DE69318452T2

DE69318452T2 - Projektionsflüssigkristallanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69318452T2
Application number: DE69318452T
Authority: DE
Inventors: Yutaka Ishii; Yoshitaka Yamamoto
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1993-03-15
Publication date: 1998-11-19
Anticipated expiration: 2013-03-16
Also published as: EP0560636A1; EP0560636B1; US5552840A; JPH05257110A; DE69318452D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige, die in einer audiovisuellen (AV) Ausrüstung, einer Büroautomations-(OA)Ausrüstung, Computern usw. vorgesehen ist.

2. Beschreibung des Standes der Technik:

In den letzten Jahren besteht mit der Entwicklung der fortgeschrittenen Informationsgesellschaft ein starker Bedarf für eine Anzeige mit einer großen Abmessung sowie einer großen Anzeigekapazität. Um dem Bedarf zu entsprechen ist eine hohe Genauigkeit bei einer Kathodenstrahlröhre (CRT) entwickelt worden, was als "eine Art einer Anzeige" bezeichnet wird. Um zusätzlich die Vergrößerung der Anzeige zu erreichen, wurden eine Direktsichttyp-CRT mit einer Abmessung von 40 Zoll und eine Projektionstyp CRT mit einer Abmessung von 20 Zoll entwickelt. Jedoch treten hier zu lösende Probleme auf, die Gewicht und Tiefe der CRT zusammen mit der Realisierung der Anzeige mit einer großen Abmessung und einer großen Kapazität betreffen.
Eine Flachanzeige wird für einen Wortprozessor, einen Personalcomputer usw. verwendet. Die Flachanzeige bildet eine Anzeige, die ein Prinzip verwendet, das von demjenigen der CRT verschieden ist. Hinsichtlich der Flachanzeige wurde eine Anzeige mit hoher Qualität untersucht, die in einer Anzeige mit hoher Sicht erforderlich ist und für Ingenieur-Arbeitsstationen (EWS) hoher Qualität verwendet wird.
Beispiele der Flachanzeige umfassen eine Elektroluminenszenztafel (ELP), eine Plasmaanzeigetafel (PDP), eine Vakuumfluoreszenzanzeige (VFD), eine elektrochrome Anzeige (ECD) und eine Flüssigkristallanzeige (LCD). Unter diesen Flachanzeigen wird die LCD als die am meisten nützliche infolge der Einfachheit einer Vollfarbenanzeige und der Anpassung an eine hochintegrierte Schaltung (LSI) angesehen. Somit wurde die LCD merklich entwickelt.
Es gibt zwei Arten von LCDs: eine einfache Matrixansteuer-LCD und eine Aktivmatrixansteuer-LCD. Die einfache Matrixansteuer-LCD hat eine Struktur, bei welcher ein Flüssigkristall in eine XY-Matrixtafel eingeschlossen ist, und bildet eine Anzeige, die die rasche Ansprecheigenschaft des Flüssigkristalles ausnutzt. Die XY-Matrixtafel wird erhalten, indem zwei Glassubstrate so angeordnet werden, daß sie einander gegenüberliegen, wobei jedes Glassubstrat Elektroden aufweist, die in einer Streifenform gebildet sind, so da die Elektroden, die auf einem Substrat gebildet sind, diejenigen kreuzen, die auf dem anderen Substrat gebildet sind. Die Aktivmatrixansteuer- LCD weist eine Struktur auf, bei welcher lineare Elemente direkt Pixels beigefügt sind, und führt eine Anzeige durch, die positiv die nichtlinearen Eigenschaften (beispielsweise Schalteigenschaft) jedes Elementes ausnutzt. Somit ist die Aktivmatrixansteuer-LCD weniger abhängig von der Anzeigeeigenschaft des Flüssigkristalles selbst, verglichen mit derjenigen einer einfachen Matrixansteuer- LCD, und damit ermöglicht sie die Schaffung von Anzeigen mit hohem Kontrast und Hochgeschwindigkeitsansprechen. Das nichtlineare Element hat zwei Typen: einen Typ mit zwei Anschlüssen und einen Typ mit drei Anschlüssen. Beispiele des nichtlinearen Elementes mit zwei Anschlüssen umfassen ein Metall-Isolator-Metall (MEM) und eine Diode. Beispiele des nichtlinearen Elementes mit drei Anschlüs sen umfassen einen Dünnfilmtransistor (TFT), einen Silizium-Metall-Oxid-Halbleiter (Si-MOS), und ein Silizium- auf-Saphir (SOS).
In den letzten Jahren wurde die Projektionstyp-LCD aktiv entwickelt, um der Forderung nach leistungsvolleren Bildern zu genügen. Um insbesondere ein Bild mit hoher Qualität zu erhalten, wurde die Projektionstypanzeige, wie beispielsweise eine aktive Matrixansteuer-LCD untersucht und positiv vermarktet.
Fig. 9 zeigt ein typisches herkömmliches Beispiel einer reflektiven LCD. In dieser reflektiven LCD wird von einer Lampe 100 emittiertes weißes Licht in Rot-, Grün- und Blau-Komponenten durch zwei Farbenspiegel 101, 102 und 103 zerlegt. Licht der jeweiligen Farbkomponenten wird durch die Flüssigkristalltafeln 104, 105 und 106 für jede Farbe übertragen und durch die Zweifarbenspiegel 107 und 108 zusammengesetzt, um ein Bild zu liefern. Das zusammengesetzte Bild wird durch eine Linse 109 vergrößert, um mit Farbe auf eine Frontseite oder Rückseite eines (nicht gezeigten) großen Schirmes projiziert zu werden.
Jedoch wirft die in Fig. 9 gezeigte LCD ein Problem infolge ihrer großen Abmessung auf. Um die Vergrößerung der LCD zu vermeiden, ist es erforderlich, daß die Flüssigkristalltafeln 104, 105 und 106 klein gemacht sind, und daß optische Komponenten, wie beispielsweise die Lampe 100, die Spiegel 101, 102, 103, 107 und 108 und die Linse 109 klein sind, um den miniaturisierten Flüssigkristalltafeln 104, 105 und 106 zu entsprechen, wodurch das gesamte optische System miniaturisiert wird. Zusammen mit der Miniaturisierung der optischen Komponenten ist es auch erforderlich, die optischen Komponenten mit einer hohen Vergrößerung zu versehen. Um jedoch eine Abnahme in der Bildqualität infolge des Vergrößerns eines Bildes mit hoher Vergrößerung zu vermeiden, ist es erforderlich, die Flüssigkristalltafeln mit einer hohen Auflösung zu versehen.
Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen der Anzahl der Pixels und der numerischen Apertur einer gegenwärtigen TFT- LCD. Wenn die Anzahl der Pixels anwächst, hat eine LCD eine höhere Auflösung. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, nimmt die numerische Apertur ab, wenn die Auflösung anwächst, was zu einer dunklen Anzeige führt. Wenn zusätzlich die Flüssigkristalltafeln unter der Bedingung miniaturisiert werden, daß die Anzeigekapazität (ein Bereich, der im wesentlichen zu einer Anzeige beiträgt) konstant ist, treten ähnliche Probleme auf. Jedoch hat, wie in Fig. 9 gezeigt ist, die herkömmliche Projektionstyp-LCD eine Struktur, bei welcher ein optisches System für Farbzerlegung und ein optisches System für Farbsynthese getrennt angeordnet sind, so daß die Länge des Strahlenganges zum Durchführen der Farbzerlegung und Farbsynthese die Miniaturisierung der LCD verhindert.
Es besteht ein starker Bedarf für eine dreidimensionale Projektionstyp-Anzeige. Ein in Fig. 11 gezeigtes System wurde gewöhnlich vorgeschlagen, um eine dreidimensionale Anzeige zu realisieren (S. Yano und I. Yuyama: Japan Display '89, S. 48). In dem System von Fig. 11 wird ein von einer Signalguelle 118 für ein rechtes Auge emittiertes Hochvisionssignal einer CRT 119 für ein rechtes Auge gegeben, das mit einem Polarisationsfilter ausgerüstet ist, und ein in der CRT 119 erzeugtes Bild wird auf den Schirm 120 geworfen. Ein von einer Signalquelle 121 für ein linkes Auge emittiertes Hochvisionssignal wird einer CRT 122 für ein mit einem Polarisationsfilter ausgerüstetes linkes Auge vermittelt, und ein in der CRT 122 erzeugtes Bild wird auf den Schirm 120 projiziert. In diesem Fall sind die Lichtkomponenten der Bilder für ein rechtes Auge und ein linkes Auge polarisiert, und die Polarisationsrichtungen der jeweiligen Bilder sind um 90º verschoben. Ein Betrachter beobachtet ein auf dem Schirm 120 angezeigtes Bild, wobei er polarisierende Augengläser 123 trägt und die jeweiligen Linsen der Gläser um 90º verschobene Polarisationsrichtungen haben, wodurch der Betrachter das Bild dreidimensional beobachten kann. Jedoch besteht in diesem System ein Problem darin, daß die Erzeugung eines Bildes nachteilhaft durch Geomagnetismus infolge der Verwendung der CRT mit hoher Genauigkeit beeinflußt wird. Darüber hinaus umfaßt das System zwei CRTs 119 und 122 sowie den Schirm 120, so daß das System kaum miniaturisiert ist.
Die dreidimensionale Anzeige wird auch in der folgenden Weise möglich gemacht:
1) Zwei Projektionstyp-LCDs (wie in Fig. 9 gezeigt) werden für ein rechtes Auge und ein linkes Auge verwendet, und
2) Drei Flüssigkristalltafeln zum Anzeigen eines Bildes für ein rechtes Auge und drei Flüssigkristalltafeln zum Anzeigen eines Bildes für ein linkes Auge werden in einem Kasten angeordnet.
Jedoch ist es schwierig, die Anzeige zu miniaturisieren.
