DE68906209T2 - Riesige Flüssigkristallanzeigevorrichtung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung hat eine Flüssigkristall- Großanzeige zum Gegenstand. Sie findet Anwendung bei der Anzeige von Bildern mit sehr großen Abmessungen (mehrere Quadratmeter), im allgemeinen Bilder des Farbvideotyps. Erst recht kann man die Erfindung auf weniger eingeengten Gebieten verwenden: alphanumerische Anzeige, feste oder langsam bewegliche Bilder, monochromatische, usw...
• Man kann Großanzeigevorrichtungen entweder mit Kathodenröhren herstellen, oder mit Flüssigkristallanzeigen.
• In der ersten Gruppe muß zunächst der Projektor des Eidophore-Typs erwähnt werden, dessen Herz eine Ölfilmröhre ist, wobei der Ölfilm örtlich deformiert wird durch einen Elektronenstrahl. Dieser Ölfilm verursacht durch seine veränderliche Doppelbrechung eine Kontraständerung in dem Projektionslichtstrahl. Das Eidophore-System ist das einzige, das die Projetion auf einen sehr großen Bildschirm gestattet.
• Weiter verbreitet sind die Dreiröhren-Videoprojektoren, bei denen man die roten, grünen und blauen Bilder der drei sehr leuchtstarken Kathodenröhren auf einen Bildschirm in der Größenordnung von einem Quadratmeter projiziert.
• Modulare Kathodenstrahlenröhrenpanels werden viel verwendet auf dem Gebiet der Werbe- und Handelsanzeigen.
• Aus der Gruppe der Flüssigkristallprojektoren kennt man ein System mit drei Anzeigen, die rot, bzw. grün und blau leuchten, und das dichroitische Spiegel mit einer Projetionslinse enthält.
• Schließlich bieten gewisse Firmen modulare Flüssigkristall-Farbpanels an.
• Alle diese verschiedenen Vorrichtungen weisen Nachteile auf.
• Die Aufbauten aus Kathodenstrahlenröhren oder Flüssigkristallanzeigen haben den Nachteil, einen "Schwarzes Gitter"-Effekt aufzuweisen, auf Grund der Zusammenfügung der verschiedenen Module. Sie sind für eine Qualitätsanzeige nicht geeignet.
• Außerdem weisen die Flüssigkristall-Anzeigemodule eine Heterogenität der Kolorierung auf, auf Grund der Verwendung von kolorierten Mosaikfiltern (einen pro Bildschirm). Da das Auge sehr sensibel ist, unterscheidet der Betrachter bei der Anzeige gleichfarbiger Bereiche im allgemeinen sehr deutlich die Änderung der Kolorierung von einem Modul zum anderen.
• Schließlich, bei den Flüssigkristall-Farbanzeigen, die in diesen Modulen verwendet werden, befinden sich die Farbenfilter im Innern der Zelle, um die Parallaxeeffekte zu vermeiden, folglich erwärmen sie sich bei starker Strahlung, was zu einer Verschlechterung der Kontraste der Anzeige führt.
• Bei dem Projektionssystem, das drei Flüssigkristallanzeigen verwendet, jede für eine Farbe, besteht dieser Nachteil nicht, den der monochrome Filter ist hier außerhalb der Flüssigkristallzelle. Jedoch ist dieses System benachteiligt durch die Verwendung von teuren dichroitischen Spiegeln mit einem mittelmäßigen Erfolg.
• Schließlich, die Dreiröhren-Kathodenstrahlprojektoren sind nur für mittelgroße Flächen geeignet (in der Größenordnung von einem Quadratmeter), und sind von mittelmäßiger Qualität, auf Grund des räumlichen Nichtfeststehens des Bilds der Röhre. Die Überdeckung der drei Farben ist im allgemeinen unvollkommen.
• Nur das Eidophore-System ist heute geeignet für sehr große Anzeigeflächen. Aber es ist sehr teuer, und erfordert eine spezielle Projetionskabine.
• Die vorliegende Erfindung hat genau den Zweck, diese Nachteile zu beseitigen.
• Zu diesem Zweck empfiehlt sie die in Anspruch 1 definierte Vorrichtung.
• Obwohl die Erfindung den Fall beschreibt, wo man nur einen einzigen Projektionmodul verwendet, werden vorzugsweise eine Vielzahl von Modulen aneinandergefügt, angeordnet in Zeilen und Spalten, wobei die diesen verschiedenen Modulen entsprechenden Bilder auf dem Bildschirm aneinandergefügt werden, um ein einziges Bild zu formen.
• Vorzugsweise ist der Flüssigkristallbildschirm von der Bauart mit Aktivmatrix, z.B. des Typs mit Dünnschichttransistoren.
• In der Vorrichtung der Erfindung sind die Flüssigkristallanzeigen folglich monochrom, was das Vorhandensein von Farbenfiltern im Innern der Anzeige ausschließt, und folglich die Gefahr ihrer Erhitzung und Beschädigung. Die Farbenfilter befinden sich auf dem Betrachterbildschirm. Ihre Herstellung wird erleichtert: die Einschränkungen bezüglich der Kompatibiltät mit den Flüssigkristallen erübrigt sich, und die Möglichkeit größerer Dimensionen (Farbelemente in der Größenordnung von einem Quadratmillimeter auf dem Projektionsschirm) gestatten die Herstellung durch Druck.
