DE68927797T2

DE68927797T2 - Projektions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE68927797T2
Application number: DE68927797T
Authority: DE
Inventors: Hisashi Atarashi; Yutaka Takafuji
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1988-12-05
Filing date: 1989-12-05
Publication date: 1997-08-14
Anticipated expiration: 2009-12-06
Also published as: EP0372905B1; KR940006261B1; US5172254A; EP0372905A2; KR900010446A; JPH02153336A; EP0372905A3; DE68927797D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung unter Verwendung von Flüssigkristallzellen als Lichtpolarisationselemente.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Es ist eine herkömmliche Projektions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung bekannt, die auf einem Schirm ein Bild mittels Licht erzeugt, das durch ein Lichtventil hindurchdringt, das aus einer Flüssigkristallzelle und Polarisationsplatten besteht, die an deren Vorder- bzw. Rückseite als Polarisator und Analysator befestigt sind, wie z. B. in JP-A-62-59919 offenbart.
Bei einer herkömmlichen Projektions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung besteht jedoch die Schwierigkeit, dass sie auf einem Schirm kein helles und klares Bild darstellen kann, da sie als Projektionslicht nur eine einzelne Komponente linear polarisierten Lichts verwendet, das durch eine Polarisationsplatte hindurchdringt, als Bestandteil von zufällig polarisiertem Licht, wie es von einer Lichtquelle emittiert wird, und zwar weil sie ein Lichtventil mit einer Polarisationsplatte verwendet, die an der Lichtempfangsseite ihrer Flüssigkristallzelle angebracht ist.
Das Dokument US-A-4,127,322 offenbart ein Bildprojektionssystem, in dem Licht von einer Lichtquelle linear polarisiert wird und dann durch ein reflektierendes Flüssigkristall-Lichtventil moduliert wird, das seinerseits durch eine in engem Kontakt angeordnete Kathodenstrahlröhre (CRT), die das zu projizierende Bild liefert, optisch moduliert wird. Das linear polansierte Licht wird mittels eines Strahlteilers erzeugt, der den Strahl in Komponenten P und S aufteilt. Bei einer Ausführungsform des Systems wird die Komponente S verworfen und nur die Komponente P wird moduliert. Der Strahlteiler dient auch als Analysator, der die Komponente S des reflektierten Lichtstrahls, wie von der Modulation durch das CRT-Bild herrührend, auf eine Projektionslinse lenkt. Bei einer anderen Ausführungsform werden beide Komponenten P und S des aufgeteilten Lichts genutzt und durch jeweilige Bilder moduliert, die Ansichten für das linke und das rechte Auge entsprechen. Der Strahlteiler dient ferner dazu, die Komponente S des reflektierten P-Strahls und die Komponente P des reflektierten S-Strahls zusammenzusetzen. Es sei erwähnt, dass diese andere Ausführungsform so moduliert werden kann, dass beide CRTs mit demselben Bild moduliert werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu realisieren, die ein helles und klares Bild erzeugen kann.
Die Erfindung schafft die durch Anspruch 1 definierte Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung.
Die Unteransprüche 2 bis 10 betreffen Ausführungsformen der Erfindung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Optiksystemdiagramm, das den Aufbau einer Projektionsanzeigevorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen dem Effektivwert der an einen Pixelbereich einer Flüssigkristallzelle in der Projektionsanzeigevorrichtung angelegten Spannung und der Helligkeit des entsprechenden Pixels auf dem Schirm zeigt;
Fig. 3 ist ein Optiksystemdiagramm, das den Aufbau einer Projektionsanzeigevorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 4 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen dem Effektivwert der an einen Pixelbereich einer Flüssigkristallzelle in der Projektionsanzeigevorrichtung angelegten Spannung und der Helligkeit des entsprechenden Pixels auf dem Schirm zeigt;
Fig. 5 ist ein Optiksystemdiagramm, das den Aufbau einer Projektionsanzeigevorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 1 ist ein Optiksystemdiagramm, das den Aufbau einer Projektionsanzeigevorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Gemäß Fig. 1 wird von einer Lichtquelle 1 emittiertes Licht durch einen paraboloidförmigen Kondensorspiegel 2 gebündelt und auf einen Polarisationslicht-Strahlteiler 3 abgestrahlt, der als Polarisationslicht-Aufteileinrichtung verwendet wird. Der Polarisationslicht-Strahlteiler 3 hat die Funktion, zufällig polarisiertes, von der Lichtquelle 1 emittiertes Licht in eine Polarisationslichtkomponente P (Licht, das durch den Polarisationslicht-Strahlteiler 3 hindurchdringt) und eine Polarisationslichtkomponente S rechtwinklig zur Polarisationslichtkomponente P (Licht, das durch den Polarisationslicht-Strahlteiler 3 reflektiert wird) aufzuteilen.