Die US-A-4 647 966 auf der der Oberbegriff des Patentanspruches 1 beruht, offenbart eine Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige mit einer optischen Quelle, einer Lichtzerlegungseinrichtung zum Zerlegen des Lichtes von der optischen Quelle in erstes Licht und in zweites Licht, das verschiedene Polarisationsrichtungen hat, und zum Leiten des ersten Lichtes und des zweiten Lichtes in voneinander verschiedenen Richtungen, einem ersten reflekti ven Flüssigkristall-Anzeigeelement und einem zweiten reflektiven Flüssigkristallelement zum jeweiligen Anzeigen eines ersten Bildes und eines zweiten Bildes, wobei jedes der ersten und zweiten reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelemente ein Paar von einander gegenüberliegenden Substraten und eine zwischen den Substraten angeordnete Flüssigkristallschicht hat, das erste Licht und das zweite Licht auf das erste reflektive Flüssigkristall-Anzeigeelement bzw. auf das zweite reflektive Flüssigkristall- Anzeigeelement einfällt und dann von dort ausläuft, um jeweils das erste Bild und das zweite Bild mit sich zu führen, einer Ansteuereinrichtung zum Ansteuern des ersten reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementes und des zweiten reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementes, so daß das erste Bild und das zweite Bild synchron miteinander angezeigt werden, einer Lichtzusammensetz- bzw. Synthesizereinrichtung zum Zusammensetzen des ersten Lichtes und des zweiten Lichtes in ein Bildlicht und einem Schirm, auf dem das Bildlicht projiziert ist. Flüssigkristall-Lichtventile werden für die reflektiven Flüssigkristallanzeigen verwendet. Daten werden optisch in die Lichtventile geschrieben, so daß die Vorrichtung eine Einrichtung erfordert, um optische Bilder zu den Lichtventilen zu speisen. Es ist schwierig, die auf den zwei Lichtventilen angezeigten Bilder zu synchronisieren, und es ist auch schwierig, die Abmessung der Anzeige zu reduzieren.
Die US-A-5 028 121 offenbart eine Projektionsvorrichtung, in welcher Weißlicht in drei Komponenten von verschiedenen Wellenlängen aufgespalten wird, um eine Farbanzeige zu erzeugen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Projektionstyp- Flüssigkristallanzeige des obigen Typs vorgesehen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Flüssigkristall-Anzeigeelemente eine Vielzahl von Anzeigeelektroden aufweist, die eine Matrix auf der Oberfläche des Aktivmatrixsubstrates (18) bilden, um selektiv optische Eigenschaften der Flüssigkristallschicht durch selektives Anlegen eines elektrischen Feldes an die Flüssigkristall schicht gemäß einem anzuzeigenden Bild zu ändern, wodurch die ersten und zweiten Bilder elektrisch geliefert werden.
Bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 16 angegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung fällt von der optischen Quelle emittiertes Licht auf die Lichtteilungseinheit ein, und das einfallende Licht wird in S-polarisiertes Licht und P-polarisiertes Licht zerlegt. Die Lichtteilungseinheit reflektiert das S-polarisierte Licht auf eine Neigung hiervon und erlaubt es dem P-polarisierten Licht, dort übertragen zu werden, wodurch das einfallende Licht zerlegt wird. Die Lichtteilungseinheit wirkt als die Lichtzusammensetzeinheit, so daß die jeweiligen Bilder, die auf den ersten und zweiten reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementen angezeigt sind, durch die Lichtteilungseinheit (Lichtzusammensetzeinheit) kombiniert werden. Somit wird ein Licht der durch die Lichtteilungseinheit geteilten Lichtstrahlen von dem ersten reflektierten Flüssigkristall-Anzeigeelement reflektiert und fällt wieder auf die Lichtteilungseinheit ein. Die Polarisationsrichtung des Lichtes wird durch den Flüssigkristall verändert, so daß das von dem ersten reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelement reflektierte Licht ein P- polarisiertes Licht (d.h. ein Licht, das optisch durch den Flüssigkristall moduliert ist) und ein S-polarisiertes Licht (d.h. ein Licht, das durch den Flüssigkristall nicht optisch moduliert ist) enthält. Das S-polarisierte Licht unter den von dem ersten reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelement reflektierten Lichtstrahlen schreitet zu der optischen Quelle fort, und das P-polarisierte Licht verläuft durch die Neigung der Lichtteilungseinheit zu dem Schirm.
Das andere Licht des geteilten Lichtes wird von dem zweiten reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelement reflektiert und kehrt zu der Lichtteilungseinheit zurück. Das Licht, das zu der Lichtteilungseinheit zurückkehrt, enthält ein P-polarisiertes Licht (d.h. ein Licht, das durch den Flüssigkristall nicht optisch moduliert ist) und ein S-polarisiertes Licht (d.h., ein Licht, das optisch durch den Flüssigkristall moduliert ist). Das P-polarisierte Licht unter den von dem zweiten reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelement reflektierten Lichtstrahlen schreitet zu der optischen Quelle fort, und das S-polarisierte Licht wird von der Neigung der Lichtteilungseinheit reflektiert, um zu dem Schirm fortzuschreiten. Zu dieser Zeit synchronisiert die Ansteuerschaltung die ersten und zweiten reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelemente, um dadurch eine Anzeige der Bilder zu erlauben. Somit kann ein kombiniertes Bild auf dem Schirm erzeugt werden.
Gemäß der Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige wird ein auf einem der reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelemente zu erzeugendes Bild als ein Bild für ein rechtes Auge genommen, und ein auf dem anderen reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelement zu erzeugendes Bild wird als ein Bild für ein linkes Auge genommen. Ein aus den Bildern für das rechte und das linke Auge geformtes dreidimensionales Bild wird durch die Brille bzw. Augengläser eingefangen, wodurch ein Betrachter ein Objekt und dergleichen dreidimensional beobachten kann. Wenn darüber hinaus identische Bilder auf den beiden reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementen erzeugt werden, kann ein beträchtlich helles, nicht-dreidimensionales Bild geliefert werden.
Somit ermöglicht die hier beschriebene Erfindung die folgenden Vorteile: (1) Vorsehen einer Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige, die eine nicht-dreidimensionale Anzeige sowie eine dreidimensionale Anzeige durchführen kann; (2) Vorsehen einer Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige, bei der die Erzeugung eines Bildes nicht nachteilhaft durch Geomagnetismus beeinflußt ist, und (3) Vorsehen einer miniaturisierten Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige mit hoher Auflösung.
Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann nach Lesen und Verstehen der folgenden Detailbeschreibung anhand der begleitenden Figuren offenbar.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die eine Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2a ist eine Schnittdarstellung eines Flüssigkristall-Anzeigeelementes zusammen mit einer elektrischen Schaltung.
Fig. 2b ist eine Schnittdarstellung einer Licht auswähleinheit zusammen mit einer elektrischen Schaltung.
Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm hinsichtlich einer angelegten Spannung zusammen mit der Art von übertragenem Licht.
Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung, die mechanische R-, G- und B-Drehfilter zeigt.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das eine Ansteuerschaltung zeigt.
Fig. 6 ist ein Kurvenzeitdiagramm für Abtastzeit usw., zusammen mit der Art des übertragenen Lichtes.
Fig. 7 ist eine Schnittdarstellung, die ein Flüssigkristall-Anzeigeelement zeigt, in welches ein Farbfilter integriert ist.
Fig. 8 ist eine perspektivische Darstellung, die ein Flüssigkristall-Anzeigeelement zeigt, in welchem ein Vollbildspeicher vorgesehen ist.
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung, die eine herkömmliche Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige zeigt.
Fig. 10 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Anzahl von Pixels und der numerischen Apertur zeigt.
Fig. 11 ist ein schematisches Diagramm, das ein herkömmliches dreidimensionales Anzeigesystem zeigt.
Fig. 12 ist eine Darstellung, die ein anderes Beispiel einer Lichtwähleinheit zeigt, die bei der vorliegenden Erfindung anwendbar ist.
Fig. 13 ist eine Darstellung, die noch ein anderes Beispiel einer Lichtwähleinheit zeigt, die bei der vorliegenden Erfindung anwendbar ist.
Fig. 14 ist eine Darstellung, die noch ein anderes Beispiel einer Lichtwähleinheit zeigt, die bei der vorliegenden Erfindung anwendbar ist.

BESOHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Im folgenden wird die Erfindung durch Veranschaulichen eines Beispiels anhand der Zeichnungen beschrieben.

Beispiel

Fig. 1 zeigt eine Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige des vorliegenden Beispiels, die zum Durchführen einer Farbanzeige fhig ist. Die Anzeige des vorliegenden Beispiels umfaßt eine optische Quelle 1, eine Lichtwähleinheit 13, einen Strahlteiler 70, erste und zweite reflektive Flüssigkristall-Anzeigeelemente 12 und 12', ein optisches System und einen Schirm 6. Die optische Quelle 1 emittiert beispielsweise weißes Licht. Das weiße Licht fällt auf die Lichtwähleinheit 13 ein, wo das Licht in drei Primärfarben gestaltet wird. Der Strahlteiler 70 zerlegt das durch die Lichtwähleinheit 13 verlaufene Licht in zwei polarisierte Lichtstrahlen a und b. Die beiden polarisierten Lichtstrahlen a und b treten aus dem Strahlteiler 70 aus, wobei sie verschiedene Polarisationsrichtungen haben. Die ersten und zweiten reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelemente 12 und 12' sind in jedem Strahlengang der polarisierten Lichtstrahlen a und b vorgesehen und werden durch eine Anzeigesteuerschaltung 16 und Ansteuerschaltungen 14 (gezeigt in Fig. 2) reguliert. Das optische System wird durch den Strahlteiler 70 und eine Linse 5 gebildet, die auf der rechten Seite des Strahlteilers 70 vorgesehen ist. Licht hinsichtlich jeweiliger Bilder, die auf den ersten und zweiten reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementen 12 und 12 gebildet sind, kommt durch den Strahlteiler 70 in einer Richtung von c heraus, und das Licht c wird durch die Linse 5 vergrößert, um auf den Schirm 6 projiziert zu werden.
Der Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Anzeige läuft wie folgt ab:
Das von der optischen Quelle 1 emittierte weiße Licht verläuft durch die Lichtwähleinheit 13 und fällt auf den Strahlteiler 70 ein. Ein Teil des auf den Strahlteiler 70 einfallenden Lichtes wird an einer Neigung 70a des Strahlteilers 70 reflektiert, um ein Licht a (S-polarisiertes Licht) zu ergeben. Der verbleibende Teil des Lichtes verläuft durch die Neigung 70a, um ein Licht b zu ergeben (P-polarisiertes Licht).
Die Lichtstrahlen a und b fallen auf die reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelemente 12 bzw. 12' ein. Unter den von den reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementen 12 und 12' reflektierten Lichtstrahlen laufen optische modulierte Lichtstrahlen, d.h. Lichtstrahlen mit einer Bildinformation, in den entgegengesetzten Richtungen der Einfallsrichtungen der Lichtstrahlen a und b. Diese Lichtstrahlen fallen wieder auf den Strahlteiler 70 ein, um gemischt zu werden. Das Licht c (d.h., das optisch modulierte und kombinierte Licht) wird durch die Linse 5 vergrößert, um auf den Schirm 6 geworfen zu werden.
Wenn in der Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige, die in der oben beschriebenen Weise arbeitet, ein Bild für ein rechtes Auge und ein Bild für ein linkes Auge auf den reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementen 12 und 12' gebildet werden, kann eine dreidimensionale Anzeige durchgeführt werden; wenn die identischen Bilder auf den reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementen 12 und 12' erzeugt werden, kann eine nicht-dreidimensionale Anzeige vorgenommen werden. Hinsichtlich der dreidimensionalen Anzeige ist es erforderlich, daß ein auf dem Schirm 6 erzeugtes Bild durch (nicht gezeigte) polarisierte Augengläser eingefangen wird. Hinsichtlich der nicht-dreidimensionalen Anzeige ist es nicht erforderlich, polarisierende Augengläser zu verwenden. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige als eine Vorderseitentyp-Anzeige oder eine Rückseitentyp Anzeige verwendet werden. In dem Fall der Vorderseitentyp-Anzeige wird ein Bild auf die Vorderseite des Schirmes 6 (d.h. auf die Seite, wo der Beobachter seinen Platz hat) projiziert. In dem Fall der Rückseitentyp-Anzeige wird ein Bild auf die Rückseite des Schirmes 6 (d.h. auf die Seite gegenüber zu der Position des Beobachters hinsichtlich des Schirmes 6) projiziert. Wenn weiterhin in dem Fall der Rückseitentyp-Anzeige der Schirm 6 mit einer länglich runden Linse in einer rechtwinkligen Gestalt versehen wird, kann eine dreidimensionale Anzeige ohne polarisierende Augengläser gezeigt werden.
Im folgenden wird jede Komponente in Einzelheiten beschrieben.

(Lichtwähleinheit 13)

