RU2399076C1 - Liquid-crystal projection screen - Google Patents
Liquid-crystal projection screen Download PDFInfo
- Publication number
- RU2399076C1 RU2399076C1 RU2009100148/28A RU2009100148A RU2399076C1 RU 2399076 C1 RU2399076 C1 RU 2399076C1 RU 2009100148/28 A RU2009100148/28 A RU 2009100148/28A RU 2009100148 A RU2009100148 A RU 2009100148A RU 2399076 C1 RU2399076 C1 RU 2399076C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid crystal
- voltage
- projection screen
- layers
- crystal material
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам визуализации изображения проекционного типа, а именно к жидкокристаллическим проекционным экранам, и может применяться в качестве главного экрана в различных устройствах визуализации изображения с источником когерентного света, таких как лазерные заднепроекционные телевизионные системы, мобильные устройства, и мультимедийные дисплейные системы.The invention relates to projection-type image visualization devices, namely, liquid crystal projection screens, and can be used as a main screen in various image visualization devices with a coherent light source, such as laser rear-projection television systems, mobile devices, and multimedia display systems.
В последнее время в связи с улучшением технологии производства мощных лазерных полупроводниковых диодов появилась возможность их использования в качестве источников света в заднепроекционных телевизионных системах. Однако применение источников света с достаточной когерентностью, таких как лазерные полупроводниковые диоды, влечет возникновение такого эффекта в визуализируемом изображении как спекл-структура. Спеклы ухудшают условия наблюдения изображения наблюдателем вследствие накладывания на изображение спекл-структуры, которая уменьшает контрастность изображения.Recently, in connection with the improvement of the production technology of high-power laser semiconductor diodes, it has become possible to use them as light sources in rear-projection television systems. However, the use of light sources with sufficient coherence, such as laser semiconductor diodes, entails the appearance of such an effect in the visualized image as a speckle structure. Speckles worsen the observer's image observation conditions due to the superposition of a speckle structure on the image, which reduces the image contrast.
В настоящее время разработано множество конструкций проекционных экранов, которые позволяют уменьшить контраст спеклов.Currently, many designs of projection screens have been developed that can reduce speckle contrast.
Например, в патентной заявке США 2008/0117505 [1] описана конструкция антиспеклового лазерного заднепроекционного экрана (Фиг.1), в которой антиспекловый эффект достигают путем рассеяния лазерного луча за счет относительного перемещения элементов экрана. В частности, конструкция экрана спроектирована для получения двойного рассеяния за счет относительного перемещения элементов экрана при заднем проецировании в направлении просмотрового экрана и формировании лазером изображения, исходящего от источника лазерного изображения. Относительное перемещение производят с помощью электромеханической конструкции, находящейся между линзой Френеля и рамкой Френеля. Относительное перемещение представляет собой случайное и/или хаотическое неугловое относительное перемещение, которое включает в себя перемещение линзового элемента в боковом направлении в неограниченном числе направлений, с максимальным смещением порядка от 0,3 до 0,5 мм в каждом из направлений в своей плоскости. Недостаток данной конструкции заключается в необходимости создания электромеханической конструкции для механического перемещения элемента большого размера с большой частотой в двух измерениях, что увеличивает стоимость изготовления экрана и уменьшает надежность его работы.For example, US Patent Application 2008/0117505 [1] describes the design of an anti-speckle laser rear projection screen (FIG. 1), in which the anti-speckle effect is achieved by scattering the laser beam due to the relative movement of the screen elements. In particular, the screen design is designed to produce double scattering due to the relative movement of the screen elements during rear projection in the direction of the viewing screen and the formation of the laser image coming from the source of the laser image. Relative movement is performed using an electromechanical design located between the Fresnel lens and the Fresnel frame. Relative movement is random and / or chaotic non-angular relative movement, which includes the movement of the lens element in the lateral direction in an unlimited number of directions, with a maximum displacement of the order of 0.3 to 0.5 mm in each of the directions in its plane. The disadvantage of this design is the need to create an electromechanical structure for the mechanical movement of a large-sized element with a high frequency in two dimensions, which increases the cost of manufacturing the screen and reduces the reliability of its operation.
