DE69622613T2 - Videoprojektionsanzeigesystem - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft eine Projektionsanzeigevorrichtung, die eine Lichtquellenanordnung, eine Lichtmodulationsanordnung, durch die ein aus der Lichtquellenanordnung emittierter Lichtstrahl nach Maßgabe eines Videosignals moduliert wird, und ein optisches Projektionssystem umfaßt, mit dem der modulierte Lichtstrahl in Vergrößerung auf einen Schirm projiziert wird.
• Heutzutage wird Forschung zur praktischen Verwendung einer derartigen Projektionsanzeigevorrichtung (nachstehend einfach als "Anzeigevorrichtung" bezeichnet) ausgeführt. Eine Anzeigevorrichtung, die eine Flüssigkristalltafel als Lichtventil in der Lichtmodulationsanordnung verwendet und die ein λ/4-Plättchen zwischen der Flüssigkristalltafel und dem optischen Projektionssystem aufweist, ist im Dokument JP-A-5-210097 beschrieben. Fig. 8(a) zeigt die Konfiguration des optischen Systems dieser herkömmlichen Anzeigevorrichtung, bei der die Lichtmodulationsanordnung eine einzige Lichtmodulationseinheit 3 unter Verwendung einer Flüssigkristalltafel umfaßt. In Fig. 8(a) durchläuft ein von einer Lichtquellenlampe 1 emittierter Lichtstrahl eine Lichtmodulationseinheit 3, die eine eingangsseitige Polarisationsplatte 4, eine Flüssigkristalltafel 5 und eine ausgangsseitige Polarisationsplatte 6 umfaßt. Der Lichtstrahl wird bei der Lichtmodulationseinheit 3 nach Maßgabe eines Videosignals in der Flüssigkristalltafel 5 moduliert und durchläuft dann die ausgangsseitige Polarisationsplatte 6, damit er linear polarisiert ist. Der die Polarisationsplatte 6 verlassende Lichtstrahl tritt in ein λ/4-Plättchen 7 ein, das so angeordnet ist, daß die Richtung seiner langsamen Achse winkelmäßig um 45º bezüglich derjenigen der Lichtdurchlaßachse der ausgangsseitigen Polarisationsplatte 6 versetzt ist. Dann wird der Lichtstrahl, der das λ/4- Plättchen 7 durchlaufen hat, durch ein optisches Projektionssystem 2 in Vergrößerung auf einen Schirm 9 projiziert. Andererseits durchläuft ein Teil des Lichtstrahls, der an der Grenzfläche zwischen der Ausgangsseite des λ/4-Plättchens 7 und Luft reflektiert wird, das λ/4-Plättchen 7 wieder in der entgegengesetzten Richtung, was zu einem linear polarisierten Lichtstrahl führt, dessen Polarisationsrichtung um 90º bezüglich der Richtung der Lichtdurchlaßachse der ausgangsseitigen Polarisationsplatte 6 versetzt ist. Daher wird dieser reflektierte Lichtstrahl von der ausgangsseitigen Polarisationsplatte 6 absorbiert und kehrt nicht zur Flüssigkristalltafel zurück.
• Fig. 8(b) zeigt eine Konfiguration des optischen Systems einer herkömmlichen Anzeigevorrichtung, bei der die Lichtmodulationsanordnung drei Lichtmodulationseinheiten 3R, 3G und 3B umfaßt, die jeweils generell wie die oben erläuterte Lichtmodulationseinheit 3 konfiguriert sind und denen jeweils ein λ/4-Plättchen 7R, 7 G bzw. 7B folgt. In Fig. 8(b) wird der aus der Lichtquellenlampe 1 emittierte Lichtstrahl in drei den drei Grundfarben rot, grün und blau entsprechende Lichtstrahlen durch ein Farbtrennsystem 10 unterteilt, das dichroitische Spiegel 101 und 102 enthält. Dann werden die drei Lichtstrahlen durch Spiegel 111, 112 und 113 zum Auftreffen auf den Lichtmodulationseinheiten 3R, 3G bzw. 3B gebracht. In jeder Lichtmodulationseinheit 3R, 3G und 3B wird der Lichtstrahl der jeweiligen Farbe durch die jeweilige Flüssigkristalltafel 5R, 5G und 5B nach Maßgabe eines Videosignals moduliert. Die modulierten Lichtstrahlen durchlaufen die jeweilige ausgangsseitige Polarisationsplatte 6R, 6G und 6B, damit sie zu linear polarisierten Lichtstrahlen werden, und treffen auf das jeweilige λ/4-Plättchen 7R, 7G, 7B auf, das in gleicher Weise angeordnet ist, wie es oben für das λ/4-Plättchen 7 erläutert ist. Dann werden die Lichtstrahlen, die das λ/4-Plättchen 7R, 7G bzw. 7B durchlaufen haben, von einem Lichtvereinigungssystem 11 wiedervereinigt und dann von dem optischen Projektionssystem 2 in Vergrößerung auf den Schirm 9 projiziert. Andererseits durchlaufen Teile der Lichtstrahlen, die an den Grenzflächen zwischen der Ausgangsseite des λ/4-Plättchens 7R, 7G bzw. 7B und Luft reflektiert werden, das λ/4-Plättchen 7R, 7G und 7B wieder in der entgegengesetzten Richtung, wodurch sie zu linear polarisierten Lichtstrahlen werden, deren Polarisationsrichtung um 90º bezüglich der Richtung der Lichtdurchlaßachse der ausgangsseitigen Polarisationsplatte 6R, 6G bzw. 6B versetzt ist. Daher werden diese reflektierten Lichtstrahlen von den ausgangsseitigen Polarisationsplatten 6R, 6G und 6B absorbiert und kehren nicht zur Flüssigkristallplatte zurück.
