DE3888877T3 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp. - Google Patents

Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristall-Anzeigevonichtung vom Projektionstyp, d.h genauer gesagt auf eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp, die ein durch ein Flüssigkristall-Anzeigeelement angezeigtes Bild auf einen Schirm projiziert und dort darstellt.
  • Das Blockschaltbild aus Fig. 4 zeigt den Aufbau der herkömmlichen Flüssigkristall. Anzeigevorrichtung 1 mit einem Projektor 2 und einem Schirm 11. Im Projektor 2 wird Licht L aus einer Lichtquelle 3 durch einen Reflexionsspiegel 10 nach vorn (nach links in Fig. 4) gelenkt und von einer Kondensorlinse 4 gesammelt. Das gesammelte Licht L durchläuft ein wärmeabsorbierendes Filter 5, wo Wärme entfernt wird. Das Licht wird dann durch eine erste Polarisationsplatte 6 linear polarisiert. Das linear polarisierte Licht durchläuft nun ein Flüssigkristall-Anzeigeelement 7, wo das polarisierte Licht entsprechend einem anzuzeigenden Bild durch optische Rotation moduliert wird. Das Licht durchläuft dann eine zweite Polarisationsplatte 8, die dem Licht in Übereinstimmung mit dem anzuzeigenden Bild ein Leuchtdichtemuster einprägt. Das Muster wird durch eine Projektionslinse 9 vergrößert und auf den in Fig. 4 links angeordneten externen Schirm 11 projiziert.
  • Der Schirm 11 umfaßt eine Platte 12 sowie eine Reflexionsschicht 13, die die Oberfläche der Platte 12 bedeckt. Ein vom Projektor 2 auf den Schirm 11 projiziertes Bild wird durch die Reflexionsschicht 13 reflektiert, so daß ein Betrachter das Bild aus der Pfeilrichtung X sehen kann.
  • Obige herkömmliche Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 1 vom Projektionstyp kann auf dem Schirm 11 ein kontrastreiches Bild erzeugen, solange auf den Schirm 11 kein Umgebungslicht fällt, z.B. in einer Dunkelkammer. Wenn es in dem Raum hingegen hell ist, verschlechtert sich der Bildkontrast auf dem Schirm infolge des auf den Schirm 11 fallenden Umgebungslichts eheblich, so daß das Bild auf dem Schirm 11 schwer zu sehen ist.
  • Besitzt die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 1 vom Projektionstyp eine Farbanzeige, dann ist der Einfluß des Umgebungslichts besonders ausgeprägt, denn parallel angeordnete, den Anzeige-Bildelementen entsprechende Mosaik-Farbfilter für R (rot), G (grün) und B (blau) bewirken eine deutliche Intensitätsabnahme des transmittierten Lichts. Die unter Artikel 54, Absatz (3) EPG fallende europäische Patentanineldung EP-A-0 270 169 offenbart ein Verfahren zur Kontrastverbesserung bei herkömmlichen Flüssigkristall Anzeigevorrichtungen vom Projektionstyp. In der Patentanmeldung EP-A-0 270 169 wird offenbart, daß sich der Kontrast des auf dem Projektionsschirm angezeigten Bildes verbessert, wenn die zweite Polarisationseinrichtung näher am Projektionsschirm als an der Flüssigkristall-Anzeige angeordnet wird.
  • Die europäische Patentanmeldung EP-A-0 127 701 offenbart eine Vorrichtung zur Projektion von Lichtbildern. Die erste Polarisationseinrichtung ist eine lineare Polarisationsplatte. Der Analysator, eine zweite Polarisationsplatte, ist in der Nähe des Flüssigkristall-Anzeigeelements vorgesehen.
  • Die US-A4,088,400 offenbart eine elektrooptische Anzeigevorrichtung, deren Projektionssystem eine Polarisations- und Analyseeinrichtung aufweist, wobei die Anzeigevorrichtung einen mit der Polarisationseinrichtung assoziierten Diffuser aufweist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bei bekannten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen vom Projektionstyp auftretenden Schwierigkeiten zu vermindern. Dementsprechend wird eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, wie in Anspruch 1 definiert, vorgesehen.
