DE69126406T2

DE69126406T2 - Projektionsanzeigevorrichtung mit Blende

Info

Publication number: DE69126406T2
Application number: DE69126406T
Authority: DE
Inventors: Tomoki Gunjima; Yoshinori Hirai; Yoshiharu Ooi
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1990-11-27
Filing date: 1991-11-22
Publication date: 1997-09-18
Anticipated expiration: 2011-11-23
Also published as: US5274480A; EP0488080A1; DE69126406D1; EP0488080B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Projektionsanzeigevorrichtung unter Verwendung eines transparenten, streuenden Anzeigeelements.
Das Dokument Research Disclosure No. 277 034, Mai 1987, Seiten 310 - 311, MEAD CORPORATION, offenbart ein optisches Lichtquellensystem mit einer Bogenentladungslampe und einer Kondensorlinse und mit einem optischen Projektionssystem mit rechteckiger Blende.
Das Dokument Us-A-4,913,529 offenbart ein Beleuchtungssystem für ein LCD- Projektionssystem mit einem polarisierenden Strahlteiler zum Aufteilen eines Lichtstrahls in zwei rechtwinklig zueinander polarisierte Lichtstrahlen.
In den letzten Jahren wurden Projektionsanzeigevorrichtungen unter Verwendung eines Flüssigkristalldisplayelements bekannt. Insbesondere wurde eine Projektionsanzeigevorrichtung unter Verwendung eines TN-Flüssigkristalldisplayelements hauptsächlich für den Hausgebrauch verwendet, da sie die Projektion eines großen Bilds ermöglicht, während sie klein ist. Jedoch bestehen bei einer Projektionsanzeigevorrichtung mit TN-Flüssigkristalldisplay element große optische Verluste, da ein TN-Flüssigkristalldisplayelement ein Paar Polarisatorpiatten benötigt. Daher wurde davon ausgegangen, dass eine helle Lichtquelle dazu zu verwenden ist, die optischen Verluste zu kompensieren. Jedoch bestand ein anderes Problem dahingehend, dass Polarisationsplatten, die nicht beständig sind, auf Grund der Absorption von Licht zu einer Beeinträchtigung durch Wärme führen. Demgemäß war es schwierig, durch Projektion eine helle Anzeige zu erhalten.
Andererseits wurde die Verwendung eines transparenten, streuenden Anzeigeelements bei einer Projektionsanzeigevorrichtung vorgeschlagen. Da ein transparentes, streuendes Anzeigeelement keine Polarisationspatte verwendet, ist die Transmission des Anzeigeelements groß und es besteht kein Problem einer Beeinträchtigung einer Polarisationsplatte, selbst wenn eine helle Lichtquelle verwendet wird, und es ist eine helle Anzeige erzielbar; demgemäß zieht es als Anzeigeelement oder Projektionsanzeigevorrichtung Aufmerksamkeit auf sich.
Bei einem derartigen transparenten, streuenden Anzeigeelement ist es erforderlich, transmittiertes Licht, das durch das transparente, streuende Anzeigeelement hindurchgelaufen ist, von gestreutem Licht ausreichend zu trennen, um das Kontrastverhältnis zu erhöhen, jedoch kann eine helle Anzeige erzielt werden. Zur Trennung sollte die Öffnung einer Sperrblende, die das Streulicht entfernt, klein sein, wobei die Sperrblende in der Nähe einer Stelle positioniert ist, an der durch das transparente, streuende Anzeigeelement hindurchgestrahltes Licht einen Brennpunkt bildet. Wenn jedoch die Öffnung der Sperrblende klein gemacht wird, nimmt die Leuchtenergie des transmittierten Lichts an der Öffnung ab, so dass die Anzeige dunkel ist, wodurch der oben genannte Vorteil, dass Helligkeit erzielbar ist, verlorengeht. Demgemäß wurde eine Projektionsanzeigevorrichtung erwartet, die sowohl hoher Helligkeit als auch hohem Kontrastverhältnis genügt.
Gemäß der Erfindung ist eine Projektionsanzeigevorrichtung geschaffen, wie sie im Anspruch 1 angegeben ist.
Gemäß der Erfindung ist auch eine Projektionsanzeigevorrichtung geschaffen, wie sie im Anspruch 6 angegeben ist.
Als transparentes, streuendes Anzeigeelement, wie es bei der Erfindung verwendet wird, kann ein transparentes, streuendes Anzeigeelement verwendet werden, das durch Anlegen einer Spannung für jedes Bildelement den transparenten und den streuenden Zustand steuern kann. Wenn ein binäres Bild erzeugt wird, werden zwei Zustände verwendet: ein transparenter Zustand (die Leuchtenergie von gerade hindurchgestrahltem Licht ist am größten) und ein Streuzustand (die Leuchtenergie von gerade hindurchgestrahltem Licht ist am kleinsten). Normalerweise wird eine Anzahl von Streuzuständen verwendet, d.h., dass das transparente, streuende Anzeigeelement so angesteuert wird, dass es mehrere Stufen der Leuchtenergie des transmittierten Lichts liefert, wodurch eine Graustufung angezeigt werden kann. Selbstverständlich ist es möglich, das Anzeigeelement so zu verwenden, dass es ein Stehbild anzeigen kann.
Bei der Erfindung ist keine Polarisationsplatte erforderlich, da ein Verbundmaterial aus einem Flüssigkristall und einer verfestigten Matrix verwendet wird, der den Streuzustand und den transparenten Zustand elektrisch steuern kann, wodurch das Transmissionsvermögen von Licht im transparenten Zustand merklich verbessert werden kann und eine helle Anzeige möglich ist.
Normalerweise ist für jedes Bildelement zum Ansteuern desselben ein aktives Element wie ein TFT (Dünnfilmtransistor) oder dergleichen vorhanden.
Es ist besonders wünschenswert, ein Verbundmaterial aus einem Flüssigkristall und einer verfestigten Matrix zu verwenden, bei ein nematischer Flüssigkristall als Flüssigkristallmaterial verwendet ist, das zwischen Substraten mit Elektroden einzuschließen ist, und dass der nematische Flüssigkristall in einer verfestigten Matrix dispergiert und festgehalten ist, wobei sich der Brechungsindex des Flüssigkristalls abhängig vom Zustand einer angelegten Spannung auf solche Weise ändert, dass Licht durchgelassen wird, wenn der Brechungsindex des Flüssigkristalls in einem Zustand im wesentlichen mit dem Brechungsindex der verfestigten Matrix übereinstimmt, und Licht gestreut wird, wenn im anderen Zustand der erstere nicht in Übereinstimmung mit dem letzteren ist.
Ferner kann die Herstellausbeute für das Flüssigkristalldisplayelement merklich verbessert werden, da Probleme wie eine Ausrichtungsbehandlung, wie sie für ein TN-Flüssigkristalldisplayelement unabdingbar ist, und eine Zerstörung der aktiven Elemente, hervorgerufen durch bei der Ausrichtungsbehandlung erzeugte statische Elektrizität vermieden werden können.
Ferner können, da sich das Verbundmaterial aus dem Flüssigkristall und der verfestigten Matrix nach der Verfestigung oder dem Aushärten in einem Filmzustand befinden, solche Probleme wie ein Kurzschluss zwischen den Substraten auf Grund des auf sie ausgeübten Drucks und eine Zerstörung der aktiven Elemente, hervorgerufen durch die Bewegung von Abstandshaltern, vermieden werden.
Ferner ist es, da das Verbundstoffmaterial aus dem Flüssigkristall und der verfestigten Matrix derselbe wie im TN-Modus ist, nicht erforderlich, eine große Speicherkapazität an jedem Bildelement anzuordnen, wie im Fall des DSM-Modus, so dass das Design für die aktiven Elemente einfach ist und der elektrische Energieverbrauch durch das Flüssigkristalldisplayelement niedrig gehalten werden kann. Demgemäß ist die Herstellung einfach, da das Anzeigeelement dadurch hergestellt werden kann, dass lediglich der Schritt des Herstellens eines Ausrichtungsfilms aus den Herstellschritten für ein herkömmliches TN-Flüssigkristalldisplayelement weggelassen wird.
Der spezifische Widerstand des Verbundstoffmaterials aus dem Flüssigkristall und der verfestigten Matrix ist vorzugsweise nicht kleiner als 5 x Xcm, und bevorzugter nicht kleiner als iolo 11cm, um den Spannungsabfall auf Grund eines Leckstroms usw. zu minimieren, wobei es nicht erforderlich ist, für eine große Speicherkapazität an jeder der Bildelementelektroden zu sorgen.
Die erfindungsgemäße Projektionsanzeigevorrichtung umfasst ein optisches Lichtquellensystem mit anisotroper Helligkeitsverteilung, ein transparentes, streuendes Anzeigeelement und ein optisches Projektionssystem mit einer Sperrblende, wobei die Sperrblende in der Nähe des Brennpunkts transmittierten Lichts vom transparenten, streuenden Anzeigeelement her angeordnet ist; die Sperrblende weist eine nichtkreisförmige Öffnung auf, wobei die Richtung der langen Achse der anisotropen Helligkeitsverteilung des optischen Lichtquellensystems mit der Richtung der langen Achse der Öffnung der Sperrblende des optischen Projektionssystems übereinstimmt.
Das optische Lichtquellensystem kann eine Kombination aus einer Lichtquelle, einem Reflexionselement, einer Linse usw. sein, die herkömmlich verwendete Elemente sein können. Im allgemeinen ist eine Lichtquelle mit relativ hoher Leuchtenergie keine Punktlichtquelle, und demgemäß hat die Helligkeitsverteilung der Lichtquelle an ihrer Brennpunktsposition keine Kreisform, d.h., dass sie anisotrope Helligkeitverteilung zeigt. Zum Beispiel existieren als Lichtquelle Bogenentladungs-Lichtquellen wie Metallhalogenidlampen, Xenonlampen oder dergleichen sowie Wendellichtquellen wie Habgenlampen oder dergleichen. Als Reflexionselement existieren Kugelspiegel, elliptische Spiegel, Parabolspiegel oder eine Kombination aus beliebigen dieser Spiegel mit einem Planspiegel usw. Ferner kann eine Linse oder knnen Linsen mit den oben beschriebenen Elementen kombiniert werden, falls erforderlich. Bei einem derartigen Aufbau kann das Licht von einer Lichtquelle gebündelt oder kollimiert werden.
Bei der Erfindung wird ein optisches Lichtquellensystem verwendet, das für anisotrope Helligkeitsverteilung sorgt. Die Lichtquelle selbst kann anisotrope Eigenschaften aufweisen. Andernfalls kann als optisches Lichtquellensystem eine andere, spezielle anisotrope Helligkeitsverteilung als eine kreisförmige Helligkeitsverteilung dadurch erzeugt werden, dass ein zweite Sperrblende mit einer anderen Öffnung als einer solchen von Kreisform an der Brennpunktsposition des Lichts angeordnet wird.
Das optische Projektionssystem umfasst Kondensorteile wie eine Linse, einen Spiegel usw., wie sie herkömmlich verwendet werden, wie auch eine Sperrblende mit nichtkreisförmiger Öffnung. Bei der Sperrblende fällt die Richtung der langen Achse der anisotropen Helligkeitsverteilung des optischen Lichtquellensystems mit der Richtung der langen Achse der Öffnung der Sperrblende im optischen Projektionssystem zusammen.
