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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
vom Projektionstyp, welche Flüssigkristallanzeigeelemente
verwendet, und insbesondere auf eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
vom Projektionstyp, welche eine geringe Größe und eine gute Bildqualitätsleistung, wie
etwa Helligkeit usw., aufweist.
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Dafür ist dort als eine Bildanzeigevorrichtung eine
Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp bekannt, in welcher ein optisches
Bild, ausgebildet auf optischen Lichtwellen als Variationen in optischen Charakteristika
in Abhängigkeit
eines Bildsignals beleuchtet wird mittels Beleuchtungsoptiken, um
vergrößert und
auf einen Schirm mittels von Projektionsoptiken projiziert zu werden.
Eine Anzahl von Flüssigkristallanzeigevorrichtungen
vom Projektionstyp wurde vorgeschlagen, von denen jede Flüssigkristallanzeigeelemente
als Lichtventile für
solch eine Anzeigevorrichtung verwendet. Ein Anzeigeelement vom gedreht
nematischen (twisted nematic-TN) Typ, welches ein repräsentatives
Beispiel eines Flüssigkristallanzeigeelementes
ist, ist so konstruiert, dass zwei Polarisatoren vor und hinter
einer Flüssigkristallzelle angeordnet
sind, in welche Flüssigkristall
zwischen einem Paar von transparenten Grundplatten injiziert ist,
wobei jede davon einen Film einer transparenten Elektrode aufweist,
so dass sich die Polarisationsrichtungen davon um 90° voneinander
unterscheiden und eine Anzahl solcher Flüssigkristallanzeigeelemente
so angeordnet sind, dass die Lichtintensität des einfallenden Lichts,
welches von jeder von ihnen transmittiert wird, gesteuert wird durch
Kombinieren einer Aktion einer Polarisationsebene durch einen elektrooptischen
Effekt des Flüssigkristalls
zu drehen, mit einer Aktion, um eine Polarisationskomponente durch
einen der Polarisatoren auszuwählen, um
eine Bildinformation an zuzeigen. In letzter Zeit wurde die Leistung,
wie etwa die Auflösung
usw. rasch verbessert, da ein Verkleinern solcher Flüssigkristallanzeigeelemente
des Transmissionstyps oder des Reflektionstyps selbst voranschritt,
so dass eine Verkleinerung und eine Verbesserung in der Leistung einer
Anzeigevorrichtung, welche solche Flüssigkristallanzeigeelemente
verwendet, vorangetrieben wurde. Auf diese Art und Weise sind solche
Flüssigkristallanzeigevorrichtungen
vom Projektionstyp neuestens nicht nur für herkömmliche Bildanzeige unter Verwendung
von Videosignalen, usw. vorgeschlagen worden, sondern auch für Bildausgabevorrichtungen von
Personal Computern.
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Jedoch weist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
vom Projektionstyp des Standes der Technik Probleme auf, dass sie
eine große
Größe aufweist, und
dass eine Leistung, wie etwa Helligkeit des Bildes usw., welche
letztlich erzielt wird, nicht ausreichend ist. Obwohl eine Verkleinerung
von Lichtwellen, d. h. der Flüssigkristallanzeigeelemente
selbst, für
eine Verkleinerung einer gesamten Anzeigevorrichtung wirksam ist,
da eine durch Beleuchtungsoptiken beleuchtete Fläche verringert wird, wenn die Größe der Flüssigkristallanzeigeelemente
verringert wird, treten Probleme auf, dass ein Bruchteil des Lichtstroms,
welcher auf Flüssigkristallelemente
projiziert wird, zu einem gesamten Lichtstrom, welcher von einer
Lichtquelle emittiert wird (hier unten im Folgenden Lichtausbeuteeffizienz)
verringert wird usw. Als das Ergebnis war es schwierig, ein Verkleinern der
gesamten Vorrichtung und eine Verbesserung der Leistung, wie etwa
Helligkeit usw. gleichzeitig zu verwirklichen. Weiter war es im
Fall einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
vom Projektionstyp, da verschiedene Faktoren, wie etwa optische
Charakteristika einer Projektionslinse, optische Charakteristika von
Flüssigkristallanzeigeelementen
usw. neben den Beleuchtungsoptiken Einflüsse auf eine Bildqualitätsleistung
haben, schwierig, eine Anzeigevorrichtung zu Erhalten, welche eine
geringe Größe und eine gute
Bildqualitätsleistung
aufweist, falls nur die Beleuchtungsoptiken verbessert wurden.