  • Ein Vorteil der erwähnten Erfindung liegt in der gegenüber herkömmlichen Flüssigkristail-Anzeigen vom Projektionstyp verbesserten Bildschärfe des auf den Schirm projizierten Bildes infolge des erhöhten Bildkontrasts auf dem Schirm, wenn auf diesen Umgebungslicht trifft.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der gegenüber herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigen vom Projektionstyp verbesserte Bildkontrast durch Verwendung einer durch einen Strahlteiler erhaltenen spezifischen Komponente polarisierten Lichts. In der erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung durchläuft eine spezifische, durch die erste Polarisationseinrichtung linear polarisierte Komponente polarisierten Lichts, z.B. die P-polarisierte oder die S-polarisierte Lichtkomponente, das Flüssigkristall-Anzeigeelement; dort wird sie entsprechend dem auf dem Flüssigkristall Anzeigeelement angezeigten Bild moduliert und dann auf einen Schirm projiziert. Die zweite Polarisationseinrichtung ist auf der Oberfläche des Schirms ausgebildet.
  • Handelt es sich um einen Licht reflektierenden Schirm, dann wird das gesamte vom Projektor kommende Licht reflektiert und durch die zweite Polarisationseinrichtung hindurch auf der Lichteinfallseite beobachtet, während die Hälfte des auf den Schirm fallenden Umgebungslichts von der zweiten Polarisationseinrichtung nicht durchgelassen wird. Handelt es sich um einen transmittierenden Schirm, dann durchläuft das vom Projektor kommende Licht die zweite Polarisationseinrichtung und wird von der der Lichteinfailseite entgegengesetzten Seite beobachtet.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, diese dienen nur zur Erläuterung und schränken daher die vorliegende Erfindung nicht ein, und es zeigt
  • Fig. 1 ein Blockschaltbild des optischen Aufbaus der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp gemäß einem Ausftihrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
  • Fig. 2 eine graphische Darstellung zum Vergleich des Bildkontrasts, wie er durch das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 und durch die herkömmliche Vorrichtung erzielt wird,
  • Fig. 3 ein Blockschaltbild des optischen Aufbaus der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
  • Fig. 4 ein Blockschaltbild des optischen Aufbaus der herkömmlichen Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp.
  • Das Blockschaltbild aus Fig. 1 zeigt den optischen Aufbau einer Flüssigkristall-Anzeige vorrichtung 21 vom Projektionstyp gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das erste erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel ist eine in Reflexion arbeitende Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp. Licht L1 aus einer Lichtquelle 23 wird von einem Hohlspiegel 25 und einer Kondensorlinse 24 gesammelt und läuft dann in Fig. 1 als Licht L2 nach links. Das Licht L2 durchläuft ein wärmeabsorbierendes Filter 26, welches von der Lichtquelle 23 kommende Wärme entfernt.