Eine die Polarisationslichtkomponente P fokussierende Kondensorlinse 4P und eine verdrillt-nematische Flüssigkristallzelle (nachfolgend als TN-Flüssigkristallzelle bezeichnet) 5P, die die erste Flüssigkristallzelle bildet, liegen im Lichtpfad der Polarisationslichtkomponente P, die den Polarisationslicht-Strahlteiler 3 durchdringt. Die TN-Flüssigkristallzelle 5P, die über keine Polarisationsplatte verfügt, besteht aus zwei Anzeigeelektrodenplatten, die Elektroden und dergleichen auf transparenten, isolierenden Substraten aus Glas oder dergleichen ausbilden, und einer zwischen den vorstehend genannten zwei Anzeigeelektrodenplatten, die eine Matrix aus einer Vielzahl von Pixelbereichen bilden, gehaltenen Flüssigkristallschicht, und sie ist mit der Funktion versehen, den optischen Zustand jedes Pixelbereichs abhängig von dessen eigenen Bilddaten (Anzeigedaten mit hoher oder niedriger Helligkeit) mittels einer Aktivmatrixansteuerung oder dergleichen zu ändern.
Genauer gesagt, gelangen, wenn eine Spannung mit einem Effektivwert, der größer als ein Treiberschwellenwert für den Flüssigkristall ist, als Anzeigedatenwert für große Helligkeit an einen einem Pixelbereich entsprechenden Bereich der Flüssigkristallschicht angelegt wird, Flüssigkristallmoleküle in diesem Bereich der Flüssigkristallschicht in einen Ausrichtungszustand, in dem sie die einfallende Polarisationslichtkomponente P unverändert hindurchlassen. Andererseits gelangen die Flüssigkristallmoleklie in diesem Bereich der Flüssigkristallschicht dann, wenn eine Spannung mit einem Effektivwert, der kleiner als der Schwellenwert ist, als Anzeigedatenwert für geringe Helligkeit an einen Bereich der Flüssigkristallschicht angelegt wird, in einen verdrillten Zustand, in dem sie die einfallende Polarisationslichtkomponente P mit einer Verdrehung um 90º durchlassen, um sie in die Polarisationslichtkomponente S umzusetzen.
Die durch den Polarisationslicht-Strahlteiler 3 in der Richtung rechtwinklig zum Lichtpfad der Polarisationslichtkomponente P abgetrennte Polarisationslichtkomponente S wird durch einen Planspiegel 6 reflektiert, der in ihrem Lichtpfad liegt, und sie tritt in die TN-Flüssigkristallzelle 5S, die die zweite Flüssigkristallzelle ist, durch die Kondensorlinse 4S ein, die im Lichtpfad dieses Reflexionslichts liegt. Diese Kondensorlinse 4S und der TN-Flüssigkristall 5S haben jeweils dieselben Funktionen wie die Kondensorlinse 4P und die TN-Flüssigkristalizelle 5P, die oben genannt sind.
D. h., dass die Kondensorlinse 4S die durch den Planspiegel 6 reflektierte Polarisationslichtkomponente S fokussiert und die TN-Flüssigkristallzelle 5S diejenigepolarisationslichtkomponente S unverändert hindurchlässt, die auf einen Pixelbereich fällt, an den eine Spannung mit einem Effektivwert über einem Schwellenwert als Anzeigedatenwert für große Helligkeit angelegt wird, während sie diejenige Polarisationslichtkomponente S, die auf einen Pixelbereich fällt, an den eine Spannung mit einem Effektivwert unter dem Schwellenwert als Anzeigedatenwert für niedrige Helligkeit angelegt wird, so durchlässt, dass sie diese Polarsationslichtkomponente S um 90º dreht, um sie in die Polarisationslichtkomponente P umzusetzen.
Das Licht, das die TN-Flüssigkristallzelle 5P durchdrungen hat, tritt in einen anderen Polarisationslicht-Strahlteiler 7 ein, der eine Polarisationslicht-Zusammensetzeinrichtung ist, die in ihrem Lichtpfad liegt, und das Licht, das durch die TN-Flüssigkristallzelle 5S gedrungen ist, wird durch den Planspiegel 8 reflektiert und tritt dann aus der Richtung rechtwinklig zum Lichtpfad des Lichts von der TN-Flüssigkristallzelle 5P in den Polansationslicht-Strahlteiler 7 ein. Eine Projektionslinse 9 und ein Schirm 10 liegen in dieser Reihenfolge auf der Verlängerungslinie des Lichtpfads des Lichts, das in den Polarisationslicht-Strahlteiler 7 eintritt, nachdem es die TN-Flüssigkristallzelle 5P durchdrungen hat.
