DE69029473T2

DE69029473T2 - Modul für reflektierendes lichtmodulationssystem

Info

Publication number: DE69029473T2
Application number: DE69029473T
Authority: DE
Inventors: Richard Flasck
Original assignee: RAF Electronics Corp
Current assignee: RAF Electronics Corp
Priority date: 1989-08-11
Filing date: 1990-08-07
Publication date: 1997-05-15
Anticipated expiration: 2010-08-08
Also published as: FI920548A0; EP0485435A1; EP0485435B1; FI920548A7; KR100196740B1; EP0485435A4; JPH04507009A; DE69029473D1; AU6141190A; US5024524A; WO1991002998A1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Lichtcodierungssysteme und im besonderen auf ein reflektierendes Codierungssystem mit einer aktiven Matrix.

Den Hintergrund bildender Stand der Technik

In den letzten beiden Jahrzehnten sind erhebliche Anstrengungen unternommen worden, um Lichtcodierungssysteme zu entwickeln und zu kommerzialisieren, zum Beispiel flache Bildschirme, um wirksam mit herkömmlichen Kathodenstrahlröhren zu konkurrieren, oder Erzeugnisse zu entwickeln, bei denen keine Kathodenstrahlröhren verwendet werden können. Von diesen haben Plasmabildschirme, Elektrolumineszenzbildschirme und verschiedene Arten von Flüssigkristallbildschirmen (LCD) offensichtlich den größten Erfolg, die größte Zuwachsrate und die besten Zukunftsaussichten. Eine spezielle Art von Bildschirm, Flüssigkristallbildschirme mit aktiver Matrix (AMLCD), hat sich als hinreichend geeignet erwiesen, um größere Marktlücken zu füllen.
Die Kosten eines AMLCD hängen stark von der Ausbeute brauchbarer Vorrichtungen ab, wobei die Ausbeute der Prozentsatz der brauchbaren Vorrichtungen von den insgesamt hergestellten ist. Die Ausbeute von AMLCDs wird zum großen Teil durch das Vorrichtungsdesign, die Toleranzen des Herstellungsverfahrens und die Größe des Bildschirms bestimmt. Im allgemeinen gilt: Je größer der Bildschirm, umso geringer die Ausbeute und mithin umso höher die Kosten der Vorrichtung.
In den letzten Jahren haben sich die Bemühungen auf die Entwicklung von Direktsicht-Bildschirmgrößen konzentriert, die hinreichend groß sind, um vorhandene TV- und Computer-Monitore zu ersetzen. Ferner sind Taschen- TV mit ein bis drei Zoll breiten Bildschirmen eingeführt worden, mit dem ausdrücklichen Ziel, größere Bildschirme herzustellen, wenn Volumen und Ausbeute zunehmen. Es werden intensive Anstrengungen unternommen, um Bildschirme mit einer Diagonallänge von vierzehn Zoll oder mehr herzustellen. Das letzte Ziel einiger Bemühungen ist die Herstellung von Direktsicht- Bildschirmen in wandgröße für den TV-Markt. Dieses Ziel wird wahrscheinlich aufgrund der inhärenten Schwierigkeiten bei der Herstellung einer Kathodenstahlröhre oder irgendeines anderen Direktsicht-Bildschirms mit dieser Größe nicht erreicht.
Die Entwicklung der AMLCD's hat sich auf die Verwendung einer Matrix aus nichtlinearen Bauelementen auf einem Substrat aus Glas oder geschmolzenem Siliciumdioxid konzentriert. Die nichtlinearen Bauelemente ermöglichen eine individuelle Steuerung jedes angezeigten oder wiedergegebenen Bildelements oder "Pixel", um ein optimales Verhalten zu erreichen. Die nichtlinearen Bauelemente sind im allgemeinen amorphe oder polykristalline Silicium-Dünnschicht-Transistoren (TFT = thin film transistor) Dünnschicht-Dioden (oder Dünnfilm-Dioden) (TFD = thin film diode) und Metall-Isolator-Metall- (MIM)-Bauelemente sind jedoch ebenfalls verwendet worden.
Für diese Bildschirme wird ein transparentes Substrat für erforderlich gehalten, weil die meisten Flüssigkristall-Materialien einen Polarisator sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite der LCD-Vorrichtung benötigen. Ferner herrscht bei Farbbildschirmen die Ansicht vor, daß sie durchscheinend statt reflektierend sein müssen, und zwar wegen der bei dem Farbreflexionsverfahren inhärenten Lichtverluste.
