DE4242287A1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine farbige Flüssigkristall- Projektions-Anzeigevorrichtung, die insbesondere so ausge­ bildet ist, daß wahlweise die Farbe und die Helligkeit der Flüssigkristallanzeigevorrichtung durch eine entsprechende Veränderung der jeweiligen Intensität der auf eine Anzeige projizierten Lichtstrahlen in den Farben Rot, Grün und Blau bei der Verwendung der Flüssigkristall-Projektions-Anzeige­ Vorrichtung als Bildschirm verändert werden kann.

Eine herkömmliche Farbbildprojektionsvorrichtung, die in der US-PS 43 68 963 beschrieben ist, ist in Fig. 4 der zugehörigen Zeichnung dargestellt.

Die in Fig. 4 dargestellte Farbbildprojektionsvorrich­ tung umfaßt einen großflächigen Bildschirm 1, drei Linsen 2, drei identische Flüssigkristallplatten oder -tafeln 3, drei Farbfilter 4, 5 und 6 jeweils mit den Farben Rot, Grün und Blau, drei weiße Lichtquellen 7 und drei Reflektoren 8.

Bei dieser Projektionsvorrichtung geht das Licht von den Lichtquellen 7 durch die entsprechenden Filter 4, 5 und 6 und eine Flüssigkristallplatte 3, so daß es schließlich auf die entsprechende Linse 2 trifft.

Da der Brennpunkt der Linsen 2 in der gleichen Ebene auf dem Bildschirm 1 liegt, erzeugt das aus drei Farben zusammengesetzte Gemisch, daß auf dem Bildschirm über die Linsen 2 projiziert wird, ein mehrfarbiges Bild.

In den Bereichen des Bildes, die beispielsweise rot sein müssen, wird die Lichtintensität dadurch verändert, daß eine Spannungsquelle 31 mit variabler Frequenz und/oder Amplitude mit der Flüssigkristallplatte 3 verbunden ist und die anliegende Spannung und die Frequenz der anliegenden Spannung verändert werden.

Hinter einer Flüssigkristallplatte 3 ist z. B. das Rot­ filter 4 angeordnet, das aus einem roten transparenten Glas­ filter oder einem entsprechenden Kunststoffilter besteht. Die Farbfilter 4, 5 und 6 können vor der Flüssigkristall­ platte 3 oder auch vor der Linse 2 angeordnet sein.

Hinter den Lichtquellen 7 befinden sich Reflektoren 8, die die Lichtstärke erhöhen. Das Licht von einer Lichtquelle, 7 geht durch das jeweilige Filter und eine Flüssigkristall­ platte 3. Die Linsen vergrößern und projizieren die gesamten angeregten Bereiche der Flüssigkristallplatte auf den Bild­ schirm. In dieser Weise erzeugt das Gemisch aus den drei zusammengesetzten Farben auf dem Bildschirm ein mehrfarbiges Bild mit hohem Auflösungsvermögen.

Da jedoch bei der herkömmlichen Projektionsvorrichtung zwischen den Lichtquellen 7 und den Flüssigkristallplatten 3 ein geringer Abstand herrscht, wird zur Erhöhung der Hel­ ligkeit eine Kühleinrichtung benötigt, da die von den Licht­ quellen 7 erzeugte Wärme einen Einfluß auf die Flüssigkri­ stalleigenschaften hat. Schwierigkeiten in der technischen Auslegung einer derartigen Einrichtung haben jedoch zu einer Begrenzung der Lichtstärke geführt. Die Lichtstärke kann daher nicht in geeigneter Weise verändert werden, so daß Schwierigkeiten bei der Veränderung der Helligkeit bestehen. Die bekannte Vorrichtung hat daher den Nachteil einer ver­ ringerten Helligkeit am Bildschirm.

Durch die Erfindung soll daher eine farbige Flüssig­ kristall-Projektions-Anzeigevorrichtung geschaffen werden, die eine höhere Helligkeit zeigt, da als Bildschirm eine Flüssigkristallplatte vorgesehen ist, die Informationen beliebiger Art anzeigen kann.