Wenn eine Sperrblende mit nichtkreisförmiger Öffnung und eine Lichtquelle verwendet werden, kann die erfindungsgemäße Projektionsanzeigevorrichtung im Vergleich mit einem Fall, bei dem eine herkömmliche Sperrblende mit kreisförmiger Öffnung verwendet wird, für ein hohes Kontrastverhältnis sorgen, vorausgesetzt, dass dasselbe Helligkeitsausmaß beibehalten wird. Ferner kann die erfindungsgemäße Projektionsanzeigevorrichtung für eine noch hellere Anzeige sorgen, wenn dasselbe Kontrastverhältnis aufrechtzuerhalten ist.
In den Zeichnungen ist folgendes dargestellt:
Fig. 1 ist ein Diagramm in Draufsicht, das ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Projektionsanzeigevorrichtung zeigt;
Fig. 2 ist eine Frontansicht, die mehrere Typen der Form der Öffnung einer Sperrblende zeigt, wie sie für die Projektionsanzeigevorrichtung verwendet wird;
Fig. 3 ist ein Diagramm in Draufsicht für ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Projektionsanzeigevorrichtung, bei der ein optisches Lichtquellensystem verwendet ist, das für anisotrope Helligkeitsverteilung sorgt;
Fig. 4A bis 4c sind jeweilige Draufsichten, die die Helligkeitsverteilung an Abschnitten in der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung zeigen.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Form der Öffnung der Sperrblende und einem Kreis zeigt, der um die Öffnung herum eingezeichnet ist;
Fig. 6 ist ein Diagramm in Draufsicht für ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Projektionsanzeigevorrichtung;
Fig. 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Projektionsanzeigevorrichtung von Fig. 6;
Fig. 8A, 8B und 8c sind jeweilige Frontansichten, die mehrere Typen der Form der Sperrblende zeigen; und
Fig. 9 ist ein Diagramm in Draufsicht für ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein optisches Lichtquellensystem verwendet ist, das zwei Lichtflüsse erzeugt.
Nun werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Projektionsanzeigevorrichtung zeigt, wobei die Bezugszahl 1 ein Projektionslichtquellensystem bezeichnet, das kollimierte Lichtstrahlen emittiert, die Zahl 2 eine Kondensorlinse bezeichnet, die Zahl 3 ein transparentes, streuendes Anzeigeelement bezeichnet, die Zahl 4 eine Sperrblende bezeichnet und die Zahl 5 ein optisches Projektionssystem, ohne die Sperrblende, bezeichnet.
Nur ein Teil des vom transparenten, streuenden Anzeigeelement emittierten Lichts durchläuft die Öffnung der Sperrblende 4 (der Abstand vom Zentrum der Öffnung bis zum Randabschnitt ist durch D ausgedrückt), und es wird durch das optische Projektionssystem 5 auf einen Projektionsschirm (nicht dargestellt) projiziert. In dieser Hinsicht existiert eine durch die folgende Gleichung (4) wiedergegebene Beziehung:
tan δ = D/L (4),
wobei L der Abstand vom transparenten, streuenden Anzeigeelement 3 zur Sperrblende 4 ist und δ der Winkel des Zulässigkeitsbereichs für die Ablenkung des durch die Sperrblende 4 laufenden Lichts bezogen auf die Richtung einer geraden Linie für Licht ist, das durch die Linse 2 kondensiert wird, geltend für perfekt kollimiertes Einfalislicht. Ein Teil des über den Winkel δ hinaus abgelenkten Lichts, d.h. Streulicht mit einem größeren Winkel als δ, wird mittels der Sperrblende 4 beseitigt, und nur linear hindurchgestrahltes Licht und Streulicht mit einem Winkel unter δ läuft durch die Sperrblende 4.
In theoretischem Sinn ist es möglich, dass nur das linear hindurchgestrahlte Licht durch die Sperrblende laufen kann und Streulicht völlig beseitigt wird, wenn die Öffnung der Sperrblende so klein wie ein Nadelloch gemacht wird. Da jedoch eine in der Praxis verwendete Lichtquelle keine Punktlichtquelle ist und da nicht das Licht von allen Bildelementen linear hindurchgestrahltes Licht sein kann, weist das linear hindurchgestrahlte Licht selbst als ursprünglich hindurchgestrahltes Licht einige Grad Ablenkung auf. Selbst wenn eine Sperrblende mit nadelloch-ähnloher Öffnung hergestellt würde, würde die durch diese laufende Lichtenergie extrem verringert werden und es könnte nur eine dunkle Anzeige erhalten werden. Demgemäß sollte bei der Erfindung die Öffnung der Sperrblende unter der Voraussetzung, dass das linear hindurchgestrahlte Licht selbst, wie es ursprünglich erzeugt wurde, eine bestimmte Winkelabweichungsbreite aufweist, vernünftig groß sein.
Ferner hängt das Kontrastverhältnis bei einem so erhaltenen Projektionsbild in starkem Zusammenhang mit δ und der Winkelverteilung des Streulichts vom transparenten, streuenden Anzeigeelement, und es ist erforderlich, 6 so festzulegen, dass Licht im Streuzustand ausreichend entfernt werden kann. Die Bestimmung eines geeigneten Werts von δ sorgt für ein hohes Kontrastverhältnis. Demgemäß werden der Wert von δ, d. h. die Größe und die Form der Öffnung der Sperrblende dadurch bestimmt, dass die Helligkeit und das Kontrastverhältnis berücksichtigt werden.
Wenn ein transparentes, streuendes Anzeigeelement verwendet wird, wird die Winkelverteilung des Streulichts vom Verbundmaterial aus dem Flüssigkristall und der verfestigten Matrix, wie oben beschrieben, durch die optischen Eigenschaften und die elektrischen Eigenschaften sowohl des Flüssigkristalls als auch des Metalls für die verfestigte Matrix und außerdem durch die Größe und Dichte der Flüssigkristallteilchen im Verbundmaterial aus dem Flüssigkristall und der verfestigten Matrix bestimmt. Im allgemeinen ist es erforderlich, Licht zur Seite eines größeren Streuwinkels zu streuen, um den Wert von δ zu erhöhen; dies führt jedoch auf Grund der Eigenschaften des Verbundmaterials aus dem Flüssigkristall und der verfestigten Matrix zu einer Zunahme der Ansteuerspannung des Anzeigeelements. Insbesondere sollte zum Ansteuern eines Aktivmatrix-Flüssigkristalldisplayelements, bei dem ein aktives Element für jedes Bildelement vorhanden ist, mit einer niedrigen Spannung von ungefähr 10 V oder weniger unter Verwendung eines herkömmlichen aktiven Elements oder eines Treiber-IC für TN-Elemente der Wert δ kleiner sein, wodurch ein hohes Kontrastverhältnis erzielbar ist. Zum Beispiel ist es bevorzugt, dass 6 50 oder weniger ist, bevorzugter 30 oder weniger, um ein Kontrastverhältnis von 100 oder mehr auf einem Projektionsschirm zu erzielen. So ist es wichtig, dass die Trennung des transmittierten Lichts vom Streulicht auf der Seite eines kleinen Streuwinkeis ausgeführt wird, wenn ein Verbundmaterial aus einem Flüssigkristall und einer verfestigten Matrix, das bei niedriger Spannung angesteuert wird, verwendet wird.
Die oben genannte Gleichung (4) kann näherungsweise im in Fig. 1 dargestellten Fall verwendet werden. Jedoch muss abhängig von der Anordnung der Kondensorlinse eine andere Gleichung verwendet werden.
Gemäß Fig. 1 kann, obwohl die Kondensorlinse 2 zwischen dem Projektionslichtquellensystem 1 und dem transparenten, streuenden Anzeigeelement 3 -angeordnet ist, die Kondensorlinse zwischen dem transparenten, streuenden Anzeigeelement 3 und der Sperrblende 4 angeordnet sein. In diesem Fall nimmt der Wert L in Gleichung (4) den Wert der Brennweite der Kondensorlinse ein.
Fig. 2 zeigt mehrere Beispiele für die Form der Öffnung der Sperrblende. Fig. 2A zeigt ein Beispiel für eine Öffnung mit Rechteckform; Fig. 2B zeigt ein Beispiel für eine Öffnung mit elliptischer Form und Fig. 2C zeigt ein Beispiel für eine Öffnung mit einem langgestreckten Kreis, wobei ein Kreisbogen an jede der gegenüberstehenden Seiten eines Rechtecks angesetzt ist.
Fig. 3 ist ein Diagramm in Draufsicht, das ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Projektionsanzeigevorrichtung zeigt, bei dem ein Lichtquellensystem mit anisotroper Charakteristik verwendet ist.
Die Fig. 4A bis 4C sind jeweils Diagramme in Draufsicht, die die Heiligkeitsverteilung an jedem Teil in der Vorrichtung zeigen.
Im Koordinatensystem in Fig. 3 repräsentiert die vertikale Richtung der Figur die x-Achse, die Querrichtung der Figur repräsentiert die y-Achse und die Richtung rechtwinklig zur Papieroberfläche der Figur repräsentiert die z-Achse. Fig. 3 ist als Ansicht vom oberen Teil der Vorrichtung her dargestellt, d.h. aus der Richtung der z-Achse. Die Vorrichtung umfasst ein optisches Lichtquellensystem 11 aus einer Metallhalogenidlampe 16, einem Kugelspiegel 17 und einer Kondensorlinse 18, einer zweiten Kondensorlinse 12, einem transparenten, streuenden Anzeigeelement 13, einer Sperrblende 14, einem optischen Projektionssystem 15 ausschließlich der Sperrblende 14 sowie einem Projektionsschirm (nicht dargestellt), der an der rechten Seite des optischen Projektionssystems angeordnet ist.
In Fig. 3 sind die Entladungselektroden der Metallhalogenidlampe 16 in der Richtung der x-Achse angeordnet, wodurch das vom Lichtemissionsteil emittierte Licht eine anisotrope Helligkeitsverteilung zeigt, die sich in der Richtung der x-Achse erstreckt, wie in Fig. 4A dargestellt.
Die in Fig. 4B dargestellte Helligkeitsverteilung ist an einer Position erzielbar, an der das Licht von der Lichtquelle das transparente, streuende Anzeigeelement erreicht, und die in Fig. 4C dargestellte Helligkeitsverteilung ist an der Position der Sperrblende erzielbar, wobei Licht ohne Streuung durch das transparente, streuende Anzeigeelernent hindurchläuft Die Fig. 4A bis 4C sind Diagramme, die die relative Helligkeitsverteilung in den Richtungen der x- und der z-Achse zeigen. Demgemäß sind die Flächen der in den Fig. 4A und 4C dargestellten Helligkeitsverteilungsmuster tatsächlich viel kleiner als die Fläche desjenigen, das in Fig. 4B dargestellt ist.
Demgemäß können optische Verluste dadurch verringert werden, dass die Öffnung der Sperrblende mit einer Form geformt wird, die nahe an der Form der Helligkeitsverteilung liegt, wie in Fig. 4C dargestellt. Das heißt, dass bei der Erfindung dafür gesorgt wird, dass die Richtung der langen Achse der anisotropen Charakteristik des optischen Lichtquellensystems mit der Richtung der langen Achse der Öffnung der Sperrblende im optischen Projektionssystem übereinstimmt, wodurch die Lichtmenge wirkungsvoll genutzt werden kann und eine Projektionsanzeige mit hohem Kontrastverhältnis erzielbar ist.