Auf dieselbe Weise wie der obenangegebene Polarisationslicht-Strahlteiler 3 zum Auftrennen von Licht hat der Polarisationslicht-Strahlteiler 7 die Funktion, die auf ihn treffende Polarisationslichtkomponente P unverändert hindurchzulassen, während er die auf ihn treffende Polarisationslichtkomponente S reflektiert. Daher wird die aus der TN-Flüssigkristallzelle 5P eintretende Polarisationslichtkomponente P durch den Strahlteiler 7 unver ändert zum Schirm 10 hindurchgelassen, während die aus der TN-Flüssigkristallzelle 5S über einen Planspiegel 8 eintretende Polarisationslichtkomponente S zum Schirm 10 reflektiert wird. Im Ergebnis hat der Polarisationslicht-Strahlteiler 7 die Funktion, die Polarisationslichtkomponenten P und S zusammenzusetzen, um dieses zusammengesetzte Licht zum Schirm 10 zu strahlen.
Die Länge des Lichtpfads von der TN-Flüssigkristallzelle 5S zur Projektionslinse 9 ist so eingestellt, dass sie der Länge des Lichtpfads von der TN-Flüssigkristallzelle 5P zur Projektionslinse 9 entspricht. Die Polarisationslicht-Strahlteiler 3 und 7 können entweder vom Platten- oder vom Würfeltyp sein.
Im folgenden wird die Funktion der Projektionsanzeigevorrichtung beschrieben.
Von der Lichtquelle 1 emittiertes, zufällig polarisiertes Licht wird durch den paraboloidförmigen Kondensorspiegel 2 fokussiert und tritt in den Polarisationslicht-Strahlteiler 3 ein. Das einfallende Licht wird durch den polarisationslicht-Strahlteiler 3 in die Polarisationslichtkomponenten P und S aufgeteilt. Die Polarisationslichtkomponente P tritt durch die Kondensorlinse 4P in die TN-Flüssigkristallzelle 5P ein. Jeder Pixelbereich der TN-Flüssigkristallzelle 5P wird abhängig von seinem Anzeigedatenwert entweder in einen optischen Zustand versetzt, in dem er die Polarisationslichtkomponente P unverändert hindurchlässt, oder in einen anderen optischen Zustand, in dem er die Polarisationslichtkomponente P mit einer Verdrehung um 90º hindurchlässt, um sie in die Polarisationslichtkomponente S umzusetzen.
D. h., dass eine Spannung mit einem Effektivwert über einem Schwellenwert an einen Pixelbereich angelegt wird, der einem Pixel für den Weißpegel (große Helligkeit) eines schließlich auf den Schirm 10 zu projizierenden Bilds entspricht, wobei die auf diesen Pixelbereich auftreffende Polarisationslichtkomponente P den Pixelbereich unverändert durchdringt. Andererseits durchdringt, wenn eine Spannung mit einem Effektivwert unter dem Schwellenwert an einem Pixelbereich angelegt wird, der einem Pixel vom Schwarzpegel (geringe Helligkeit) des auf den Schirm 10 zu projizierenden Bilds entspricht, die auf diesen Pixelbereich auftreffende Polarisationslichtkomponente P diesen Pixelbereich, wobei sie in die Polarisationslichtkomponente S umgesetzt wird.
Andererseits tritt die durch den Polarisationslicht-Strahlteiler 3 abgetrennte Polarisationslichtkomponente S über den Planspiegel 6 und die Kondensorlinse 45 in die TN-Flüssigkristallzelle 5S ein. Jeder Pixelbereich der TN-Flüssigkristallzelle ist auch abhängig von seinem Anzeigedatenwert entweder in einen optischen Zustand versetzt, in dem er die Polarisationslichtkomponente S unverändert hindurchlässt, oder in einen anderen optischen Zustand, in dem er die Polarisationslichtkomponente S mit einer Verdrehung um 90º durchlässt, um sie in die Polarisationslichtkomponente P umzusetzen. D. h., dass an einen Pixelbereich, der einem Pixel mit weißem Pegel des schließlich auf den Schirm 10 zu projizierenden Bilds entspricht, eine Spannung mit einem Effektivwert über dem Schwellenwert angelegt wird und dass die auf diesen Pixelbereich auftreffende Polarisationslichtkomponente S den Pixelbereich unverändert durchdringt, während an einen Pixelbe reich, der einem Pixel mit schwarzem Pegel des auf den Schirm 10 zu projizierenden Bilds entspricht, eine Spannung mit einem Effektivwert unter dem Schwellenwert angelegt wird, und die auf diesen Pixelbereich auftreffende Polarisationslichtkomponente S den Pixelbereich durchdringt, während sie in die Polarisationslichtkomponente P umgesetzt wird.