• Bei der oben beschriebenen herkömmlichen Anzeigevorrichtung wirken die λ/4-Plättchen 7, 7R, 7G, 7B so, daß sie verhindern, daß reflektiertes Licht erneut in eine Flüssigkristalltafel eintritt, wo es anderenfalls Fehlfunktionen verursachen könnte. Andererseits sind die Lichtstrahlen, die die Lichtmodulationseinheiten 3, 3R, 3G und 3B durchlaufen haben, in anderen Worten die Lichtstrahlen, die auf den Schirm 9 projiziert werden, zirkulär polarisiert, da sie das λ/4-Plättchen 7, 7R, 7G oder 7B durchlaufen haben. Es ist jedoch bevorzugt, wie nachstehend erläutert wird, daß der auf den Schirm projizierte Lichtstrahl oder die in das Lichtvereinigungssystem 11 eintretenden Lichtstrahlen linear polarisiert sind.
• Zum ersten wird der Fall beschrieben, in dem der in das Lichtvereinigungssystem eintretende Lichtstrahl zirkulär polarisiert ist. Im allgemeinen wird ein dichroitisches Prisma mit einer Wellenlängenselektivität für das Lichtvereinigungssystem verwendet, und gewöhnlich weist das dichroitische Prisma eine Wellenlängenselektivität entweder für die S- oder die P-polarisierte Komponente auf, da es schwierig ist, es so herzustellen, daß es beide Arten von Selektivität aufweist. Daher wird, wenn das Lichtvereinigungssystem so hergestellt wird, daß es am besten für eine S-polarisierte Komponente bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Beispiel geeignet ist, eine S-polarisierte Komponente des aus der Lichtmodulationseinheit 3R emittierten Lichtstrahls von einem Rotreflexionsfilm reflektiert und wird zum optischen Projektionssystem geleitet, aber ein Teil der P-polarisierten Komponente durchläuft den Rotreflexionsfilm. Als Folge trifft die durchlaufende Komponente des roten Lichtstrahls auf die Lichtmodulationseinheit 3B auf, die bezüglich dem Lichtvereinigungssystem 11 der Lichtmodulationseinheit 3R gegenüber angeordnet ist. Das gleiche Ergebnis wird mit den anderen Lichtmodulationseinheiten 3G und 3R erzielt.
• Zum zweiten wird der Fall beschrieben, in dem der in das optische Projektionssystem eintretende Lichtstrahl, d. h. der auf einen Schirm projizierte Lichtstrahl, zirkulär polarisiert ist. Allgemein gesagt tendiert, da die Raumbeleuchtung normalerweise an der Decke angeordnet ist, reflektiertes Licht der P-polarisierten Richtung dazu, im Vergleich zu demjenigen der S-polarisierten Richtung stärker in Erscheinung zu treten. Daher wird normalerweise ein Polarisationsschirm verwendet, der eine Funktion zum Absorbieren von Licht der P-polarisierten Richtung aufweist. Wenn jedoch der auf den Schirm projizierte Lichtstrahl zirkulär polarisiert ist, wird die P-polarisierte Komponente nicht nur des Lichts der Raumbeleuchtung sondern auch des auf den Schirm projizierten Lichtstrahls vom Polarisationsschirm absorbiert. Dies verursacht die Probleme, daß die Intensität des auf den Schirm projizierten Lichtstrahls beträchtlich reduziert wird und die Helligkeit eines Bildes verringert wird. Daher ist es bevorzugt, daß der auf den Schirm projizierte Lichtstrahl oder das auf das Lichtvereinigungssystem auftreffende Licht linear polarisiert ist.
• Eine Projektionsanzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist in JP-A-04-151193 offenbart. Bei diesem Stand der Technik weist der polarisierte Lichtstrahl auf der Ausgangsseite des ersten Phasenplättchens eine Durchlaßachse von 45º zur Horizontalrichtung auf. Das zweite Phasenplättchen ist ein λ/4-Plättchen, das eingesetzt wird, um die Polarisationsrichtung des linear polarisierten Lichts in die Vertikalrichtung zu drehen.
• Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Projektionsanzeigevorrichtung zu schaffen, bei der verhindert wird, daß ein von der Grenzfläche zwischen einer Polarisationsplatte oder einem λ/4- Plättchen und Luft reflektierter Lichtstrahl erneut in eine Flüssigkristalltafel eintritt, während ein auf einen Schirm projizierter Lichtstrahl oder in ein Lichtvereinigungssystem eintretendes Licht linear polarisiert wird, um eine Anzeigevorrichtung zu schaffen, die gute Anzeigeeigenschaften aufweist.
• Diese Aufgabe wird mit einer Projektionsanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sowie Vorteile und durch die Erfindung erzielte Wirkungen werden nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen.
• Fig. 1 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Wirkungen dieser Erfindung.
• Fig. 2(a) und (b) zeigen Phasenänderungen unterschiedlich polarisierter Lichtkomponenten.
• Fig. 3 bis 7 stellen das optische System von Anzeigevorrichtungen gemäß einer ersten bis fünften Ausführungsform der Erfindung dar.
• Fig. 8(a) zeigt eine herkömmliche Projektionsanzeigevorrichtung unter Verwendung einer Lichtmodulationseinheit.
• Fig. 8(b) zeigt eine herkömmliche Projektionsanzeigevorrichtung unter Verwendung dreier Lichtmodulationseinheiten.
• Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird nun ausführlich unter Bezug auf die Fig. 1 bis 3 erläutert.