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Des Weiteren offenbart EP-A-0 563
874 A1 ein optisches Beleuchtungssystem und ein Projektionsanzeigegerät, welches
das gleiche verwendet. Das optische Beleuchtungssystem umfasst eine Strahlungsquelle,
Kondensormittel, eine erste Linsenmatrix und eine zweite Linsenmatrix.
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EP-A-0 395 156 A1 beschreibt ein
optisches Beleuchtungssystem und eine Projektionsvorrichtung, welche
solch ein System aufweist. Das System weist eine Strahlungsquelle,
einen konkaven Reflektor und eine ersten und eine zweite Linsenplatte
auf, welche jeweils mit einer Matrix von Linsen vorgesehen ist.
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In US-A-5 309 340 ist eine Beleuchtungsvorrichtung
offenbart. Sie umfasst eine Lichtquelle, einen ellipsenförmigen Reflektor,
einen sphärischen Reflektor,
eine Sammellinse, welche einen Brennpunkt davon an dem zweiten Brennpunkt
des Ellipsoids aufweist, und eine Lichtsteuerplatte.
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JP-A-5 268 556 bezieht sich auf eine
Lichtquellenvorrichtung für
eine Projektion, eine lichtemittierende Quelle, einen elliptischen
Spiegel, einen sphärischen
Spiegel und eine konvexe Linse einschließend.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine Hauptaufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es, eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom
Projektionstyp vorzusehen, welche eine kleine Größe und eine gute Bildqualitätsleistung
aufweist.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es, die Ausbeuteeffizienz von Licht zu erhöhen, welches
von einer Lichtquelle emittiert wird.
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Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, die Helligkeit über
einen gesamten Schirm gleichmäßig zu machen.
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Diese Aufgaben werden erreicht durch
eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
vom Projektionstyp gemäß Anspruch
1. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Gemäß einem Aspekt ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
vom Projektionstyp, welche eine Lichtquelle, eine Beleuchtungsoptik,
welche eine Funktion zum Beleuchten einer zu beleuchtenden Oberfläche mit
Licht hat, welches von der Lichtquelle emittiert wird, Flüssigkristallanzeigeelemente,
welche Licht modulieren, eine Projektionsoptik, zum Projizieren
von Licht, welches von den Flüssigkristallanzeigeelementen
emittiert wird, einschließt,
so konstruiert, dass die Beleuchtungsoptik zumindest einen elliptischen
Spiegel und einen sphärischen
Spiegel aufweist, und dass die Beleuchtungsoptik weiter eine erste
Linsenmatrix und eine zweite Linsenmatrix umfasst, in welchen eine
Mehrzahl von Linsen rechtwinklig zu einer optischen Achse angeordnet
sind, und eine Kondensorlinse zum Beleuchten der Flüssigkristallanzeigeelemente
mit Licht, welches von der zweiten Linsenmatrix emittiert wurde,
mit einer hohen Effizienz.
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Auf diese Art und Weise ist es möglich, eine helle
Flüssigkristallanzeigevorrichtung
vom Projektionstyp zu realisieren, welche eine kleine Größe und eine
gute Bildqualitätsleistung
aufweist, durch Erhöhung
einer Ausbeuteeffizienz von Licht, welches von der Lichtquelle emittiert
wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden nun im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen
beschrieben werden, in welchen;
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1 ein
Diagramm ist, welches die Konstruktion eines optischen Systems in
einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
vom Projektionstyp gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 ein
Querschnittsdiagramm ist, welches das Prinzip einer Aktion eines
Teils der Beleuchtungsoptik in 1 zeigt;
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3 ein
Diagramm ist, welches die Konstruktion einer Ausführungsform
der Lichtquelle, verwendet in 1,
zeigt;
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4 ein
Querschnittsdiagramm ist, welches das Prinzip der Beleuchtungsoptik,
verwendet in 1, zeigt;
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5 eine
Querschnittsansicht und eine Seitenansicht ist, welche ein Beispiel
der Form einer ersten Linsenmatrix, verwendet in 1, zeigt;
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6 eine
Querschnittsansicht und eine Seitenansicht ist, welche ein Beispiel
der Form einer zweiten Linsenmatrix, verwendet in 1, zeigt;
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7 ein
Diagramm ist, welches die Konstruktion einer Ausführungsform
einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
vom Projektionstyp gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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8 ein
Diagramm ist, welches die Konstruktion eines bestimmten Beispiels
einer Beleuchtungsoptik zeigt, welche in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung
vom Projektionstyp gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird; und
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9 ein
Diagramm ist, welches eine weitere Ausführungsform einer Kondensorlinse
in 1 zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben
werden.