Bei der Entwicklung von Bildschirmen mit größeren Abmessungen fallen die Kosten des Substrats erheblich ins Gewicht. Amorphe Silicium-TFT-AMLCDs weisen kostspieliges gezogenes Glas auf. Polykristallines Silicium benötigt jedoch entweder Substrate aus Ultrahochtemperaturglas oder geschmolzenem Siliciumdioxid. Alle diese Substrate sind bei Breiten über acht Zoll sehr kostspielig. Die geringen Herstellungskosten amorpher Silicium- AMLCD-Substrate werden dadurch ausgeglichen, daß diese Bildschirme separate Adressierungsvorrichtungen benötigen, bei denen mehrere hundert Verbindungen zum Bildschirm-Substrat erforderlich sind. AMLCDs mit Substraten aus polykristallinem Silicium ermöglichen die Herstellung einer integrierten Adressierungsschaltung auf dem Substrat, was die Anzahl der Verbindungen auf einige wenige reduziert.
Das erste Direktsicht-AMLCD mit einem Einkristall-Silicium-Wafer wurde Anfang der siebziger Jahre hergestellt. Die Arbeit an dieser Entwicklung setzte sich bis Anfang der achtziger Jahre fort, wobei genormte Siliciumkristall-Wafer und Wafer-Herstellungsverfahren angewandt wurden. Diese Arbeit scheint praktisch eingestellt worden zu sein, weil die Bildschirmgrößen auf weniger als die verfügbaren Waf er-Größen begrenzt und die Wafer nicht transparent sind. Bei diesen Vorrichtungen wird ein dynamisches Streuungs-Gastmolekül oder eine gefärbte Phasenänderung anstelle eines herkömmlichen verdrehten nematischen Flüssigkristallmaterials benutzt, bei dem eine kostspielige und arbeitsaufwendige Photolithographie notwendig ist, um die erforderliche diffus reflektierende Aluminiumrückseite zu erzeugen. Diese Vorrichtungen bewirken eine rasche, sehr gute und stabile Wiedergabe mit einer integrierten Adressierungs- und Treiberschaltung.
Es sind neue Märkte erkannt worden, die hochzeiliges (hochauflösendes) Fernsehen als Heimtheater, audiovisuelle Geräte und computerunterstützte Zeichenstationen (CAD) mit hoher Auflösung und großer Fläche umfassen. Jeder dieser Märkte erfordert eine sehr große Bildwiedergabe mit hoher Auflösung, allen Farben und hoher Bildfrequenz. Eine Untersuchung dieser Märkte durch die Anmelderin hat ergeben, daß die große Fläche Projektionssysteme erfordert, sei es mit front- oder rückseitiger Projektion, daß die hohe Auflösung integrierte Treiber erfordert und daß die Projektionssysteme weder große transparente Substrate noch große Bildschirme erfordern. Ferner werden auf all diesen Gebieten im wesentlichen Vorrichtungen verwendet, die man als Lichtcodiervorrichtungen bezeichnen kann. Andere Arten von Lichtcodiervorrichtungen enthalten Wafer- oder solche Abdeckmaskeneinrichtungen, die gedruckte Schaltungsplatten aufweisen.
Die WO-A-88 10545 stellt einen Projektor mit einer Lichtquelle und zwei dichroitischen Prismen dar, die jeweils zwei dichroitische Farbtrennschichten und auf drei ihrer Seiten drei Flüssigkristall-Lichtventilanordnungen, die verschiedenen Komponenten des Farbbildes zugeordnet sind, aufweisen.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Reflexionsbildebenenmodul ein reflektierendes Abbildungsmittel zur Bildung eines reflektierten Lichtstrahlenbündels aus zu ihm durchgelassenem Licht und zum Aufmodulieren einer Information auf das reflektierte Lichtstrahlenbündel sowie Mittel zum Durchlassen von Licht zu dem reflektierenden Abbildungsmittel und zum Projizieren des reflektierten Lichtstrahlenbündels zur Betrachtung, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Abbildungsmittel eine aktive Matrix auf Wafer-Basis aufweist und daß die Wafer ein lichtundurchlässiges Einkristall-Wafersubstrat ist, bei dem die aktive Matrix auf der einen Oberfläche der Wafer ausgebildet ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Reflexionsbildebenenmodul mit einem