Die Lichtwähleinheit 13 ist in Fig. 2b gezeigt. Die Lichtwähleinheit 13 liefert die auf den reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementen 12 und 12' erzeugten Bilder mit Farbe. Die Lichtwähleinheit 13 ist auf der Seite eines transparenten Substrates 17 des reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementes 12 angeordnet und aus einem Cyan-Filter 29C, einem Magenta-Filter 29M und einem Gelb- Filter 29Y, die in dieser Reihenfolge geschichtet sind, gebildet. Das Cyan-Filter 29C umfaßt ein Paar von transparenten Substraten 20 und 21, die einander gegenüberliegen, und eine (nicht gezeigte) transparente Elektrode ist auf jeder Innenseitenfläche der transparenten Substrate und 21 gebildet. Ein Flüssigkristall 22, der einen Cyan-Zweifarben-Farbstoff (weiter unten beschrieben) enthält, ist zwischen die transparenten Substrate 20 und 21 eingefügt. Das Magenta-Filter 29M umfaßt ein Paar von transparenten Substraten 23 und 24, die einander gegenüberliegen, und eine (nicht gezeigte) transparente Elektrode ist auf jeder Innenfläche der transparenten Substrate 23 und 24 gebildet. Ein Flüssigkristall, der einen (später beschriebenen) Magenta-Zweifarben-Farbstoff enthält, ist zwischen die transparenten Substrate 23 und 24 eingefügt. Das Gelb-Filter 29Y umfaßt ein Paar von transparenten Substraten 26 und 27, die einander gegenüberliegen, und eine (nicht gezeigte) transparente Elektrode ist auf jeder Innenfläche der transparenten Substrate 26 und 27 gebildet. Ein Flüssigkristall 28, der einen (später beschriebenen) Gelb-Zweifarben-Farbstoff enthält, ist zwischen die transparenten Substrate 26 und 27 eingefügt.
Das Cyan-Filter 29C, das Magenta-Filter 29M und das Gelb- Filter 29Y sind mit einer Wechselspannung von Wechselspannungsquellen 31 über Schaltkreise 30C, 3DM bzw. 30Y beaufschlagt. Die Schaltkreise 30C, 30M und 30Y legen wahlweise eine Wechselspannung an das Cyan-Filter 29C, das Magenta-Filter 29M bzw. das Gelb-Filter 29Y aufgrund eines Schaltsignales von der Anzeigesteuerschaltung 16, um dadurch jedes Filter anzusteuern. Wie oben beschrieben ist, ist der Ein/Aus-Betrieb jedes Filters reguliert, wodurch Licht mit irgendeiner der drei Primärfarben, d.h. Rot, Grün oder Blau, auf die reflektiven Flüssigkristall Anzeigeelemente 12 und 12' einfallen kann. Die folgende Tabelle 1 zeigt die Beziehung zwischen dem Zustand von jedem Ansteuerfilter und der Farbe des einfallenden Lichtes. Tabelle 1
Fig. 3 ist ein Kurvenzeitdiagramm, das den Grundbetrieb der Lichtwähleinheit 13 zeigt. Das Cyan-Filter 29C ist mit einer Spannung von t&sub1; bis t&sub3; beaufschlagt. Die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle wird nicht unmittelbar durch Beaufschlagen mit einer Spannung verändert, und es ist eine vorbestimmte Übergangsperiode τ erforderlich. Die Übergangsperiode τ entspricht einer Ansprecherholungsgeschwindigkeit der Flüssigkristallmoleküle hinsichtlich eines elektrischen Feldes. Selbst wenn die Anlegung der Spannung bei t&sub1; beginnt, dauert es bis t&sub2;, bis Flüssigkristallmoleküle in dem Cyan-Filter 29C tatsächlich auf die Spannung ansprechen und deren Orientierung stabil wird. Demgemäß wird das durch die Lichtwähleinheit 13 übertragene Licht während TR (von t&sub2; bis t&sub3;) Rot.
In der gleichen Weise wie oben wird eine Spannung wiederholt an das Magenta-Filter 29M, das Gelb-Filter 29Y bzw. das Cyan-Filter 29C in dieser Reihenfolge gelegt, wodurch jedes Licht, das durch die Lichtwähleinheit 13 verlaufen ist, Grün, Blau und Rot wird. Die Struktur der Lichtwähleinheit 13 ist nicht auf das vorliegende Beispiel begrenzt. Die Lichtwähleinheit 13 kann mittels drei Arten von Flüssigkristallen gebildet werden, die rote, blaue und grüne Zweifarben-Farbstoffe enthalten. Darüber hinaus ist, solange jede Farbe in eine gewünschte mit hoher Geschwindigkeit umgewandelt werden kann, jede Struktur anwendbar: beispielsweise ein Laminat von Farbpolarisationsplättchen und Flüssigkristalltafeln, ein Laminat von neutralen grauen Polarisationsplättchen und Flüssigkristalltafeln und ein mechanisches Drehfilter, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Gemäß dem in Fig. 4 dargestellten mechanischen Drehfilter wird von einer optischen Quelle 96 emittiertes Licht durch ein UV-Schnittfilter 97 übertragen, wodurch die UV-Strahlen entfernt werden. Das Licht, aus dem die UV-Strahlen entfernt sind, wird durch ein mechanisches R-, G- und B-Drehfilter 98 übertragen, um gefärbtes Licht zu sein, und das sich ergebende Licht wird durch eine Linse 99 übertragen.
Die Position der Lichtwähleinheit 13 ist nicht auf eine Stelle zwischen der optischen Quelle 1 und dem Strahltei-1er 70 begrenzt. Die Lichtwähleinheit 13 kann an jeder Stelle zwischen der optischen Quelle 1 und der Linse 5 angeordnet werden. In dem Fall, in welchem die Lichtwähleinheit 13 zwischen den Flüssigkristall-Anzeigeelementen 12 und 12' und dem Strahlteiler 70 vorgesehen ist, sind zwei Lichtwähleinheiten für die jeweiligen Flüssigkristall-Anzeigeelemente 12 und 12' erforderlich.
Ein anderes Beispiel der Lichtwchleinheit 13 ist in Fig. 2 gezeigt. Eine optische Faser 80, die Licht in drei Komponenten zerlegt, ist auf der Lichtemissionsseite einer optischen Quelle 1 vorgesehen. Durch die Faser 80 konvergiertes Licht wird in drei Komponenten geteilt. Ein optisches System, beispielsweise eine andere optische Faser 82, ist vorgesehen, um eine Lichtblende bzw. einen Lichtverschluß zwischen den optischen Fasern 80 und 82 zu legen. Die Lichtblende wird durch Farbfilter 81a, 81b und 81c sowie Lichtschaltelemente 81d, 81e und 81f für jede Komponente gebildet. Das optische System 82 setzt die durch die Lichtblende übertragenen Lichtstrahlen zusammen. Beispiele der Farbfilter 81a, 81b und 81c umfassen Farbfilter, die einen Farbstoff oder ein Pigment verwenden, und Interferenzfilter, in welchen anorganische oder organische optische Dünnfilme geschichtet sind. Beispiele eines Materials für die Lichtschaltelemente 81d, 81e und 81f umfassen Keramiken, wie beispielsweise Flüssigkristall und PLZT. Als ein für die Lichtschaltelemente 81d, 81e und 81f verwendeter Flüssigkristall ist ein Flüssigkristall mit den folgenden allgemeinen Anzeigemoden anwendbar: Dispersionstyp-Anzeigemodus, optischer Rotationstyp-Anzeigemodus, Doppelbrechungstyp-Anzeigemodus und Lichtabsorptionstyp-Anzeigemodus. Insbesondere in dem Fall, in welchem ein Hochgeschwindigkeitsansprechen erforderlich ist, ist die Verwendung eines Polymer-Dispersionstyp-Flüssigkristalles, eines Phasenübergangs-Flüssigkristalles, eines ferroelektrischen Flüssigkristalles, eines antiferroelektrischen Flüssigkristalles oder dergleichen wünschenswert.
Andere Methoden können zum Zerlegen von Licht verwendet werden. Beispielsweise wird, wie in Fig. 13 gezeigt ist, Licht aus einer Lichtquelle 1 als drei Komponenten durch Verwenden von drei Linsen 83a, 83b und 83c sowie Fasern 83d, 83e und 83f entnommen. Alternativ werden Lichtstrahlen getrennt in Filter von drei optischen Quellen (nicht gezeigt) eingeführt. Alternativ werden, wie in dem unteren Teil von Fig. 14 gezeigt ist, eine optische Quelle 1 und ein Strahlteiler 84 (oder eine Vielzahl von Zweifarben-Spiegeln) kombiniert. Zum Zusammensetzen von Licht wird, wie in der oberen Hälfte von Fig. 14 gezeigt ist, ein Strahlteiler 85 (oder eine Vielzahl von Zweifarben- Spiegeln) verwendet.

(Strahlteiler 70)

Der Strahlteiler 70 ist aus zwei Prismen 72 und 73 gebildet. Die beiden Prismen 72 und 73 sind kombiniert, so daß die jeweiligen Neigungen einander gegenüberliegen. Der Strahlteiler 70 teilt nicht-polarisiertes Licht, das auf die Neigung 70a hiervon einfällt, in das S-polarisierte Licht a und das P-polarisierte Licht b. Das S-polarisierte Licht tritt aus dem Strahlteiler 70 in das reflektive Flüssigkristall-Anzeigeelement 12 ein, und das P-polarisierte Licht b tritt aus dem Strahlteiler 70 in das reflektive Flüssigkristall-Anzeigeelement 12' ein. Der Strahlteiler 70 erlaubt es, daß das S-polarisierte Licht a, das von dem Flüssigkristall-Anzeigeelement 12 reflektiert ist, dort hindurch übertragen wird, und reflektiert das P-polarisierte Licht b, das von dem reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelement 12' auf der Neigung 70a re flektiert ist, wodurch die polarisierten Lichtstrahlen a und b aus dem Strahlteiler 70 unter der Bedingung, kombiniert zu werden, austreten.
Das optische Glied, das in der oben beschriebenen Weise arbeitet, ist nicht auf den Strahlteiler 70 begrenzt. Jedes optische Glied, das nicht-polarisiertes Licht in S- polarisiertes Licht und P-polarisiertes Licht zerlegt, und das es beiden polarisierten Lichtstrahlen erlaubt, die von den Flüssigkristall-Anzeigeelementen 12 und 12' reflektiert sind (d.h. polarisierten Lichtstrahlen mit Bildinformation), aus dem optischen Glied unter der Bedingung auszutreten, daß polarisierte Lichtstrahlen kombiniert werden, kann verwendet werden. Beispielsweise kann die Kombination einer Vielzahl von Zweifarben-Spiegeln eingesetzt werden. Es ist zu bemerken, daß die Verwendung des Strahlteilers 70 die Anzahl der Glieder reduziert und somit zu der Miniaturisierung der Vorrichtung beiträgt.