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1 ist
ein Diagramm, welches die Konstruktion eines optischen Systems in
einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
vom Projektionstyp gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. In 1 ist
eine Lichtquelle 1 eine Glühlampe, wie etwa Halogenmetalldampflampe,
Xenonlampe, Halogenlampe usw. In einer Beleuchtungsoptik, bestehend
aus der Lichtquelle 1, einem elliptischen Spiegel 5 und
einem sphärischen
Spiegel 6, wird das von der Lichtquelle 1 emittierte
Licht durch den elliptischen Spiegel 5 und den sphärischen
Spiegel 6 reflektiert. Nachdem es durch eine erste Linsenmatrix 22 durchgetreten
ist, tritt es durch eine zweite Linsenmatrix 23 durch und tritt
in eine Kondensorlinse 7 ein. Die Kondensorlinse 7 weist
eine positive reflektive Leistung auf und eine Wirkung, um Licht,
welches von der Beleuchtungsoptik 2 emittiert wird, weiter
zu bündeln.
Licht, welches durch die Kondensorlinse 7 hindurchgetreten
ist, beleuchtet Flüssigkristallanzeigeelemente 3.
Licht, welches durch die Flüssigkristallanzeigeelemente 3 hindurchgetreten
ist, tritt in eine Feldlinse 8 ein, welche eine Wirkung
hat, dass das Licht in eine Projektionsoptik 4 eintritt,
welche z. B. eine Zoomlinse ist. In Folgenden tritt es durch die
Projektionsoptik 4 durch, um einen Schirm 9 zu
erreichen. Ein Bild, gebildet auf den Flüssigkristallanzeigeelementen 3 durch
die Feldlinse 8 und die Projektionsoptik 4 wird
vergrößert, um
auf dem Schirm 9 projiziert zu werden. Somit funktioniert
die gesamte Vorrichtung als eine Anzeigevorrichtung.
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Als nächstes werden Funktionen der
Hauptteile der Flüssigkristallanzeigevorrichtung
vom Projektionstyp gemäß der vorliegenden
Erfindung im Detail beschrieben werden. 2 ist ein Querschnittsdiagramm, welches
das Prinzip einer Wirkung eines Teils der Beleuchtungsoptik in der
Flüssigkristallanzeigevorrichtung
vom Projektionstyp gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt, welche einen Aspekt zeigt, bei welchem Licht, welches
von der Lichtquelle emittiert wird, von dem elliptischen Spiegel 5 und dem
sphärischen
Spiegel 6 reflektiert wird.
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Ein Punkt P und ein weiterer Punkt
P', welche in 2 bezeichnet sind, bezeichnen
jeweils Positionen des ersten und des zweiten Brennpunkts einer
elliptischen Oberfläche,
welche eine reflektierende Oberfläche des elliptischen Spiegels
ist. Licht B1, welches von dem Punkt P zu dem elliptischen Spiegel 5 austritt,
wird durch den elliptischen Spiegel 5 reflektiert und gelangt
zu dem Punkt P' an
einer optischen Achse 18. Folglich erreicht alles Licht,
welches von dem Punkt P austritt und direkt durch den elliptischen
Spiegel 5 reflektiert wird, den Punkt P'. An dererseits wird im Fall, wo die
Mitte einer sphärischen Oberfläche, welche
eine reflektierende Oberfläche des
sphärischen
Spiegels ist, in Übereinstimmung mit
dem Punkt P ist, Licht B2, welches von der Position des Punkts P
zu dem sphärischen
Spiegel 6 austritt, reflektiert durch den sphärischen
Spiegel 6, um wieder zu dem Punkt P zurückzukehren, und um zu dem elliptischen
Spiegel 5 voranzuschreiten, und es erreicht den Punkt P' nachdem es durch
den elliptischen Spiegel 5 reflektiert wurden ist. Durch
diese Vorgänge
erreicht in dem Licht, welches von der Position des Punktes P austritt,
im Prinzip all das Licht, welches in den elliptischen Spiegel 5 oder
den sphärischen
Spiegel 6 eintritt, den Punkt P'. Das Licht B2 ist Licht, welches dazu
nicht die zu beleuchtende Oberfläche
erreicht, wie etwa Flüssigkristallanzeigeelemente,
und daher ist es unmöglich
die Lichtausbeuteeffizienz durch Anordnung der Flüssigkristallanzeigeelemente
in der Nachbarschaft des Punktes P' in der in 2 bezeichneten Konstruktion zu erhöhen. Falls
es ferner versucht wird, die Lichtausbeuteeffizienz durch Verwendung
nur eines reflektierenden Spiegels, wie etwa dem elliptischen Spiegel 5 ohne
sphärischen
Spiegel 6, wie in einer Beleuchtungsoptik des Standes der
Technik, zu erhöhen, werden
Probleme erzeugt, dass die Größe des reflektierenden
Spiegels vergrößert wird,
oder dass eine Projektionslinse, welche eine kleine F-Zahl aufweist,
als Projektionsmittel erforderlich ist, damit verbunden, was die
Größe der Projektionslinse
erhöht.