Наиболее близким к заявленному изобретению является бесспекловый жидкокристаллический проекционный дисплей, описанный в патенте США №6,122,023 [2], который позволяет увеличить комфорт просмотра изображения для наблюдателя за счет подачи высокочастотного сигнала низкого напряжения в экран жидкокристаллического проекционного дисплея (Фиг.2). Таким образом, представленный в данной публикации экран жидкокристаллического проекционного дисплея находится в состоянии высокого рассеивания. При подаче низковольтного высокочастотного сигнала в экран жидкокристаллического проекционного дисплея молекулы жидкого кристалла немного вибрируют с частотой выше 60 Гц и, таким образом, происходит быстрое изменение спекл-структуры, при этом для глаза структура размывается, и он не видит спеклов. Применяемый жидкокристаллический материал с динамическим рассеянием может состоять либо из смектиков, либо из нематиков в виде полимерно-дисперсного жидкого кристалла (PDLC - polymer-dispersed liquid crystal). Жидкокристаллический экран содержит в своей конструкции стеклянные или пластиковые пластины, слои электропроводящего материала, такого как оксид индия-олова (ITO - indium-tin-oxide), полимерную пленку с присоединенным к ней жидкокристаллическим материалом или изготовленную таким образом, чтобы сформировать микрокапсуляцию множества молекул жидкого кристалла в сферах, и источник электроэнергии, который электрически соединен со слоями электропроводного материала для подачи напряжения во время работы дисплея. Недостаток прототипа заключается в сложности изготовления слоя полимерно-дисперсного жидкого кристалла большого размера, что увеличивает стоимость изготовления экрана, и в широком изменении диаграммы рассеяния экрана, что ухудшает качество изображения.Closest to the claimed invention is a speckless liquid crystal projection display described in US patent No. 6,122,023 [2], which allows to increase the comfort of viewing the image for the observer by supplying a high-frequency signal of low voltage to the screen of the liquid crystal projection display (Figure 2). Thus, the LCD screen of the projection display presented in this publication is in a high dispersion state. When a low-voltage high-frequency signal is applied to the screen of a liquid crystal projection display, the liquid crystal molecules vibrate slightly with a frequency above 60 Hz and, thus, a speckle structure changes rapidly, while for the eye the structure is blurred and it does not see speckles. The applied liquid crystal material with dynamic scattering can consist of either smectics or nematics in the form of a polymer-dispersed liquid crystal (PDLC). A liquid crystal screen contains glass or plastic plates, layers of an electrically conductive material such as indium tin oxide (ITO - indium tin oxide), a polymer film with a liquid crystal material attached thereto, or made in such a way as to form microencapsulation of a plurality of liquid molecules a crystal in spheres, and a source of electricity that is electrically connected to layers of electrically conductive material to supply voltage during operation of the display. The disadvantage of the prototype is the complexity of manufacturing a layer of polymer-dispersed liquid crystal of large size, which increases the cost of manufacturing the screen, and a wide change in the scattering diagram of the screen, which affects the quality of the image.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в том, чтобы разработать такую конструкцию жидкокристаллического проекционного экрана, который позволил бы формировать изображение лучшего качества с низким контрастом спекл-структуры.The problem to which the invention is directed, is to develop such a design of a liquid crystal projection screen that would allow to form a better image with low contrast speckle structure.