Von den Lichtkomponenten, die von der TN-Flüssigkristallzelle 5P her in den Polarisationslicht-Strahlteiler 7 eintreten, durchdringt die Polarisationslichtkomponente P, die einem Pixel mit weißem Pegel eines Bilds auf dem Schirm 10 entspricht, den Polarisationslicht-Strahlteiler 7 und tritt in die Projektionsimse 9 ein, während die Polarisationslichtkomponente S, die einem Pixel mit schwarzem Pegel des Bilds auf dem Schirm 10 entspricht, nicht in die Projektionslinse 9 eintritt, da sie durch den Polarisationslicht-Strahlteiler 7 reflektiert wird. Andererseits wird von den Lichtkomponenten, die von der TN-Flüssigkristallzelle 5S her über den Planspiegel 8 in den Polarisationslicht-Strahlteiler 7 eintreten, die Polarisationslichtkomponente S, die einem Pixel mit weißem Pegel des Bilds auf dem Schirm 10 entspricht, durch den Polarisationslicht-Strahlteiler 7 reflektiert, und sie tritt in die Projektionslinse 9 ein, während die Polarisationslichtkomponente P, die einem Pixel mit schwarzem Pegel des Bilds auf dem Schirm 10 entspricht, nicht in die Projektionslinsen 9 eintritt, da sie den Polarisationslicht-Strahlteiler 7 durchdringt.
Daher wird Licht, das aus der Polarisationslichtkomponente P, die die TN- Flüssigkristallzelle 5P durchdrungen hat, und der Polarisationslichtkomponente S, die die TN-Flüssigkristallzelle 5S durchdrungen hat, zusammengesetztes Licht durch die Projektionslinse 9 verstärkt und auf ein Pixel mit weißem Pegel des Bilds auf dem Schirm 10 projiziert. Auf ein Pixel mit schwarzem Pegel des Bilds auf dem Schirm 10 wird kein Licht projiziert. Auf diese Weise wird ein helles und klares Bild vergrößert und auf dem Schirm 10 ausgebildet.
Fig. 2 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen dem Effektivwert der an jeden Pixelbereich der TN-Flüssigkristallzellen 5P und 5S angelegten Spannung und dem Helligkeitspegel eines Pixels eines Bilds auf dem Schirm 10, das dem Pixelbereich entspricht, zeigt.
Fig. 3 ist ein Optiksystemdiagramm, das den Aufbau einer Projektionsanzeigevorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Da eine Lichtquelle 1, ein paraboloidförmiger Kondensorspiegel 2, ein Polansationslicht-Strahlteiler 3, Kondensorlinsen 4P und 4S, TN-Flüssigkristallzellen 5P und 5S, Planspiegel 6 und 8 sowie ein Polarisationslicht-Strahlteiler 7 in Fig. 3 am selben Ort wie beim in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel liegen, wird eine Beschreibung zu ihrem Ort hier weggelassen. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel hinsichtlich des Orts einer Projektionslinse 9 und eines Schirms 10, die in dieser Reihenfolge in einer Richtung rechtwinklig zum Lichtpfad von Licht liegen, das von der TN-Flüssigkristallzelle 5P her in den Polarisationslicht-Strahlteiler 7 eindringt, d. h. in der Richtung, in der die Polarisationslichtkomponente S reflektiert wird, die von der TN- Flüssigkristallzelle 5P her in den Polarisationslicht-Strahlteiler 7 eintritt.
In der TN-Flüssigkristallzelle 5P, in die die Polarisationslichtkomponente P eindringt, wird eine Spannung mit einem Effektivwert unter einem Schwellenwert an einen Pixelbereich angelegt, der einem Pixel von weißem Pegel eines schließlich auf den Schirm 10 zu projizierenden Bilds entspricht, und die auf diesen Pixelbereich auftreffende Polarisationslichtkomponente P durchdringt diesen Pixelbereich unter Umsetzung in die Polarisationslichtkomponente S, während eine Spannung mit einem Effektivwert über dem Schwellenwert an einen Pixelbereich angelegt wird, der einem Pixel von schwarzem Pegel auf dem auf den Schirm 10 zu projizierenden Bild entspricht, und die auf diesen Pixelbereich fallende Polarisationslichtkomponente P durchdringt den Pixelbereich als solchen. D. h., dass bei diesem Ausführungsbeispiel der Effektivwert der an jeden Pixelbereich der TN-Flüssigkristallzelle 5P angelegten Spannung umgekehrte Beziehung zu der beim ersten Ausführungsbeispiel hat.
In der TN-Flüssigkristallzelle 5S, in die die Polarisationslichtkomponente S eintritt, hat der Effektivwert der an jeden Pixelbereich der TN-Flüssigkristallzelle 5S angelegten Spannung umgekehrte Beziehung zu der beim ersten Ausführungsbeispiel. An einen Pixelbereich, der einem Pixel von weißem Pegel des schließlich auf den Schirm 10 zu projizierenden Bilds entspricht, wird eine Spannung mit einem Effektivwert unter dem Schwellenwert angelegt, und die auf diesen Pixelbereich treffende Polarisationslichtkomponente S durchdringt den Pixelbereich unter Umsetzung in die Polarisationslichtkomponente P, während eine Spannung mit einem Effektivwert über dem Schwellenwert an einen Pixelbereich angelegt wird, der einem Pixel von schwarzem Pegel des auf den Schirm 10 zu projizierenden Bilds entspricht, und die auf diesen Pixelbereich treffende Polarisationslichtkomponente S durchdringt den Pixelbereich unverändert.