• Fig. 3 zeigt das optische System der Anzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die eine einzige Lichtmodulationseinheit aufweist. Die Lichtmodulationseinheit 3 ist im Weg eines Lichtstrahls angeordnet, der aus der Lichtquelle 1 emittiert wird, die eine Halogen- Metalldampflampe sein kann. Die Lichtmodulationseinheit 3 umfaßt die zwischen der eingangsseitigen und der ausgangsseitigen Polarisationsplatte 4 bzw. 6 angeordnete Flüssigkristalltafel 5, und ihr folgt ein erstes Phasenplättchen 7. Die Flüssigkristalltafel 5 kann abhängig davon, ob ein Farbbild oder ein Schwarzweißbild projiziert werden soll, entweder eine Farbtafel oder eine Monochromtafel sein. Die Polarisationsplatte 6 ist vorzugsweise so angeordnet, daß die Richtung ihrer Lichtdurchlaßachse gleich ist wie diejenige einer S-polarisierten Komponente des Lichtstrahls. Das erste Phasenplättchen 7 ist optisch fest an der Ausgangsseite der Polarisationsplatte 6, d. h. der von der Flüssigkristalltafel 5 entfernten Seite, angeordnet. Ein Phasenplättchen 8 ist auf der Ausgangsseite des ersten Phasenplättchens 7 angeordnet. Ein einachsiger nachgiebiger Film, der ein λ/4-Plättchen bildet, kann für das erste Phasenplättchen 7 und das zweite Phasenplättchen 8 verwendet werden. Das erste Phasenplättchen 7 ist vorzugsweise so angeordnet, daß die Richtung seiner langsamen Achse um 45 Grad bezüglich derjenigen der Lichtdurchlaßachse der Polarisationsplatte 6 versetzt ist, und das zweite Phasenplättchen 8 ist vorzugsweise so angeordnet, daß die Richtung seiner langsamen Achse um 90 Grad bezüglich derjenigen des ersten Phasenplättchens 7 versetzt ist. "Langsame Achse" bedeutet eine Richtung eines Phasenplättchens mit einem relativ hohen Brechungsindex, und "schnelle Achse" bedeutet eine Richtung des Phasenplättchens mit einem relativ niedrigen Brechungsindex. Die schnelle Achse steht senkrecht zur langsamen Achse. Das optische Projektionssystem ist auf der Ausgangsseite des zweiten Phasenplättchens 8 angeordnet.
• Zur Erläuterung der Wirkung der Erfindung wird Bezug auf die Fig. 1 und die Fig. 2(a) und (b) genommen. In Fig. 1 wird ein von der Lichtquelle 1 emittierter Lichtstrahl 181 von der Flüssigkristalltafel LCD moduliert und dann linear polarisiert, indem er die ausgangsseitige Polarisationsplatte 6 durchläuft, deren Lichtdurchlaßachse in der Figur vertikal ist, so daß auch die Polarisationsrichtung 131 vertikal ist. Wenn der linear polarisierte Lichtstrahl das erste Phasenplättchen 7 durchläuft, das wie oben erläutert angeordnet ist, wird die Phase einer ersten Komponente des Strahls, deren Schwingungsebene die langsame Achse 141 des ersten Phasenplättchens 7 enthält, um 1/4 der Wellenlänge im Vergleich zu derjenigen einer zweiten Komponente verzögert, deren Schwingungsebene die schnelle Achse 142 des ersten Phasenplättchens 7 enthält. Als Folge wird der Lichtstrahl 132, der aus dem ersten Phasenplättchen 7 emittiert wird, zirkulär polarisiert. Fig. 2(a) zeigt die Phasenänderungen der zwei Komponenten des Lichtstrahls, wenn er das erste Phasenplättchen 7 durchläuft. Die vertikale Achse zeigt die Amplitude der Lichtkomponenten, und die horizontale Achse zeigt die Zeit. Die durchgezogene Linie 13a repräsentiert die erste Komponente, die gestrichelte Linie 13b repräsentiert die zweite Komponente, 150 bezeichnet die Periode, mit der der Lichtstrahl von der Polarisationsplatte 6 zum ersten Phasenplättchen 7 läuft, 151 bezeichnet die Periode, mit der der Lichtstrahl das erste Phasenplättchen 7 von der Seite der Polarisationsplatte 6 durchläuft, und 152 bezeichnet die Periode, mit der der Lichtstrahl vom ersten Phasenplättchen 7 zum zweiten Phasenplättchen 8 läuft.
• Wenn der Lichtstrahl 132, der durch Durchlaufen des ersten Phasenplättchens 7 zirkulär polarisiert worden ist, das zweite Phasenplättchen 8 durchläuft, das wie oben erläutert angeordnet ist, wird die Phase der zweiten Komponente 13b des Strahls, deren Schwingungsebene die langsame Achse 143 des zweiten Phasenplättchens 8 und die schnelle Achse 142 des ersten Phasenplättchens 7 enthält, um 1/4 der Wellenlänge im Vergleich zu derjenigen der ersten Kom ponente 13a verzögert, deren Schwingungsebene die schnelle Achse 144 des zweiten Phasenplättchens 8 und die langsame Achse 141 des ersten Phasenplättchens 7 enthält. Als Folge ist der Lichtstrahl 133, der aus dem zweiten Phasenplättchen 8 emittiert wird, linear polarisiert, wobei er die gleiche Polarisationsrichtung wie der Lichtstrahl 131 nach dem Durchlaufen der Polarisationsplatte 6 aufweist. Fig. 2(b) zeigt Phasenänderungen der zwei Komponenten des Lichtstrahls, wenn er das zweite Phasenplättchen durchläuft. Wieder zeigt die vertikale Achse die Amplitude der Lichtkomponenten, und die horizontale