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3 ist
ein Diagramm, welches die Konstruktion eines Beispiels einer Lichtquelle 1 in
der Flüssigkristallanzeigevorrichtung
vom Projektionstyp gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt, welche eine Konstruktion ist, wo die Lichtquelle
aus einer Lampe 10 besteht.
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In 3 ist
Bezugszeichen 13 eine lichtemittierende Birne, hergestellt
aus Quarzglas usw., in welcher Gas eingeschlossen ist, damit sie
als eine Vorrichtung zum Zünden
einer Metalldampfentladungsröhre,
welche Quecksilber, Argon usw. einschließt, wirken kann. In 3 ist Bezugszeichen 11 eine
Elektrode; 12 ist eine reflektierende Schicht; 15 ist
ein Molybdänfilm,
welcher wirkt, um eine Luft dichtheit der lichtemittierenden Birne 13 beizubehalten, usw.; 14 ist
ein Bleidraht; und 16 ist eine Basis. Licht wird von einem
Leuchtpunkt 17 durch Entladung zwischen einem Paar von
Elektroden 11 emittiert. Hier ist die reflektierende Schicht 12 aus
Zirkondioxid usw. hergestellt und weist Funktionen auf, um eine
Temperatur der lichtemittierenden Birne beizubehalten, um Dampfdruck
usw. zu erhöhen,
was zu einem Effekt fuhrt, das eine zufriedenstellende dauerlichtemittierende
Eigenschaft oder eine lange Lebensdauer der Lampe erreicht werden
kann. Da jedoch in dem durch den Leuchtpunkt 17 emittierten
Licht, welches in die reflektierende Schicht 12 eintritt,
absorbiert wird oder gesteuert oder reflektiert, haben Beleuchtungsoptiken,
welche eine Lampe des Standes der Technik verwenden, in welcher
die reflektierende Schicht über
einen weiten Bereich aufgebracht war, eine schlechte Lichtausbeuteeffizienz.
Im Fall, wo eine Lampe verwendet wird, welche die in 3 bezeichnete Konstruktion
gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweist, ist die reflektierende Schicht 12 nur
in einem Bereich verteilt in Übereinstimmung
mit der Form des sphärischen
Spiegels. Das heißt,
die Form der reflektierenden Schicht ist so bestimmt, dass das Licht
B, welches von dem Leuchtpunkt 17, bezeichnet in 3, emittiert wird, in den
sphärischen
Spiegel 6, bezeichnet in 2,
eintritt, ohne absorbiert oder durch die Reflektionsschicht 12 reflektiert
zu werden. Auf diesem Weg ist es durch Verwendung einer Beleuchtungsoptik,
welche aus der Lampe 10 und der in 2 bezeichneten Konstruktion besteht, möglich, Licht
zu verwenden, welches dafür
absorbiert oder gestreut und reflektiert wurde durch die Reflektionsschicht 12,
zur Beleuchtung mit hoher Effizienz, was die Lichtausbeuteeffizienz
erhöht.
Andererseits wird in dem Fall, wo eine Lampe so angeordnet ist,
dass ihr Leuchtpunkt 17 in der Nachbarschaft des Punktes
P in 2 positioniert
ist, wie oben beschrieben, Licht, welches von dem Leuchtpunkt 17 emittiert
wird und in den sphärischen
Spiegel 6 eintritt, reflektiert, um wiederum zu dem Leuchtpunkt
zurückzukehren.
Aus diesem Grund wird das von dem sphärischen Spiegel 6 reflektierte
Licht zu der lichtemittierenden Birne 13 in der Lampe projiziert,
was die Wirkungen hat, dass die Temperatur der lichtemittierenden
Birne beibehalten wird, dass der Dampfdruck erhöht wird, usw. Das heißt, der
sphärische
Spiegel 6 weist eine Funktion auf, welche identisch zu der
der Reflektionsschicht des Standes der Technik ist. Folglich ist
es möglich,
Beleuchtungsoptiken zu erhalten, welche eine hohe Lichtausbeuteeffizienz
aufweisen durch Kombinieren der in 2 bezeichneten
Reflektionsspiegelkonstruktion mit der in 3 bezeichneten Lampe, was zu wechselseitigen
Reaktionen dazu führt,
ohne die Lichtemissionseigenschaft, die Lebensdauer usw. der Lampe
zu verschlechtern, sogar falls die Fläche, wo die Reflektionsschicht
aufgebracht ist, verringert ist.