Jede Funktion der anderen optischen Komponenten in diesem System ist dieselbe wie die beim ersten Ausführungsbeispiel.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird von den Lichtkomponenten, die von der TN-Flüssigkristallzelle 5P her in den Polarisationslicht-Strahlteiler 7 eintreten, die einem Pixel von weißem Pegel im Bild auf dem Schirm 10 entsprechende Polarisationslichtkomponente S durch den Polarisationslicht- Strahlteiler 7 reflektiert, und sie tritt in die Projektionslinse 9 ein, während die einem Pixel von schwarzem Pegel des Bilds auf dem Schirm 10 entsprechende Polarisationslichtkomponente P nicht in die Projektionslinse 9 eintritt, da sie den Polarisationslicht-Strahlteiler 7 durchdringt.
Andererseits durchdringt von den Lichtkomponenten, die von der TN-Flüssigkristallzelle 5S über den Planspiegel 8 in den Polarisationslicht-Strahlteiler 7 eintreten, die einem Pixel von weißem Pegel des Bilds auf dem Schirm 10 entsprechende Polarisationslichtkomponente P den Polarisationslicht-Strahlteiler 7 und tritt in die Projektionslinse 9 ein, während die einem Pixel von schwarzem Pegel des Bilds auf dem Schirm 10 entsprechende Polarisationslichtkomponente nicht in die Projektionslinse 9 eintritt, da sie durch den Polarisationslicht-Strahlteiler 7 reflektiert wird.
Daher wird durch die Projektionslinse 9 Licht, das aus der Polarisationslichtkomponente S, die die TN-Flüssigkristallzelle 5P durchdrungen hat, und der Polarisationslichtkomponente P besteht, die die TN-Flüssigkristallzelle 5S durchdrungen hat, vergrößert und auf ein Pixel von weißem Pegel des Bilds auf dem Schirm 10 projiziert. Auf ein Pixel von schwarzem Pegel des Bilds auf dem Schirm 10 wird kein Licht projiziert. Auf diese Weise wird ein helles und klares Bild vergrößert und auf dem Schirm 10 erzeugt.
Fig. 4 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen dem Effektivwert der an jeden Pixelbereich der TN-Flüssigkristallzellen 5P und 5S angelegten Spannung und dem Helligkeitspegel eines Pixels eines Bilds auf dem Schirm 10, das dem Pixelbereich entspricht, zeigt.
Außerdem kann ein auf den Schirm projiziertes Bild dadurch gefärbt werden, dass bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 und 3 Farbfilter an den TN-Flüssigkristallzellen ausgebildet werden.
Fig. 5 ist ein Optiksystemdiagramm, das den Aufbau einer Projektionsanzeigevorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Dieses Ausführungsbeispiel zeigt ein Verfahren, das es ermöglicht, nicht nur ein Farbbild auf dem Schirm ohne Ausbildung von Farbfiltern an den TN- Flüssigkristallzellen zu erhalten, sondern auch ein Bild mit höherer Auflösung auf dem Schirm selbst dann zu erhalten, wenn einige TN-Flüssigkristallzellen mit derselben Auflösung wie der der TN-Flüssigkristallzellen verwendet werden, wie sie bei den in den Fig. 1 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen verwendet sind. Der schematische Aufbau ist ähnlich dem des Ausführungsbeispiels in Fig. 1. D. h., dass gemäß Fig. 5 zufällig polarisiertes, von einer Lichtquelle 10 emittiertes Licht durch einen paraboloid förmigen Kondensorspiegel 12 gebündelt wird, auf einen Polarisationslicht- Strahlteiler 13 gestrahlt wird und durch diesen Strahlteiler 13 in Polansationslichtkomponenten P und S aufgeteilt wird.
Ein dichroitischer Spiegel 21BP, der blaues Licht innerhalb der Polarisationslichtkomponente P reflektiert und Licht anderer Farbe durchlässt, liegt im Lichtpfad des Polarisationslichts P, das den Polarisationslicht-Strahlteiler 13 durchdringt. Ein dichroitischer Spiegel 21GP1, der grünes Licht innerhalb der Polarisationslichtkomponente P reflektiert und Licht anderer Farbe (rotes Licht) durchlässt, liegt im Lichtpfad des den dichroitischen Spiegel 21BP durchdringenden Lichts. Ein Planspiegel 22P liegt im Lichtpfad der vom dichroitischen Spiegel 21BP reflektierten blauen Polarisationslichtkomponente P. Eine Kondensorlinse 14BP und eine TN-Flüssigkristallzelle 15BP für blaues Licht liegen im Lichtpfad des durch den Planspiegel 22P reflektierten Lichts.