Achse zeigt die Zeit. Die durchgezogene Linie 13a repräsentiert die erste Komponente, deren Schwingungsebene die schnelle Achse 144 des zweiten Phasenplättchens 8 enthält, die gestrichelte Linie 13b repräsentiert die zweite Komponente, deren Schwingungsebene die langsame Achse 143 des zweiten Phasenplättchens 8 enthält, 152 bezeichnet die Periode, mit der der Lichtstrahl vom ersten Phasenplättchen 7 zum zweiten Phasenplättchen 8 läuft, 153 bezeichnet die Periode, mit der der Lichtstrahl das zweite Phasenplättchen 8 von der Seite des ersten Phasenplättchens 7 her durchläuft, und 154 bezeichnet die Periode, mit der der Lichtstrahl vom zweiten Phasenplättchen 8 zum optischen Projektionssystem 2 läuft. Das an der Grenzfläche zwischen der Ausgangsseite des ersten und der Eingangsseite des zweiten Phasenplättchens und Luft reflektierte Licht wird betrachtet. Lichtstrahlen 134, 135, die durch Grenzflächen zwischen der Ausgangsseite des ersten Phasenplättchens 7 und Luft bzw. der Eingangsseite des zweiten Phasenplättchens 8 und Luft reflektiert werden, durchlaufen das erste Phasenplättchen 7 in entgegengesetzter Richtung. Diese Lichtstrahlen werden dann von der Polarisationsplatte 6 absorbiert und kehren nicht zur Flüssigkristalltafel LCD zurück, da sie linear polarisierte Lichtstrahlen sind, deren Polarisationsachse senkrecht zur Lichtdurchlaßachse der Polarisationsplatte 6 ist.
• Während ein λ/4-Plättchen bevorzugt ist, sind das bei der Erfindung eingesetzte erste und zweite Phasenplättchen nicht auf λ/4-Plättchen beschränkt, und es können beliebige andere Mittel dazu verwendet werden, um zu vermindern oder zu verhindern, daß das reflektierte Licht wieder in die Flüssigkristalltafel eintritt, solange die Phasen der Komponenten des Lichtstrahls dadurch relativ zueinander geeignet verschoben werden können. Auch die Konfiguration, bei der die Polarisationsplatte 6 und das erste Phasenplättchen 7 optisch aneinander befestigt sind, trägt dazu bei zu verhindern, daß reflektiertes Licht in die Flüssigkristalltafel zurückkommt, da keine polarisierende Grenzfläche Platte/Luft vorhanden ist. Bei der oben beschriebenen Erfindung kann verhindert werden, daß ein vom optischen Projektionssystem reflektierter Lichtstrahl und ähnliches in die Flüssigkristalltafel Wiedereintritt, und da der vom optischen Projektionssystem auf den Schirm projizierte Lichtstrahl linear polarisiert ist, kann ein Polarisationsschirm verwendet werden. Dadurch wird es möglich, die Lichtmenge von einer Raumbeleuchtung, die von einem Schirm reflektiert wird, um die Hälfte zu reduzieren und dennoch einen auf den Schirm projezierten Lichtstrahl effektiv zu reflektieren. D. h., wenn der vom optischen Projektionssystem auf den Schirm projizierte Lichtstrahl S-polarisiert ist und der Polarisationsschirm, der Licht der P- polarisierten Richtung absorbiert, verwendet wird, kann Licht von einer an der Decke befestigten Raumbeleuchtung, das von der P-polarisierten Richtung ist, absorbiert werden, und es wird möglich, das Licht von der Raumbeleuchtung am effektivsten zu absorbieren. Daher erleidet eine die vorliegende Erfindung beinhaltende Anzeigevorrichtung keine Funktionsfehler und weist eine gute Farbreproduzierbarkeit auf, was einen hohen Kontrast ermöglicht.
• Fig. 4 zeigt das optische System einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform verwendet drei Lichtmodulationseinheiten 3R, 3G und 3B, denen jeweils ein erstes und ein zweites Phasenplättchen zugeordnet sind. Der Aufbau jeder der drei Lichtmodulationseinheiten 3R, 3G und 3B und derjenige der Phasenplättchen 7R, 8R, 7G, 8G, 7B und 8B ist im wesentlichen gleich wie derjenige der Lichtmodulationseinheit 3 bzw. der Phasenplättchen 7 und 8 der ersten Ausführungsform, und es werden die gleichen Bezugszahlen mit einem angehängten Buchstaben verwendet, der sich auf die jeweilige Farbe bezieht, um die entsprechenden Elemente zu bezeichnen. In diesem Fall sind jedoch die Flüssigkristalltafeln 5R, 5G und 5B Monochromtafeln. Ein zwei dichroitische Spiegel 101 und 102 umfassendes Farbtrennsystem 10 ist vorgesehen, um den von der Lichtquelle 1 emittierten Lichtstrahl in drei den Grundfarben rot, grün und blau entsprechende Lichtstrahlen zu unterteilen. Der auf dem Weg des Lichtstrahls von der Lichtquelle angeordnete Spiegel 101 reflektiert rotes Licht, während er grünes und blaues Licht durchläßt. Der auf dem Weg des grünen und des blauen Lichtstrahls, die vom Spiegel 101 durchgelassen wurden, angeordnete Spiegel 102 reflektiert grünes Licht und läßt blaues Licht durch. Spiegel 171, 172 und 173 sind angeordnet, um den blauen und den roten Lichtstrahl abzulenken, so daß die Lichtstrahlen der drei Grundfarben rot, grün und blau zu den Lichtmodulationseinheiten 3R, 3G bzw. 3B geleitet werden. Ein Lichtvereinigungssystem 11 ist auf der Ausgangsseite der zweiten Phasenplättchen 8R, 8G und 8B angeordnet, und das optische Projektionssystem ist auf der Ausgangsseite des Vereinigungssystems angeordnet, um die wiedervereinigten Lichtstrahlen zu empfangen.