In der Nähe des Brennpunkts des optischen Lichtquellensystems kann eine zweite Sperrblende angeordnet sein, so dass eine spezielle anisotrope Charakteristik erzielbar ist. In diesem Fall kann derselbe Effekt wie oben beschrieben erzeugt werden, wenn die Form der Öffnung der zweiten Sperrblende im optischen Lichtquellensystem so ausgebildet wird, dass sie im wesentlichen der Form der Öffnung der Sperrblende im optischen Projektionssystem entspricht, so dass die Richtung der Anisotropie gleich ist.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Form der Öffnung der Sperrblende und einem Kreis zeigt, der um die Öffnung herum eingezeichnet ist.
In Fig. 5 ist eine rechteckige Öffnung dargestellt, wobei SA die Fläche von Rechteckform repräsentiert und die Fläche eines Kreises repräsentiert, der um die Rechteckform herum eingezeichnet ist. Bei der Erfindung ist es, da ein optisches Lichtquellensystem häufig eine in Querrichtung erweiterte Anisotropie zeigt, bevorzugt, dass die Beziehung zwischen der Fläche SA der Öffnung und der Fläche S&sub0; des um die Öffnung herum eingezeichneten Kreises der unten angegebenen Gleichung (1) genügt:
0,2S&sub0; < SA < 0,7S&sub0; (1).
Im Vergleich mit der Anisotropie des optischen Lichtquellensystems verbessert die Beziehung SA < 0,7S&sub0; das Kontrastverhältnis oder die Helligkeit. Wenn in der Beziehung 0,2S&sub0; < SA der Wert SA zu klein ist, ist es erforderlich, ein großes optisches System wie eine Linse zu verwenden, um dieselbe Helligkeit zu erzielen, was nicht praxisgerecht ist.
Ferner kann die Öffnung der Sperrblende unter Berücksichtigung der Anisotropie des optischen Lichtquellensystems Rinnen- oder Rautenform aufweisen oder in zwei Öffnungen unterteilt sein. Die Form der Öffnung der Sperrblende kann unter Berücksichtigung der Form der Anisotropie des optischen Lichtquellensystems sowie der Helligkeit und des Kontrastverhältnisses, wie sie zu erwarten sind, geeignet bestimmt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst die Projektionsanzeigevorrichtung ein optisches Lichtquellensystem, das mehrere Lichtflüsse erzeugt, ein transparentes, streuendes Anzeigeelement und ein optisches Projektionssystem mit einer Sperrblende, die in der Nähe des Brennpunkts des transmittierten Lichts angeordnet ist, wie es durch das transparente, streuende Anzeigeelement emittiert wird, und mit einer oder mehreren Öffnungen mit einer anderen als einer Einzelkreisform.
Das optische Lichtquellensystem kann als Kombination einer Lichtquelle, eines Reflexionselements, einer Linse usw. vorliegen, wie sie herkömmlicherweise verwendet wurden, insoweit das optische Lichtquellensystem mehrere Lichtflüsse erzeugt. Dies, da dann, wenn ein einzelner Lichtfluss unter Verwendung einer einzelnen Lichtquelle zu erzeugen ist, die Schwierigkeit besteht, Licht wirkungsvoll mit hohem Kollimationsgrad zu erzeugen. Demgemäß wird Licht von einer Lichtquelle als Anzahl von Lichtflüssen verwendet, um dadurch die gesamte Leuchtenergie zu erhöhen. Es existieren zwei Fälle, nämlich der, dass zwei oder mehr Lichtflüsse von einer einzelnen Lichtquelle erzeugt werden, und dass zwei oder mehr Lichtflüsse durch verschiedene Lichtquellen erzeugt werden, die dicht beieinander positioniert sind.
Als Lichtquelle existieren eine Bogenentladungs-Lichtquelle wie eine Metallhalogenidlampe, eine Xenonlampe oder dergleichen sowie eine Wendellichtquelle wie eine Halogenlampe oder dergleichen.
Als Reflexionselement existieren ein Kugelspiegel, ein elliptischer Spiegel, ein Parabolspiegel und eine Kombination eines solchen Spiegeis oder solcher Spiegel mit einem Planspiegel usw. Es kann eine Linse mit ihnen kombiniert werden, um mehrere Lichtflüsse zu erhalten, falls erforderlich.
Das optische Projektionssystem umfasst Lichtsammelelemente wie eine Linse, einen Spiegel usw., wie sie herkömmlicherweise verwendet wurden, und eine Sperrblende mit einer oder mehreren Öffnungen mit anderer als Einzeikreisform. Die Sperrblende verfügt über eine Öffnung mit einer Form, die im wesentlichen mit einem Lichtquellenbild übereinstimmt, wie es durch eine Anzahl von Lichtflüssen eines optischen Lichtquellensystems erzeugt wird. Das heißt, dass sie über eine oder mehrere Öffnungen mit einer anderen als einer Einzelkreisform verfügt.
Die Verwendung einer Sperrblende mit einer oder mehreren Öffnungen mit anderer als einer Einzelkreisform im optischen Projektionssystem sorgt für hohes Kontrastverhältnis bei derselben Helligkeit im Vergleich zum Fall, bei dem eine herkömmliche Sperrblende mit einer einzelnen Kreisöffnung verwendet wird, wobei dieselbe Lichtquelle verwendet wird. Demgegenüber ist eine noch hellere Anzeige erzielbar, wenn das Kontrastverhältnis dasselbe ist.
Fig. 6 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Projektionsanzeigevorrichtung zeigt.
In Fig. 6 bezeichnet die Bezugszahl 21 ein Projektionslichtquellensystem zum Emittieren von Lichtstrahlen mit zwei Lichtflüssen, die Zahl 22 bezeichnet eine Kondensorlinse, die Zahl 23 bezeichnet ein transparentes, streuendes Anzeigeelement, die Zahl 24 bezeichnet eine Sperrblende mit Öffnungen, und die Zahl 25 bezeichnet ein optisches Projektionssystem mit Ausnahme der Sperrblende.
Fig. 7 ist ein Diagramm, bei dem das transparente, streuende Anzeigeelement 23, die Sperrblende 24 mit Öffnungen sowie das optische Projektionssystem 25 in vergrößertem Maßstab dargestellt sind. In Fig. 7 bezeichnen die Zahlen 26A, 268 zwei jeweilige Lichtflüsse, wie sie in das transparente, streuende Anzeigeelement 23 eintreten, und die Zahlen 27A, 27B bezeichnen jeweils Bilderzeugungspositionen für die Lichtflüsse, die die Sperrblende 24 erreichen. Das heißt, dass das Licht 26A des in das transparente, streuende Anzeigeelement 23 eintretenden Lichtflusses an der Position 27A ein Bild erzeugt, während das Licht 26B des Lichtflusses ein Bild an der Position 27B erzeugt. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind Öffnungen jeweils an den Bilderzeugungspositionen 27A, 27B ausgebildet, und line ar transmittiertes Licht, wie es ursprünglich erzeugt wird, wird auf einen Schirm (nicht dargestellt) projiziert.
Auch in diesem Fall ist die Beziehung gemäß der Gleichung (4) anwendbar.
Licht, das unter einem Winkel δ oder mehr abgelenkt wird, d.h. Streulicht mit einem Ablenkwinkel von δ oder mehr, wird durch die Sperrblende entfernt, und linear transmittiertes Licht sowie Streulicht mit einem Winkel unter δ laufen durch die Sperrblende hindurch. Demgemäß kann dann, wenn eine Sperrblende mit einer einzelnen Kreisöffnung für mehrere Lichtflüsse verwendet wird, ein großer Anteil überflüssigen Streulichts hindurchlaufen, gemäß der Beziehung der Gleichung (4), wodurch das Kontrastverhältnis abnimmt.
Bei der Erfindung hat die Öffnung der Sperrblende eine andere als Einzelkreisform, und sie hat im allgemeinen eine Anzahl von Öffnungen, die der Anzahl von Lichtflüssen entspricht. Genauer gesagt, wird ein Satz von Öffnungen mit Rechteckform (Fig. 8A), elliptischer Form (Fig. 8B) oder langgestreckter Kreisform (Fig. 8C) verwendet. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Gesamtfläche SB und die Fläche S&sub1; des kleinsten Kreises unter allen Öffnungen der im folgenden angegebenen Gleichung (2) genügen:
0,2S&sub1; < SB < 0,6S&sub1; (2).
In der Gleichung (2) verbessert die Beziehung SB < 0,6S&sub1; das Kontrastverhältnis ziemlich, um die zwei Lichtflüsse des optischen Lichtquellensystems wirkungsvoll zu nutzen.
Ferner besteht dann, wenn SB allmählich kleiner als S&sub1; wird, die Tendenz, dass die Größe des optischen Projektionssystems größer wird. Wenn mehrere Lichtflüsse ganz unter Verwendung einer einzelnen Projektionslinsezu projizieren sind, ist es aus praktischen Gesichtspunkten nicht bevorzugt, dass SB zu klein ist. 0,2S&sub1; < SB entspricht einer bevorzugten Anordnung. Wenn mehrere Projektionslinsensysteme verwendet werden, kann SB gegenüber dem in der Gleichung (2) angegebenen Bereich weiter verringert werden. Demgemäß kann der Wert von SB unter Berücksichtigung der oben genannten Punkte, dem Kontrastverhältnis und der Größe des optischen Systems, bestimmt werden.
Ferner ist es bevorzugt, wenn die Sperrblende mehrere Öffnungen aufweist, wobei die Fläche jeder der nichtkreisförmigen Öffnungen durch SC ausgedrückt ist und die Fläche eines Kreises, der um die nichtkreisförmigen Öffnungen herum eingezeichnet ist, durch S&sub1; ausgedrückt ist, dass die Werte SC und S&sub2; der folgenden Bedingung genügen, die dieselbe wie die Gleichung (1) ist:
0,2S&sub2; < SC < 0,7S&sub2; (3).
Die Positionen der Öffnungen der Sperrblende sollten solche Positionen sein, an denen die mehreren Lichflüsse vom optischen Lichtquellensystem Lichtquellenbilder erzeugen und dass sie im wesentlichen dieselbe Form wie die der Lichtbilder durch die mehreren Lichtflüsse haben, d.h., dass die Öffnungen so geformt sein sollten, dass sie den mehreren Lichtflüssen entsprechen.
Fig. 9 ist ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer Lichtquelle mit zwei Lichtflüssen zeigt, wie sie bei der Erfindung verwendet wird.
Im Koordinatensystem von Fig. 9 repräsentiert die vertikale Richtung der Figur die Richtung der z-Achse, die Querrichtung der Figur repräsentiert die Richtung der y-Achse und die Richtung rechtwinklig zur Papierfläche der Figur repräsentiert die Richtung der x-Achse. Fig. 9 ist aus einer Ansicht in Querrichtung der Vorrichtung gezeichnet, d.h. als Ansicht aus der Richtung der x-Achse. In Fig. 9 ist ein optisches Lichtquellensystem mit einer Metallhalogenidlampe 31, einem Kugelspiegel 32, Kondensorlinsen 33, 34, 35, 36 und 37 sowie Planspiegeln 38, 39, 40 und 41 dargestellt. Licht, das im wesentlichen kollimierte Strahlen aufweist, wie es durch die Kondensorlinse 37 erhalten wird, trifft auf ein transparentes, streuendes Anzeigeelement (nicht dargestellt), das auf der rechten Seite von Fig. 9 liegt.