(Reflektive Flüssigkristall-Anzeigeelemente 12 und 12')

Die reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelemente 12 und 12' haben die gleiche Struktur. Die Struktur des reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementes 12 wird nunmehr beschrieben.
Das reflektive Flüssigkristall-Anzeigeelement 12 ist von einem Aktivmatrixtyp und verwendet einen Flüssigkristall in einem Modus, der ein Polarisationsplättchen einsetzt, beispielsweise einen TN-Flüssigkristall mit beispielsweise um 45º verdrillter Orientierung. Die Struktur des reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementes 12 ist in Fig. 2a gezeigt. Das reflektive Flüssigkristall-Anzeigeelement 12 umfaßt ein transparentes Substrat 17, ein Aktivmatrixsubstrat 18 und den Flüssigkristall 19. Das transparente Substrat 17 und das Aktivmatrixsubstrat 18 sind so angeordnet, daß sie einander gegenüberliegen. Auf dem Aktivmatrixsubstrat 18 ist eine Lichtreflexionstafel zum Reflektieren von Licht angeordnet, das darauf durch das transparente Substrat 17 einfällt. Eine gemeinsame Elektrode ist über nahezu der gesamten Oberfläche des transparenten Substrates 17 gebildet, die dem Aktivma trixsubstrat 18 gegenüberliegt, und mehrere Anzeigeelektroden sind in einer Matrix auf der Oberfläche des Aktivmatrixsubstrates 18 vorgesehen, die dem transparenten Substrat 17 gegenüberliegt Bereiche, wo die gemeinsame Elektrode und die Anzeigeelektroden einander überlappen, werden Anzeigebereiche (Pixels).
In den reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementen 12 und 12' liegt eine Ansteuerspannung zwischen der gemeinsamen Elektrode und den Anzeigeelektroden durch die An steuerschaltungen 14, die jeweils mit den reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementen 12 und 12' verbunden sind, wodurch eine vorbestimmte Anzeige ausgeführt wird. Das Anzeigesteuersignal, das von der Anzeigesteuerschaltung 16 übertragen ist, die den reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementen 12 und 12' gemeinsam ist, reguliert die Ansteuerschaltungen 14.
Jede Ansteuerschaltung 14 schreibt ein Ansteuersignal für ein folgendes Bild, während eine gewünschte Anzeige durch das reflektive Flüssigkristall-Anzeigeelement 12 oder 12' durchgeführt wird. Fig. 5 zeigt eine Struktur der Ansteuerschaltung 14. Die Ansteuerschaltung 14 hat einen Signalabtastteil 32, der mit dem Anzeigesteuersignal reguliert ist, Kondensatoren 33a und 33b zum Speichern eines Ansteuersignales von dem Signalabtastteil 32, einen Schalter SW&sub1;, durch den das Ansteuersignal von dem Signalabtastteil 32 geschaltet wird, um zu dem Kondensator 33a oder 33b gespeist zu sein, und einen Schalter SW&sub2;, durch den das Ansteuersignal, das im Kondensator 33a oder 33b gespeichert ist, geschaltet wird, um zu einem Pixelansteuerteil 34 gespeist zu werden. Die Ansteuerschaltung 14 ist teilweise oder ganz in das Aktivmatrixsubstrat 18 eingebaut.
In dem Fall einer dreidimensionalen Anzeige überträgt die Anzeigesteuerschaltung 16 je Vollbild ein Bildsignal für ein linkes Auge zu einer Ansteuerschaltung 14 und ein Bildsignal für ein rechtes Auge zu der anderen Ansteuerschaltung 14. Diese Bildsignale für das rechte bzw. linke Auge umfassen Bildsignale mit Rot-, Grün- und Blau-Komponenten je Vollbild. Darüber hinaus überträgt die Anzeigesteuerschaltung 16 Schaltsignale zu dem Signalabtastteil 32, um zu SW&sub1; und SW&sub2; je Vollbild gegeben zu sein, sowie jedes Bildsignal mit Rot-, Grün- und Blau-Komponenten. Die Schaltsignale sind auch zu den Schaltkreisen 30C, 30M und 30Y der Lichtwähleinheit 13 gespeist.
Die Ansteuerschaltung 14 arbeitet in der folgenden Weise:
Während jeder Flüssigkristall(Pixel) 35 durch das im Kondensator 33b gespeicherte Ansteuersignal angesteuert ist, ist ein Ansteuersignal für ein folgendes Bild, das durch den Signalabtastteil 32 und den Schalter SW&sub1; übertragen ist, in dem Kondensator 33a gespeichert. Ein derartiger Betrieb wird hinsichtlich jedes Pixels durchgeführt. Ein Ansteuersignal für ein folgendes Bild, das durch jedes Pixel anzuzeigen ist, wird in den Kondensator 33a der Ansteuerschaltungen 14 genommen. Nachdem das Ansteuersignal in die reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelemente 12 und 12' oder die Ansteuerschaltungen 14 genommen ist, wird der Schalter SW&sub1;, der so vorgesehen ist, daß er jedem Pixel entspricht, von einem Anschluß B&sub1; zu einem Anschluß A&sub1; unter einer geeigneten Zeitsteuerung geschaltet; und der Schalter SW&sub2; wird von einem Anschluß A&sub2; zu einem Anschluß B&sub2; geschaltet. Infolge des Schaltens der Schalter SW&sub1; und SW&sub2; werden Anzeigebilder der reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelemente 12 und 12' unmittelbar in folgende Bilder verändert. Das heißt, jeder Flüssigkristall 35 wird durch das im Kondensator 33a gespeicherte Ansteuersignal angesteuert. Während dieser Zeit wird ein Ansteuersignal für ein nachfolgendes Bild in dem Kondensator 33b gespeichert, wodurch das Ansteuersignal in die reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelemente 12 und 12' oder die Ansteuerschaltungen 14 genommen wird. Dann wird der oben beschriebene Betrieb wiederholt.
Wenn der oben beschriebene Betrieb durchgeführt wird, ist die Schalter-Zeitsteuerung eines Anzeigebildes, d.h. die Schalter-Zeitsteuerung der Schalter SW&sub1; und SW&sub2; mit der Farbänderung-Zeitsteuerung der Lichtwähleinheit 13 synchronisiert, wodurch eine Farbanzeige von Bildern für das rechte und das linke Auge möglich gemacht ist. Eine in Fig. 6 gezeigte Periode W&sub2; entspricht einer Ansprechcharakteristik eines Anzeigemodus, der auf das reflektive Flüssigkristall-Anzeigeelement 12 einwirkt, und es wird bevorzugt, daß die Periode W&sub2; so kurz als möglich ist.
In der Lichtwähleinheit 13 ist es möglich, ein Mischen von zwei Farben (beispielsweise Blau und Rot, Rot und Grün, Grün und Blau) zu vermeiden, indem eine geeignete Zeitsteuerung genommen wird, um jede Spannung an das Cyan-Filter 29C, das Magenta-Filter 29M und das Gelb- Filter 29Y zu legen. Aufgrund der geeigneten Zeitsteue rung zum Anlegen jeder Spannung kann eine Zeitsteuerung zum Starten einer in Fig. 6 gezeigten Periode W&sub2; geeignet ausgelegt werden.
Darüber hinaus besteht in den reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementen 12 und 12' ein Problem einer Lichtreflexion an einigen Teilen außer der Lichtreflexionstafel (beispielsweise der Oberfläche des transparenten Substrates 17, der Oberfläche der transparenten Elektrode und der Zwischenflächen zwischen verschiedenen (nicht gezeigten) Dünnfilmen, die zwischen dem transparenten Substrat 17 und dem Aktivmatrixsubstrat 18 vorgesehen sind); jedoch überwindet die Bildung von Antireflexionsfilmen auf diesen Teilen dieses Problem und ist nützlich zum Steigern von Kontrasteigenschaften.
Weiterhin besteht ein Problem von Ansprecheigenschaften für jedes Flüssigkristallelement. Da die unterste Grenze der Frequenz, bei der menschliche Augen nicht ein Flakkern einer Anzeige sehen, etwa 30 Hz beträgt, ist im vorliegenden Beispiel die erlaubte Zeit für eine Anzeige entsprechend jeder Farbe (Rot, Blau und Grün) etwa 10 ms. Um eine angemessene Anzeige innerhalb 10 ms durchzufüh ren, ist es erforderlich, daß die Ansprechzeit des reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementes einige ms oder weniger beträgt. Um jede Farbe für eine Vielzahl von Zeiten während einer Vollbildperiode anzuzeigen, ist ein Flüssigkristallelement erforderlich, das eine kurze Ansprechzeit hat. Darüber hinaus sind in dem Fall, in welchem die Lichtwähleinheit 13, die aus Filtern jeder Farbe einschließlich eines Flüssigkristallelementes gebildet ist, wie im vorliegenden Beispiel verwendet wird, die gleichen Ansprechkennlinien wie diejenigen des reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementes 12 in dem Flüssigkristallelement der Lichtwähleinheit 13 erforderlich.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung untersuchten verschiedene Flüssigkristall-Anzeigeelemente hinsichtlich der oben erwähnten Ansprechkennlinien. Als ein Ergebnis wurde gefunden, daß ein Phasenübergangsmodus, zu welchem ein Zweifarben-Farbstoff beigefügt ist, ein Polymer-Dispersionstyp-Flüssigkristall-Anzeigemodus, ein Hochgeschwindigkeits -Ansprechtyp-TN-Modus (beispielsweise ein Flüssigkristall des Zweifrequenztyps), ein homogener nematischer Flüssigkristallmodus, ein ferroelektrischer Flüssigkristall-Anzeigemodus und ein antiferroelektrischer Flüssigkristall-Anzeigemodus als ein Flüssigkristall-Anzeigemodus bevorzugt sind.
Ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines Flüssigkristall-Anzeigeelementes, das einen Polymer-Dispersionstyp-Flüssigkristall-Anzeigemodus verwendet, wird im folgenden beschrieben.