• Die Wirkung der Erfindung bei Anwendung auf eine Anzeigevorrichtung mit mehreren Lichtmodulationseinheiten entsprechend mehreren Farben wird nachstehend ausführlich erläutert. Der von der Lichtquelle 1 emittierte Lichtstrahl wird mittels des Farbtrennsystems 10 in Lichtstrahlen der drei Grundfarben rot, grün und blau unterteilt. Dann wird jeder Lichtstrahl auf die entsprechende der Lichtmodulationseinheiten 3R, 3G und 3B gegeben, um in den jeweiligen Flüssigkristalltafeln 5R, 5G oder 5B nach Maßgabe eines jeweiligen von RGB-Farbvideosignalen moduliert zu werden. Danach durchlaufen die Lichtstrahlen die ausgangsseitigen Polarisationsplatten 6R, 6G und 6B und werden als linear polarisierte Lichtstrahlen emittiert. Die modulierten Lichtstrahlen durchlaufen die ersten Phasenplättchen 7R, 7G und 7B, wodurch sie zu zirkulär polarisierten Lichtstrahlen werden, die dann zu den zweiten Phasenplättchen 8R, 8G und 8B hin emittiert werden. Bei Durchlauf der zweiten Phasenplättchen 8R, 8G und 8B werden die Lichtstrahlen wieder linear polarisiert und werden dann zum Auftreffen auf das Lichtvereinigungssystem 11 gebracht.
• Vorzugsweise wird ein dichroitisches Prisma für das Lichtvereinigungssystem 11 verwendet, es ist jedoch im allgemeinen schwierig, wie oben ausgeführt, ein dichroitisches Prisma so herzustellen, daß es sowohl eine S- als auch eine P-Wellenlängenselektivität aufweist. Daher wird das dichroitische Prisma gewöhnlich so hergestellt, daß es Wellenlängenselektivität entweder für die S- oder für die P-polarisierte Komponente aufweist. Erfindungsgemäß sind die das Lichtvereinigungssystem 11 erreichenden Lichtstrahlen linear polarisiert, und das dichroitische Prisma 11 weist die Wellenlängenselektivität für einen Lichtstrahl auf, dessen Polarisationsrichtung gleich ist wie diejenige der linear polarisierten Lichtstrahlen. Als Folge wird verhindert, daß der blaue Lichtstrahl den Blaureflexionsfilm 11B durchläuft.
• Andererseits durchläuft ein an Grenzflächen zwischen der Ausgangsseite der ersten Phasenplättchen 7R, 7G und 7B oder der Eingangsseite der zweiten Phasenplättchen 8R, 8G und 8B und Luft reflektierter Lichtstrahl die ersten Phasenplättchen 7R, 7G und 7B in der entgegengesetzten Richtung. Aus dem gleichen Grund wie oben erläutert, werden jedoch derartige reflektierte Lichtstrahlen von den ausgangsseitigen Polarisationsplatten 6R, 6G und 6B absorbiert und kehren nicht zur Flüssigkristalltafel zurück. In diesem Fall werden, wenn die ersten und die zweiten Phasenplättchen λ/4-Plättchen sind und wenn die Richtung der langsamen Achse der ersten Phasenplättchen 7R, 7G und 7B um 45º bezüglich derjenigen der Lichtdurchlaßachse der Polarisationsplatten 6R, 6G und 6B versetzt sind, Teile der auf das Lichtvereinigungssystem 11 auftreffenden Lichtstrahlen, die an der Lichteintrittsfläche des Lichtvereinigungssystems 11 reflektiert werden und zu den Polarisationsplatten 6R, 6G und 6B zurückkehren, vollständig linear polarisiert. Daher wird eine Anzeigevorrichtung geschaffen, die vor Funktionsfehlern bewahrt ist und eine gute Farbreproduzierbarkeit aufweist, was einen hohen Kontrast ermöglicht.
• Wenn die ersten und die zweiten Phasenplättchen so angeordnet sind, daß die Richtung ihrer langsamen Achse um 90º zueinander versetzt sind, ist die Polarisationsrichtung des auf das Lichtvereinigungssystem 11 auftreffenden Lichtstrahls gleich wie die Richtung der Lichtdurchlaßachse der Polarisationsplatten 6R, 6G und 6B.
• Es ist bevorzugt, daß die Lichtmodulationseinheit und die ersten und die zweiten Phasenplättchen so angeordnet sind, daß die Polarisationsrichtung der Lichtstrahlen jeder Farbe, die auf das Lichtvereinigungssystem auftreffen, gleich ist. Die Verwendung eines dichroitischen Prismas mit einer Wellenlängenselektivität, die für diese Polarisationsrichtung geeignet ist, kann verhindern, daß die Wellenlängenselektivität des dichroitischen Prismas das projizierte Bild verschlechtert. Es ist bevorzugt, daß die Polarisationsrichtung in der S-Polarisationsrichtung ist, da im allgemeinen ein S-polarisiertes dichroitisches Prisma leichter und zu geringeren Kosten hergestellt werden kann als ein P-polarisiertes.