In Fig. 9 liegen die Entladungselektroden der Metallhalogenidlampe 31 in der Richtung der x-Achse, und Licht vom Lichtemissionsteil zeigt eine anisotrope Helligkeitsverteilungs, die sich in der Richtung der x-Achse, d.h. der Tiefenrichtung der Zeichnung, erstreckt. Licht von der Metallhalogenidlampe 31, von dem sich ein Teil direkt ausbreitet, während der andere Teil desselben durch den Kugelspiegel 32 reflektiert wird, tritt als erster und zweiter Lichtfluss in die Kondensorlinse 37 ein, wobei der erste Lichtfluss von der Metallhalogenidlampe 31 durch die Kondensorlinse 33 zum Sammeln von Licht, den Spiegel 38 zum Reflektieren von Licht, die Kondensorlinse 35 zum Sammeln von Licht und den Spiegel 40 zum Reflektieren von Licht zur Kondensorlinse 37 herrührt, während der zweite Lichtfluss von der Metallhalogenidlampe 31 durch die Kondensorlinse 34 zum Sammeln von Licht, den Spiegel 39 zum Reflektieren von Licht, die Kondensorlinse 36 zum Sammeln von Licht und den Spiegel 41 zum Reflektieren von Licht zur Kondensorlinse 37 herrührt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Spiegel 40, 41 jeweils kleine Spiegel mit begrenzter Fläche sein, und ein Blendenelement mit begrenzter Öffnung kann in der Nähe der zwei Spiegel angeordnet sein, wodurch überflüssiges Licht, das das Kontrastverhältnis verringern kann, entfernt werden kann.
Wie oben beschrieben, kann, wenn der Nutzungsanteil der Helligkeit unter Verwendung der Spiegel und Linsen erhöht wird, eine beachtliche Anzeige im Vergleich mit dem Fall erzielt werden, gemäß dem ein optisches Lichtquellensystem verwendet wird, das lediglich einen Kugelspiegel und eine Kondensorlinse 37 enthält.
Die Sperrblende des beim in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel verwendeten optischen Projektionssystems kann Öffnungen aufweisen, wie sie in Fig. 8 dargestellt sind, wobei die vertikale Richtung der Zeichnung die Richtung der x-Achse repräsentiert und die Querrichtung der Zeichnung die Richtung der z-Achse repräsentiert. Anders gesagt, ist es wünschenswert, dass die Richtung der von der Lichtquelle selbst erzeugten Anisotropie in Übereinstimmung mit der Anisotropierichtung jeder der Öffnungen steht und dass die Gesamtfläche der Öffnungen der oben genannten Gleichung (2) genügt. Wenn keiner der Lichtflüsse von der Lichtquelle eine anisotrope Leuchtverteilung aufweist, kann jede der Öffnungen Kreisform aufweisen, d.h., dass die Sperrblende zwei kreisförmige Öffnungen aufweisen kann.
Wenn die Sperrblende zwei Öffnungen aufweist, genügt sie vorzugsweise der Beziehung, die in der folgenden Gleichung (5) angegeben ist:
A > 0,5B (5)
wobei A der Abstand zwischen den Schwerpunkten der Öffnungen ist und B der Länge jeder der Öffnungen in der Richtung rechtwinklig zu einer Linie ist, die die Schwerpunkte verbindet.
Wenn die Größe der verwendeten Lichtquelle klein ist, kann ein nahezu idea-1er Lichtfluss erzielt werden, und demgemäß kann der Wert B selbst dann klein sein, wenn eine erforderliche Lichtmenge zu verwenden ist, und das Kontrastverhältnis bei der Anzeige kann erhöht werden. Demgemäß kann selbst dann, wenn der Wert A kleiner ist, ein hohes Kontrastverhältnis erzielt werden.
Andererseits ist, wenn die Größe der verwendeten Lichtquelle groß ist, der Wert B zu groß, wodurch viel Licht genutzt wird und das Kontrastverhältnis abnimmt. Demgemäß kann dann, wenn mehrere Lichtflüsse verwendet werden, eine Verringerung des Kontrastverhältnisses unter Verwendung der mehreren Lichtflüsse dadurch verhindert werden, dass Lichtquellenbilder getrennt voneinander erzeugt werden (d.h., dass der Wert A erhöht wird). In jedem Fall ist es bevorzugt, den Bedingungen der Gleichungen (2), (3) und (5) zu genügen, um dadurch die Gesamtlichtmenge und das Kontrastverhältnis zu erhöhen.
Ein großer Abstand zwischen den Schwerpunkten der Öffnungen führt zu einer Zunahme des Pupillendurchmessers der Projektionslinse. Jedoch ist es möglich, ein Bild eines Anzeigeelements ohne Erhöhung des Pupillendurchmessers der Projektionslinsezu projizieren, wenn mehrere Projektionslinsen verwen det werden, die der Anzahl von Lichtflüssen entsprechen, wenn die Positionsbeziehung zwischen dem Schirm und der Projektionslinsefestliegt.
Ferner sollte, wenn der Bereich zum Bestimmen des zu projizierenden Lichts in mehrere Bereiche unterteilt wird, jeder der Bereiche unabhängig sein.
Jedoch wird der Effekt der Erfindung selbst dann nicht stark verringert, wenn die Bereiche mittels eines schmalen Durchlasses vom Gesichtspunkt der Anordnung oder der Konstruktion her miteinander verbunden werden. Grundsätzlich wird eine Anzahl unabhängiger Bereiche in Entsprechung zu den mehreren Lichtflüssen ausgebildet. Jedoch können diese Bereiche abhängig von den Erfordemissen miteinander verbunden sein. In diesem Fall ist die Weite des Verbindungsdurchlasses vorzugsweise ausreichend schmaler als die Länge B jeder der Öffnungen. Genauer gesagt, sollte die Weite des Verbindungsdurchlasses 30 % oder weniger des Werts B sein.
Ferner ist es möglich, die mehreren unabhängigen Bereiche, wie sie den mehreren Lichtflüssen entsprechen, weiter zu unterteilen, und die Unterteilung kann abhängig von der Verteilung des von der Lichtquelle emittierten Lichts oder der Helligkeitsverteilung an der Position der Lichtquellenbilder bestimmt werden.
Als transparentes, streuendes Anzeigeelement, wie es bei der Erfindung verwendet wird, wird vorzugsweise ein Verbundmaterial aus einem Flüssigkristall und einer verfestigten Matrix verwendet, bei dem ein Flüssigkristall in einer verfestigten Matrix dispergiert und festgehalten wird. Insbesondere ist dafür gesorgt, dass der Brechungsindex der verfestigten Matrix mit dem ordentlichen Brechungsindex (n&sub0;) des verwendeten Flüssigkristalls übereinstimmt, wobei verhindert ist, dass Licht aus dem Abschnitt, in dem die Elektroden zwischen benachbarten Bildelementen einander nicht gegenüberstehen, durchgelassen wird. Ferner kann, da das Transmissionsvermögen für Licht im Transmissionszustand groß ist, eine helle Anzeige mit hohem Kontrastverhältnis auf einfache Weise erhalten werden.
Ferner kann, da als verfestigte Matrix eine Polyrnermatrix verwendet wird, ein Verbundmaterial aus einem Flüssigkristall und einem Polymer mit gewünschten Eigenschaften auf einfache Weise hergestellt werden.
Bei der Erfindung umfasst ein Flüssigkristalldisplayelement, genauer gesagt, ein Verbundmaterial aus einem Flüssigkristall und einer verfestigten Matrix, das aus einer verfestigten Matrix mit einer großen Anzahl feiner Löcher und einem in die feinen Löcher eingefüllten nematischen Flüssigkristall besteht. Das Verbundmaterial auf dem Flüssigkristall und der verfestigten Matrix ist zwischen ein Aktivmatrixsubstrat und ein Gegenelektrodensubstrat eingefügt. Beim so hergestellten Flüssigkristalldisplayelement ändert sich der Brechungsindex des Flüssigkristalls abhängig vom Anlegen einer Spannung zwischen die Elektroden, und demgemäß ändert sich die Beziehung zwischen dem Brechungsindex der verfestigten Matrix und dem Brechungsindex des Flüssigkristalls Genauer gesagt, ist, wenn die Brechungsindizes der beiden Materialien miteinander übereinstimmen, ein transparenter Zustand geschaffen, während dann, wenn die Brechungsindizes verschieden sind, ein Streuzustand geschaffen ist.
Das Verbundmaterial aus dem Flüssigkristall und der verfestigten Matrix, das eine verfestigte Matrix mit einer großen Anzahl feiner Löcher und einem in die feinen Löcher eingefüllten Flüssigkristall aufweist, hat einen solchen Aufbau, dass der Flüssigkristall in Hohlräume wie Mikrokapseln in einem Harz eingeschlossen ist. Jedoch liegt nicht immer der Fall vor, dass die einzelnen Mikrokapseln völlig voneinander unabhängig sind, sondern die hohlen Aufnahmeräume des Flüssigkristalls können über kleine Zwischenräume miteinander verbunden sein, gerade wie bei porösem Material wie porösem Glas oder porösem Harz.
Als verfestigtes Material für das Verbundmaterial aus dem Flüssigkristall und der verfestigten Matrix kann ein bekanntes Material wie Glas, Keramik, ein Polymer oder dergleichen verwendet werden. Insbesondere wird aus dem Gesichtspunkt der Herstellung vorzugsweise ein Polymer verwendet, wie oben erläutert. Demgemäß wird in der folgenden Beschreibung beispielhaft die Verwendung eines Polymers, d.h. die Verwendung eines Verbundmaterials aus einem Flüssigkristall und einem Polymer beschrieben.
Das für das erfindungsgemäße Flüssigkristalldisplayelement verwendete Verbundmaterial aus einem Flüssigkristall und einem Polymer kann dadurch hergestellt werden, dass ein nematischer Flüssigkristall und ein Material zum Herstellen der Polymermatrix in einer Lösung oder einem Latex gemischt werden, die Lösung der Latex durch Anwenden von Licht oder Wärme gehärtet wird oder dadurch, dass das Lösungsmittel entfernt wird oder es einer Reaktionshärtung unterzogen wird, um dadurch die Polymermatrix abzutrennen und den Flüssigkristall in der Polymermatrix zu verteilen.
Die Verwendung eines durch Licht härtbaren oder durch Wärme härtbaren Polymers ist bevorzugt, das dieses in einem abgeschlossenen System gehärtet werden kann.
Insbesondere ist die Verwendung eines durch Licht härtbaren Polymers bevorzugt, da es innerhalb einer kurzen Zeitspanne bei geringer Wärmebeeinflussung gehärtet werden kann.
Gemäß einem speziellen Hersteilverfahren kann eine Zelle unter Verwendung eines Abdichtungsmaterials hergestellt werden, ein unausgehärtetes Gemisch aus dem nematischen Flüssigkristall und der härtbaren Verbindung wird auf dieselbe Weise wie bei einem herkömmlichen nematischen Flüssigkristalldisplayelement durch die Einspritzöffnung eingespritzt, und nach dem Abdichten der Einspritzöffnung kann eine Aushärtung durch Lichteinstrahlung oder Erwärmung erfolgen.
Ferner kann, anstatt dass eine leere Zelle hergestellt wird, wie oben beschrieben, eine Zelle durch den folgenden Prozess hergestellt werden. Das heißt, dass ein unausgehärtetes Gemisch aus dem nematischen Flüssigkristall und der härtbaren Verbindung auf ein Substrat aufgetragen wird, das mit einer transparenten Elektrode als Gegenelektrode versehen ist, und dann ein Aktivmatrixsubstrat, das mit einem aktiven Element für jede Bildelementelektrode versehen ist, auf das Gegenelektrodensubstrat aufgelegt wird und das Gemisch mittels Lichteinstrahlung oder dergleichen ausgehärtet wird.