Eine Kondensorlinse 14GP und eine TN-Flüssigkristallzelle 15GP für grünes Licht liegen im Lichtpfad der vom dichroitischen Spiegel 21GP1 reflektierten grünen Polarisationskomponente P. Eine Kondensorlinse 14P und eine TN Flüssigkristallzelle 15RP für rotes Licht liegen im Lichtpfad der den dichroitischen Spiegel 21GP1 durchdringenden roten Polarisationslichtkomponente P. Jede der TN-Flüssigkristallzellen 15BP, 15GP und 15RP, die über keine Polarisationsplatte verfügen, besteht aus zwei Anzeigeelektrodenplatten, die Elektroden und dergleichen auf transparenten, isolierenden Substraten aus Glas oder dergleichen ausbilden, und einer Flüssigkristallschicht, die zwischen den vorstehend genannten zwei Anzeigeelektrodenplatten gehalten wird, die eine Matrix aus vielen Pixelbereichen bilden, und sie ist mit der Funktion versehen, den optischen Zustand jedes Pixelbereichs abhängig von dessen Bilddatenwert (Anzeigedatenwert für hohe oder niedrige Helligkeit für blaues, grünes oder rotes Licht) mittels einer Aktivmatrixansteuerung oder dergleichen zu ändern.
Genauer gesagt, gelangen z. B. im Fall der TN-Flüssigkristallzelle 15BP für blaues Licht dann, wenn eine Spannung mit einem Effektivwert über einem Schwellenwert zum Anzeigen von Daten mit hoher Helligkeit für blaues Licht an einen einem Pixelbereich entsprechenden Bereich der Flüssigkristallschicht angelegt wird, Flüssigkristallmoleküle in diesem Bereich der Flüssigkristallschicht in einen Ausrichtungszustand, in dem sie die auftreffende blaue Polarisationslichtkomponente P unverändert durchlassen. Andererseits gelangen, wenn eine Spannung mit einem Effektivwert unter dem Schwellenwert zum Anzeigen von Daten mit niedriger Helligkeit für blaues Licht an einen einem Pixelbereich entsprechenden Bereich der Flüssigkristallschicht angelegt wird, Flüssigkristallmoleküle in diesem Bereich der Flüssigkristallschicht in einen verdrillten Zustand, in dem sie die einfallende blaue Polarisationslichtkomponente P unter Verdrehung um 90º durchlassen, um sie in die blaue Polarisationslichtkomponente S umzusetzen. Die anderen zwei TN-Flüssigkristallzellen 15GP und 15RP haben dieselbe Funktion, wie oben angegeben, und zwar jeweils für das farbige Licht, das sie handhaben.
Ein dichroitischer Spiegel 21GP2, der grünes Licht reflektiert und Licht anderer Farbe durchlässt, liegt am Schnittpunkt zwischen dem Lichtpfad des die TN-Flüssigkristallzelle 15BP durchdringenden Lichts und dem Lichtpfad des die TN-Flüssigkristallzelle 15GP durchdringenden Lichts. Ein Planspiegel 23P liegt im Lichtpfad der die TN-Flüssigkristallzelle 15RP durchdringenden roten Polarisationskomponente P, und ein dichroitischer Spiegel 21RP, der rotes Licht reflektiert und Licht anderer Farbe durchlässt, liegt am Schnittpunkt zwischen dem Lichtpfad des durch den Planspiegel 23P reflektierten Lichts und dem Licht, das am dichroitischen Spiegel 21GP2 reflektiert wird oder diesen durchdringt.
Die durch den Polarisationslicht-Strahlteiler 13 abgetrennte Polarisationslichtkomponente S wird durch einen Planspiegel 16 reflektiert, und ein dichmitischer Spiegel 21BS, der blaues Licht innerhalb dieser Polarisationslichtkomponente S reflektiert und Licht anderer Farbe durchlässt, liegt im Lichtpfad des durch den Planspiegel 16 reflektierten Lichts. Wie oben beschrieben, liegen die dichroitischen Spiegel 21GS1, 21GS2 und 21RS, die Planspiegel 22S und 23S, die Kondensorlinsen 14BS, 14GS und 14RS und die TN-Flüssigkristallzellen 15BS, 15GS und 15RS, die jeweils dieselbe Funktion wie die dichroitischen Spiegel 21GP1, 21GP2 und 21RP, die Planspiegel 22P und 23P, die Kondensorlinsen 14BP, L4GP und L4RP und die TN-Flüssigkristallzellen 15BP, 15GP und 15RP in einem optischen System für die Polarisationslichtkomponente P aufweisen, ähnlich wie im optischen System für die Komponente P.