Технический результат достигают путем создания жидкокристаллического проекционного экрана, содержащего жидкокристаллический материал, расположенный между двумя прозрачными пластинами, на которые с внутренней стороны нанесены слои прозрачного электропроводного материала, по меньшей мере, один рассеивающий слой, расположенный с внешней стороны прозрачной пластины, через которую свет выходит из экрана, а также источник напряжения, соединенный со слоями прозрачного электропроводного материала и выполненный с возможностью подачи на них напряжения с частотой более 60 Гц, при этом под действием подачи напряжения изменяется показатель преломления жидкокристаллического материала, и, как следствие, направление распространения луча внутри жидкокристаллического проекционного экрана, в результате за один цикл колебания напряжения возникает множество интерференционных картин в изображении, проецируемом через жидкокристаллический проекционный экран, причем в отсутствии напряжения на слоях электропроводного материала, показатель преломления жидкокристаллического материала совпадает с показателем преломления прозрачных пластин.The technical result is achieved by creating a liquid crystal projection screen containing a liquid crystal material located between two transparent plates on which layers of a transparent electrically conductive material are deposited on the inside, at least one diffusing layer located on the outside of the transparent plate, through which light exits screen, as well as a voltage source connected to the layers of a transparent conductive material and configured to feed on x voltage with a frequency of more than 60 Hz, while under the influence of a voltage supply, the refractive index of the liquid crystal material changes, and, as a result, the beam propagation direction inside the liquid crystal projection screen, as a result, in one cycle of voltage fluctuation, many interference patterns appear in the image projected through the liquid crystal projection screen, and in the absence of voltage on the layers of the electrically conductive material, the refractive index of the liquid crystal material ial coincides with the refractive index of transparent plates.
Для функционирования жидкокристаллического проекционного экрана имеет смысл, чтобы электропроводный материал являлся оксидом индия и олова.For the operation of the liquid crystal projection screen, it makes sense that the electrically conductive material is indium and tin oxide.
Для функционирования жидкокристаллического проекционного экрана имеет смысл, чтобы жидкокристаллический материал являлся смектическим или нематическим жидкокристаллическим материалом.For the operation of the liquid crystal projection screen, it makes sense that the liquid crystal material is a smectic or nematic liquid crystal material.
Для функционирования жидкокристаллического проекционного экрана имеет смысл, чтобы в отсутствии напряжения на слоях электропроводного материала обыкновенный и необыкновенный показатели преломления жидкокристаллического материала совпадали с обыкновенным и необыкновенным показателями преломления прозрачных пластин.For the operation of the liquid crystal projection screen, it makes sense that, in the absence of voltage on the layers of the electrically conductive material, the ordinary and extraordinary refractive indices of the liquid crystal material coincide with the ordinary and extraordinary refractive indices of transparent plates.
Для функционирования жидкокристаллического проекционного экрана имеет смысл, чтобы первая прозрачная пластина, через которую свет входит в экран, была выполнена в виде линзы Френеля, при этом экран дополнительно содержал двумерную структуру, расположенную на внутренней поверхности второй пластины между ней и слоем электропроводящего материала.For the operation of the liquid crystal projection screen, it makes sense that the first transparent plate through which light enters the screen is made in the form of a Fresnel lens, while the screen additionally contains a two-dimensional structure located on the inner surface of the second plate between it and the layer of electrically conductive material.
Для функционирования жидкокристаллического проекционного экрана имеет смысл, чтобы в отсутствии напряжения обыкновенный и необыкновенный показатели преломления жидкокристаллического материала совпадали с обыкновенным и необыкновенным показателями преломления двумерной структуры.For the operation of the liquid crystal projection screen, it makes sense that, in the absence of voltage, the ordinary and extraordinary refractive indices of the liquid crystal material coincide with the ordinary and extraordinary refractive indices of the two-dimensional structure.
Для функционирования жидкокристаллического проекционного экрана имеет смысл, чтобы первая прозрачная пластина, через которую свет входит в экран, была выполнена в виде линзы Френеля, при этом экран дополнительно содержал трехмерную структуру, расположенную на внутренней поверхности второй пластины между ней и слоем электропроводящего материала.For the operation of the liquid crystal projection screen, it makes sense that the first transparent plate through which light enters the screen is made in the form of a Fresnel lens, while the screen additionally contains a three-dimensional structure located on the inner surface of the second plate between it and the layer of electrically conductive material.
Для функционирования жидкокристаллического проекционного экрана имеет смысл, чтобы ось жидкокристаллического материала была перпендикулярна поверхности экрана.For the operation of the liquid crystal projection screen, it makes sense that the axis of the liquid crystal material is perpendicular to the surface of the screen.