Ferner können das unausgehärtete Gemisch aus dem nematischen Flüssigkristall und der härtbaren Verbindung mit Abstandshaltern zum Einstellen des Zwischenraums zwischen den Substraten, wie Keramikteilchen, Kunststoffteilchen oder Glasfasern, mit Pigmenten, Farbstoffen, Viskositätseinstellmitteln oder anderen Zusatzstoffen versehen werden, die das Funktionsvermögen des Flüssigkristalldisplayelements der Erfindung nicht nachteilig beeinflussen.
Während des Aushärtungsschritts des erfindungsgemäßen Flüssigkristalldisplayelements ist es möglich, wenn das Element in einem Zustand gehärtet wird, bei dem eine ausreichend hohe Spannung nur an einen speziellen Abschnitt angelegt wird, diesen Abschnitt in einen Zustand zu versetzen, in dem normalerweise Lichttransmission oder normalerweise Lichtstreuung besteht. Demgemäß kann dann, wenn eine Stehbildanzeige erwünscht ist, ein derartiger Abschnitt mit Lichttransmission im Normalzustand oder ein Abschnitt mit Lichtstreuung im Normalzustand hergestellt werden.
Bei der Erfindung wird der Brechungsindex des Flüssigkristalls abhängig vom Anlegungszustand einer Spannung geändert. In einem Zustand wird Licht durchgelassen, wenn die Brechungsindizes der zwei Materialien übereinstimmen, und im anderen Zustand wird Licht gestreut (undurchsichtig), wenn die Indizes der zwei Materialien nicht übereinstimmen. Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Brechungsindex der Matrix in Übereinstimmung mit dem ordentlichen Brechungsindex (n&sub0;) des Flüssigkristalls steht, bei Verwendung in einem Zustand, in dem eine Spannung an den Flüssigkristall angelegt ist.
Das streuvermögen des Elements ist höher als das im Fall eines herkömmlichen Flüssigkristalldisplayelements im DS-Modus, weswegen eine Anzeige mit hohem Kontrastverhältnis erhalten werden kann.
Bei der Erfindung ist die Verwendung eines Flüssigkristalldisplayelement bevorzugt, das dann, wenn kein elektrisches Feld angelegt ist, auf Grund des Unterschieds der Brechungsindizes zwischen dem Flüssigkristall mit nicht paralleler Ausrichtung und der Polymermatrix einen Streuzustand (d.h. einen undurchsichtigen Zustand) zeigt.
Wenn ein Flüssigkristalldisplayelement für eine Projektionsanzeigevorrichtung wie bei der Erfindung verwendet wird, wird Licht in einem Abschnitt gestreut, in dem keine Elektrode liegt, und dieser Abschnitt sieht dunkel aus, da kein Licht den Projektionsschirm erreicht, und zwar selbst dann, wenn keine Lichtabschirmungsschicht in einem anderen Abschnitt als dem von Bildelementen vorhanden ist. Um zu verhindern, dass Licht aus Abschnitten des Flüssigkristalldisplayelements ausleckt, in denen keine Bildelementelektroden angeordnet ist, ist es nicht erforderlich, eine Lichtabschirmungsschicht für andere Abschnitte als die der Bildelementelektroden anzubringen. Demgemäß besteht der Vorteil, dass kein Schritt zum Herstellen einer Lichtabschirmungsschicht erforderlich ist.
Ein elektrisches Feld wird an gewünschte Bildelemente angelegt. In den Bildelementabschnitten, an die ein elektrisches Feld angelegt ist, ist der Flüssigkristall parallel zur Richtung des elektrischen Felds ausgerichtet, so dass der ordentliche Brechungsindex (n&sub0;) des Flüssigkristalls sowie der Brechungsindex (np) der Polymermatrix miteinander übereinstimmen. Demgemäß zeigt das Flüssigkristalldisplayelement einen transparenten Zustand und Licht wird durch gewünschte Bildelemente hindurchgelassen, um dadurch eine helle Anzeige auf einem Projektionsschirm zu erzeugen.
Wenn das Polymer während des Aushärtungsschritts ausgehärtet wird, während eine ausreichend hohe Spannung nur an einen speziellen Abschnitt des Elements angelegt wird, wird dieser Abschnitt so ausgebildet, dass er im Normalzustand den Lichttransmissionszustand zeigt. Demgemäß kann dann, wenn die Herstellung eines Stehbildabschnitts erwünscht ist, ein derartiger im Normalzustand transparenter Abschnitt ausgebildet werden.
Beim erfindungsgemäßen Flüssigkristalldisplayelement kann durch Bereitstellen eines Farbfilters eine Farbanzeige erzielt werden. Farbf ilter mit drei verschiedenen Farben können an einem einzelnen Flüssigkristalldisplayelement angeordnet werden, oder es kann ein Farbf ilter für eine spezielle Farbe an einem einzelnen Flüssigkristalldisplayelement angeordnet werden und es werden drei Flüssigkristalldisplayelemente mit verschiedenen Farbfiltern in Kombination verwendet. Das Farbf ilter kann an der Oberfläche des Substrats mit den Elektroden vorhanden sein oder es kann an der Außenseite des Substrats vorhanden sein.
Es ist nicht immer erforderlich, dass die Elektrode für einzelne Bildelemente getrennt ist, sondern eine Elektrode kann auf der gesamten Fläche ausgebildet sein. Ferner ist die Erfindung dann verwendbar, wenn ein Diafilm angebracht wird oder ein schwarzes Papier mit speziellem Ausschnittsmuster angebracht wird, um die Lichtprojektion zu führen.
Ferner kann ein Farbstoff, ein Pigment oder dergleichen in das Verbundmaterial aus dem Flüssigkristall und dem Polymer eingemischt werden, um eine Farbanzeige auszuführen.
Wenn ein TFT als aktives Element verwendet wird, ist Silizium als Halbleitermaterial geeignet. Polykristallines Silizium ist besonderes bevorzugt, da es geringere Photoempfindlichkeit als amorphes Silizium aufweist und demgemäß nicht leicht zu fehlerhaftem Betrieb führt, und zwar selbst ohne Abschirmen von Licht von einer Lichtquelle durch einen Lichtabschirmungsfilm. Im Fall der Verwendung polykristallinen Siliziums für eine erfindungsgemäße Flüssigkristall-Projektionsanzeigevorrichtung kann eine helle Lichtquelle zur Projektion verwendet werden und es ist eine helle Anzeige erzielbar.
Da bei der Erfindung ein Verbundmaterial aus einem Flüssigkristall und einem Polymer verwendet wird, wie oben beschrieben, bei dem der Brechungsindex der Polymermatrix im wesentlichen mit dem ordentlichen Brechungsindex (n&sub0;) des verwendeten Flüssigkristalls übereinstimmt, wird Licht in einem Bereich gestreut, an den kein elektrisches Feld angelegt wird, und dieser Bereich erscheint auf dem Projektionsschirm dunkel. Demgemäß ist es nicht erforderlich, im Abschnitt zwischen Bildelementen einen Lichtabschirmungsfilm auszubilden. Daher ist es im Fall der Verwendung von polykristallinem Silizium als aktives Element nicht erforderlich, einen Lichtabschirmungsfilm im Abschnitt eines aktiven Elements auszubilden und demgemäß kann der Schritt eines Herstellen eines Lichtabschirmungsfilms weggelassen werden oder es können schwierige Einschränkungen hinsichtlich des Lichtabschirmungsfilms verringert werden, wodurch die Anzahl von Herstellschritten verringert werden kann und die Produktivität verbessert ist.
Ferner sind die verwendeten Elektroden im allgemeinen transparente Elektroden. Wenn ein Reflexions-Flüssigkristallelement für eine Flüssigkristall- Projektionsanzeigevorrichtung vom Reflexionstyp verwendet wird, kann jedoch eine Reflexionselektrode aus einem Material wie Cr, Al oder dergleichen verwendet werden.
Im Fall der Verwendung einer durch Licht aushärtbaren Verbindung als aushärtbare Verbindung, die, wie oben beschrieben, das Verbundmaterial aus dem Flüssigkristall und dem Polymer bildet, wird vorzugsweise eine durch Licht härtbare Vinylverbindung verwendet.
Genauer gesagt, kann als Beispiel eine durch Licht härtbare Acrylverbindung genannt werden, und speziell sind solche bevorzugt, die ein Acryloligomer enthalten, das durch Polymeristation bei Einstrahlung von Licht härtbar ist. Als bei der Erfindung verwendeter Flüssigkristall können verschiedene --Arten nematischer Flüssigkristalle verwendet werden. Speziell kann ein Flüssigkristall verwendet werden, dessen Brechungsindex sich beim Anlegen einer Spannung ändert, wobei die Brechungsindizes des Flüssigkristalls und einer verfestigten Matrix im einen Zustand im wesentlichen miteinander übereinstimmen, während sie im anderen Zustand verschieden sind. Der bei der Erfindung bevorzugt verwendete Flüssigkristall ist ein nematischer Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie und solchen Eigenschaften, dass der Brechungsindex der verfestigten Matrix mit dem ordentlichen Brechungsindex (n&sub0;) des Flüssigkristalls übereinstimmt.
So beseitigt die Verwendung des Verbundmaterials aus dem Flüssigkristall und der verfestigten Matrix die Gefahr des Hervorrufens von Kurzschlüssen zwischen den transparenten Elektroden. Ferner ist es nicht erforderlich, die Ausrichtung oder den Substratabstand bei einem herkömmlich verwendeten TN-Anzeigeelement streng einzustellen, und es kann auf wirkungsvolle Weise ein Flüssigkristalldisplayelement hergestellt werden, bei dem der transparente Zustand und der Streuzustand gesteuert werden können.
Bei der Erfindung kann als Sperrblende ein Spiegel verwendet werden. In diesem Fall kann ein Spiegel verwendet werden, der eine Reflexionsfläche aufweist, deren Form der Form der Öffnung der Sperrblende entspricht.
Das optische Lichtquellensystem und das optische Projektionssystem können in Kombination mit einem Planspiegel, einem dichroitischen Spiegel, einem Prisma, einem dichroitischen Prisma, einer Linse usw. verwendet werden, um ein Bild zusammenzusetzen oder ein farbiges Bild anzuzeigen. Ferner ist ein farbiges Bild dadurch erhältlich, dass die optischen Systeme mit einem Farbfilter kombiniert werden.
Es erfolgte eine Beschreibung hauptsächlich für eine Projektionsanzeigevorrichtung vom Transmissionstyp. Jedoch ist die Erfindung bei Projektionsanzeigevorrichtungen vom Reflexionstyp anwendbar. Dabei kann z. B. ein kleiner Spiegel angeordnet werden, der anstelle der Sperrblende nur einen unnötigen Lichtanteil aufnimmt.
Gemäß der Erfindung kann, da ein optisches Projektionssystem verwendet wird, bei dem eine Sperrblende eine nicht kreisförmige Öffnung aufweist, Licht von einem optischen Lichtquellensystem mit anisotroper Charakteristik wirkungsvoll genutzt werden, um dadurch eine helle Anzeige mit hohem Kontrastverhältnis zu erzeugen.
Ferner wird gemäß der Erfindung das Licht vom optischen Lichtquellensystem in zwei oder mehr Lichtflüsse aufgeteilt, und es wird ein optisches Projektionssystem verwendet, bei dem die Sperrblende eine oder mehrere Öffnungen mit einer anderen als einer Einzelkreisform aufweist, wodurch eine helle Anzeige mit hohem Kontrastverhältnis erzielbar ist.
Im folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit verschiedenen Beispielen detaillierter beschrieben.