• Des weiteren ist es bevorzugt, daß die ersten und die zweiten Phasenplättchen jeweils entsprechend der betreffenden Lichtmodulationseinheit angeordnet sind und so hergestellt sind, daß sie am besten geeignet für den auf die Lichtmodulationseinheit auftreffenden Farblichtstrahl sind. Die ersten und die zweiten Phasenplättchen, die für den roten, den grünen und den blauen Lichtstrahl verwendet werden, sind unterschiedlich, da jeder Farblichtstrahl eine andere Wellenlänge besitzt. Die Auswahl der ersten und der zweiten Phasenplättchen abhängig von der Farbe des jeweiligen Lichtstrahls ermöglicht es, die Intensität des zur Flüssigkristalltafel zurückkommenden reflektierten Lichtstrahls minimal zu halten.
• Außerdem ist es möglich, daß die ersten und die zweiten Phasenplättchen am besten geeignet für blaues Licht gemacht werden. Die Verwendung von am besten für blaues Licht geeigneten ersten und zweiten Phasenplättchen verhindert, daß reflektiertes blaues Licht erneut in eine Flüssigkristalltafel eintritt. Einerseits ist die Intensität von blauem Licht unter den reflektierten Lichtstrahlen die höchste, da sich dessen Wellenlänge auf der Seite kurzer Wellenlängen befindet. Andererseits tendiert ein aus Polysilicium gebildeter Dünnfilmtransistor, der in der Flüssigkristalltafel enthalten sein kann, dazu, blaues Licht mehr als anderes zu absorbieren. Daher ist es durch Verwendung von Phasenplättchen, die so hergestellt sind, daß sie für blaues Licht am besten geeignet sind, möglich, effektiv zu verhindern, daß Licht in die Flüssigkristalltafel zurückkehrt, das anderenfalls einen Fehler in der Funktion der Transistoren verursachen könnte. Außerdem kann in diesem Fall eine kostengünstige Vorrichtung geschaffen werden, da sie nur einen Typ von Phasenplättchen erfordert.
• Darüber hinaus ist es aus dem vorgenannten Grund möglich, daß die ersten und die zweiten Phasenplättchen nur auf der Ausgangsseite der Polarisationsplatte der Lichtmodulationseinheit 3B angeordnet sind, um den blauen Lichtstrahl zu modulieren.
• Des weiteren ist es bevorzugt, daß das erste Phasenplättchen und die Polarisationsplatte einerseits sowie das zweite Phasenplättchen und die Lichtvereinigungsanordnung andererseits optisch miteinander verbunden sind, weil dann kein Zwischenraum zwischen der Lichtvereinigungsanordnung und Luft sowie der Polarisationsplatte und Luft vorhanden ist, was verhindert, daß reflektiertes Licht in die Flüssigkristalltafel zurückkommt.
• Die Fig. 5 und 6 zeigen das optische System der Anzeigevorrichtung gemäß einer dritten bzw. einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Die dritte und die vierte Ausführungsform sind insofern ähnlich wie die zweite Ausführungsform, als ein Lichtstrahl in drei den drei Grundfarben entsprechende Lichtstrahlen unterteilt wird, die Farbstrahlen dann eine jeweilige Lichtmodulationseinheit sowie erste und zweite Phasenplättchen durchlaufen, wonach sie zu einem einzigen Lichtstrahl wiedervereinigt werden. Die obige Erläuterung der zweiten Ausführungsform gilt auch für diesen "Chrominanz"-Teil der dritten und der vierten Ausführungsform in gleicher Weise und wird daher nicht wiederholt. Wie später ausführlicher beschrieben wird, unterscheidet sich die vierte Ausführungsform von der zweiten und von der dritten Ausführungsform hinsichtlich der Position der Lichtmodulationseinheiten und Phasenplättchen und des Aufbaus des Lichtvereinigungssystems.
• Sowohl die dritte als auch die vierte Ausführungsform enthalten zusätzlich zur zweiten Ausführungsform einen "Luminanz"-Teil, der ein weiteres Lichttrennsystem 161, einen Spiegel 174, eine vierte Lichtmodulationseinheit und ein weiteres Lichtvereinigungssystem umfaßt. Das Trennsystem 161, das ein polarisierender Strahlteiler sein kann, ist so angeordnet, daß er den Lichtstrahl von der Lichtquelle 1 in P- und S-polarisierte Lichtkomponenten unterteilt. Bei der dritten und der vierten Ausführungsform ist es die S-polarisierte Lichtkomponente und nicht direkt der aus der Lichtquelle emittierte Lichtstrahl, der zum Auftreffen auf das Trennsystem 10 des Chrominanzteils gebracht wird. Die P-polarisierte Lichtkomponente wird andererseits vom Spiegel 174 so abgelenkt, daß sie auf die Lichtmodulationseinheit 31 des Luminanzteils auftrifft. Die eine eingangsseitige Polarisationsplatte 41, eine Flüssigkristalltafel 51 und eine ausgangsseitige Polarisationsplatte 61 umfassende Lichtmodulationseinheit 31 sowie ein erstes und ein zweites Phasenplättchen 71 bzw. 81 sind in gleicher Weise aufgebaut und angeordnet wie beim Chrominanzteil, und die Details werden hier nicht wiederholt. Das Vereinigungssystem 162, das ebenfalls ein polarisierender Strahlteiler sein kann, weist ein auf der Ausgangsseite des zweiten Phasenplättchens 81 angeordnetes Ende und ein auf der Ausgangsseite des Vereinigungssystems 11 angeordnetes anderes Ende auf. Das optische Projektionssystem 2 ist am ausgangsseitigen Ende des Vereinigungssystems 162 angeordnet.