reflektierenden Abbildungsmittel dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Abbildungsmittel eine aktive Matrix auf Waferbasis zur Bildung eines reflektierten Lichtstrahlenbündels aus Licht, das auf sie durchgelassen wurde, und zum Aufmodulieren einer Information auf das reflektierte Lichtstrahlenbündel aufweist; und daß das Modul ferner Mittel zum Durchlassen von Licht auf die aktive Waferbasis-Matrix und zum Projizieren des reflektierten Lichstrahlenbündels zur Betrachtung aufweist, wobei die das Licht durchlassenden und projizierenden Mittel ein Prisma mit einem lichtaufnehmenden Vorsprung zum Dirigieren von Licht aufweisen und das Prisma wenigstens einen Teil des Projektionsmittels bildet.
Das Reflexionsbildebenenmodul enthält eine aktive Wa ferbasis-Matrix, die mit einer Lichtleit- und Projektionsanordnung verbunden ist. Eine Lichtquelle ist auf das Reflexionsbildebenenmodul gerichtet, in dem die aktive Waferbasis-Matrix einem von ihr reflektierten Lichtstrahlenbündel Informationen aufmoduliert oder aufcodiert. Die Reflexionsbildebenenmodul-Lichtprojektionsanordnung projiziert das reflektierte Lichtstrahlenbündel zur Betrachtung oder Abbildung, zum Beispiel durch eine oder mehrere Linsen hindurch.
Die aktive Waferbasis-Matrix enthält vorzugsweise eine spiegelnd reflektierende Rückseite und ein Flüssigkristallmaterial oder ein Material mit ähnlichen Eigenschaften, das darauf ausgebildet ist und elektronisch geändert wird, um Informationen auf dem davon reflektierten Lichtstrahlenbündel aufzumodulieren oder aufzucodieren. Das Flüssigkristallmaterial ist vorzugsweise ein festes lichtmodulierendes Material mit in dem festen Material suspendierten Körpern aus Flüssigkristallmaterial.
Die Reflexionsbildebenenmodullichtleit- und -projektionsanordnung ist aus einem Prisma oder Spiegel gebildet, das bzw. der das Licht oder die Lichtkomponente durch eine erste Oberfläche hindurch auf die aktive Waferbasis-Matrix durchläßt, die mit einer zweiten Oberfläche verbunden ist und das reflektierte Licht von der ersten Oberfläche aus projiziert, um es zu betrachten oder abzubilden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend beispielhaft anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Diese stellen dar:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines bekannten licht codierenden transmissiven Projektorsystems,
Fig. 2A, 2B und 2C jeweils eine schematische Drauf-, Vorder- und Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Reflexionsbildebenenmoduls,
Fig. 3A, 3B und 3C jeweils schematisch eine Drauf-, Vorder- und Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reflexionsbildebenenmoduls,
Fig. 4A, 4B und 4C Teile von schematischen Seitenan sichten erfindungsgemäßer Ausführungsformen von Projektionsoberflächen für den Reflexionsbildebenenmodul nach den Fig. 3A bis 3C,
Fig. 5A, 5B und 5C jeweils eine schematische Drauf-, Vorder- und Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reflexionsbildebenenmoduls,
Fig. 6A, 6B und 6C jeweils eine schematische Drauf-, Vorder- und Seitenansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Reflexionsbildebenenmoduls,
Fig. 7A, 7B und 7C jeweils eine schematische Drauf-, Vorder- und Seitenansicht noch einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reflexionsbildebenenmoduls,
Fig. 8A, 8B und 8C jeweils eine schematische Drauf-, Vorder- und Seitenansicht noch einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reflexionsbildebenenmoduls,
Fig. 9 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Projektionssystems, in dem erfindungsgemäße Reflexionsbildebenenmodule verwendet werden, und
Fig. 10 eine schematische Seitenansicht noch einer weiteren Ausführungsform eines Projektionssystems, in dem ein erfindungsgemäßes Reflexionsbildebenenmodul verwendet wird.