Для функционирования жидкокристаллического проекционного экрана имеет смысл, чтобы в отсутствии напряжения обыкновенный и необыкновенный показатели преломления жидкокристаллического материала совпадали с обыкновенным и необыкновенным показателями преломления трехмерной структуры.For the operation of the liquid crystal projection screen, it makes sense that, in the absence of voltage, the ordinary and extraordinary refractive indices of the liquid crystal material coincide with the ordinary and extraordinary refractive indices of the three-dimensional structure.
Для лучшего понимания предложенного изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими чертежами.For a better understanding of the proposed invention the following is a detailed description with the corresponding drawings.
Фиг.1. Вид в перспективе, на котором представлены примеры конструкционных элементов экрана и конструкция моторного привода, предназначенного для формирования конструкции заднепроекционного экрана с относительным перемещением, и ортогональная векторная диаграмма, в общем отображающая формирование сил, создающих беспорядочное перемещение, согласно аналогу изобретения.Figure 1. A perspective view showing examples of structural elements of the screen and the design of the motor drive for forming the structure of the rear projection screen with relative movement, and an orthogonal vector diagram generally showing the formation of forces creating random movement, according to an analogue of the invention.
Фиг.2. Упрощенный вид в разрезе, на котором представлена часть экрана жидкокристаллического проекционного дисплея с жидкокристаллическим материалом, находящимся в сильно рассеивающем состоянии и под воздействием высокой частоты и низкого напряжения, согласно прототипу изобретения.Figure 2. A simplified sectional view showing a portion of a screen of a liquid crystal projection display with a liquid crystal material in a highly scattering state and under the influence of high frequency and low voltage, according to the prototype of the invention.
Фиг.3. Общая схема заднепроекционного дисплея с применением жидкокристаллического проекционного экрана согласно изобретению.Figure 3. A general diagram of a rear projection display using a liquid crystal projection screen according to the invention.
Фиг.4. Упрощенный вид в разрезе, на котором представлен первый вариант выполнения экрана жидкокристаллического проекционного экрана без линзы Френеля, согласно изобретению.Figure 4. A simplified sectional view showing a first embodiment of a screen of a liquid crystal projection screen without a Fresnel lens according to the invention.
Фиг.5. Упрощенный вид в разрезе, на котором представлен второй вариант выполнения экрана жидкокристаллического проекционного экрана, в котором первая прозрачная пластина выполнена в виде линзы Френеля, а двумерная структура выполнена в виде призматического двумерного слоя, согласно изобретению.Figure 5. A simplified sectional view showing a second embodiment of a liquid crystal projection screen, in which the first transparent plate is made in the form of a Fresnel lens, and the two-dimensional structure is made in the form of a prismatic two-dimensional layer according to the invention.
Фиг.6. Упрощенный вид в разрезе, на котором представлен третий вариант выполнения экрана жидкокристаллического проекционного экрана, в котором первая прозрачная пластина выполнена в виде линзы Френеля, а двумерная структура выполнена в виде трехмерного слоя, согласно изобретению.6. A simplified sectional view showing a third embodiment of a liquid crystal projection screen, in which the first transparent plate is made in the form of a Fresnel lens, and the two-dimensional structure is made in the form of a three-dimensional layer, according to the invention.
В общем случае представленный в настоящем изобретении жидкокристаллический экран содержит (Фиг.1): слой жидкокристаллического материала 1, прозрачные стеклянные или пластиковые пластины 2, 3, слои 4 прозрачного электропроводного материала, такие как оксид индия и олова или подобные, которые нанесены с внутренней стороны прозрачных пластин 2, 3, рассеивающий слой 5, расположенный с внешней стороны прозрачной пластины 3, через которую свет выходит из экрана, и источник электропитания, который электрически соединен со слоями 4 электропроводного материала для подачи напряжения во время работы устройства. Напряжение, создаваемое между слоями 4 электропроводного материала, способно изменить показатель преломления жидкокристаллического материала и, как следствие, данного изменения, поменять направление распространения света внутри него. Зависимость показателей преломления от поданного напряжения описывается следующим выражением:In the General case, presented in the present invention, the liquid crystal screen contains (Figure 1): a layer of
ne-n0=p·E,n e -n 0 = p · E,
где n0 - показатель преломления обыкновенной волны, where n 0 is the refractive index of an ordinary wave,
nе - показатель преломления необыкновенной волны,n e is the refractive index of the extraordinary wave,
p - константа,p is a constant
E - напряженность электрического поля.E is the electric field strength.