  • Aus dem wärmeabsorbierenden Filter 26 kommendes Licht L3 tritt in einen als erste Polarisationseinrichtung fungierenden polarisierenden Strahlteiler 27, der weniger Lichtverlust verursacht und zuverlässiger ist als die in der herkömmlichen Vorrichtung aus Fig. 4 verwendeten herkömmlichen Polarisationsplatten 6 und 8. Der polarisierende Strahlteiler 27 teilt das Licht L3 in eine S-polarisierte, in Fig. 1 nach oben laufende Lichtkomponente L4 und eine P-polarisierte, in Fig. 1 nach links laufende Lichtkomponente L5. Die beiden linear polarisierten Lichtkomponenten L4 und L5 schneiden sich im rechten Winkel. Die P-polariserte Lichtkomponente L5 tritt in ein Flüssigkristall- Anzeigeelement 28 und erfährt eine Modulation der Polarisationseigenschaft entsprechend dem vom Flüssigkristall-Anzeigeelement 28 angezeigten Bild. Moduliertes Licht L6 wird durch eine Projektionslmse 29 aufgeweitet und entlang des mit dem Bezugszeichen A gekennzeichneten Wegs auf einen Licht reflektierenden Schirm 31 projiziert. Der Licht reflektierende Schirm (im weiteren einfach als Schirm bezeichnet) 31 umfaßt eine beispielsweise aus Vinylchlorid (z.B. PVC) gefertigte Platte 32, eine reflektierende Oberfläche 33, die durch Aufbringen einer Aluminiumschicht auf die Platte 32 gebildet wird, eine Schicht 34, die in der vertikalen Richtung des Schirms 31 ein Linsenraster aufweist, dadurch eine Mehrzahl von streifenförmigen, Licht streuenden Schichten bildet und so eine Streuung des reflektierten Lichts in der vertikalen Richtung des Schirms 31 verhindert, sowie eine auf der Schicht 34 als zweite Polarisationseinrichtung angebrachte Polarisationsplatte 35. Die Schicht 34 kann weggelassen werden, doch ist die Verwendung der Schicht 34 wirksamer. Wenn die P-polariserte Lichtkomponente das Flüssigkristall-Anzeigeelement 28 durchläuft, dann liegt die Polarisationsachse der Polarisationsplatte 35 in der horizontalen Richtung (von links nach rechts) des Schirms 31.
  • Das vom Projektor 22 auf den Schirm 31 projizierte Licht wird durch die reflektierende Oberfläche 33 reflektiert und durch die Polarisationsplatte 35 hindurch von der mit dem Pfeil Y bezeichneten Seite her beobachtet. Da das vom Projektor 22 projizierte Licht polarisiert wurde, wird das von der reflektierenden Oberfläche 33 reflektierte Licht von der Polarisationsplatte 35 transmittiert und unverändert beobachtet. Im Gegensatz dazu wird auf den Schirm 31 fallendes Umgebungslicht C, gestrichelt dargestellt, von der Polarisationsplatte 35 polarisiert, so daß etwa 50 % davon nicht durchgelassen wird.
  • Also wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Einfluß des Umgebungslichts C gegenüber der herkömmlichen Vorrichtung in etwa halbiert.
  • Unter der Annahme, daß die maximale Leuchtdichte auf dem Schirm 31 ohne Umgebungslicht B&sub0; und die minimale Leuchtdichte auf dem Schirm 31 ohne Umgebungslicht B&sub1; ist, ist der Bildkontrast sowohl auf dem Schirm 11 der in Fig. 4 gezeigten herkömmlichen Vorrichtung als auch auf dem Schirm 31 der in Fig. 1 dargestellten vorliegenden Erfindung (B&sub0;)/(B&sub1;). Mit Umgebungslicht beträgt der Kontrast der herkömmlichen Vorrichtung unter der Annahme, daß B&sub3; die Leuchtdichte des Umgebungslichts ist,
  • (B&sub0;+B&sub3;)/(B&sub1;+B&sub3;) ...(1)
  • Hingegen ist der Kontrast bei der vorliegenden Erfindung; wo die Leuchtdichte des Umgebungslichts halbiert wird,
  • (B&sub0; +B&sub3;/2)/(B&sub1; +B&sub3;/2) ...(2)
  • Die Verbesserung des Bildkontrasts bei der vorliegenden Erfindung im Verhältnis zur herkömmlichen Vorrichtung läßt sich also durch folgenden Ausdruck darstellen, den man durch Division des Ausdrucks (2) durch Ausdruck (1) erhält: (B&sub0; +B&sub3;/2)(B&sub1; + B&sub3;)/(B&sub1; +B&sub3;/2)(B&sub0; +B&sub3;) ...(3)
  • Der verbesserte Kontrast bedeutet ein leicht zu sehendes Bild.