Ausführungsart der Erfindung

Ein größeres Anwendungsgebiet lichtcodierender Vorrichtungen bilden lichtcodierende Projektorsystem. Das erfindungsgemäße lichtcodierende Reflexionsbildebenenmodul ist nicht auf die Anwendung in solchen Systemen beschränkt. Die beschriebenen Projektorsysteme dienen lediglich als Beispiel. Fig. 1 stellt ein bekanntes lichtcodierendes transmissives Projektionssystem 10 dar. Eine Lichtquelle 12 beleuchtet eine Linse oder ein Linsensystem 14, die bzw. das das Licht auf ein transmissives LCD 16 leitet. Eine (nicht dargestellte) Video- oder Computersignalquelle ist über eine Leitung 18 mit einer Videotreiberschaltung 20 verbunden. Die Videotreiberschaltung 20 verarbeitet das ihr zugeführte Signal und erzeugt die erforderlichen Treibersignale, um sie über eine Leitung 22 dem LCD 16 zuzuführen. In der Regel handelt es sich bei den Treibersignalen um das Audiosignal, das rote Videosignal, das blaue Videosignal, das grüne Videosignal, das Vertikalsynchronsignal, das Horizontalsynchronsignal, das Rücksetzsignal und das Pixel-Taktsignal. Die Treibersignale bewirken, daß die Pixels des LCD 16 das Licht sperren oder durchlassen, um die gewünschte Information dem Licht aufzumodulieren oder aufzucodieren, das durch das LCD 16 zu einer Linse oder einem Linsensystem 24 durchgelassen wird, die bzw. das das zusammengesetzte Farbbild auf den Bildschirm 26 projiziert. Ein einfarbiges Projektionssystem würde in gleicher Weise mit nur einer Videolichtkomponente statt mit den getrennten blauen, grünen und roten Videosignalen arbeiten.
Ein bekanntes transmissives Projektionssystem ist von der Seiko-Epson Corp. entwickelt worden und enthält drei getrennte LCD-Scheiben, und zwar jeweils eine für das blaue, grüne und rote Videosignal. Die Signale werden dann durch ein dichroitisches Prisma kombiniert, bevor sie auf den Bildschirm projiziert werden. Bei diesen transmissiven Projektionssystemen treten mehrere Probleme auf. Ein erhebliches Problem wird durch den Aufbau verursacht, der durch das LC-Material erforder lich ist. Die LCD-Scheiben enthalten auf jeder Seite des LCD-Materials einen Polarisator, z.B. verdrehtes nematisches Material, und werden als Verschluß benutzt, um das nicht durchzulassende Licht zu absorbieren. Beide Polarisatoren und das LC-Material absorbieren Licht, das Wärme erzeugt, die der LCD-Scheibe abträglich ist. Ferner werden wegen der beiden Polarisatoren und des verwendeten LC-Materials nur etwa 15 % oder weniger des auf die LCD-Scheibe gerichteten Lichts zur Projektion auf den Bildschirm durchgelassen. Die Vorrichtungen haben mithin wegen der absorbierten Lichtmenge eine geringe Helligkeit.
Ferner ist das Auflösungsvermögen der transmissiven Scheiben, die in der Regel auf amorphem Silicium basie ren, das auf aktiven Matrix-Vorrichtungen aufgebracht ist, nicht so groß wie die, die erzielbar wäre, wenn eine Technologie auf Kristallbasis angewandt würde. Die Pixel-Dichte kann dadurch vergrößert werden, daß die Pixel-Drain-Kontaktstellen in Zeilen und Spalten von Kristallvorrichtungen zentriert werden. Bei amorphen Siliciumvorrichtungen müssen Abstände zwischen den Pixels für die Zeilen und Spalten vorgesehen werden, so daß sie nicht so dicht gepackt werden köntien, ohne die Produktivität merklich zu verringern.
Wie schon erwähnt, haben niedergeschlagene Vorrichtungen aus amorphem Silicium eine sehr viel größere Anzahl von LCD-Scheiben-Verbindungen. Dies verringert die Zuverlässigkeit und erhöht die Kosten. Diese Vorrichtungen werden auch als großflächige Vorrichtungen ausgelegt, was wiederum die Produktivität (Ausbeute) verringert und die Kosten erhöht.
Wenn Polysilicium verwendet wird, um die Anzahl der Verbindungen zu verringern, treten andere Probleme auf, da Polysilicium-Transistoren nicht vollständig sperren. Bei diesen LCD-Vorrichtungen werden daher für jedes Pixel zwei Transistoren in Reihe verwendet, was wiederum die Verläßlichkeit verringert und die Kosten erhöht.