Ein Diacrylat-Oligomer und ein Photopolymerisation Initiator werden in einem nematischen Flüssigkristall E2 eines Cyanobiphenyl-Typs gelöst, um eine homogene Lösung mit einer Flüssigkristallkonzentration von 95 Gew.-% zu erhalten. Getrennt wird ein Polyimidfilm auf einem Glassubstrat mit einer transparenten Elektrode gebildet und einem Reiben unterworfen, so daß ein Vorkippwinkel des nematischen Flüssigkristalles nahezu 20 beträgt. Die erhaltene Lösung wird zwischen das so erhaltene Glassubstrat und ein Polycarbonatsubstrat eingeführt, so daß die Flüssigkristallmoleküle in einer Horizontalrichtung bezüglich des Substrates orientiert sind und die Dicke hiervon mit einem Abstandshalter reguliert ist. Die so erhaltene Zelle wird mit UV-Strahlen bestrahlt, während eine Wechselspannung von 30 V angelegt ist, wodurch das Oligomer polymerisiert wird. Danach wird das Polycarbo natsubstrat von der Zelle entfernt, und der Flüssigkristall wird durchgehend in einem organischen Lösungsmittel gelöst und dann getrocknet. Sodann wird ein anderes Glassubstrat mit einer transparenten Elektrode, gebildet in der gleichen Weise, an dem oben erwähnten Glassubstrat angebracht, um eine Tafel zu bilden. Ein Flüssigkristall ZLI-4788/000 (hergestellt durch Merck & Co., Inc.) wird in der Tafel eingeschlossen.
In dem so erhaltenen Flüssigkristall-Anzeigeelement sind die Flüssigkristallmoleküle in einer Vertikalrichtung bezüglich des Substrates bei keinem elektrischen Feld orientiert. Wenn daher Licht auf das Flüssigkristall-Anzeigeelement einfällt, ist die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtes die gleiche wie diejenige des Lichtes, das aus dem Flüssigkristallelement kommt. Wenn jedoch eine ausreichende Spannung an dem Flüssigkristall- Anzeigeelement anliegt, sind die Flüssigkristallmoleküle in der Horizontalrichtung bezüglich des Substrates orientiert. Wenn somit Licht auf das Flüssigkristall-Anzeigeelement einfällt, so daß die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle und die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtes einen Winkel bilden, ist die Polarisationsrichtung des Lichtes, das aus dem Flüssigkristall- Anzeigeelement kommt, verschieden von derjenigen des einfallenden Lichtes. Die gleichen Effekte können in dem Fall erhalten werden, in welchem elliptisch polarisiertes Licht oder zirkular polarisiertes Licht auf das Flüssigkristall-Anzeigeelement einfällt.
Gemäß einer herkömmlichen Orientierungstechnik, die die Kombination einer schrägen Verdampfung und eines Orientierungsmittels zum Realisieren einer homeotropischen Struktur verwendet, gibt es Probleme, wie beispielsweise eine Nicht-Gleichmäßigkeit der Orientierung der Flüssigkristallmoleküle und der Haltbarkeit des Flüssigkristall- Anzeigeelementes aufgrund einer Verdampfung. Dagegen ist gemäß dem oben beschriebenen Verfahren eine Verdampfung nicht erforderlich, so daß derartige Probleme ausgeschlossen sind. Darüber hinaus können gemäß dem oben erwähnten Verfahren Hochgeschwindigkeits-Ansprecheigenschaften eines Polymer-Dispersionstyp-Flüssigkristalles für das Flüssigkristall-Anzeigeelement vorgesehen werden, so daß weniger Probleme hinsichtlich eines Ansprechens im Vergleich mit dem herkömmlichen, elektrisch gesteuerten Doppelbrechungs- (ECB- )Modus auftreten. Weiterhin streut in dem Fall, in welchem ein Flüssigkristall verwendet wird, dessen Moleküle in der Horizontalrichtung unter einem elektrischen Feld orientiert sind, Licht aufgrund einer Rotationsdispersion, was zu einem verschlechterten Kontrast führt. Indem in der oben beschriebenen Weise hergestellten Flüssigkristall-Anzeigeelement sind die Flüssigkristallmoleküle in nahezu vertikaler Richtung unter keinem elektrischen Feld orientiert, so daß Licht kaum aufgrund einer Rotationsdispersion streut. Somit kann eine Anzeige mit hohem Kontrast realisiert werden.
Das oben erwähnte Flüssigkristallmaterial hat eine negative dielektrische Anisotropie, und seine Moleküle sind gleichmäßig in der Horizontalrichtung bezüglich des Substrates orientiert, wenn eine Wechselspannung anliegt. Der Strahlteiler 70 ist so angeordnet, daß die Neigung 70a und die Orientierungsrichtungen der Flüssigkristallmoleküle der reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelemente 12 und 12' einen Winkel von 45º bilden (d.h., die polarisierten Lichtstrahlen, die aus dem in Fig. 1 gezeigten Strahlteiler kommen, kreuzen einander), wodurch eine Anzeige mit hohem Kontrast ohne Hysterese erhalten werden kann.
Wie oben beschrieben ist, ist in dem vorliegenden Beispiel von der optischen Quelle 1 emittiertes Licht nach Durchgang durch die Lichtwähleinheit 13 gefärbt. Danach verläuft das Licht durch den Strahlteiler 70 und die Flüssigkristall-Anzeigeelemente 12 und 12' und kehrt zu dem Strahlteiler 70 zurück. Zu dieser Zeit werden Bild komponenten für ein rechtes Auge und ein linkes Auge gemischt, um auf die Linse 5 einzufallen. Das kombinierte Bild wird durch die Linse 5 vergrößert und auf den Schirm 6 projiziert.
Ein Betrachter beobachtet das auf dem Schirm 6 angezeigte Bild, wobei er polarisierende Augengläser (nicht gezeigt) trägt. Die polarisierenden Augengläser haben ein Polarisationsplättchen für ein rechtes Auge und ein Polarisationsplättchen für ein linkes Auge, wobei jedes Plättchen eine verschiedene Polarisationsrichtung aufweist. Beispielsweise fängt das Polarisationsplättchen für das rechte Auge polarisiertes Licht ein, das aus dem Flüssigkristall-Anzeigeelement 12' kommt (das ein Bild für ein rechtes Auge anzeigt), und das Polarisationsplättchen für ein linkes Auge fängt polarisiertes Licht ein, das aus dem Flüssigkristall-Anzeigeelement 12 kommt (das ein Bild für ein linkes Auge anzeigt). Somit kann der Betrachter durch Tragen der polarisierenden oder Polarisations- Augengläser ein Objekt dreidimensional beobachten.
Das von der optischen Quelle 1 emittierte Licht kann um mehr als 0º und weniger als 180º anstelle von 90º polarisiert sein, solange das Bild für das rechte Auge und dasjenige für das linke Auge sofort erkannt werden können. Es wird bevorzugt, daß der Winkel in dem Bereich von 45º bis 135º liegt.
Zusätzlich ist es auch möglich, daß ein Doppelbrechungsplättchen zwischen dem Strahlteiler 70 und dem Schirm 6 angeordnet wird; linear polarisierte Lichtstrahlen, die aus den reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementen 12 und 12' kommen, werden in zirkular polarisierte Licht strahlen umgesetzt, wobei die Ebene von jedem polarisierten Lichtstrahl verschieden gedreht wird, worauf sich eine Projektion auf dem Schirm 6 anschließt. In diesem Fall haben zu verwendende Augengläser Phasenplättchen und Polarisationsplättchen. Das heißt, wenn zirkular polarisiertes Licht auf die Augengläser einfällt, werden das zirkular polarisierte Licht für das rechte Auge und dasjenige für das linke Auge jeweils in linear polarisierte Lichtstrahlen durch die Phasenplättchen der Augengläser umgesetzt, wobei jede Polarisationsrichtung verschieden ist. Die linear polarisierten Lichtstrahlen verlaufen durch die Polarisationsplättchen der Augengläser, wodurch das Bild für ein rechtes Auge durch ein rechtes Auge und dasjenige für ein linkes Auge durch ein linkes Auge eingefangen wird.
In der Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige des vorliegenden Beispiels kann eine nicht-dreidimensionale Anzeige zusätzlich zu der oben erwähnten dreidimensionalen Anzeige durchgeführt werden. In dem Fall, in welchem die nicht-dreidimensionale Anzeige durchgeführt wird, werden die identischen Bilder auf den reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementen 12 und 12' angezeigt. Das heißt, die identischen Bilder werden auf den reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelementen 12 und 12' durch zwei Arten von Lichtstrahlen angezeigt, die jeweils eine verschiedene Polarisationsrichtung haben. Wenn die nicht-dreidimensionale Anzeige in der herkömmlichen Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige durchgeführt wird, wie diese in Fig. 9 gezeigt ist, so tritt ein Problem auf. Das heißt, in der herkömmlichen Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige wird eine Transmissionstyp-Flüssigkristalltafel in dem einen Polarisator verwendenden Anzeigemodus, wie beispielsweise einem TN-Modus verwendet, so daß mehr als die Hälfte der Menge des Lichtes verlorengeht und die numerische Apertur hinsichtlich der Anzahl der Pixels aufgrund des Vorhandenseins des Polarisators verringert ist, um so die Helligkeit einer Anzeige zu verschlechtern. Dagegen können gemäß der Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige des vorliegenden Beispiels alle von der optischen Quelle emittierten Lichtstrahlen zum Anzeigen eines Bildes verwendet werden, ohne in einem optischen Strahlengang verloren zu gehen. Darüber hinaus kann im Vergleich mit der Verwendung der Transmissionstyp-Flüssigkristall-Anzeigeelemente die numerische Apertur bezüglich der Anzahl der Pixels aufgrund der Verwendung der reflektiven Flüssigkristall- Anzeigeelemente 12 und 12' verbessert werden. Als ein Ergebnis kann ein bemerkenswert helle Anzeige erreicht werden.