  • Der Graph in Fig. 2 vergleicht den Kontrast bei der vorliegenden Erfindung mit dem bei der herkömmlichen Vorrichtung. In der Abbildung stellt die horizontale Achse das Verhältnis (B&sub3;/B&sub0;) von Leuchtdichte B&sub3; des Umgebungslichts zu maximaler Leuchtdichte B&sub0; des vom Projektor 22 kommenden Lichts dar, und die vertikale Achse stellt den Bildkontrast auf dem Schirm 31 dar. Die durchgehend gezeichnete Kurve K1 entspricht der vorliegenden Erfindung, die gestrichelt gezeichnete Kurve K2 der herkömmlichen Vorrichtung. Ist B&sub3;/B&sub0; 1/10, macht also die Leuchtdichte des Umgebungslichts 1/10 der Leuchtdichte des vom Projektor 22 projizierten Lichts aus, dann ist der mit der herkömmlichen Vorrichtung erreichte Kontrast weniger als 10, während der Kontrast mit der vorliegenden Erfindung etwa 15 ist. Ist B&sub3;/B&sub0; 1/2, dann liefert die vorliegende Erfindung immer noch einen deutlich besseren Kontrast als die herkömmliche Vorrichtung. Der Kontrast wird durch die vorliegende Erfindung also verbessert.
  • Wie oben beschrieben, sammelt die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp gemäß einem Auslührungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das von der Lichtquelle emittierte Licht, polarisiert es linear mittels der durch geringen Lichtverlust und hohe Zuverlässigkeit gekennzeichneten Polarisationseinrichtung, moduliert das linear polarisierte Licht entsprechend dem vom Flüssigkristall-Anzeigeelement 28 angezeigten Bild beim Durchlaufen des Flüssigkristall-Anzeigeelements und projiziert es auf den Schirm.
  • Entsprechend einem Ausfiihningsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind, wie oben erwähnt, die Licht streuende Schicht und die Polarisationseinrichtung auf der Licht reflektierenden Oberfläche des Schirms ausgebildet, wodurch praktisch das gesamte vom Projektor auf den Schirm projizierte Licht reflektiert und durch die Polarisationseinrichtung hindurch beobachtet wird, während etwa die Hälfte des auf den Schirm fallenden Umgebungslichts von der Polarisationseirrichtung nicht durchgelassen wird.
  • Die erfindungsgemäße Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp kann daher, wegen der erheblichen Verringerung des Einflusses des Umgebungslichts, selbst in einer hellen Umgebung ein scharfes Bild von deutlich verbessertem Kontrast auf dem Schirm erzeugen.
  • In der vorliegenden Erfindung liefert der polarisierende Strahlteiler der polarisierende Strahlteiler, eine spezifische Komponente polarisierten Lichts, und diese wird zur Anzeige eines Bildes auf dem Schirm verwendet. So wird beispielsweise im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die P-polarisierte Lichtkomponente als spezifische Komponente polarisierten Lichts verwendet. Jedoch kann an Stelle der P- polarisierten Lichtkomponente auch die S-polarisierte Lichtkomponente als spezifische Komponente polarisierten Lichts verwendet werden. Bei Verwendung der S-polarisierten Lichtkomponente liegt die Polarisationsachse der auf dem Schirm 31 befindlichen Polarisationsplatte 35 in der vertikalen Richtung (von oben nach unten) des Schirms. Die Polarisationsachsen der ersten Polarisationseinrichtung, z.B. des polarisierenden Strahlteilers, und der zweiten Polarisationseinrichtung, z.B. der Polarisationsplatte 35, sind also gleich ausgerichtet.
  • Das Blockschaltbild aus Fig. 3 zeigt den optischen Aufbau einer in Transmission arbeitenden Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 21 vom Projektionstyp gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das erste Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 und das Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 unterscheiden sich folgendermaßen: An Stelle des Licht reflektierenden Schirms 31 aus Fig. 1 wird ein transmittierender Schirm 38 verwendet. Der transmittierende Schirm umfaßt eine Licht streuende Platte 36 und eine als zweite Polarisationseinrichtung dienende Polarisationsplatte 37.