Nach den Fig. 2A, 2B und 2C werden die Draufsicht, Vorderansicht und Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Reflexionsbildebenenmoduls als Ganzes mit der Bezugszahl 30 bezeichnet. Eine Lichtquelle 32 enthält zum Beispiel eine Glühlampe und einen Reflektor. Das Licht wird durch eine Linse 34 kollimiert und durch eine Linse 36 auf das Reflexionsbildebenenmodul 30 fokussiert.
Das Reflexionsbildebenenmodul 30 enthält eine erste verspiegelte Wand 40 mit einer Öffnung 42, durch die das Licht hindurchgeht und auf eine Rückwand 44 des Reflexionsbildebenenmoduls 30 trifft. Die Rückwand 44 ist mit einer aktiven Waferbasis-Matrix 46 versehen oder aus dieser gebildet. Dem Licht werden durch die aktive Waferbasis-Matrix 46 Informationen aufmoduliert oder aufcodiert, während es von der aktiven Waferbasis- Matrix 46 reflektiert wird. Ein spezielles Beispiel der aktiven Waferbasis-Matrix ist ausführlicher in der EP-A-0 438 565 beschrieben.
Die aktive Waferbasis-Matrix 46 hat eine spiegelnd reflektierende Rückseite, um das Licht zu reflektieren. Die aktive Waferbasis-Matrix ist mit einem LCD-Material oder einem Material mit ähnlichen Eigenschaften abgedeckt, zum Beispiel einem elektrophoretischen Material. Ein bevorzugtes LCD-Material ist ein festes oder massives lichtmodulierendes Material mit darin suspendierten Körpern aus LC-Material. Beispiele solcher LCD-Materialien sind in den US-Patentschriften 4 435 067 und 4 688 900 beschrieben, deren Inhalt durch Bezugnahme hier einbezogen ist. Andere Arten von LC-Material können ebenfalls verwendet werden, zum Beispiel gefärbtes Phasenänderungs- oder Gastmolekülmaterial.
Das von der aktiven Waferbasis-Matrix 46 reflektierte Licht wird von einer spiegelnden Rückseite 48 der Wand reflektiert. Das reflektierte Licht wird auf eine Projektionsimse 50 gerichtet, wobei diese Linse oder das Linsensystem eine feste oder eine Zoom-Linse sein kann. Bei Verwendung in einem Projektorsystem wird das reflektierte Licht durch die Linse 10 projiziert, so daß es, in der Regel, auf einem (nicht dargestellten) Bildschirm betrachtet werden kann. Das beschriebene Reflexionsbildebenenmodul 30 kann als monochromatisches Projektionssystem verwendet werden oder so kombiniert werden, wie nachstehend noch beschrieben wird, daß es eine Einheit eines Vollfarb-Projektionssystems bildet. Bei Verwendung als Maske oder Teil eines Maskensystems wird die Linse 50 zum Fokussieren des Maskenbildes auf ein (nicht dargestelltes) Substrat verwendet.
Das Reflexionsbildebenenmodul 30 enthält im allgemeinen nur die Lichtausrichtungs- und Reflexionsanordnungen, die durch die Elemente 40, 42, 44 (einschließlich der aktiven Waferbasis-Matrix 46) und 48 gebildet werden. Die spiegelnde Wand 40 wird vorzugsweise an der Rückwand 44 in einer festen Lage angebracht, zum Beispiel durch nicht dargestellte Streben, und der Winkel zwischen den beiden Wänden kann nach Wunsch gewählt werden. Das Reflexionsbildebenenmodul 30 kann jedoch die Lampe 32 und andere Lichtausrichtungselemente 34, 36 und 50 enthalten, wenn dies gewünscht wird. Im allgemeinen werden die Elemente 32, 34, 36 und 50 durch den Endbenutzer des Reflexionsbildebenenmoduls 30 ausgewählt.
Eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reflexionsbildebenenmoduls ist am besten in den Fig. 3A bis 3C dargestellt und als Ganzes mit der Bezugszahl 52 bezeichnet. Die gleichen oder äquivalente Bauelemente bei dieser oder weiteren Ausführungsformen sind mit den gleichen Bezugszahlen wie die des zuvor beschriebenen Reflexionsbildebenenmoduls 30 versehen. Das Reflexionsbildebenenmodul 52 funktioniert im wesentlichen ebenso wie das Reflexionsbildebenenmodul 30, wie in Fig. 30 dargestellt. Bei dem Reflexionsbildebenenmodul 52 ist der Spiegel 48 durch ein Prisma 56 ersetzt. Das Prisma 56 hat einen Vorsprung 58, der in einer ersten Wand 60 des Prismas 56 ausgebildet ist.