Затем свет в другом состоянии поляризации пересекает рассеивающий слой в другом месте, что изменяет интерференционную картину преломленного света и, таким образом, уменьшает спекловый эффект в генерируемом дисплеем изображении (эквивалентно эффекту, достигаемому при перемещении рассеивателя, но без его перемещения). Если частота подаваемого напряжения больше 60 Гц, человеческий глаз усреднит эффект спекл-структуры в визуализируемом изображении, при этом произойдут размытие и уменьшение контраста спеклов.Then, the light in a different state of polarization crosses the scattering layer in another place, which changes the interference pattern of the refracted light and, thus, reduces the speckle effect in the image generated by the display (equivalent to the effect achieved by moving the diffuser, but without moving it). If the frequency of the applied voltage is more than 60 Hz, the human eye will average the speckle structure effect in the visualized image, and the speckle will be blurred and the contrast will decrease.
Предложенный жидкокристаллический проекционный экран может применяться в заднепроекционных дисплеях на основе лазеров и быть практически полезным для уменьшения спеклов в изображении, наблюдаемом пользователем. Рассмотрим пример проекционной дисплейной системы с использованием предложенного жидкокристаллического проекционного экрана (Фиг.3). Заднепроекционная дисплейная система содержит проектор изображения, который проецирует изображение на заднюю сторону экрана. Изображение проходит через элементы экрана таким образом, что наблюдатель, находящийся на расстоянии от экрана, может видеть изображение, проецируемое через элементы экрана. Проектор изображения может быть основан на следующих технологиях: (LCD) жидкокристаллический дисплей, (DPL - digital light processing) модулятор цифровой обработки света и модулятор сканированного изображения.The proposed liquid crystal projection screen can be used in rear projection displays based on lasers and be practically useful for reducing speckles in the image observed by the user. Consider an example of a projection display system using the proposed liquid crystal projection screen (Figure 3). The rear projection display system includes an image projector that projects the image onto the back of the screen. The image passes through the screen elements so that an observer located at a distance from the screen can see the image projected through the screen elements. The image projector can be based on the following technologies: (LCD) liquid crystal display, (DPL - digital light processing) digital light processing modulator and scanned image modulator.
В предпочтительном варианте выполнения предложенного изобретения (Фиг.4) уменьшающая спеклы конструкция экрана содержит пластины 1, 3, в общем случае выполненные из стекла или пластика, на которых сформированы слои 4 электропроводного материала, такого как оксид индия и олова или подобного ему, и слой жидкокристаллического материала 1, который имеет тот же показатель преломления, что и пластины 1, 3 без приложенного напряжения, а также рассеивающий слой 5. Лучи света преломляются на границе между двумя материалами с различными показателями преломления в соответствии с основным законом преломления:In a preferred embodiment of the invention (Fig. 4), the speckle-reducing screen structure comprises
n1·Sin(σ)=n2·Sin(σ'),n 1 Sin (σ) = n 2 Sin (σ '),
где n1 - показатель преломления первой среды,where n 1 is the refractive index of the first medium,
σ - угол падения (между лучом и нормалью к поверхности) для входящего луча,σ is the angle of incidence (between the beam and the normal to the surface) for the incoming beam,
n2 - показатель преломления второй среды,n 2 is the refractive index of the second medium,
σ' - угол преломления выходного луча (между лучом и нормалью к поверхности).σ 'is the angle of refraction of the output beam (between the beam and the normal to the surface).