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Ferner kann in der Konstruktion gemäß der vorliegenden
Erfindung, im Fall, wo die Effizienz Licht von dem sphärischen
Spiegel 6 zu der Lampe zurückzuwerfen hoch ist und weiter
eine zufriedenstellende Lichtemissionsleistung, eine lange Lebensdauer
usw. erreicht werden kann, die reflektierende Schicht 12 weggelassen
werden. Damit der sphärische
Spiegel 6 in zufriedenstellender Weise die Funktion der
reflektierenden Schicht 12 des Standes der Technik aufweist,
ist es bevorzugt, einen reflektierenden Film an der reflektierenden
Oberfläche
des sphärischen
Spiegels 6 durch Aluminiumverdampfung usw. auszubilden,
anstatt ihn durch einen dichroitischen Spiegel zu konstruieren,
welcher nur sichtbares Licht reflektiert.
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Als nächstes werden Funktionen der
ersten und der zweiten Linsematrix gemäß der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf 4 beschrieben werden.
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4 ist
eine Querschnittsansicht, welche das Prinzip der Wirkung der Linsenmatrix
in der Beleuchtungsoptik gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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In der in 4 bezeichneten Beleuchtungsoptik tritt
Licht, welches von der Lichtquelle 1 emittiert wird, in
die erste Linsenmatrix 22 ein, um auf die zweite Linsenmatrix 23 fokussiert
zu werden. Nachdem es durch die zweite Linsenmatrix durchgetreten ist,
tritt es in die Kondensorlinse 7 ein, um die Flüssigkristallanzeigeelemente 3 zu
bestrahlen. Zu dieser Zeit ist die erste Linsenmatrix 22 so
gesetzt, dass das Bild des Leuchtpunkts der Lichtquelle 1 an
der Position der zweiten Lin senmatrix 23 fokussiert wird.
Auf diesem Weg wird der Lichtstrom, welcher durch die zweite Linsenmatrix 23 hindurchtrtt,
schmal gemacht, und als das Ergebnis weist die erste Linsenmatrix 22 eine
Funktion auf, das Verhältnis
der Menge an Licht, welches durch die zweite Linsenmatrix 23 hindurchtritt,
zu erhöhen.
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Weiterhin weist die zweite Linsenmatrix 23 die
gleiche Anzahl an Linsen auf (18 in der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung) wie die erste Linsenmatrix 22, wobei jede Linse
der Vorigen der jeweiligen Linse der Späteren entspricht, und jede
Linse der zweiten Linsenmatrix 23 weist eine Funktion auf
eine rechtwinklige Aperturabbildung einer entsprechenden Linse der
ersten Linsenmatrix 22 auf den Flüssigkristallanzeigeelementen 3 zu
fokussieren. Als Ergebnis ist die Form des Lichts, welches die Flüssigkristallanzeigeelemente 3 bestrahlt,
rechtwinklig, und es ist möglich,
ein Bild, welches im ganzen hell ist und, leicht zu sehen, in welchem
eine Helligkeitsgleichmäßigkeit
hoch ist, zu verwirklichen.
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5 zeigt
ein Beispiel der Form der ersten Linsenmatrix 22 gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Wie in 5 bezeichnet,
ist die Form einer jeden der Linsen, welche die erste Linsenmatrix 22 bilden,
rechtwinklig, und somit ist es möglich,
die Flüssigkristallanzeigeelemente 3 mit
Lichtpunkten zu bestrahlen, von denen jeder rechtwinklig ist. Weiter stellt
jeder der in 5 bezeichneten
schwarzen Punkte eine optische Achse einer jeden der Linse dar,
welche die erste Linsenmatrix 22 bilden. Die Position des
Lichts, welches auf die zweite Linsenmatrix 23 durch die
erste Linsenmatrix 22 fokussiert wird, kann durch die Tatsache
gesteuert werden, dass die optische Achse einer jeden Linse aus
dem geometrischen Zentrum der rechtwinkligen Form verschoben wird,
und auf diesem Weg ist es möglich,
die Menge an Licht, welche durch die zweite Linsenmatrix 23 hindurchtritt,
zu erhöhen,
während
die Größe der zweiten
Linsenmatrix 23 durch Festsetzen der optischen Achse an
der optimalen Position verringert wird.