Der Vorsprung 58 hat eine Lichtaufnahmefläche 62, durch die das Licht hindurchfokussiert wird. Wie zuvor wird das Licht beeinflußt und durch die aktive Waferbasis- Matrix 46 und dann durch eine innere Fläche 64 der Wand 60 auf die Linse 50 reflektiert.
Der Vorsprung 58 und die Fläche 62 bilden ein weiteres optisches Element des Reflexionsbildebenenmoduls 52. Wie die Fig. 4A bis 4C zeigen, kann die Fläche 62 eben, eine konvexe Fläche 62' oder eine konkave Fläche 62" sein, wie es gewünscht wird. Die Form der Fläche 62 wird entsprechend gewählt, um das Lichtstrahlenbündel zu verbreitern, zu verengen und/oder zu richten. Vorzugsweise wird das Reflexionsbildebenenmodul 52 im Spritzgußverfahren als einstückige Einheit geformt. Im allgemeinen bilden das Prima 56 und die aktive Waferbasis-Matrix 46 das Reflexionsbildebenenmodul 52.
Ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reflexionsbildebenenmoduls ist am besten in den Fig. 5A bis 5C dargestellt und wird als Ganzes mit der Bezugszahl 66 bezeichnet. Das fokussierte Lichtstrahlenbündel sammelt unter Verwendung der Linsen 34 und 36 das meiste Licht, doch beansprucht das Linsensystem ziemlich viel Platz. Das Reflexionsbildebenenmodul 66 bildet dagegen eine sehr kompakte Einheit, durch die die Linsen 34 und 36 entfallen. So ist eine Lichtquelle 68, zum Beispiel eine Glühlampe, unmittelbar in der Öffnung 52 der Wand 40 des Reflexionsbildebenenmoduls 66 eingebaut, das ansonsten ebenso wie das Reflexionsbildebenenmodul 30 arbeitet. Das von der aktiven Waferbasis- Matrix 46 reflektierte Licht trifft auf die Spiegelfläche 48 und wird von dort auf die Linse 50 reflektiert. Diese Ausführungsform ist nicht die energieeffizienteste, und wenn sie in einem Farbsystem eingesetzt wird, wird das Licht von der Glühlampe 68 durch ein Filter geleitet, um die Farbkomponenten Rot, Grün und Blau zu bilden. Auch hier bilden die Lampe 68 und die Linse 50 im allgemeinen keinen Teil des Reflexionsbildebenenmoduls 66.
Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reflexionsbildebenenmoduls ist am besten in den Fig. 6A bis 6C dargestellt und als Ganzes mit der Bezugszahl 70 bezeichnet. Das Reflexionsbildebenenmodul 70 kann als Kompromiß zwischen den Reflexionsbildebenenmodulen 30 und 66 bezeichnet werden. Eine Lichtquelle 72 ist an einen faseroptischen Lichtleiter oder ein Rohr 74 angekoppelt, der bzw. das das Licht durch die Öffnung 42 hindurch in das Reflexionsbildebenenmodul 70 leitet, wo es in ähnlicher Weise wie in dem Reflexionsbildebenenmodul 30 beeinflußt wird. Der Lichtleiter 74 sammelt mehr Licht als bei Verwendung der Glühlampe 68, benötigt jedoch mehr Raum als die Glühlampe 68. Der Lichtleiter 74 ist flexibler und benötigt weniger Raum (Platz) als das Linsensystem 34, 36.
Die Glühlampe 68 kann zusammen mit einem Prisma-Reflexionsbildebenenmodul 52 verwendet werden, wie es am besten in den Fig. 7A bis 7C dargestellt ist und das eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reflexionsbildebenenmoduls bildet, das als Ganzes mit der Bezugszahl 76 bezeichnet wird. Die Wirkungsweise des Reflexionsbildebenenmoduls 76 ist weitgehend die gleiche wie die des Reflexionsbildebenenmoduls 52, sobald das Licht in das Reflexionsbildebenenmodul 76 geleitet worden ist.
Der Lichtleiter 74 kann auch zusammen mit dem Prisma- Reflexionsbildebenenmodul 52 verwendet werden, wie es am besten in den Fig. 8A bis 8C dargestellt ist und das eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reflexionsbildebenenmoduls bildet, die als Ganzes mit der Bezugszahl 78 bezeichnet ist. Auch hier ist die Wirkungsweise des Reflexionsbildebenenmoduls 78 weitgehend die gleiche wie die des Reflexionsbildebenenmoduls 52, sobald das Licht in das Reflexionsbildebenenmodul 78 geleitet worden ist.