Когда жидкокристаллический материал 1 находится под воздействием напряжения, приложенного между слоями 4 электропроводного материала, необычный показатель преломления жидкокристаллического материала 1 меняется, и лучи преломляются под другим углом. В итоге точка пересечения лучей с рассеивающим слоем 5 сдвигается. В результате интерференционная картина, которую видит наблюдатель в визуализируемом изображении, меняется. Если данное изменение происходит с частотой более 60 Гц, то спекл-структура в визуализируемом изображении будет казаться размытой и уменьшится контрастность спеклов. Сдвиг лучей, возникающий вследствие разности показателей преломления, даже в случае отсутствия электрического напряжения между слоями 4 электропроводящего материала, описывается выражением:When the
где d - толщина жидкокристаллического материала 1,where d is the thickness of the
n1 - показатель преломления первой пластины 2 (необыкновенный),n 1 is the refractive index of the first plate 2 (extraordinary),
σ - угол падения (между лучом и нормалью к поверхности) для входящего луча,σ is the angle of incidence (between the beam and the normal to the surface) for the incoming beam,
n2 - показатель преломления жидкокристаллического материала 1.n 2 is the refractive index of the
Необходимо заметить, что в данном случае направление оптической оси жидкокристаллического материала 1 и лучей в различных частях экрана будет разным, и лучи при прохождении через структуру экрана будут претерпевать поляризационное расщепление.It should be noted that in this case the direction of the optical axis of the
Во втором варианте выполнения предложенного изобретения (Фиг.5) первая прозрачная пластина 2, через которую свет входит в экран, выполнена в виде линзы Френеля. В этом случае главный луч всех преломленных пучков перпендикулярен выходной поверхности первой прозрачной пластины 2. Во втором варианте выполнения экран дополнительно содержит двумерную структуру 6 (которая может быть выполнена в виде призм с треугольным сечением), расположенную на внутренней поверхности второй пластины 3 между ней и слоем 2 электропроводящего материала, при этом показатель преломления жидкокристаллического материала 1 совпадает с показателем преломления преломляющей структуры 6 в отсутствие напряжения.In the second embodiment of the proposed invention (Figure 5), the first transparent plate 2, through which light enters the screen, is made in the form of a Fresnel lens. In this case, the main beam of all refracted beams is perpendicular to the output surface of the first transparent plate 2. In the second embodiment, the screen further comprises a two-dimensional structure 6 (which can be made in the form of prisms with a triangular section) located on the inner surface of the
Во втором варианте выполнения предложенного жидкокристаллического проекционного экрана главные лучи, которые поступают в экран от проектора изображения, преломляются на Френелевской поверхности прозрачной пластины 2 и затем распространяются в направлении, ортогональном поверхности экрана в жидкокристаллическом материале 1. В отсутствии напряжения, когда показатель преломления жидкокристаллического материала 1 совпадает с показателем преломления двухмерной структуры 6, лучи следуют прямо без изменения направления распространения. Когда жидкокристаллический материал 1 находится под действием напряжения, приложенного между слоями 4 электропроводного материала, необыкновенный показатель преломления жидкокристаллического материала меняется, и лучи с одним состоянием поляризации преломляются под углом, который в основном зависит от угла α падения лучей на элементы двухмерной структуры 6. Сдвиг точки пересечения луча с внутренней поверхностью второй пластины 3 зависит от толщины d двухмерной структуры 6 в точке пересечения с координатой х согласно функции координаты d(x). Один или более раз лучи преломляются на внутренней поверхности второй пластины 3 с толщиной dp и затем распространяются в новом направлении. Полный сдвиг лучей в рассеивающем слое 5 может быть описан выражением:In the second embodiment of the proposed liquid crystal projection screen, the main rays that enter the screen from the image projector are refracted on the Fresnel surface of the transparent plate 2 and then propagate in the direction orthogonal to the surface of the screen in the
где d(x) - толщина профиля двумерной структуры 6 в точке пересечения с лучами,where d (x) is the thickness of the profile of the two-