Die erfindungsgemäße farbige Flüssigkristall-Projek­ tions-Anzeigevorrichtung umfaßt mehrere einfarbige Licht­ quellen, mehrere Verschlüsse, die vor den jeweiligen Licht­ quellen angeordnet sind, so daß einfarbiges Licht von den Lichtquellen abwechselnd und periodisch hindurchgehen kann, mehrere Diffusionslinsen, die vor den jeweiligen Verschlüs­ sen angeordnet sind und die einfallenden einfarbigen Licht­ strahlen auf dieselbe Ebene projizieren, und einen reflek­ tierenden Flüssigkristallplattenschirm, der in einem be­ stimmten Abstand von den Diffusionslinsen angeordnet ist und selektiv die Lichtstrahlen nach Maßgabe der anzuzeigenden Information mit der gleichen Farbe wie der des einfarbigen Lichtstrahles reflektiert, der durch die Diffusionslinsen projiziert wird.

Gemäß der Erfindung ist die Frequenz des durch die Verschlüsse hindurchgehenden und von den Verschlüssen unter­ brochenen Lichtes so gewählt, daß das jeweilige einfarbige Licht, das der Reihe nach projiziert wird, infolge des Nach­ bildeffektes den Anschein eines Mischfarbenlichtes erzeugt.

Die Verschlüsse sind jeweils so ausgebildet, daß dann, wenn die Anzahl der einfarbigen Lichtquellen gleich n ist, das Licht mit einer Frequenz von 1/n durchgelassen wird und mit einer Frequenz von n-1/n gesperrt wird.

Dieselbe Wirkung, wie sie oben beschrieben wurde, kann auch dann erreicht werden, wenn statt der oben erwähnten einfarbigen Lichtquellen eine weiße Lichtquelle verwandt wird und entsprechende Farbfilter zwischen den Verschlüssen und der weißen Lichtquelle angeordnet werden.

Die Farbfilter und die entsprechenden Verschlüsse kön­ nen durch eine Negativplatte ersetzt werden, die mit einem einfarbiges Licht durchlassenden und dieses Licht unterbre­ chenden Teil versehen ist, so das der Verschluß als Filter verwendet werden kann.

Die Verschlüsse werden sukzessiv zusammen mit der Flüs­ sigkristallplatte angesteuert.

Wenn die Betriebsfrequenz der Verschlüsse und der Flüs­ sigkristallplatte unter 1/30 s liegt, werden die jeweiligen einfarbigen Lichtstrahlen der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau, die nacheinander projiziert werden, als Projektion eines farbigen Lichtstrahles erkannt. Gemäß der Erfindung sind die Lichtquelle und die Flüssigkristallplatte in aus­ reichendem Maße voneinander getrennt, so daß es möglich ist, die Stärke der jeweiligen einfarbigen Lichtquellen oder der weißen Lichtquelle in ausreichendem Maße zu erhöhen, um eine höhere Helligkeit zu erzielen.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausfüh­ rungsbeispiels der erfindungsgemäßen farbigen Flüssigkri­ stall-Projektions-Anzeigevorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausfüh­ rungsbeispiels der erfindungsgemäßen farbigen Flüssigkri­ stall-Projektions-Anzeigevorrichtung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Verschluß, der als Lichtfilter benutzt wird, und

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Farbbildprojektionsvorrichtung.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfin­ dungsgemäßen farbigen Flüssigkristall-Projektions-Anzeige­ vorrichtung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind drei Lichtquellen, die drei Lichtstrahlen der Farben Rot, Grün und Blau aus­ senden können, und eine Anordnung aus drei Linsen und Ver­ schlüssen vorgesehen, die den Lichtquellen jeweils entspre­ chen. Die Anordnung kann aber auch mit zwei Farben, vier Farben oder ggfs. auch noch mehr Farben arbeiten.

Die Ausbildung gemäß Fig. 1 ist derart, daß die drei einfarbigen Lichtquellen 16R, 16G, 16B, beispielsweise drei Lampen, die drei Lichtstrahlen der Farben Rot, Grün und Blau aussenden, mit einer Lampenspannungssteuerschaltung 18 ver­ bunden sind, um die Stärke des von den jeweiligen Lichtquel­ len ausgesandten Lichtes zu verändern.