Die beschriebenen Reflexionsbildebenenmodule können alle als Teil eines monochromatischen Projektions- oder Abbildungssystems verwendet werden oder eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Reflexionsbildebenenmoduls mit einem drei Linsen aufweisenden Farbprojektionssystem bilden, wie es beispielsweise in Fig. 9 dargestellt ist und das als Ganzes mit der Bezugszahl 80 bezeichnet ist. Das Projektionssystem 80 und andere Projektionssysteme sind ferner in der EP-A-0 486 523 beschrieben. Das Projektionssystem 80 enthält eine Lichtquelle 82, zum Beispiel eine Glühlampe und einen Reflektor, deren Licht durch eine Kollimatorlinse oder ein Linsensystem 84 zur Bildung eines Lichtstrahlenbündels 86 geleitet wird. Das Lichtstrahlenbündel 86 enthält alle drei Farbkomponenten Rot, Blau und Grün (nachstehend mit R, B und G bezeichnet). Das Lichtstrahlenbündel 86 wird auf einem dichroitischen Spiegel 88 für blaues Licht B gerichtet. Die B-Lichtkomponente 90 wird vom Spiegel 88 auf ein B-Reflexionsbildebenenmodul 92 reflektiert. Bei dem B-Reflexionsbildebenenmodul 92 kann es sich um irgendeines der beschriebenen Reflexionsbildebenenmodule 30, 52, 70 und 78 handeln. Das codierte B-Licht 94 wird von dem B-Reflexionsbildebenenmodul 92 auf eine Linse 96 reflektiert und durch die Linse 96 auf einen Bildschirm 98 projiziert, wo es mit den anderen Komponenten zur Bildung eines Farbbildes kombiniert wird.
Ein Lichtstrahlenbündel 86' mit dem darin enthaltenen G- und R-Lichtkomponenten durchläuft den Spiegel 88. Das Lichtstrahlenbündel 86' wird auf einen dichroiti schen Spiegel 100 für grünes Licht gerichtet. Die G- Lichtkomponente 102 wird vom Spiegel 100 auf ein G-Reflexionsbildebenenmodul reflektiert. Das codierte G- Licht 106 wird vom G-Reflexionsbildebenenmodul 104 auf eine Linse 108 reflektiert und durch die Linse 108 auf den Bildschirm 98 projiziert.
Ein Lichtstrahlenbündel 86", das nur die R-Komponente enthält, durchläuft den Spiegel 100. Von dort wird das Lichtstrahlenbündel 86" auf einen Spiegel 110 gerichtet und von diesem auf ein R-Reflexionsbildebenenmodul reflektiert. Das codierte R-Licht 114 wird vom R-Reflexionsbildebenenmodul 112 auf eine Linse 116 reflektiert und durch die Linse 116 auf den Bildschirm 98 projiziert. Die Informationscodierung wird durch eine elektronische Schnittstelle 118 bewirkt, die mit den Reflexionsbildebenenmodulen 92, 104 und 112 verbunden ist.
Fig. 10 stellt ein Einzelabbildungs-, Einlinsen-Projektionssystem nach der Erfindung dar, das als Ganzes mit der Bezugszahl 120 bezeichnet ist. Eine Lichtquelle 122 irgendeiner der oben angegebenen Arten wirft Licht auf ein Mehrfarben-Reflexionsbildebenenmodul 124. Ein vollständig codiertes Lichtstrahlenbündel 126 wird von dem Mehrfarben-Reflexionsbildebenenmodul 124 erzeugt und durch eine Linse 128 auf den Bildschirm 98 fokussiert. Bei diesem Aufbau wird nur ein Reflexionsbildebenenmodul mit nur einer aktiven Waferbasis-Matrix verwendet. Die aktive Waferbasis-Matrix enthält jedoch eine damit einteilig ausgebildete Mosaik- oder andere Art von Farbfilteranordnung. Dieser Aufbau ist derzeit nicht der wünschenswerteste, weil drei monochromatische Reflexionsbildebenenmodule das Auflösungsvermögen auf dem Bildschirm 98 verdreifachen und weniger Wärme als das Einfach-Reflexionsbildebenenmodul 124 aufnehmen würde.
Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind im Lichte obiger Lehren möglich. Bei der Projektionssystemlichtquelle kann es sich um irgendeine geeignete Art von Lichtquelle handeln, zum Beispiel Xenon-Metall-Halogenid- oder Quarz-Halogen-Lampen. Die Projektionssysteme sind beispielshalber als Frontbildschirm-Projektionssysteme beschrieben worden, doch kann es sich auch um Rückprojektionsbildschirmanordnungen oder solche mit faseroptischen Expandern handeln, bei denen das Licht auf ein Ende eines faseroptischen Bündels projiziert wird. Die Reflexionsbildebenenmodule können separat ausgebildet oder einteilig verbunden sein, um ein Vollfarbmodul zu bilden. Es versteht sich daher, das die Erfindung im Rahmen der Ansprüche auf andere Weise als auf die speziell beschriebene Art realisiert werden kann.