Weiterhin ist es in der herkömmlichen Projektionstyp- Flüssigkristallanzeige erforderlich, drei Flüssigkristallelemente zu verwenden. Dagegen werden in der Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige gemäß der vorliegenden Erfindung zwei Flüssigkristall-Anzeigeelemente verwendet. Aus diesem Grund hat die vorliegende Erfindung Vorteile hinsichtlich Abmessung, Gewicht und Kosten.
Wie oben beschrieben ist, können die dreidimensionale Anzeige und die nicht-dreidimensionale Anzeige beide mit der Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige der vorliegenden Erfindung erhalten werden. In dem Fall, in welchem die nicht-dreidimensionale Anzeige mit dieser Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige erhalten wird, können nahezu alle Lichtstrahlen, die auf den Strahlteiler 70 einfallen, davon als Lichtstrahlen mit Bildinformation heraus kommen, so daß auf dem Schirm 6 ein helles Bild angezeigt werden kann. Zusätzlich wird infolge der Verwendung der reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelemente 12 und 12' die Erzeugung eines Bildes nicht nachteilhaft durch Geomagnetismus beeinflußt. Darüber hinaus wird eine Farbanzeige sofort durch Anordnen der Lichtwähleinheit 13 auf der Lichteinfallsseite der reflektiven Flüssigkristall- Anzeigeelemente 12 und 12' oder auf der Lichtausgangsseite hiervon erhalten. Ein Bild wird auf einen Schirm projiziert, so daß keine Grenze für das Gesichtsfeld besteht, und eine Anzahl von Leuten kann das Bild zusammen betrachten. Weiterhin kann die Verwendung des oben erwähnten Flüssigkristalles ein Flackern verhindern, was zu einer verbesserten Auflösung führt. Die verbesserte Auflösung kann die Miniaturisierung des dreidimensionalen Anzeigesystems realisieren.
Als ein TN-Flüssigkristall mit einer um 45º verdrillten Orientierung, der für die Flüssigkristall-Anzeigeelemente 12 und 12' verwendet wird, ist der übliche nematische Flüssigkristall anwendbar. Um eine hohe Geschwindigkeit des Ansprechens zu erhalten, ist es erforderlich, die Viskosität des Materials zu berücksichtigen. Im allgemeinen weist ein Flüssigkristall mit einer Abmessung von 35 Centipoise (cp) oder weniger Effekte zum Realisieren der vorliegenden Erfindung auf. Aus Erfahrung haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung erkannt, daß ein Flüssigkristall mit einer Abmessung von 25 cp oder weniger bevorzugt wird. Beispiele des Materials, das solche Eigenschaften aufweist, umfassen Biphenylverbindungen, Polyesterverbindungen, Cyclohexanverbindungen, Phenylpyrimidinverbindungen, Dioxanverbindungen, Diphenylacetylenverbindungen, Alkenylverbindungen, Fluorverbindungen und Mischungen hiervon. Der verdrillte Winkel des Flüssigkristalles ist nicht auf 45º begrenzt. Darüber hinaus können als ein Anzeigemodus beliebige Moden verwendet werden, die polarisiertes Licht benutzen Beispiele des Anzeigemodus umfassen einen TN-Modus, einen Phasenübergangsmodus, einen Gast-Wirtsmodus, einen Polymer-Dispersionstyp-Flüssigkristall-Anzeigemodus, einen Flüssigkristall-Anzeigemodus vom homogenen Typ, einen ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigemodus, einen antiferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigemodus und einen elektroklinischen Flüssigkristall-Anzeigemodus.
In dem vorliegenden Beispiel wird die Lichtwähleinheit 13 zum Durchführen einer Farbanzeige verwendet. Anstelle hiervon ist auch eine Farbanzeige in einer Struktur möglich gemacht, in welcher ein Farbmikrofilter auf jedem Pixel durch Farbstoffauftragung, Elektroabscheidung, Drucken usw. vorgesehen ist. In diesem Fall wird anstelle eines aufeinanderfolgenden Anzeigens von Rot-, Grün- und Blau-Komponenten durch die Flüssigkristall-Anzeigeelemente 12 und 12', während ein Bild für ein rechtes Auge oder ein Bild für ein linkes Auge auf den Schirm 6 projiziert wird, ein Farbsignal entsprechend jedem Pixel gleichzeitig übertragen, während das Bild für ein rechtes Auge oder das Bild für ein linkes Auge auf den Schirm 6 projiziert wird. Somit kann in dem ein Farbmikrofilter verwendenden System die Ansprechgeschwindigkeit, die für die reflektiven Flüssigkristall-Anzeigeelemente 12 und 12' erforderlich ist, dreimal niedriger sein als diejenige in dem Fall, in welchem die Lichtwähleinheit 13 wie in dem vorliegenden Beispiel verwendet wird. Demgemäß ist hinsichtlich des Anzeigemodus und des Flüssigkristallmaterials eine weite Auswahl infolge der reduzierten Begrenzung der Ansprechgeschwindigkeit möglich gemacht.
Für das Substrat 18 wird ein Substrat verwendet, das aus Glas oder Kristall, wie beispielsweise Silizium, hergestellt ist. Auf einem derartigen Substrat werden nichtlineare Elemente, wie beispielsweise ein Dünnfilmtransistor (TFT) oder eine Diode gebildet, und die Elemente werden aus amorphem Silizium und/oder Polysilizium gebildet. Insbesondere wird ein Kristallsubstrat gewünscht, da die Ansteuerschaltung (eine Speicherschaltung zum Speichern eines Signales) 14 sofort hinter jedem Pixel vorgesehen werden kann. Fig. 7 zeigt ein reflektives Flüssigkristall-Anzeigeelement mit einem Farbmikrofilter und einem Siliziumsubstrat. In Fig. 7 sind ein Schaltkreis und Speicherschaltungsbereiche 93 des Flüssigkristalles 92 auf einem monokristallinen Siliziumsubstrat 91 gebildet. Hier sind drei Schaltkreisbereiche 93 als eine Gruppe gebildet. Jede Elektrode 94, die auch als ein reflektiver Film wirkt, ist auf jedem Schaltkreis und Speicherschaltungsbereich 93 gebildet, und unter dieser Bedingung wird ein Gelatinefilm über der gesamten Oberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrates 91 gebildet. Jeder obere Teil des Gelatinefilmes, der den jeweiligen drei Schaltkreis- und Speicherschaltungsbereichen 93 als eine Gruppe von Pixels entspricht, wird mit Farbstoff in Rot, Grün und Blau versetzt. Die jeweiligen gefärbten Teile werden aus einem Rot-Farbfilter 94a, einem Grün-Farbfilter 94b und einem Blau-Farbfilter 94c gemacht, und die verbleibenden Teile werden als der Gelatinefilm belassen (nicht mit Farbstoff versetzter Bereich 94d). In Fig. 7 bezeichnet das Bezugszeichen 95 ein transparentes Glassubstrat, das so vorgesehen ist, daß es dem Siliziumsubstrat 91 gegenüberliegt, und ein Bezugszeichen 95a bezeichnet eine transparente Gegenelektrode, die auf der gesamten Innenfläche des Substrates 95 gebildet ist.
Darüber hinaus können die Flüssigkristall-Anzeigeelemente 12 und 12' eine Struktur haben, bei der ein Vollbildspeicher aufgebaut ist, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Das heißt, ein Flüssigkristall-Anzeigeteil 72 ist im Mittenbereich eines monokristallinen Siliziumsubstrates 71 (Basis) gebildet, und am Rand des Flüssigkristall-Anzeigeteiles 72 sind eine Flüssigkristall-Ansteuerschaltung 73, ein Schaltungsteil 74 einschließlich einer Speicherschaltung, einer Bildverarbeitungsschaltung und dergleichen gebildet. Ein Eingangssignal wird in dem Schaltungsteil 74 verarbeitet und zu der Flüssigkristall-Ansteuerschaltung 73 übertragen, wodurch ein Bild auf dem Flüssigkristall-Anzeigeteil 72 angezeigt wird.
In dem Fall, in welchem ein Flüssigkristall-Anzeigeelement von diesem Typ verwendet wird, ist, da das monokristalline Siliziumsubstrat benutzt wird, eine IC-Technik anwendbar. Das heißt, eine Mikroverarbeitungstechnik, ein Verfahren zum Erzeugen eines hochqualitativen Dünnfilmes, ein Verfahren zum Implantieren von Fremdstoffen mit hoher Genauigkeit usw. können benutzt werden. Infolge der Anwendung dieser Methoden werden zusätzlich die Vorteile der Erzielung einer hohen Genauigkeit, eines Betriebes mit hoher Geschwindigkeit und einer großen Zuverlässigkeit realisiert.
Wie oben beschrieben ist, können gemäß der vorliegenden Erfindung nahezu alle Lichtstrahlen, die auf die optischen Glieder, wie beispielsweise den Strahlteiler, den Spiegel oder dergleichen einfallen (der nicht-polarisiertes Licht in zwei Arten von polarisierten Lichtstrahlen zerlegt, die jeweils eine verschiedene Polarisationsrichtung haben), als Licht, das eine Bildinformation für rechte und linke Augen hat, oder als Licht mit einer einzigen Bildinformation herausgenommen werden. Somit kann ein helles Bild ohne Flackern dreidimensional oder nichtdreidimensional angezeigt werden. Zusätzlich kann eine Farbanzeige durchgeführt werden, indem die Lichtwähleinheit, das Farbfilter oder das mechanische R-, G- und B- Rotationsfilter auf der Seite des Flüssigkristall-Anzeigeelementes vorgesehen wird. Darüber hinaus kann die Auflösung verbessert werden, indem eine Speicherschaltung verwendet und eine IC-Mikroverarbeitungstechnik angewandt wird.
Verschiedene andere Modifikationen sind für den Fachmann ersichtlich und können von diesem vorgenommen werden. Demgemäß ist nicht beabsichtigt, daß der Bereich der Erfindung auf die obige Beschreibung begrenzt ist, sondern durch die beigefügten Patentansprüche festgelegt wird.