• Gemäß Fig. 5 wird der aus der Lichtquelle 1 emittierte Lichtstrahl durch das Trennsystem 161 in eine P-polarisierte Komponente und eine S-polarisierte Komponente unterteilt. Die P-polarisierte Komponente wird mittels des Spiegels 174 zum Auftreffen auf das Luminanzlichtmodulationssystem 31 gebracht und in der Flüssigkristalltafel 51 nach Maßgabe eines Luminanzsignals moduliert. Der modulierte Strahl durchläuft die Polarisationsplatte 61, das erste Phasenplättchen 71 und das zweite Phasenplättchen 81 in dieser Reihenfolge und wird auf der Basis der oben unter Verwendung von Fig. 1 beschriebenen Effekte zu einem linear polarisierten Lichtstrahl. Dieser Lichtstrahl wird dann zum Vereinigungssystem 162 emittiert. Andererseits wird die S- polarisierte Komponente durch das Farbtrennsystem 10 in die drei Farbstrahlen unterteilt. Die drei Farbstrahlen werden in gleicher Weise behandelt, wie es für die zweite Ausführungsform beschrieben wurde, und vom Vereinigungssystem 11 wiedervereinigt. Die von der S-polarisierten Lichtkomponente abgeleiteten wiedervereinigten Lichtstrahlen und die aus dem Phasenplättchen 81 emittierte P-polarisierte Lichtkomponente werden schließlich vom Vereinigungssystem 162 wiedervereinigt. Die wiedervereinigten Komponenten werden zum optischen Projektionssystem 2 emittiert.
• An Grenzflächen zwischen der Ausgangsseite der ersten Phasenplättchen 7R, 7G, 7B und 71 oder der Eingangsseite der zweiten Phasenplättchen 8R, 8G, 8B und 81 und Luft reflektiertes Licht durchläuft das erste Phasenplättchen 7R, 7G, 7B und 71 in der entgegengesetzten Richtung. Dieses reflektierte Licht wird von den Polarisationsplatten 6R, 6G, 6B und 61 absorbiert und kehrt nicht in die jeweilige Flüssigkristalltafel zurück, da es linear polarisiertes Licht ist, dessen Polarisationsachse senkrecht zur Lichtdurchlaßachse der jeweiligen Polarisationsplatte 6R, 6G, 6B und 61 ist.
• Bei der vierten Ausführungsform von Fig. 6 trennt ein Lichttrennsystem 161' den Lichtstrahl von der Lichtquelle 1 in P- und S-polarisierte Lichtkomponenten. Die Lichtmodulationseinheit 3B und die Phasenplättchen 7B und 8B sind zwischen den Spiegeln 171 und 172 angeordnet. Die Lichtmodulationseinheit 3G und die Phasenplättchen 7G und 8G sind zwischen dem dichroitischen Spiegel 102 und einem dichroitischen Spiegel 175 angeordnet. Die Lichtmodulationseinheit 3R und die Phasenplättchen 7R und 8R sind zwischen dem dichroitischen Spiegel 101 und einem dichroitischen Spiegel 173' angeordnet. Der Spiegel 175 vereinigt den modulierten blauen Lichtstrahl und den modulierten grünen Lichtstrahl, und der Spiegel 173' vereinigt den modulierten roten Lichtstrahl mit den beiden vorgenannten. Die wiedervereinigten Farblichtstrahlen treten in eine Seite eines Lichtvereinigungssystems 162 ein, und die modulierte Luminanzkomponente tritt an dessen anderer Seite ein. Ein zusammengesetzter Lichtstrahl wird aus dem Lichtvereinigungssystem 162 zum Projektionssystem 2 emittiert.
• Fig. 7 zeigt das optische System einer Anzeigevorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Die fünfte Ausführungsform ist eine Modifikation der ersten Ausführungsform, wobei der Luminanzteil der dritten und der vierten Ausführungsform zur ersten Ausführungsform hinzugefügt ist. Das Trennsystem 161, das ein polarisierender Strahlteiler sein kann, ist so angeordnet, daß er den Lichtstrahl von der Lichtquelle 1 in P- und S-polarisierte Lichtkomponenten unterteilt. Ein Spiegel 174 ist so im Weg der P-polarisierten Lichtkomponente angeordnet, daß er sie zur Lichtmodulationseinheit 31 ablenkt. Die (Luminanz-)Lichtmodulationseinheit 31 und die Phasenplättchen 71 und 81 können gleich sein wie jene der dritten oder der vierten Ausführungsform. Das Vereinigungssystem 162, das ein polarisierender Strahlteiler sein kann, ist auf der Ausgangsseite des zweiten Phasenplättchens 81 angeordnet. Andererseits ist ein Spiegel 176 so im Weg der S-polarisierten Lichtkomponente angeordnet, daß er sie zur (Chrominanz-)Lichtmodulationseinheit 32 ablenkt. Der Aufbau und die Anordnung der eine eingangsseitige Polarisationsplatte 42, eine Flüssigkristalltafel 52 und eine ausgangsseitige Polarisationsplatte 62 umfassenden Lichtmodulationseinheit 32 sowie des ersten und des zweiten Phasenplättchens 72 bzw. 82 können gleich sein wie jene der entsprechenden Elemente der ersten Ausführungsform. Die Polarisationsplatte 62 ist so angeordnet, daß die Richtung ihrer Lichtdurchlaßachse gleich ist wie diejenige des S-polarisierten Lichtstrahls. Das Vereinigungssystem 162 ist auf den Ausgangsseiten der zweiten Phasenplättchen 72 und 82 so angeordnet, daß die S- und die P-polarisierten Komponenten wiedervereinigt werden, die in dem Chrominanz- bzw. dem Luminanzteil verarbeitet worden sind. Das optische Projektionssystem 2 ist auf der Ausgangsseite des Vereinigungssystems 162 angeordnet.