  • Das Bild auf dem Schirm 38 wird von der mit dem Pfeil Y' bezeichneten Seite her beobachtet. Das Licht aus dem Flüssigkristall-Anzeigeelement 28 trifft auf den Schirm 38 und durchläuft die Polarisationsplatte 38 sowie die Licht streuende Platte 37, so daß das Bild vom Betrachter gesehen wird. In diesem Ausführungsbeispiel kann entweder die P- polarisierte oder die S-polarisierte Lichtkomponente verwendet werden. Bei Verwendung der P-polarisierten Lichtkomponente liegt die Polarisationsachse der zum Schirm 38 gehörenden Polarisationsplatte 37 in der horizontalen Richtung (von links nach rechts) des Schirms. Bei Verwendung der S-polarisierten Lichtkomponente liegt die Polarisationsachse der zum Schirm 38 gehörenden Polarisationsplatte 37 in der vertikalen Richtung (von oben nach unten) des Schirms.
  • Die vorliegende Erfindung ist auch bei einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung in Farbe mit drei Filtern wirksam.
  • Auch wenn nur bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, wird Fachleuten klar sein, daß verschiedene Anderungen und Modifikationen möglich sind, ohne aus dem Rahmen der Ansprüche der vorliegenden Erfindung zu fallen.

Claims (12)

1. Flüssigkristall-Anzeigenvorrichtung
mit einem Projektor (22), zu dem
eine Lichtquelle (23) und eine Kondensorlinse (24) zur Beleuchtung einer ersten Polarisationseinrichtung (27) gehören,
wobei die erste Polarisationseinrichtung (27) polarisiertes Licht transmittiert und auf ein Flüssigkristall-Anzeigeelement (28) gelangen läßt, von diesem Flüssigkristall- Anzeigeelement (28) aber räumlich getrennt ist,
eine Projektionslinse (29) zur Projektion eines durch das Flüssigkristall-Anzeigeelement (28) angezeigten Bildes, und
mit einem Schirm (31, 38) zur Anzeige des von der Projektionslinse (29) projizierten Bildes,
wobei das Licht aus der Lichtquelle nur einnial in der ersten Polarisationseinrichtung polarisiert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Polarisationseinrichtung (27) ein polarisierender Strahlteiler ist und daß der Schirm (31, 38) eine zweite Polarisationseinrichtung (35, 37) als Bestandteil aufweist, wobei der Projektor nur eine Polarisationseinrichtung, d.h. die erste Polarisationseinrichtung (27) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schirm (31) vom Lichtreflexionstyp ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schirm (38) vom Transmissionstyp ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Polarisationseinrichtung (27) geringere Lichtdämpfting und höhere Polarisierbarkeit als die zweite Polarisationseinrichtung (35) aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite, zum Schirm (31; 38) gehörende Polarisationseinrichtung (35; 37) die aus der Umgebung auf den Schirm (3 1; 38) fallende Lichtmenge reduziert.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Projektor (22) weiterhin ein wärmeabsorbierendes Filter (26) gehört.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei zum Schirm (31) ein Licht reflektierendes Element (33) gehört und die zweite Polarisationseinrichtung (35) auf dem Licht reflektierenden Element (33) ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei zwischen dem Licht reflektierenden Element (33) und der zweiten Polarisationseinrichtung (35) eine Licht streuende Schicht (34) ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei zum Schirm (38) ein Licht streuendes Element (36) gehört und die zweite Polarisationseinrichtung (37) auf dem Licht streuenden Element (36) ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das von der ersten Polarisationseinrichtung transmittierte polarisierte Licht wahlweise die P-polarisierte Lichtkomponente oder die S-polariserte Lichtkomponente ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polarisationsachsen der ersten und zweiten Polarisationseinrichtung in derselben Richtung verlaufen.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polarisationsachsen der ersten und zweiten Polarisationseinrichtung parallel zur horizontalen Richtung des Schirms (31; 38) ausgerichtet sind.
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