Claims

1. Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige mit einer optischen Quelle (1),

einer Lichtteilungseinrichtung (70) zum Teilen des Lichtes von der optischen Quelle in ein erstes Licht und ein zweites Licht, die verschiedene Polarisationsrichtungen haben, und zum Richten des ersten Lichtes und des zweiten Lichtes in voneinander verschiedene Richtungen,

einem ersten reflektierenden Flüssigkristallanzeigeelement (12) und einem zweiten reflektierenden Flüssigkristallanzeigeelement (12'), um jeweils ein erstes Bild und ein zweites Bild anzuzeigen, wobei jedes der ersten und zweiten reflektierenden Flüssigkristallanzeigeelemente ein Paar von einander gegenüberliegenden Substraten (17, 18) und eine zwischen den Substraten gelegene Flüssigkristallschicht (19) hat, das erste Licht und das zweite Licht auf das erste reflektierende Flüssigkristallanzeigeelement bzw. das zweite reflektierende Flüssigkristallanzeigeelement einfällt und dann von dort unter Mitnahme des ersten Bildes bzw. des zweiten Bildes nach außen geht,

einer Ansteuereinrichtung zum Ansteuern des ersten reflektierenden Flüssigkristallanzeigeelementes und des zweiten reflektierenden Flüssigkristallanzeigeelementes, so daß das erste Bild und das zweite Bild synchron miteinander angezeigt sind,

einer Lichtzusammensetzeinrichtung (70) zum Zusammensetzen des ersten Lichtes und des zweiten Lichtes in ein Bildlicht, und

einem Schirm (6), auf den das Bildlicht projiziert ist,

dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Flüssigkristallanzeigeelemente (12, 12') eine Vielzahl von eine Matrix auf der Oberfläche des aktiven Matrixsubstrates (18) bildenden Anzeigeelektroden zum wahlweisen Ändern optischer Charaktenstiken der Flüssigkristallschlcht durch wahlwelses Anlegen eines elektrischen Feldes an die Flüssigkristallschicht gemäß einem anzuzelgenden Bild aufweist, wodurch die ersten und zweiten Bilder elektrisch geliefert sind.

2. Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, bei der die Lichtzusammensetzeinrichtung auch als die Lichtteilungseinrichtung arbeitet.

3. Projektionstyp-Flüssigkristallanzelge nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Lichtteilungseinrlchtung ein Strahlteller ist.

4. Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin mit einer Lichtwähleinrichtung (13) zum Umsetzen des Lichtes von der optischen Quelle in ein Licht aus einem roten Licht, einem grünen Licht und einem blauen Licht.

5. Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 4, bei der die Lichtwähleinrichtung durch ein Gyan-Filter, ein Magenta-Filter und ein Gelb-Filter gebildet ist.

6. Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 4 oder 5, bei der die Lichtwähleinrichtung angesteuert ist, um wahlweise das Licht von der optischen Quelle in ein Licht aus dem roten Licht, dem grünen Licht und dem blauen Licht in einer Zeitteilungsweise umzusetzen.

7. Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 5, bei der das Cyan- Filter, das Magenta-Filter und das Gelb-Filter ein Paar von transparenten, einander gegenüberliegenden Substraten und weiterhin eine Flüssigkristallschicht zwischen dem Paar der transparenten Substrate jeweils aufweisen.

8. Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 4, bei der die Lichtwähleinrichtung ein mechanisches RGB-Drehfilter ist.

9. Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der jedes der ersten reflektierenden Flüssigkristallanzeigeelemente und der zweiten reflektierenden Flüssigkristallanzeigeelemente eine Vielzahl von Pixels und auf jedem Pixel gebildete Farbfilter hat, wobei die Vielzahl von Elektroden eine gemeinsame Elektrode, die auf einem der Substrate ausgebildet ist, und eine Vielzahl von Anzeigeelektroden, die auf dem anderen der Substrate ausgebildet sind, umfaßt, wobei Teile, an denen die gemeinsame Elektrode und die Anzeigeelektroden überlappt sind, Pixels bilden.

10. Projektionstyp-Flüssigkristallanzelge nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der wenigstens ein Substrat des Paares von Substraten ein transparentes Substrat ist und bei der das erste Licht oder das zweite Licht auf das transparente Substrat einfällt.

11. Projektionstyp-Flüsslgkristallanzeige nach Anspruch 10, bei der jedes der ersten und zweiten reflektierenden Flüssigkristallanzeigeelemente weiterhin eine Reflexionseinrichtung und eine Nicht-Reflexionseinrichtung umfaßt, die Reflexionseinrichtung gebildet ist, um dem transparenten Substrat gegenüber zu liegen und das erste Licht oder das zweite Licht reflektiert und die Nicht-Reflexionseinrichtung auf der Seite des transparenten Substrates gebildet ist, auf die das erste Licht oder das zweite Licht einfällt.

12. Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der ein Substrat des Paares von Substraten ein Siliziumsubstrat ist und bei der die Ansteuereinrichtung auf dem Siliziumsubstrat ausgebildet ist.

13. Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 11, bei der das erste reflektierende Flüssigkristallanzeigelement und das zweite reflektierende Flüssigkristallanzeigeelement jeweils eine Vielzahl von Pixels haben und bei der die Ansteuereinrichtung auf einer Rückfläche der Vielzahl von Pixels ausgebildet ist.

14. Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 12 oder 13, bei der das erste reflektierende Flüssigkristallanzeigeelement und das zweite reflektierende Flüssigkristallanzeigeelement einen Anzeigeteil haben, der aus der Vielzahl von Pixels gebildet ist, und bei der die Ansteuereinrichtung im Rand des Anzeigeteiles gebildet ist.

15. Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der ein Winkel, der durch die Polarisationsrichtungen des ersten Lichtes und des zweiten Lichtes von der Lichtteilungseinrichtung gebildet ist, in dem Bereich von 45º bis 135º liegt.

16. Projektionstyp-Flüssigkristallanzeige nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der das erste Licht und das zweite Licht von der Lichtteilungseinrichtung ein S-polarisiertes Licht und ein P-polarisiertes Licht sind, und bei der die Flüssigkristallschicht das S-polarisierte Licht in Licht mit einer P-polarisierten Komponente und das P-polarisierte Licht in Licht mit einer S-polarisierten Komponente umsetzt.