BEISPIEL 1

Chrom wurde mit einer Dicke von 60 nm auf einem Glassubstrat abgeschieden (Substrat "7059", hergestellt von Corning) und der Gegenstand wurde strukturiert, um Gateelektroden auszubilden. Dann wurden ein Siliziumoxynitridfilm und ein amorpher Siliziumfilm unter Verwendung einer Plasma-CVD-Vorrichtung abgeschieden. Dann wurde nach dem Tempern unter Verwendung eines Lasers ein Strukturiervorgang zum Ausbilden von Polysilizium ausgeführt. Auf dem Polysilizium wurden unter Verwendung der Plasma-CVD-Vorrichtung sowie einer Dampfniederschlagungsvorrichtung mit Phosphor dotiertes amorphes Siliziurn sowie Chrom abgeschieden. Es wurde ein Strukturierungsvorgang ausgeführt, um das Polysilizium zu bedecken, um Sourceelektroden und Drainelektroden für die erste Schicht auszubilden. Ferner wurde eine Dampfniederschlagung von ITO ausgeführt. Dann wurde der Gegenstand zum Herstellen von Bildelementelektroden strukturiert. Dann wurden Chrorn und Aluminium aufeinanderfolgend aus der Dampfphase abgeschieden. Es wurde ein Strukturierungsvorgang ausgeführt, um die zweite Schicht der Sourceelektroden und der Drainelektroden herzustellen und die Bildelementelektroden wurden mit der zweiten Schicht der Drainelektroden und der ersten Schicht der Drainelektroden verbunden. Dann wurde ein Siliziumoxynitridfilm unter Verwendung der Plasma-CVD-Vorrichtung zum Herstellen einer Schutzschicht abgeschieden, um dadurch ein Aktivmatrixsubstrat auszubilden.
Ein Gegenelektrodensubstrat wurde unter Verwendung desselben Glassubstrats wie es für das Aktivmatrixsubstrat verwendet wurde, auf der gesamten Oberfläche hergestellt, und auf der gesamten Oberfläche desselben wurde ein ITO-Elektrode hergestellt. Das Gegenelektrodensubstrat und das zuvor hergestellte Aktivmatrixsubstrat wurden so angeordnet, dass die Elektrodenflächen der beiden Substrate einander zugewandt waren. Im Zwischenraum zwischen den Substraten wurden Abstandshalter mit jeweils einem Durchmesser von 11,0 pm angeordnet. Die Randabschnitte der Substrate wurden mit einem Abdichtungsmaterial aus einem Epoxidharz abgedichtet, mit Ausnahme einer Einspritzöffnung zum Herstellen einer leeren Zelle mit einem Zwischenraum von 11,0 pm.
Ein nematischer Flüssigkristall, ein Acrylatmonomer, ein bifunktionales Urethanacrylatoligomer sowie ein Lichtaushärtungsstarter wurden gleichmäßig aufgelöst, um eine Lösung herzustellen. Diese Lösung wurde in die Zelle eingespritzt und die Zelle wurde UV-Strahlung ausgesetzt, um das Verbundrnaterial aus dem Flüssigkristall und dem Polymer auszuhärten, um dadurch ein Aktivmatrix-Flüssigkristalldisplayelement mit einer Diagonale von 3,4 Zoll herzustellen.
An dieses Flüssigkristalldisplayelement wurde als Ansteuerspannung eine Spannung von 8 V angelegt, und bei diesem Anlegen einer Spannung von 8 V betrug das Transmissionsvermögen von Licht an der Öffnung der Sperrblende ungefähr 75 %.
Unter Verwendung dieses Flüssigkristalldisplayelements wurde eine Projektionsanzeigevorrichtung hergestellt, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist.
Als Lichtquelle wurde eine Metallhalogenidlampe mit einer Bogenlänge von ungefähr 6 mm und einer Leistung von ungefähr 250 W verwendet. Diese Metallhalogenidlampe wurde mit einer Kondensorlinse mit einer Brennweite f von 50 mm und einem Kugelspiegel kombiniert, um einen im wesentlichen parallelen Lichtfluss zu erhalten, und der Lichtfluss wurde auf das Flüssigkristalldisplayelement gestrahlt, das ungefähr 300 mm entfernt von der Kondensorlinse positioniert war.
Eine Kondensorlinse mit einer Brennweite f von 300 mm wurde unmittelbar vor dem Flüssigkristalldisplayelement angeordnet, so dass das Bild der Lichtquelle an einem Punkt in einem Abstand von ungefähr 300 mm entfernt vom Flüssigkristalldisplayelement erzeugt wurde. Die Form des Bilds der Lichtquelle an der Bilderzeugungsposition war elliptisch, wobei die größere Länge ungefähr 35 mm und die kürzere Länge ungefähr 15 mm betrug. Das heißt, dass es sich herausstellte, dass das optische Lichtquellensystem eine Helligkeitsverteilung von nahezu elliptischer Form von ungefähr 35 mm x ungefähr 15 mm hinsichtlich der Außenform hatte. An der Bilderzeugungsposition wurde eine Sperrblende mit einer Öffnung mit langgestreckter Form von 35 mm x 15 mm angeordnet.
Der Winkel, wie er durch das Blendenelement festgelegt war, das transparentes Licht und Streulicht trennt, betrug δ = 3,3º in der größeren Achse und δ = 1,4º in der kürzeren Achse. Hinter dem Blendenelement wurde eine Projektionslinseangeordnet, so dass das Transmissionslicht auf einen Schirm projiziert wurde. Im Ergebnis wurde ein dynamisches Bild mit einem Kontrastverhältnis von ungefähr 150 erhalten. Die Gesamtleuchtenergie von der 20 Projektionslinsebetrug ungefähr 1300 lumen.
Die Form der Öffnung des Blendenelements wurde von Rechteckform auf Achteckform geändert, so dass sie der Form der Lichtquellenverteilung des optischen Lichtquellensystems entsprach. Die Achtecköffnung wurde dadurch hergestellt, dass Punkte entfernt von den Ecken der längeren Seiten des Rechtecks mit Abmessungen von 35 mm x 15 mm und Punkte festgelegt wurden, die 3,8 mm von den Ecken der kürzeren Seiten lagen, sowie durch Ausschneiden der vier Ecken des Rechtecks durch vier schräge, gerade Linien. Im Ergebnis zeigte die Gesamtleuchtenergie keine wesentliche Änderung, aber das Kontrastverhältnis wurde merklich auf ungefähr 180 verbessert.