Claims (14)

1. Projektionsanzeigevorrichtung, umfassend:

eine Lichtquellenanordnung (1),

zumindest eine Lichtverarbeitungseinheit (3, 7, 8; 3R, 3B, 3G, 7R, 7B, 7G, 8R, 8B, 8G; 31, 71, 81; 32, 72, 82), enthaltend

eine Lichtmodulationseinheit (3; 3R, 3B, 3G; 31; 32) mit einer Flüssigkristalltafel (5; 5R, 5B, 5G; 51; 52) und einer Polarisationsplatte (6; 6R, 6B, 6G; 61, 62), die auf einer Lichtausgangsflächenseite der Flüssigkristalltafel angeordnet sind, zum Modulieren von aus der Lichtquellenanordnung emittiertem Licht nach Maßgabe eines Signals, und

ein erstes Phasenplättchen (7; 7R, 7B, 7G; 71; 72), das auf der Ausgangsseite der Polarisationsplatte vorgesehen ist und so ausgebildet ist, daß es die Polarisation eines linear polarisierten Lichtstrahls, der die Lichtmodulationseinheit durchlaufen hat, abändert, und

eine Projektionsanordnung (2) zum Projizieren des modulierten Lichts in Vergrößerung auf einen Schirm (9),

dadurch gekennzeichnet, daß

das erste Phasenplättchen (7; 7R, 7B, 7G; 71; 72) so ausgebildet ist, daß es den linear polarisierten Lichtstrahl in einen zirkulär polarisierten Lichtstrahl abändert, und

die zumindest eine Lichtverarbeitungseinheit des weiteren ein zweites Phasenplättchen (8; 8R, 8B, 8G; 81; 82) enthält, das auf der Ausgangsseite des ersten Phasenplättchens vorgesehen ist, zum Abändern des zirkulär polarisierten Lichtstrahls, der das erste Phasenplättchen durchlaufen hat, in einen linear polarisierten Lichtstrahl, der von der Projektionsanordnung zu projizieren ist, wobei die Ausgangsseite des ersten Phasenplättchens und die Eingangsseite des zweiten Phasenplättchens zwischen sich einen Spalt aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der sowohl das erste als auch das zweite Phasenplättchen (7, 8; 7R, 7B, 7G, 8R, 8B, 8G; 71, 81; 72, 82) ein λ/4-Plättchen sind und die langsame Achse des ersten Phasenplättchens um 45º bezüglich der Lichtdurchlaßachse der Polarisationsplatte versetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die langsame Achse des zweiten Phasenplättchens (8; 8R, 8B, 8G; 81; 82) um 90º bezüglich der langsamen Achse des ersten Phasenplättchens (7; 7R, 7B, 7G; 71; 72) versetzt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, bei der die Lichtmodulationseinheit (3; 3R, 3B, 3G; 31; 32), das erste Phasenplättchen (7; 7R, 7B, 7G; 71; 72) und das zweite Phasenplättchen (8; 8R, 8B, 8G; 81; 82) so angeordnet sind, daß der auf den Schirm (9) projizierte Lichtstrahl S-polarisiert ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend:

eine Lichtquellenanordnung (1), die Licht emittieren kann, das die drei Primärfarben enthält,

eine Farbtrennanordnung (10) zum Auftrennen des von der Lichtquellenanordnung emittierten Lichts in drei Farblichtstrahlen,

drei der Lichtmodullationseinheiten (3R, 3B, 3G),

eine Anordnung (10, 171-173) zum Leiten jedes der drei Farblichtstrahlen durch eine jeweilige der Lichtmodulationseinheiten, und

eine Vereinigungsanordnung (11) zum Wiedervereinigen der modulierten Farblichtstrahlen für die Projektion durch die Projektionsanordnung,

wobei das erste und das zweite Phasenplättchen auf der Ausgangsseite der Polarisationsplatte zumindest einer der Lichtmodulationseinheiten vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die drei Lichtverarbeitungseinheiten (3R, 3B, 3G) so angeordnet sind, daß die auf die Vereinigungsanordnung (11) auftreffenden Farblicht- Strahlen die gleiche Polarisationsrichtung aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Richtung der Polarisation diejenige von S- polarisiertem Licht ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der jeweils ein erstes und ein zweites Phasenplättchen (7R, 7B, 7G, 8R, 8B, 8G) auf der Ausgangsseite der Polarisationsplatte jeder der drei Lichtmodulationseinheiten vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die ersten und zweiten Phasenplättchen auf der Ausgangsseite der Polarisationsplatte nur der Lichtmodulationseinheit (3B) zum Modulieren eines blauen Lichtstrahls vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der sowohl das erste als auch das zweite Phasenplättchen (7R, 7B, 7G, 8R, 8B, 8G) bezüglich der jeweiligen Farbe des auf die entsprechende Lichtmodulationseinheit (3R, 3B, 3G) auftreffenden Farblichtstrahls optimiert sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei der sowohl das erste als auch das zweite Phasenplättchen bezüglich der blauen Farbe optimiert sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, bei der die Vereinigungsanordnung (11) ein Prismenvereinigungssystem umfaßt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend:

eine Lichttrennanordnung (161) zum Auftrennen von aus der Lichtquellenanordnung (1) emittiertem weißem Licht in eine P-polarisierte Lichtkomponente und eine S-polarisierte Lichtkomponente,

eine erste und eine zweite Lichtverarbeitungseinheit (31, 71, 81, 32, 72, 82),

eine Anordnung (174, 176) zum Leiten einer der zwei Komponenten zur ersten und der anderen zur zweiten Lichtverarbeitungseinheit, damit die zwei Komponenten durch unterschiedliche Videosignale wie beispielsweise ein Chrominanzsignal und ein Luminanzsignal moduliert werden, und

eine Vereinigungsanordnung (162) zum Wiedervereinigen der modulierten Komponenten für die Projektion durch die Projektionsanordnung (2).

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, ferner umfassend:

eine Lichttrennanordnung (161) zum Auftrennen von aus der Lichtquellenanordnung (1) emittiertem weißem Licht in eine P-polarisierte Lichtkomponente und eine S-polarisierte Lichtkomponente, wobei die Lichttrennanordnung zwischen der Lichtquellenanordnung und der Farbtrennanordnung (10) angeordnet ist,

eine Anordnung (161) zum Leiten einer der zwei Komponenten zur Farbtrennanordnung (10),

eine Anordnung (161, 174; 161') zum Leiten der anderen Komponente zu einer zusätzlichen (31, 71, 81) der Lichtverarbeitungseinheiten, damit die andere Komponente durch ein Luminanzsignal moduliert wird, und

eine zusätzliche Vereinigungsanordnung (162) zum Vereinigen der wiedervereinigten Farblichtstrahlen und der modulierten anderen Komponente für die Projektion durch die Projektionsanordnung (2).