Vor und hinter den drei einfarbigen Lichtquellen sind Fokussierungslinsen 15R, 15G, 15B zum Fokussieren des Lich­ tes von den jeweiligen Lichtquellen und Reflektoren 17R, 17G und 17B angeordnet. Die Fokussierungslinsen sind jedoch nicht unbedingt erforderlich.

Verschlüsse 14R, 14G, 14B sind vor den jeweiligen Fo­ kussierungslinsen 15R, 15G, 15B angeordnet. Eine Verschluß­ steuerschaltung 19, die es ermöglicht, daß der Reihe nach jeweils einfarbige Lichtstrahlen durch einen entsprechenden Verschluß 14R, 14G, 14B mit einer Frequenz 1/3 hindurchgehen und mit einer Frequenz 2/3 unterbrochen werden, ist mit den jeweiligen Verschlüssen 14R, 14G, 14B verbunden. Die Ver­ schlußzeit der jeweiligen Verschlüsse 14R, 14G, 14B liegt dabei unter 1/30 s.

Diffusions- oder Streulinsen 12R, 12G, 12B mit einem bestimmten Projektionswinkel und einer bestimmten Brennwei­ te, die nacheinander die einfarbigen Lichtstrahlen, die durch die Verschlüsse hindurchgehen, auf dieselbe Ebene projizieren, sind vor den jeweiligen Verschlüssen 14R, 14G, 14B angeordnet.

Eine großflächige Flüssigkristallplatte 11, die als Bildschirm dient, ist von den Diffusionslinsen 12R, 12G, 12B entfernt angeordnet. Diese Flüssigkristallplatte ist in Form einer Reflexionsplatte ausgebildet, die Licht reflektiert, wenn eine Betriebs- oder Steuerspannung an dem entsprechen­ den Bildelement liegt.

Die Flüssigkristallplatte 11 ist der Reihe nach mit einem Flüssigkristallanzeigetreiber 20 zum Betreiben oder Ansteuern der Flüssigkristallplatte, einer Bildsteuerschal­ tung 21, die ein Treibersignal auf der Grundlage der Farb­ information der jeweiligen Farbe dem Treiber 20 liefert, und einer Bildauslöseschaltung 22 zum Auslösen der jeweiligen Verschlüsse 14R, 14G, 14B und zum Ansteuern der Bildsteuer­ schaltung 21 verbunden.

Wenn die Lichtstrahlen in den Farben Rot, Grün und Blau der Reihe nach von den jeweiligen Verschlüssen 14R, 14G, 14B auf die Flüssigkristallplatte 11 projiziert werden, wird gleichzeitig ein Farbsteuer- oder -treibersignal, das dem Lichtstrahl entspricht, von der Bildsteuerschaltung 21 an den Treiber 20 gelegt, um die Flüssigkristallplatte 11 anzu­ steuern oder zu betreiben.

Das hat zur Folge, daß die Lichtstrahlen in den Farben Rot, Grün und Blau der Reihe nach von der reflektierenden Flüssigkristallplatte 11 nach Maßgabe des Farbtreiber- oder Steuersignals reflektiert werden. Da die Reflexionszeit t der aufeinanderfolgenden drei Farblichtstrahlen unter 1/30 s liegt, werden vom menschlichen Auge bei der Betrachtung der Vorderseite des Bildschirmes die aufeinanderfolgenden drei Farblichtstrahlen in Form eines mischfarbigen Bildschirms wahrgenommen.

Da bei dieser Ausbildung die Flüssigkristallplatte im Gegensatz zu den herkömmlichen Ausbildungen weit von der Lichtquelle entfernt angeordnet ist, hat eine erhebliche Steigerung der Intensität der Lichtquellen keinen Einfluß auf die Eigenschaften der Flüssigkristallplatte, so daß sich eine gute Helligkeit ergibt. Die jeweiligen Lichtquellen können weiterhin problemlos gesteuert werden und die jewei­ lige Farbe kann leicht korrigiert werden. Eine Kühleinrich­ tung zum Kühlen der Flüssigkristallplatte ist weiterhin nicht mehr notwendig.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der er­ findungsgemäßen farbigen Flüssigkristall-Projektions-Anzei­ vorrichtung dargestellt.

Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel ist nahezu gleich dem ersten in Fig. 1 dargestellten Aus­ führungsbeispiel, so daß für gleiche Bauteile gleiche Be­ zugszeichen vorgesehen sind. Diese Bauteile werden nicht nochmals beschrieben.

Der Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel besteht darin, daß beim zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel eine weiße Lichtquelle benutzt wird und aus diesem Grunde zur Erzielung der jeweiligen Lichtstrahlen in den Farben Rot, Grün und Blau Rot-, Grün- und Blaufilter 28R, 28G und 28B zwischen den Fokussierungslinsen 15R, 15G, 15B und den Verschlüssen 14R, 14G, 14B angeordnet sind.

Die Lichtstrahlen von den Farbfiltern 28R, 28G und 28B werden somit über den gleichen Weg wie beim ersten Ausfüh­ rungsbeispiel gelenkt, so daß sie auf die Flüssigkristall­ platte 11 fallen, von der das Licht selektiv so reflektiert wird, daß Zeichen beliebiger Art oder graphische Informatio­ nen in Farbe angezeigt werden.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines Verschlusses 90, der als Rotfilter und Verschluß entsprechend dem Farbfilter in Fig. 2 verwandt werden kann.

Der Verschluß 90, der als Rotfilter dient, weist eine Negativplatte auf, die mit einem das Licht durchlassenen Teil 91, der einem Farbfilter entspricht, durch das nur rotes Licht hindurchgehen kann, und einem Verschlußteil 92 versehen ist, durch den das Licht nicht hindurchgehen kann.

Das Flächenverhältnis des Teils 91 zum Teil 92 beträgt 1 : 2. Wenn die Anzahl der Lichtquellen gleich n ist, ist das Flächenverhältnis des den Lichtstrahl durchlassenen Teils zu dem Verschlußteil 1 : n-1.

Wenn somit die Negativplatte, die in Fig. 3 dargestellt ist, um eine Umdrehung gedreht wird, dann geht rotes Licht während eines Drittels der Umdrehung hindurch, während das Licht über 2/3 der Umdrehung unterbrochen ist. Statt eines derartigen Rotlichtfilters und Verschlusses können Ver­ schlüsse, die als Filter für die Farben Grün und Blau die­ nen, in gleicher Weise vorgesehen sein.

Obwohl in der oben beschriebenen Weise der Verschluß, der als Filter dient, mechanisch ausgebildet ist, versteht es sich, daß auch ohne weiteres elektronische, optische und ähnliche derartige Verschlüsse und Filter verwandt werden können.

Die Anzahl der Lichtquellen und die Art der entspre­ chenden Farben ist nicht auf die oben beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiele beschränkt. Die Anzahl der Lichtquellen kann ohne weiteres geändert werden.

Die erfindungsgemäße farbige Flüssigkristall-Projek­ tions-Anzeigevorrichtung kann bei Professionellen Anlagen mit hoher Qualität wie beispielsweise Mehrfarbendaten- und -graphikbildschirmen für Computer, Radaranlagen, Werbeanzei­ getafeln, Vorrichtungen zum Bilden von Kulissen oder einem Hintergrund für Theaterbühnen und auf vielen anderen Gebie­ ten angewandt werden, auf denen Bildprojektionsvorrichtungen benutzt werden.