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6 zeigt
ein Beispiel der Form der zweiten Linsenmatrix 23 gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Wie in 6 bezeichnet,
wird die zweite Linsenmatrix 23 gemäß der vorliegenden Erfindung
gebildet durch Linsen von denen jede eine vierseitige oder fünfseitige
Aperturabbildung aufweist. In Fall, wo eine Lampe wie in 3 bezeichnet als eine Lichtquelle
verwendet wird, ist der Querschnitt des Leuchtpunkts gewöhnlich annähernd elliptisch
und als Ergebnis ist das Bild des Leuchtpunkts der Lichtquelle auf
der zweiten Linsenmatrix 23, ausgebildet durch die erste
Linsenmatrix 22, ungefähr
elliptisch. Aus diesem Grund gibt es dort, falls die Linsen, welche
die zweite Linsenmatrix 23 bilden, rechtwinklig sind, Abschnitte,
für welche
ein Lichtdurchgang niedrig ist, d. h. tote Orte, was ein Problem
veranlasst, dass die zweite Linsenmatrix 23 groß sein soll,
oder dass eine Lichtausbeuteeffizienz niedrig ist. Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die toten Stellen auf Grund der Tatsache, dass
die Aperturabbildung der Linsen der zweiten Linsenmatrix 23 viereckig oder
fünfeckig
ist, wie in 6 bezeichnet,
verringert, und eine Beleuchtungsoptik, welche eine hohe, Lichtausbeuteeffizienz
hat, kann erreicht werden während
die kleine Größe der gesamten
Vorrichtung beibehalten wird.
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Auf Grund der oben beschriebenen
Funktionen ist es durch Verwendung kleiner Flüssigkristallanzeigeelemente
möglich,
eine helle Flüssigkristallanzeigevorrichtung
zu verwirklichen, welche ein Bild aufweist, welches über einen
gesamten Schirm gleichmäßig ist,
und eine gute Bildqualitätsleistung, sogar
falls die gesamte Anzeigevorrichtung klein ist.
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Als nächstes wird eine bestimmte
Gesamtkonstruktion der Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom
Projektionstyp gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert
werden.
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7 ist
ein Diagramm, welches eine Ausführungsform
der Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom
Projektionstyp gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Die in 7 bezeichnete
Ausführungsform zeigt
eine Dreiplattenflüssigkristallanzeigevorrichtung
vom Projektionstyp, welche 3 Platten insgesamt verwendet, in welcher
Flüssigkristallanzeigeelemente
vom Transmissionstyp als Flüssigkristalllichtventile wirken,
welche den drei Farben entsprechen, welche die drei Primärfarben
sind, d. h. R (rot), G (grün)
und B (blau). In der vorliegenden Ausführungsform tritt Licht, welches
durch eine Lampe 10 emittiert wird, welche als Lichtquelle
dient, welche z.B. eine Metallhalogenlampe ist, in die erste Linsenmatrix 22 ein nachdem
sie durch den elliptischen Spiegel 5 oder den sphärischen
Spiegel 6 reflektiert worden ist. Licht, welches durch
die erste Linsenmatrix 22 durchgetreten ist, tritt durch
die zweite Linsenmatrix 23 durch. Danach wird Licht, welches
G (grün)
und B (blau) ist, durch einen R (rot) Transmissionsdichroitischen
Spiegel reflektiert, welcher in einem Winkel von 45° bezüglich der
optischen Achse angeordnet ist, und Licht R (rot) wird dort hindurch
transmittiert. Der optische Weg des reflektierten R-Lichtstrahls wird
durch einen reflektierenden Spiegel 29 umgelenkt, tritt
durch eine Kondensorlinse 7R und einen Polarisator 20R der
Einfallsseite, um in Flüssigkristallanzeigeelemente 3R einzutreten,
welche durch eine Gegenelektrode, Flüssigkristalle usw. konstruiert
sind, und tritt durch einen Polarisator 21R der Ausgangsseite
und eine Feldlinse 8R durch, welche an der Lichtauslassseite
der Flüssigkristallanzeigeelemente 3R angeordnet
sind. Ein R-Lichtstrahl, welcher von der Feldlinse 8R austritt,
tritt durch einen dichroitischen Spiegel 26 hindurch, welcher
eine Funktion aufweist den R-Lichtstrahl
zu veranlassen hindurchzutreten, um in eine Projektionsoptik 4 einzutreten,
wie etwa eine Zoomlinse, nachdem er durch einen dichroitischen Spiegel 27 reflektiert
wurde, welcher die Funktion aufweist den R-Lichtstrahl und den B-Lichtstrahl zu reflektieren.