Licht, das den dichroitischen Spiegel 21RP durchdringt oder an diesem reflektiert wird, tritt in einen Licht zusammensetzenden Polarisationslicht- Strahlteiler 17 ein, der in seinem Lichtpfad liegt, während den dichroitischen Spiegel 21RS durchdringendes oder an diesem reflektiertes Licht durch einen Planspiegel 18 reflektiert wird, der in dessen Lichtpfad liegt, wobei es dann aus der Richtung rechtwinklig zum Lichtpfad des vom dichroitischen Spiegel 21RP herkommenden Lichts in den Polarisationslicht-Strahlteiler 17 eintritt. Eine Projektionslinse 19 und ein Schirm 20 liegen in dieser Reihenfolge in der Verlängerungslinie des Lichtpfads des Lichts, das den dichroitischen Spiegel 21RP durchdringt und in den Polarisationslicht-Strahlteiler 17 eintritt.
Auf dieselbe Weise wie der Polarisationslicht-Strahlteiler 13 zum Auftrennen von Licht hat der Polarisationslicht-Strahlteiler 17 die Funktion, die auf ihn treffende Polarisationslichtkomponente P unverändert hindurchzulassen, während er die auf ihn treffende Polarisationslichtkomponente S reflektiert. D. h., dass der Polarisationslicht-Strahlteiler 17 die Funktion hat, die in ihn eintretende Polarisationslichtkomponente P vom dichroiti schen Spiegel 21RP her sowie die in ihn eintretende Polarisationslichtkomponente S vom dichroitischen Spiegel 21RS durch den Planspiegel 18 her zusammenzusetzen, um das zusammengesetzte Licht auf den Schirm 20 zu strahlen. Die Länge des Lichtpfads von der TN-Flüssigkristallzelle 15BP, 15GP oder 15RP zur Projektionsimse 19 ist so eingestellt, dass sie der Länge des Lichtpfads von der TN-Flüssigkristallzelle 15BS, 15GS oder 15RS zur Projektionslinse 19 entspricht.
Im folgenden wird die Funktion der obenangegebenen Projektionsanzeigevorrichtung beschrieben.
Zufällig polarisiertes, von der Lichtquelle 11 emittiertes Licht wird durch den paraboloidförmigen Kondensorspiegel 12 gebündelt, und es tritt in den Polarisationslicht-Strahlteiler 13 ein. Das auftreffende Licht wird durch diesen Polarisationslicht-Strahlteiler 13 in Polarisationslichtkomponenten P und S aufgeteilt. Die Polarisationslichtkomponente P wird ferner durch die dichroitischen Spiegel 21BP und 21GP1 in blaue, grüne und rote Lichtkomponenten aufgeteilt. Von diesen tritt die blaue Polarisationslichtkomponente P durch den Planspiegel 22P und die Kondensorlinse 14BP in die TN- Flüssigkristallzelle 15BP ein, die grüne Polarisationslichtkomponente P tritt durch die Kondensorlinse L4GP in die TN-Flüssigkristallzelle 15GP ein, und die rote Polarisationslichtkomponente P tritt durch die Kondensorlinse 14RP in die TN-Flüssigkristallzelle 15RP ein. Jeder Pixelbereich der TN-Flüssigkristallzellen 15BP, 15GP und 15RP wird abhängig von seinen Anzeigedaten entweder in einen optischen Zustand, in dem der Pixelbereich die Polarisationslichtkomponente P unverändert hindurchlässt, oder einen anderen optischen Zustand versetzt, in dem der Pixelbereich die Polarisationslichtkomponente P mit einer Verdrehung um 90º durchlässt, um sie in die Polarisationslichtkomponente S umzusetzen.
Andererseits wird die durch den Polarisationslicht-Strahlteiler 13 abgetrennte Polarisationslichtkomponente S durch die dichroitischen Spiegel 21BS und 21GS1 durch den Planspiegel 16 hindurch in blaue, grüne und rote Lichtkomponenten aufgeteilt, und dann treten diese abgetrennten Lichtkomponenten auf dieselbe Weise wie für die Polarisationslichtkomponente P in die TN-Flüssigkristallzellen 15BS, 15GS bzw. 15RS ein. Jeder Pixelbereich der TN-Flüssigkristallzellen 15BS, 15GS und 15RS wird abhängig von seinen Anzeigedaten entweder in einen optischen Zustand, in dem der Pixelbereich die Polarisationslichtkomponente S unverändert durchlässt, oder einen anderen optischen Zustand versetzt, in dem der Pixelbereich die Polarisationslichtkomponente S unter einer Verdrehung von 90º durchlässt, um sie in die Polarisationslichtkomponente P umzusetzen.
Von den Lichtkomponenten, die vom dichroitischen Spiegel 21RP her in den Polarisationslicht-Strahlteiler 17 eintreten, durchdringt die Polarisationslichtkomponente P den Polarisationslicht-Strahlteiler 17 und tritt in die Projektionslinse 19 ein, während die Polarisationslichtkomponente S nicht in die Projektionslinse 19 eintritt, da sie vom Polarisationslicht- Strahlteiler 17 reflektiert wird. Andererseits wird von den Lichtkomponenten, die vom dichroitischen Spiegel 21RS über den Planspiegel 18 in den Polarisationslicht-Strahlteiler 17 eintreten, die Polarisationslichtkomponenten S durch den Polarisationslicht-Strahlteiler 17 reflektiert, und sie tritt in die Projektionslinse 19 ein, während die Polarisationslichtkomponente P nicht in die Projektionslinse 19 eintritt, da sie den Polarisationslicht-Strahlteiler 17 durchdringt.