Claims (10)

1. Farbige Flüssigkristall-ProjektionsAnzeigevorrich­ tung, gekennzeichnet durch
mehrere einfarbige Lichtquellen (16R, 16G, 16B),
mehrere Verschlüsse (14R, 14G, 14B), die vor den je­ weiligen Lichtquellen (16R, 16G, 16B) angeordnet sind und einfarbiges Licht von den Lichtquellen (16R, 16G, 16B) ab­ wechselnd und periodisch hindurchlassen,
mehrere Diffusionslinsen (12R, 12G, 12B), die vor den jeweiligen Verschlüssen (14R, 14G, 14B) angeordnet sind und die auftreffenden einfarbigen Lichtstrahlen auf dieselbe Ebene projizieren, und
einen reflektierenden Flüssigkristallschirm (11), der in einem bestimmten Abstand von den Diffusionslinsen (12R, 12G, 12B) angeordnet ist und selektiv die Lichtstrahlen nach Maßgabe der anzuzeigenden Information mit der gleichen Farbe wie der des einfarbigen Lichtstrahles reflektiert, der durch die Diffusionslinsen (12R, 12G, 12b) projiziert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Fokussierungslinsen (15R, 15G, 15B), die das ein­ farbige Licht von den Lichtquellen (16R, 16G, 16B) fokussie­ ren und zwischen den einfarbigen Lichtquellen (16R, 16G, 16B) und den Verschlüssen (14R, 14G, 14B) jeweils angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz, mit der die Verschlüsse (14R, 14G, 14B) das Licht durchlassen und unterbrechen, so gewählt ist, daß aufgrund der Nachbilderscheinung das menschliche Auge das jeweilige einfarbige Licht, das nacheinander projiziert wird, scheinbar als gemischtfarbiges Licht sieht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einfarbigen Lichtquellen (16R, 16G, 16B) Lichtquel­ len mit mehr als zwei Farbarten sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtdurchgangszeit der jeweiligen Verschlüsse (14R, 14G, 14B) 1/n beträgt, wenn die Anzahl der einfarbigen Lichtquellen (16R, 16G, 16B) gleich n ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (19, 20, 21, 22) zum Auslösen der Ver­ schlüsse (14R, 14G, 14B) und zum Ansteuern des Flüssigkri­ stallschirmes (11) zur farbigen Informationsanzeige.

7. Farbige Flüssigkristall-Projektions-Anzeigevorrich­ tung, gekennzeichnet durch
mehrere weiße Lichtquellen (26),
mehrere Fokussierungslinsen (15R, 15G, 15B), die das entsprechende Licht von den Lichtquellen (26) fokussieren,
mehrere Farbfilter (28R, 28G, 28B), die nur Licht einer bestimmten Farbe des Lichtes von den jeweiligen Fokussie­ rungslinsen (15R, 15G, 15B) durchlassen,
mehrere Verschlüsse (14R, 14G, 14B), die nacheinander und periodisch die auftreffenden einfarbigen Lichtstrahlen hindurchlassen, die den jeweiligen Farbfiltern (28R, 28G, 28B) entsprechen,
mehrere Diffusionslinsen (12R, 12G, 12B), die vor den jeweiligen Verschlüssen (14R, 14G, 14B) angeordnet sind und die auftreffenden einfarbigen Lichtstrahlen auf dieselbe Ebene projizieren, und
einen reflektierenden Flüssigkristallbildschirm (11), der in einem bestimmten Abstand von den Diffusionslinsen (12R, 12G, 12B) angeordnet ist und selektiv die Lichtstrah­ len nach Maßgabe der anzuzeigenden Information der gleichen Farbe wie der des einfarbigen Lichtstrahles reflektiert, der durch die Diffusionslinsen (12R, 12G, 12B) projiziert wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlüsse (14R, 14G, 14B) und die Farbfilter (28R, 28G, 28B) einen in einem Stück ausgebildeten und als Licht­ filter verwandten Verschluß (90) jeweils umfassen, wobei der Verschluß (90), der als Lichtfilter verwandt wird, eine Negativplatte umfaßt, die mit einem den Lichtstrahl durch­ lassenen Teil (91) und einem den Lichtstrahl unterbrechenden Teil (92) versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (90), der als Lichtfilter dient, eine Verschlußzeit von unter 1/30 s hat, wobei dann, wenn die Anzahl der Verschlüsse, die als Lichtfilter dienen, gleich n ist, der Flächenbereich des den Lichtstrahl durchlassenen Teils (91) 1/n der Negativplatte ausmacht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verschluß optisch und/oder elektronisch gebil­ det ist.