Andererseits tritt der G-Lichtstrahl und der B-Lichtstrahl, reflektiert durch den R-Transmissions-dichroitischen
Spiegel 24 in einen B-Reflektions-dichroitischen Spiegel 25 ein.
Der B-Lichtstrahl wird durch den Spiegel reflektiert, tritt durch
eine Kondensorlinse 7B und einen Einfallssei tenpolarisator 20B hindurch,
um in Flüssigkristallanzeigeelemente 3B einzutreten,
und tritt durch einen Auslassseitenpolarisator 21B und
eine Feldlinse 8B hindurch, angeordnet an der Lichtausgangsseite
der Flüssigkristallanzeigeelemente 3B.
Der B-Lichtstrahl, welcher aus der Feldlinse 8B austritt,
wird durch den dichroitischen Spiegel 26 reflektiert, welcher
eine Funktion aufweist den B-Lichtstrahl
zu reflektieren, um in die Projektionsoptik 4 einzutreten,
nachdem er durch den dichroitischen Spiegel 27 reflektiert
worden ist, zusammen mit dem R-Lichtstrahl.
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Andererseits tritt der G-Lichtstrahl,
welcher durch einen dichroitischen Spiegel 25 durchgetreten war,
durch eine Kondensorlinse 7G und einen Einfallsseitenpolarisator 20G hindurch,
um in Flüssigkristallanzeigeelemente 3G einzutreten,
und tritt durch einen Auslassseitenpolarisator 21G und
eine Feldlinse 8G hindurch, welche an der Lichtauslassseite
der Flüssigkristallanzeigeelemente 3G angeordnet
ist.
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Der G-Lichtstrahl, welcher von der
Feldlinse 8G austritt, wird durch einen Reflektionsspiegel 28 reflektiert,
um in die Projektionsoptik 28 einzutreten, nachdem er durch
den dichroitischen Spiegel 27 transmittiert worden ist,
zusammen mit dem R-Lichtstrahl und dem B-Lichtstrahl. Auf diesem
Weg werden die Lichtstrahlen, welche R, G und B entsprechen, aufgetrennt
und zusammengeführt
durch eine Farbseparationsoptik und eine Farbkombinationsoptik und
die Projektionsoptik 4 vergrößert ein Bild auf den Flüssigkristallanzeigeelementen
entsprechend R, G und B, um ein reales Bild durch Kombination und
Vergrößerung der
Bilder der unterschiedlichen Farben auf dem Schirm zu erhalten.
In 7 ist 30 ein
Gehäuse; 31 ist
ein Lautsprecher; 32 ist eine Energiezuführschaltung;
und 43 ist eine Bildsignalschaltung.
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Weiter ist 33 eine Ablassdurchführung, welche
eine Funktion des Durchführens
eines Luftstroms von einem Gehäuse 19 usw.
aufweist für
die Beleuchtungsoptik 2 zu einem Durchlassgebläse 34. Weiter
gibt der Lautsprecher 31 Benutzern Stimmeninformationen
parallel zur Bildinformation.
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Die Größe der gesamten Vorrichtung
wird verringert und die Form davon ist rechtwinklig durch Anordnung
der Beleuchtungsoptik 2 und der Projektionsoptik 4,
so dass optische Achsen davon parallel zueinander sind, und weiter
durch Anordnen der Leistungszufuhrschaltung 32 und der
Bildsignalschaltung 42 durch eine Farbseparations- und
Kombinationseinheit 44, welche aus der Farbseparationsoptik,
den Flüssigkristallanzeigeelementen
und der Farbkombinationsoptik besteht, wie in der Figur bezeichnet.
Auf diese Art ist es möglich,
eine Form zu erhalten, welche für
einen Verwendungsmodus in einem Konferenzraum, usw. geeignet ist,
in welchem eine kürzere
Seite des Rechtecks der Schirmseite gegenüberliegt.
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Die Lampe 10 in der vorliegenden
Ausführungsform
ist eine Metallhalogenlampe, wie z. B. in 3 bezeichnet. Die Funktionen der Beleuchtungsoptik
einschließlich
der Lampe sind wie vorher beschrieben und eine Erklärung davon
wird hier weggelassen.
