig. 3 zeigt die Anordnung der Flüssigkristallplatte 12 in vergrö­ ßerter Teildarstellung. Zur Verdeutlichung der Erfindung wird zunächst anhand der Fig. 2 der Stand der Technik von dem die Erfindung ausgeht beschrieben.

Die bekannte Anordnung besteht aus einer Flüssigkristallplatte 30, die zwischen zwei planparallelen Glasplatten 31 eine Flüssigkristallschicht 32 einschließt. Unterhalb der Flüssigkristallplatte 30 ist eine Fresnellinse 33 angeordnet, deren planer Boden 34 mit einer Spiegelflä­ che 35 versehen ist.

Ein von der Projektionslampe kommender Lichtstrahl 36 tritt durch eine geöffnete Zelle 37 der Flüssigkeitsschicht 32 hindurch, setzt seinen Weg durch die Fresnellinse 33 fort, wird an der Spiegelfläche 35 reflektiert, um abermals die Flüssigkristallschicht 32 zu durchdringen. Aufgrund des unter einem spitzen Winkel durch die Flüssigkristallplatte 30 eintretenden Lichtstrahls 36 durchdringt der an der Spiegelfläche 35 reflektierte und durch die Flüssigkristallplatte 30 wieder austretende Lichtstrahl 39 die Flüssigkristallschicht 32 nicht an seiner Eintritts­ zelle 37, sondern an einer dazu benachbarten geöffneten Zelle 37′. Dieser ungünstige Strahlenverlauf wird infolge des großen Abstands zwischen der Spiegelfläche 35 und der Flüssigkristallschicht 32 noch verschlechtert. Es ist auch möglich, daß der austretende Lichtstrahl 39 auf eine gesperrte Flüssigkristallzelle 38 trifft. Dies führt zu Schattenbildungen bzw. Doppelkonturen des in der Flüssigkristallschicht 32 vorhandenen Bildes und damit zu einer kontrastarmen und schlechten Projektion.

In der neuen Anordnung gemäß Fig. 1 und 3 verläuft der von der Projek­ tionslampe 18 kommende Lichtstrahl 23 zunächst durch die Fresnellinse 13 und wird dort derart abgelenkt, daß er die darunterliegende Flüssig­ kristallplatte 12 lotrecht oder nahezu lotrecht an einer geöffneten Zelle 20 der zwischen zwei planparallelen Glasplatten 22 befindlichen Flüssigkristallschicht 21 durchdringt. Durch diese Maßnahme kehrt der am Planspiegel 14 reflektierte Lichtstrahl 24 durch dieselbe Zelle 20 der Flüssigkristallschicht 21 zurück, durch die er eingetreten ist. D. h., die Zelle 20 wird in sich selbst in der Projektion abgebildet, was zu Abbildungen ohne Schattenbildung bzw. Doppelkonturen und mit einem hohen Kontrast führt.

Der in der Zeichnung dargestellte Winkel zwischen dem einfallenden Lichtstrahl 23 und dem ausfallenden Lichtstrahl 24 dient nur zur Ver­ anschaulichung. In der Realität ist es durchaus möglich, daß beide Lichtstrahlen zusammenfallen.

In der Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel in Form eines Transmissions-Überkopfprojektors gezeigt. Dabei wird eine kontrast­ reiche Projektion des in der Flüssigkristallplatte 50 angesteuerten Bildes mittels parallel durch die Flüssigkristallplatte 50 hindurch­ geführter Lichtstrahlen 51 erzielt. Zu diesem Zweck ist sowohl ober­ halb der Flüssigkristallplatte 50 als auch unterhalb derselben jeweils eine Fresnellinse 52 und 53 angeordnet, die die von der Projektions­ lampe 54 kommenden Lichtstrahlen 51 derart ablenken, daß sie die Flüs­ sigkristallplatte 50 parallel durchlaufen und dann dem Projektions­ objektiv 56 zugeleitet werden. Über einen Ablenkspiegel 57 erfolgt dann die Projektion. Die Anordnung der Fresnellinsen 52 und 53 mit der Flüssigkristallplatte 50 sowie der Projektionslampe 54 erfolgt in einem Gehäuse 55.

Claims (6)

1. Optische Einrichtung zur Projektion von Flüssigkristallanzeigen, insbesondere für Überkopfprojektoren, mit einer in der Auflage­ ebene angeordneten Flüssigkristallplatte sowie einer Fresnellinse, einer Projektionslampe und einem Projektionsobjektiv, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Projektionslampe (18; 54) ausgehenden Projektionslichtstrahlen (23; 51) innerhalb der Flüssigkristallplatte (12; 50) parallel bzw. im wesentlichen parallel verlaufen.

2. Optische Einrichtung, insbesondere nach Anspruch 1, für einen Reflexions-Überkopfprojektor mit einer oberhalb der Auflageebene vorgesehenen Projektionslampe und einem Projektionsobjektiv, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der der Projektionslampe (18) zugekehrten Seite der Flüssigkristallplatte (12) eine Fresnellinse (13) und unterhalb der von der Projektionslampe (18) abgekehrten Seite der Flüssigkristallplatte (12) ein Planspiegel (14) angeord­ net sind.

3. Optische Einrichtung, insbesondere nach Anspruch 1, für Transmis­ sions-Überkopfprojektoren mit einer unterhalb der Auflageebene angeordneten Projektionslampe und einem oberhalb der Auflageebene vorgesehenen Projektionsobjektiv, dadurch gekennzeichnet, daß ober­ halb und unterhalb der Flüssigkristallplatte (50) jeweils eine Fresnellinse (52) bzw. (53) angeordnet ist.

4. Optische Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die jeweilige Fresnellinse (13, 52 bzw. 53) bzw. der Planspiegel (14) in unmittelbarer Nähe der Flüssigkristallplatte (12 bzw. 50) angeordnet sind.

5. Optische Einrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Brennweiten der oberhalb und unterhalb der Flüs­ sigkristallplatte (50) angeordneten Fresnellinsen (52 und 53) unterschiedlich sind.

6. Optische Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennweiten der oberhalb und unterhalb der Flüssigkristall­ platte (50) angeordneten Fresnellinse (52 und 53) entsprechend dem Verhältnis der Abstände der Projektionsoptik (56) zur Flüssigkri­ stallplatte (50) bzw. der Projektionslampe (54) zur Flüssigkristall­ platte (50) bemessen sind.