Claims

1. Reflektionsbildebenenmodul (30, 52, 66, 70, 76, 78) mit

einem reflektierenden Abbildungsmittel (46) zur Bildung eines reflektierten Lichtstrahlenbündels aus zu ihm durchgelassenem Licht und zum Aufmodulieren einer Information auf das reflektierte Licht strahlenbündel;

und Mitteln (40, 42, 48; 58, 64) zum Durchlassen von Licht zu dem reflektierenden Abbildungsmittel und zum Projizieren des reflektierten Lichtstrahlenbündels zur Betrachtung, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Abbildungsmittel eine aktive Matrix auf Waferbasis aufweist und daß die Wafer (46) ein lichtundurchlässiges Einkristall-Wafersubstrat ist, bei dem die aktive Matrix auf der einen Oberfläche der Wafer ausgebildet ist.

2. Modul nach Anspruch 1, bei dem die das Licht durchlassenden und projizierenden Mittel einen Spiegel (40) mit einer Öffnung (42) darin aufweisen, um Licht durch die aktive Waferbasis-Matrix (46) hindurchzuleiten, wobei der Spiegel (40) wenigstens einen Teil des Projektionsmittels bildet.

3. Reflektionsbildebenenmodul (52, 76, 78) mit einem reflektierenden Abbildungsmittel (46), dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Abbildungsmittel eine aktive Matrix auf Waferbasis zur Bildung eines reflektierten Lichtstrahlenbündels aus Licht, das auf sie durchgelassen wurde, und zum Aufmodulieren einer Information auf das reflektierte Lichtstrahlenbündel aufweist; und daß der Modul ferner Mittel (58, 64) zum Durchlassen von Licht auf die aktive Waferbasis-Matrix und zum Projizieren des reflektierten Lichstrahlenbündels zur Betrachtung aufweist, wobei die das Licht durchlassenden und projizierenden Mittel ein Prisma (56) mit einem lichtaufnehmenden Vorsprung (58) zum Dirigieren von Licht aufweisen und das Prisma wenigstens einen Teil des Projektionsmittels bildet.

4. Modul nach Anspruch 3, bei dem die Wafer (46) ein lichtundurchlässiges Einkristall-Wafersubstrat ist, wobei die aktive Matrix auf der einen Oberfläche der Wafer ausgebildet ist.

5. Modul nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, mit einem LCD-Material, das auf der aktiven Matrix ausgebildet ist, wobei das LCD-Material aus einem festen lichtmodulierenden Material gebildet ist, das darin suspendierte Körper aus LC-Material aufweist.

6. Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die aktive Matrix (46) auf Waferbasis eine Farbfilteranordnung zur Bildung eines reflektierten farbigen Lichtstrahlenbündels aufweist.

7. Modul nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Linsensystem (34) zum Kollimieren von Licht aus einer Lichtquelle und zum Fokussieren des Lichts durch den Vorsprung (58) oder die Öffnung (42) hindurch.