VERGLEICHSBEISPIEL 1

Es wurde dieselbe Projektionsanzeigevorrichtung wie beim Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Blendenelement weggenommen wurde und ein Bild auf den Schirm projiziert wurde. Die Gesamtleuchtenergie von der Projektionslinse war ungefähr das 1,2-fache derjenigen beim Beispiel 1, jedoch war das Kontrastverhältnis stark auf ungefähr 30 verringert. Bei diesem Beispiel wurde eine Projektionslinsemit einem Apertur-φ von 50 mm verwendet, was einer Apertur mit einer Öffnung δ = 4,8º entspricht.

VERGLEICHSBEISPIEL 2

Es wurde dieselbe Projektionsanzeigevorrichtung wie beim Beispiel 1 verwendet, wobei die Form der Öffnung des Blendenelements kreisförmig war, und es wurde ein Bild auf den Schirm projiziert. Die Tabelle 1 zeigt Kontrastverhältnisse CR und Relativwerte Z der Gesamtleuchtenergie, wobei die beim Beispiel 1 erzielte Leuchtenergie den Wert 1 hat. Tabelle 1

VERGLEICHSBEISPIEL 3

Anstelle des transparenten, streuenden Flüssigkristalldisplayelements wurde ein TN-Flüssigkristalldisplayelement verwendet und es wurden das optische Lichtquellensystem und das optische Projektionssystem verwendet, wie sie beim Beispiel 1 verwendet wurden. Ohne Verwendung des Blendenelements wurde ein Bild auf den Schirm projiziert. Das Kontrastverhältnis auf dem Schirm betrug ungefähr 100 und der Relativwert der Gesamtleuchtenergie von der Projektionslinsebetrug ungefähr 0,4, wobei die Leuchtenergie beim Beispiel 1 den Wert 1 hat.

BEISPIEL 2 UND VERGLEICHSBEISPIEL 4

Das Flüssigkristalldisplayelement, die Lichtquelle und die Projektionslinse waren dieselben wie beim Beispiel 1, und das optische Lichtquellensystem bestand aus einem elliptischen Spiegel, einer Lichtquelle, einem zweiten Blendenelement als zweiter Sperrblende sowie einer Kondensorlinse (f = 80 mm).
Die Lichtquelle wurde so angeordnet, dass die längere Achse des Lichtemissionsteils auf der optischen Achse lag.
Tabelle 2 zeigt die Kontrastverhältnisse CR und die Relativwerte Z der Gesamtleuchtenergie, wobei die Leuchtenergie beim Beispiel 1 den Wert 1 hat, und zwar für die Fälle, dass die Form des zweiten Blendenelements des optischen Lichtquellensystems und des Blendenelements des optischen Projektionssystems jeweils rechteckig (Beispiel 2) bzw. jeweils kreisförmig (Vergleichsbeispiel 4) waren. In diesem Fall waren die Form des zweiten Blendenelements im optischen Lichtquellensystem und diejenige des Blendenelements im optischen Projektionssystem ähnlich. Tabelle 2
Wie es in der Tabelle 2 angegeben ist, konnte das Blendenelement mit rechteckiger Öffnung für höheres Kontrastverhältnis sorgen als das mit kreisförmiger Öffnung, wenn die Gesamtleuchtenergie gleich war.

BEISPIEL 3

Unter Verwendung des Flüssigkristalldisplayelements des Beispiels 1 wurde eine Projektionsanzeigevorrichtung hergestellt, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist.
Als Lichtquelle wurde eine Metallhalogenidlampe mit einer Bogenlänge von ungefähr 6 mm und einer Leistung von 250 W verwendet. Mit der Lampe wurden eine Kondensorlinse mit einer Brennweite f von 50 mm, ein Kugelspiegel und S&sub2;ein Planspiegel kombiniert, um zwei Lichtflüsse mit jeweils im wesentlichen parallelen Lichtstrahlen zu erzeugen. Die so erhaltenen Lichtflüsse wurden auf das Flüssigkristalldisplayelement gestrahlt, das 300 mm entfernt von der Kondensorlinse 37 positioniert war.
Unmittelbar vor dem Flüssigkristalldisplayelement wurde eine Kondensorlinse mit f = 300 m angeordnet, so dass das Bild der Lichtquelle an einem Abstand von 300 mm entfernt vom Flüssigkristalldisplayelement erzeugt wurde. An der Bilderzeugungsposition der Lichtquelle wurden zwei Lichtbilder eines langgestreckten Kreises erhalten, wobei die größere Weite ungefähr 35 mm und die kürzere Weise ungefähr 15 mm betrug. Der Abstand zwischen den Schwerpunkten der zwei Lichtbilder betrug ungefähr 40 mm. An der Bilderzeugungsposition wurde ein Blendenelement angeordnet, das zwei rechteckige Öffnungen mit jeweils einer Größe von 35 mm x 15 mm und einen Abstand zwischen den Schwerpunkten der Öffnungen von 40 mm aufwies.
Der durch das Blendenelement, das transparentes Licht und Streulicht teilt, festgelegte Winkel betrug δ 3,3º in der Richtung der längeren Achse und δ 1,4º in der Richtung der kürzeren Achse. Hinter dem Blendenelement wurde eine Projektionslinseangeordnet, um ein Bild auf den Schirm zu projizieren. Im Ergebnis wurde eine Anzeige eines dynamischen Bilds mit einem Kontrastverhältnis von ungefähr 130 erzielt. Die Gesamtleuchtenergie von der Projektionslinsebetrug ungefähr 2600 lumen. Das Ausmaß der Helligkeit war ungefähr das 2-fache im Vergleich mit einem Fall, bei dem dieselbe Lampe verwendet wurde und der Kugelspiegel 32 und die Kondensorlinse 37 verwendet wurden.

BEISPIEL 4

Die Form der beim Beispiel 3 verwendeten Öffnung des Blendenelements wurde von Rechteckform auf eine Form geändert, die ähnlich der Form des Lichtbilds war, d.h. auf die in Fig. 8C dargestellte Form, um an die Form der Lichtquellenverteilung des optischen Lichtquellensystems angepasst zu sein. Die Form der Öffnung, die einem langgestreckten Kreis mit einer Abmessung von 35 mm x 15 mm ähnlich war, war dergestalt, dass eine Halbkreisform an jede der kürzeren Seite eines Rechtecks angesetzt war. Im Ergebnis zeigte die Gesarntleuchtenergie keine wesentliche Änderung, aber das Kontrastverhältnis war merklich auf ungefähr 150 verbessert.

VERGLEICHSBEISPIEL 5

Auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 3 wurde ein Bild auf den Schirm projiziert, mit der Ausnahme, dass das Blendenelement aus der Projektionsanzeigevorrichtung des Beispiels 3 weggenommen wurde. Die Gesamtleuchtenergie von der Projektionslinsezeigte eine leichte Zunahme im Vergleich mit der beim Beispiel 3, jedoch war das Kontrastverhältnis stark auf ungefähr 20 verringert.