Daher wird Licht, das aus farbigem Licht der Polarisationslichtkomponente P und solchem der Polarisationslichtkomponente S besteht, durch die Projektionslinse 19 vergrößert und auf ein Pixel mit hoher Helligkeit im Bild auf dem Schirm 20 projiziert. Auf diese Weise wird ein helles und klares Farbbild vergrößert und auf dem Schirm 20 erzeugt. Der in Fig. 5 dargestellte Aufbau beruht auf dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung, jedoch kann auch eine Verwendung des Aufbaus des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung eine Projektions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung schaffen, die ein Farbbild mit hoher Auflösung ergibt.
Die obenangegebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen ein Frontprojektionssystem, bei dem ein Bild auf die Frontfläche eines Schirms 10 oder 20 projiziert wird, jedoch kann die Erfindung ohe Beschränkung auf dieses System auf ein Rückseiten-Projektionssystem angewandt werden, bei dem ein Bild auf die Rückseite eines Schirms 10 oder 20 von transparentem Typ projiziert wird.
Außerdem kann ein projiziertes Bild auch hinsichtlich der Graustufung dadurch getönt werden, dass der Effektivwert der an jeden Pixelbereich der TN-Flüssigkristallzellen angelegten Spannung abhängig von den zugehörigen Anzeigedaten variiert wird.

Claims

1. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einer Bilderzeugungseinrichtung zum Steuern von Licht von einer Lichtquelle gemäß einem Bild, einer Einrichtung (3; 13) zum Aufteilen von zufällig polarisiertem Licht von der Quelle in einen ersten und einen zweiten Unterstrahl polarisierten Lichts mit Polarisationsachsen rechtwinklig zueinander, wobei die Bilderzeugungseinrichtung eine erste und eine zweite Flüssigkristalltafel (5P, 5S; 15P, 15S) aufweist, von denen jede im Pfad eines jeweiligen, einzelnen Strahls vom ersten und zweiten Unterstrahl angeordnet ist und wobei jede Tafel so betreibbar ist, dass sie den Polarisationszustand des jeweiligen Unterstrahls abhängig vom Bild steuert, und einer Einrichtung (7; 17) zum Wiederzusammensetzen der hinsichtlich der Polarisation gesteuerten Unterstrahlen auf solche Weise, dass ein zusammengesetzter Strahl erzeugt wird, der abhängig vom Bild intensitätsmoduliert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Flüssigkristalltafel (5P, 5S; 15p, 15S) elektrisch modulierte Tafeln vom Transmissionstyp sind, die einen verdrillt-nematischen Flüssigkristall enthalten, der Licht in jeweiligen Pfaden zwischen der Aufteileinrichtung (3; 13) und der Wiederzusammensetzeinrichtung (7; 17) durchlässt, und dass die Auftrenneinrichtung (3; 13) und die Wiederzusammensetzeinrichtung (7; 17) jeweilige gesonderte Polarisations-Strahlteiler aufweisen.

2. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste und die zweite Flüssigkristalltafel (5P, 5S) mit Farbfiltern versehen sind.

3. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste und die zweite Flüssigkristalltafel (15P, 15S) jeweils drei Flüssigkristallzellen (15RP, 15GP, 15BP; 15RS, 15GS, 15BS) umfassen, von denen jede eine einfallende Primärfarblichtkomponente des linear polarisierten Lichtunterstrahls handhabt, der in drei Primärfarbkomponenten aufgeteilt wurde.

4. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, bei der jeder linear polarisierte Lichtunterstrahl mittels dichroitischer Spiegel (21BP, 21GP1, 21GP2; 21BS, 21GS1, 21GS2) in die drei Primärfarbkomponenten aufgeteilt wird.

5. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die erste und die zweite Flüssigkristalltafel (5P, 5S; 15P, 15S) so ausgebildet sind, dass sie das durchgelassene Licht mit variabler Graustufe versehen.

6. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Wiederzusammensetzeinrichtung (7; 17) einen Polarisationslicht- Strahlteiler vom Plattentyp aufweist.

7. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Wiederzusammensetzeinrichtung (7; 17) einen Polarisationslicht- Strahlteiler vom Würfeltyp aufweist.

8. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche mit einer optischen Einrichtung (9; 19) zum Projizieren des zusammengesetzten Lichtstrahls auf einen Schirm (10).

9. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, bei der der Schirm (10) von nicht transparentem Typ ist.

10. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, bei der der Schirm (10) von transparentem Typ ist.