n1 - показатель преломления (необыкновенный) жидкокристаллическогоn 1 is the refractive index (extraordinary) of the liquid crystal
материала 1,
σ=α - угол между лучом и нормалью к поверхности двумерной структуры, примыкающей к слою 4 электропроводного материала,σ = α is the angle between the beam and the normal to the surface of the two-dimensional structure adjacent to the
n2 - показатель преломления двумерной структуры 6,n 2 is the refractive index of the two-
dp - толщина второй пластины 3,d p is the thickness of the
n3 - показатель преломления второй пластины 3.n 3 is the refractive index of the
Необходимо заметить, что в данном случае возникает возможность сориентировать оптическую ось жидкокристаллического материала 1 в направлении, перпендикулярном его входной поверхности, и тогда на пути следования лучи не будут претерпевать разделения поляризации и изменения направления в случае отсутствия напряжения между слоями 4 электропроводного материала. Кроме того, применение двухмерной структуры 6 дает дополнительный угол между входными лучами и нормалью к поверхности, что увеличивает угол преломления, и в итоге сдвиг лучей на рассеивающем слое 5.It should be noted that in this case it becomes possible to orient the optical axis of the
В третьем варианте выполнения предложенного изобретения (Фиг.6) первая прозрачная пластина 2 имеет Френелевую структуру. В этом случае главные лучи всех преломленных пучков перпендикулярны внутренней (выходной) поверхности первой пластины 2. Уменьшающая спеклы конструкция экрана дополнительно содержит трехмерную структуру 7, расположенную на внутренней поверхности второй пластины 3 между ней и слоем 2 электропроводящего материала, при этом показатель преломления жидкокристаллического материала 1 совпадает с показателем преломления трехмерной преломляющей структуры 7 в отсутствии напряжения.In the third embodiment of the invention (Fig. 6), the first transparent plate 2 has a Fresnel structure. In this case, the main rays of all the refracted beams are perpendicular to the inner (output) surface of the first plate 2. The speckle-reducing screen design further comprises a three-
Главные лучи, которые поступают в экран от проектора изображения, преломляются на Френелевой поверхности первой пластины 2 и затем распространяются в направлении, ортогональном поверхности экрана в жидкокристаллическом материале 1. В отсутствии напряжения, когда показатель преломления жидкокристаллической материала 1 совпадает с показателем преломления трехмерной структуры 7, лучи следуют прямо без изменения направления распространения. Когда жидкокристаллический материал 1 находится под действием электрического напряжения, приложенного между слоями 4 электропроводного материала, необычный показатель преломления жидкокристаллического материала 1 меняется, и лучи с одним состоянием поляризации преломляются под углом, который в основном зависит от угла α падения лучей на элементы трехмерной структуры 7. Сдвиг точки пересечения луча с выходной (примыкающей к второй пластине 3) поверхностью трехмерной структуры 7 также зависит от толщины d трехмерной структуры 7 в точке пересечения с координатами x, y согласно функции координат d (x, y). Один или более раз лучи преломляются на внутренней поверхности второй пластины 3 с толщиной dp и затем распространяются в новом направлении. Полный сдвиг лучей в рассеивающем слое 5 может быть описан выражением:The main rays that enter the screen from the image projector are refracted on the Fresnel surface of the first plate 2 and then propagate in a direction orthogonal to the surface of the screen in the
Необходимо заметить, что в данном случае возникает возможность сориентировать оптическую ось жидкокристаллического материала 1 в направлении, перпендикулярном его входной поверхности, и тогда на пути следования лучи не будут претерпевать разделения поляризации и изменения направления в случае отсутствия напряжения между слоями 4 электропроводного материала. Кроме того, применение трехмерной структуры 7 дает дополнительный угол между входными лучами и нормалью к поверхности, что увеличивает угол преломления и в итоге сдвиг лучей в рассеивающем слое 5.It should be noted that in this case it becomes possible to orient the optical axis of the