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Eine Flüssigkristallpaneele vom Transmissionstyp
von p-SiTFT, z. B. von einer Klasse, wo die Diagonale des Bildschirms 1 Inch
lang ist, wird für
die Flüssigkristallanzeigeelemente 3 in
der vorliegenden Ausführungsform
verwendet, um die Verkleinerung der gesamten Vorrichtung zu verwirklichen.
Für die Flüssigkristallanzeigeelemente,
z. B. 3R, ist dort der Einlassseitenpolarisator 20R,
welcher ein Polarisator ist, der linear polarisiertes Licht transmittiert,
und der Auslassseitenpolarisator 21R angeordnet, was ein Polarisator
ist, der linear polarisiertes Licht transmittiert, welches eine
Polarisationsebene hat, welche bezüglich dem Einfallsseitenpolarisator 20R und
90° gedreht
ist. Bildinformation wird durch Steuerung der transmittierten Menge
an einfallendem Licht gesteuert, während die Funktion des Drehens
der Polarisationsebene durch den elektrooptischen Effekt des Flüssigkristalls
in den Flüssigkristallanzeigeelementen 3R mit
der Funktion des Auswählens
einer Polarisationskomponente des Polarisators 20R der
Einfalls seite und des Polarisators 21R der Ausgangsseite
kombiniert wird, welche als Polarisatoren dienen. Es kann gesagt
werden, dass dies für
B und R identisch ist.
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In 7 gibt 19 ein
Gehäuse
für die
Beleuchtungsoptik 2 wieder. In dem Fall, wo irgendeine zufriedenstellende
Bildqualitätsleistung,
wie etwa Helligkeit usw. als eine Anzeigevorrichtung nicht länger erhalten
werden kann auf Grund einer abgelaufenen Lebensdauer der Lampe,
kann die Lampe durch Auswechseln des Gehäuses 19 als ganzes
gewechselt werden. Ein konkretes Beispiel von Anzeigemitteln, welche
eine solche Konstruktion aufweisen, wird mit Bezug auf 8 erläutert werden.
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8 ist
eine Querschnittsansicht, welche die Konstruktion eines konkreten
Beispiels von Anzeigemitteln zeigt, welche für die Flüssigkristallanzeigevorrichtung
vom Projektionstyp gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden.
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Das in 8 bezeichnete
Beispiel ist so konstruiert, dass der elliptische Spiegel 5 und
der sphärische
Spiegel 6 angeordnet sind durch eine haltende reflektierende
Spiegelplatte 36. Auf diesem Weg können der elliptische Spiegel 5 und
der sphärische Spiegel 6 präzise lokalisiert
werden. Insbesondere können
in dem Fall, wo Flüssigkristallanzeigeelemente
kleiner Größe verwendet
werden, und weiter in dem Fall, wo die Lichtausbeuteeffizienz hoch
ist, da eine Positionspräzision
für den
elliptischen Spiegel 5 und den sphärischen Spiegel 6 usw.
von Bedeutung ist, es ausreichen, sie durch ein Element anzuordnen.
Des Weiteren ist das in 8 bezeichnete Beispiel
so konstruiert, dass die Halteplatte 36 zwischen weitere
Elemente 35 und 37 gesetzt ist, und auf diese
Weise kann eine Montagearbeit bei einer Herstellung leicht vorgenommen
werden.
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In der Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung
ist es zur Erhöhung
in der Helligkeitsuniformität über den
gesamten Schirm, einer Lichtausbeuteeffizienz, usw. sinnvoll, entweder
einen oder eine Mehrzahl von elliptischen Spiegeln 5, sphärischen Spiegeln 6,
der ersten Linsenmatrix 22, der zweiten Linsenmatrix 23 zu
haben, wobei die Kondensorlinse 7 und die Feldlinse 8 eine
Form aufweisen, welche an dem Umfangsabschnitt bezüglich dem
Abschnitt nahe der optischen Achse abweicht. Zum Beispiel kann in
dem Fall, wo der zentrale Abschnitt nahe der optischen Achse der
Kondensorlinse 7 eine nicht-sphärische Form nahe einer Ebene
aufweist, wie in 9 bezeichnet,
das Verhältnis
der Helligkeit an dem Umfangsabschnitt zur Helligkeit an dem zentralen
Abschnitt weiter erhöht
werden, was eine Helligkeitsuniformität über den gesamten Schirm erhöht.
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Wie oben beschrieben ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich,
eine Ausbeuteeffizienz des Lichts zu erhöhen, welches durch die Lichtquelle emittiert
wird, und somit eine helle Flüssigkristallanzeigevorrichtung
vom Projektionstyp zu verwirklichen, welche eine kleine Größe und eine
gute Bildqualitätsleistung
aufweist.