BEISPIELE 5 - 7

Bei der Projektionsanzeigevorrichtung des Beispiels 3 wurde die Anordnung des Spiegeis und anderer Elemente des optischen Lichtquellensystems so geändert, dass der Abstand zwischen den Schwerpunkten der zwei Lichtbilder an der Erzeugungsposition des Lichtquellenbilds geändert war. Da die Form des Lichtbilds dieselbe war, war die Form der Öffnung rechteckig. Der Abstand A betrug beim Beispiel 5 50 mm, 30 mm beim Beispiel 6 und 15 mm beim Beispiel 7 (beim Beispiel 7 überlappten zwei Rechtecke einander teilweise, um dadurch ein einziges Rechteck von 35 mm x 30 mm zu erzeugen). Die Gesamtlichtenergie von der Projektionslinsewar bei jedem der Beispiele im wesentlichen dieselbe wie beim Beispiel 3. Tabelle 3 zeigt die Kontrastverhältnisse auf dem Schirm. Tabelle 3
Beim Beispiel 7 war, obwohl die Öffnung eine einzelne, nicht kreisförmige Form hatte, die Gleichung (2) nicht erfüllt und, obwohl es besser als das Vergleichsbeispiel 5 war, war das Kontrastverhältnis im Vergleich mit dem anderer Beispiele mehr oder weniger unzureichend.

VERGLEICHSBEISPIEL 6

Die Form der Öffnung des beim Beispiel 3 verwendeten Blendenelements wurde von Rechteckform auf Kreisform geändert und es wurde ein Bild auf den Schirm projiziert. Die Größe der kreisförmigen Öffnung wurde als Kreis bestimmt, der um die Öffnung des beim Beispiel 3 verwendeten Blendenelements gezogen ist. Das Kontrastverhältnis auf dem Schirm war ungefähr 30 und die Leuchtenergie war im wesentlichen dieselbe wie die beim Beispiel 3.

VERGLEICHSBEISPIEL 7

Anstelle des transparenten, streuenden Flüssigkristalldisplayelements wurde ein TN-Flüssigkristalldisplayelement verwendet und das optische Lichtquellensystem und das optische Projektionssystem, wie sie beim Beispiel verwendet wurden, wurden ebenfalls verwendet, jedoch wurde das Blendenelement nicht verwendet. Auf den Schirm wurde unter Verwendung der oben genannten Anordnung ein Bild projiziert. Das Kontrastverhältnis auf dem Schirm betrug ungefähr 100 und der Relativwert der Gesamtleuchtenergie von der Projektionslinsebetrug ungefähr 0,4, wobei die Leuchtenergie beim Beispiel 3 den Wert 1 hat.

BEISPIEL 8

Es wurden drei Aktivmatrix-Flüssigkristalldisplayelemente im wesentlichen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Elektrodenabstand und die Größe der Flüssigkristallteilchen im Verbundmaterial aus einem Flüssigkristall und einem Polymer so geändert wurden, dass die drei Anzeigeelemente jeweils einer drei Farben R, G und B entsprachen.
Es wurde eine Projektionsanzeigevorrichtung unter Verwendung desselben optischen Lichtquellensystems, derselben Projektionslinseund derselben Kondensorlinse zur Erzeugung des Lichtquellenbilds wie beim Beispiel 3 verwendet, mit Ausnahme des folgenden.
Dichroitische Spiegel zur Farbaufteilung wurden zwischen der Kondensorlinse und den drei Flüssigkristalldisplayelementen angeordnet, so dass drei Arten von Licht der Farben R, G und B jeweils auf die jeweiligen Elementen gestrahlt wurden. Kondensorlinsen zur Erzeugung des Lichtquellenbilds wurden jeweils unmittelbar vor den jeweiligen Flüssigkristalldisplayelementen angeordnet, und dichroitische Spiegel zur Farbsynthese wurden hinter den Flüssigkristalldisplayelementen angeordnet, wodurch ein optisches System so aufgebaut war, dass ein Lichtquellenbild hinsichtlich aller Farben an derselben Position erzeugt wurde. Als Maßnahme zum Abtrennen von Transmissionsucht vom Streulicht wurde eine Blendeneinrichtung mit zwei Rechtecköffnungen, die dieselbe wie die beim Beispiel 3 war, verwendet. Unmittelbar hinter dem Blendenelement wurde eine Projektionslinseangeordnet. So wurde eine Vollfarben-Projektionsanzeigevorrichtung zusammengebaut.
Die drei Flüssigkristalldisplayelemente wurden unter Verwendung eines Videosignais angesteuert, um ein Bild auf den Schirm zu projizieren. Im Ergebnis wurde auf dem Schirm die Anzeige eines dynamischen Bilds mit einem Kontrastverhältnis von ungefähr 120 erhalten. Die Gesamtleuchtenergie von der Projektionslinsebetrug ungefähr 900 lumen. Selbst wenn das Schirmbild auf eine Diagonale von 200 Zoll aufgeweitet wurde, wurde eine Volifarbenanzeige eines dynamischen Bilds mit ausreichender Helligkeit erzielt.
Die erfindungsgemäße Projektionsanzeigevorrichtung unter Verwendung eines transparenten, streuenden Anzeigeelernents ergibt ein helles Projektionsbild mit hohem Kontrastverhältnis, da die Sperrblende des optischen Projektionssystems so ausgebildet ist, dass sie eine nichtkreisförmige Öffnung aufweist.
Ferner kann ein helles Projektionsbild mit hohem Kontrastverhältnis erhalten werden, da das Licht vom optischen Lichtquellensystem mehrere Lichtflüsse aufweist und die Sperrblende des optischen Projektionssystems so ausgebildet ist, dass sie eine oder mehrere tffnungen mit anderer als Einzelkreisform aufweist.
Insbesondere da ein Flüssigkristalldisplayelement verwendet wird, das ein Verbundmaterial aus einem Flüssigkristall und einer verfestigten Matrix enthält, bei dem ein Flüssigkristall in einer verfestigten Matrix dispergiert und festgehalten ist, führt es zu verschiedenen Vorteilen
Bei der Erfindung sind verschiedene Anwendungen möglich insoweit der Effekt gemäß der Erfindung nicht beeinträchtigt ist.

Claims

1. Projektionsanzeigevorrichtung mit einem optischen Lichtquellensystem (1), einem transparenten, streuenden Anzeigeelement (3) zum Steuern des vom optischen Lichtquellensystem (1) emittierten Lichts, und mit einem optischen Projektionssystem mit einer Sperrblende (4), das das vom transparenten, streuenden Anzeigeelement (3) durchgelassene Licht projiziert, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Lichtquellensystem (1) mehrere Lichtflüsse zum transparenten, streuenden Anzeigeelement (3) emittiert und die Sperrblende (4) des optischen Projektionssystems eine Blendeneinrichtung mit Öffnungen ist, deren Anzahl derjenigen der vom optischen Lichtquellensystem emittierten Lichtflüsse entspricht, und die in der Nähe des Brennpunkts des Transmissionslichts vom transparenten, streuenden Anzeigeelement (3) angeordnet ist.

2. Projektionsanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine oder mehrere der Öffnungen eine andere als eine Einzelkreisform aufweisen.

3. Projektionsanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die folgende Beziehung gilt:

0,2S&sub1; < SB < 0,6S&sub1; (2),

wobei SB die Fläche der Öffnungen ist und die Fläche des kleinsten Kreises ist, der alle Öffnungen umschließt.

4. Projektionsanzeigevorrichtung nach Anspruch 2, bei der die folgende Beziehung gilt:

0,2S&sub2; < SC < 0,7S&sub2; (3),

wobei SC die Fläche jeder der Öffnungen mit Nicht-Kreisform ist und S&sub2; die Fläche eines Kreises ist, der um die Öffnung gezogen ist.

5. Projektionsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der die Form einer der Öffnungen der Sperrblende (4) der folgenden Beziehung genügt: Weite der Öffnung im zentralen Abschnitt der langen Achse ≥ Weite der Öffnung an einem Kantenabschnitt der langen Achse.

6. Projektionsanzeigevorrichtung mit

- einem optischen Lichtquellensystem (1);

- einem transparenten, streuenden Anzeigeelement (3) zum Steuern des vom optischen Lichtquellensystem (1) emittierten Lichts; und

- einem optischen Projektionssystem mit einer Sperrblende (4), das das vom transparenten, streuenden Anzeigeelement (3) durchgelassene Licht projiziert;

dadurch gekennzeichnet, dass

- das optische Lichtquellensystem (1) eine Brennpunktsposition für das Licht aufweist und

- die Sperrblende (4) des optischen Projektionssystems eine Blendeneinrichtung mit nichtkreisförmiger Öffnung ist, die in der Nähe des Brennpunkts des Transmissionslichts vom transparenten, streuenden Anzeigeelement (3) angeordnet ist, wobei eine zweite Sperrblende in der Nähe des Brennpunkts des optischen Lichtquellensystems (1) angeordnet ist und wobei die Form der zweiten Sperrblende im optischen Lichtquellensystem und diejenige der Sperrblende im optischen Projektionssystem ähnlich sind.

7. Projektionsanzeigevorrichtung nach Anspruch 6, bei der im optischen Lichtquellensystem (1) ein elliptischer Spiegel vorhanden ist.

8. Projektionsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das transparente, streuende Anzeigeelement (3) ein transparentes, streuendes Flüssigkristalldisplayelement ist, das ein Verbundmaterial aus einem Flüssigkristall und einer verfestigten Matrix aufweist, das zwischen Substraten mit jeweils einer Elektrode gehalten wird, wobei ein nematischer Flüssigkristall in einer verfestigten Matrix dispergiert und festgehalten ist; wobei der Brechungsindex des Flüssigkristalls im Zustand einer angelegten Spannung so geändert ist, dass Licht in einem Zustand durchgelassen wird, wenn der Brechungsindex des Flüssigkristalls im wesentlichen mit dem Brechungsindex der verfestigten Matrix übereinstimmt, während Licht im anderen Zustand gestreut wird, wenn der erstere nicht mit dem letzteren übereinstimmt.

9. Projektionsanzeigevorrichtung nach Anspruch 8, bei dem der ordentliche Brechungsindex des nematischen Flüssigkristalls des transparenten, streuenden Anzeigeelements mit dem Brechungsindex der verfestigten Matrix übereinstimmt.