Таким образом, техническая проблема решена за счет уменьшения диаграммы рассеяния, что достигается путем создания конструкции, содержащей жидкокристаллический материал, находящийся под воздействием переменного высокочастотного напряжения, расположенный между двумя прозрачными пластинами (причем в отсутствии напряжения показатель преломления жидкокристаллического материала совпадает с показателем преломления прозрачных пластин), и дополнения данной конструкции различными экранными структурами, дополнительно уменьшающими изменение диаграммы рассеяния, при этом предложенная конструкция имеет меньшую стоимость изготовления и увеличенную надежность за счет отсутствия в конструкции экрана движущихся элементов и применения обычного жидкокристаллического материала вместо дорогостоящего полимерно-дисперсного жидкокристаллического материала.Thus, the technical problem is solved by reducing the scattering diagram, which is achieved by creating a structure containing a liquid crystal material under the influence of an alternating high-frequency voltage, located between two transparent plates (and in the absence of voltage, the refractive index of the liquid crystal material coincides with the refractive index of transparent plates) , and additions to this design with various screen structures, further reducing changes of the scattering diagram, the proposed structure has a lower manufacturing costs and increased reliability due to the absence of moving a screen structure elements and application of a conventional liquid crystal material instead of costly polymer-dispersed liquid crystal material.
Хотя указанный выше вариант выполнения изобретения был изложен с целью иллюстрации настоящего изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла настоящего изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.Although the above embodiment of the invention has been set forth to illustrate the present invention, it is clear to those skilled in the art that various modifications, additions and substitutions are possible without departing from the scope and meaning of the present invention disclosed in the attached claims.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009100148/28A RU2399076C1 (en) | 2009-01-12 | 2009-01-12 | Liquid-crystal projection screen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009100148/28A RU2399076C1 (en) | 2009-01-12 | 2009-01-12 | Liquid-crystal projection screen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009100148A RU2009100148A (en) | 2010-07-20 |
| RU2399076C1 true RU2399076C1 (en) | 2010-09-10 |
Family
ID=42685361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009100148/28A RU2399076C1 (en) | 2009-01-12 | 2009-01-12 | Liquid-crystal projection screen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2399076C1 (en) |
-
2009
- 2009-01-12 RU RU2009100148/28A patent/RU2399076C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009100148A (en) | 2010-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108181715B (en) | System for imaging in the air | |
| JP4813366B2 (en) | 2D / 3D image display | |
| US20080094700A1 (en) | Display device, terminal device, display panel, and optical member | |
| US20130169694A1 (en) | Display apparatus | |
| WO2013161257A1 (en) | Liquid crystal optical element and image display device provided therewith | |
| CN110012285B (en) | Multi-view stereoscopic display device | |
| JPH11513814A (en) | Holographic high-contrast viewing screen built into the liquid crystal display | |
| KR20030096721A (en) | Multi display apparatus with optical path moving means | |
| JP4452719B2 (en) | Stereoscopic two-dimensional image display device | |
| JP5828092B2 (en) | Image display device | |
| WO2015068431A1 (en) | Screen and display/imaging device | |
| JPWO2014196125A1 (en) | Image display device and liquid crystal lens | |
| JP2013242538A (en) | Liquid crystal optical element and image display device including the same | |
| CN110286496B (en) | Stereoscopic display device based on front directional light source | |
| JP2001100316A (en) | Screen for projecting picture | |
| JPWO2013179679A1 (en) | Backlight device and image display device using the same | |
| JP4703477B2 (en) | 3D display device | |
| JP2003005128A (en) | Display method and display device | |
| CN110286516B (en) | Three-dimensional display device with variable slit pitch | |
| JP4288785B2 (en) | Image projection screen | |
| JP2003057595A (en) | Three-dimensional display device | |
| JP5919510B2 (en) | Image display device | |
| JP2005352392A (en) | Microlens array, spatial optical modulation device, and projector apparatus | |
| RU2399076C1 (en) | Liquid-crystal projection screen | |
| JP2005172969A (en) | Three-dimensional display device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190113 |