• Die projizierten Bilder können bis auf ein Pixel genau aneinandergefügt werden durch eine justierbare mechanische Montage der Projektionsmodule: die Übergänge zwischen den projizierten modularen Bildern sind folglich unsichtbar.
• Schließlich führt das System der Projektion von hinten zu der Gestaltung von autonomen Bildschirmen die, durch einen Satz Spiegel, von geringer Dicke sein können, folglich platzsparend.
• Die Charakteristika der Erfindung gehen besser aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Diese Beschreibung betrifft Ausführungsbeispiele der Erfindung und bezieht sich auf die angefügten Zeichnungen, in denen:
• - die Figur 1 eine schematische Perspektive einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,
• - die Figur 2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,
• - die Figur 3 die Struktur eines Projektionsmoduls zeigt,
• - die Figur 4 die Rückseite des Projektionsschirms zeigt.
• In den Figuren 1 und 2 sieht man eine erfindungsgemäße Großanzeigevorrichtung. Diese Vorrichtung umfaßt einen Bildschirm E mit sehr großen Abmessungen, zwei Reihen mit drei Projektionmodulen MP, jeder einem ersten Spiegel M1 und einem zweiten Spiegel M2 zugeordnet. Das Ganze wird getragen von einem Gestell 6, das nicht dargestellte Einstelleinrichtungen enthält, für die anfängliche Justierung der verschiedenen Module bezüglich des Bildschirms.
• Eventuell mißt eine Photozelle C (Figur 2) die von jedem Modul ausgehende Lichtstärke, und steuert danach den entsprechenden Modul so, daß die passende Lichtstärke erzielt wird.
• Die Figur 3 zeigt mehr im Detail die Struktur eines Projektionsmoduls. Man sieht dort eine Quelle für weißes Licht S (Lampe der Bauart Halogen oder metallische Iodide), einen torischen Kondensator C, eine Fresnel-Doppellinse F, einen ersten Polarisator P1, eine Flüssigkristallanzeige A, und eine Projektionslinse L. Die Anzeige befindet sich in der objektseitigen Fokalebene dieser Linse, wobei sich der Bildschirm E in der Bildebene befindet. Der zweite Polarisator P2 ist am Bildschirm angebracht. (s. Figur 4).
• Der Aufbau Lampe-Kondensator-Fresneldoppellinse hat die Funktion, die Anzeige A unter einem stumpfen Winkel zu beleuchten, damit das ganze sie durchquerende Licht im Zentrum der Projektionslinse L konvergiert. Man optimiert so die optische Ausbeute. Die Projektionlinse L hat eine ausreichende Apertur, um jede chromatische Abweichung zu vermeiden.
• Die Flüssigkristallanzeige ist vorzugsweise von der Bauart mit Aktivmatrix und Dünnschichttransistoren (TFT). Ein einfaches Herstellungsverfahren einer solchen Anzeige, das nur zwei Abdeckungs- und Gravurebenen erfordert, ist beschrieben in dem französischen Patentdokument FR-A-2 533 072.
• Eine solche Anzeige führt zu einem starken Kontrast, erlaubt die Darstellung von Graupegeln, und paßt sich einem Takt an, der kompatibel ist mit den Fernsehsignalen.
• Der Bildschirm kann der Figur 4 entsprechen. Er befindet sich in der Bildebene der Projektionslinse, und besteht aus einem transparenten Träger 10 (Glas oder Polycarbonat) mit einer gegen den Betrachter O gerichteten Vorderseite 12 und einer Rückseite 14. Diese letztere Seite ist etwas matt, um das Licht in einem bequemen Betrachtungwinkel zu streuen (Verstärkung des Bildschirms niedriger als 6). Auf der Rückseite 14 sind Farbenfiltermosaiks 16 in den drei Primärfarben R, G, B (rot,grün, blau) angebracht, entweder direkt durch ein Druckverfahren (Offset oder Siebdruck), oder durch Aufkleben eines photographischen Farbfilms. Um die Kontraste zu optimieren (Qualtät des Schwarzes), kann man, zusätzlich zu den Farbenfiltern, einen schwarzen Trennraster 18 zwischen den Filtern herstellen (genannt "Black Matrix").
• Man kann auch auf den Betrachterbildschirm einen der beiden Polisatoren P2 kleben, die nötig sind für das Funktionieren der Flüssigkristallanzeige. Er dient dann zusätzlich als Schutz für die Farbenfilter.
• Die Verteilung der Pixel der Flüssigkristallanzeige ist genau die der elementaren Farbenfilter des Bildschirms. In dem dargestellten Fall ist diese Verteilung "dreieckig" oder, wenn man will, versetzt. Die Adressierzeilen bleiben horizontal, wie üblich, aber die Adressierspalten weisen Stufen auf. Somit wird jedes Pixel der Anzeige exakt auf einen der Farbenfilter des Bildschirms projiziert. Jede Anzeige wird so gesteuert, daß das projizierte Bild, das nur in der Intensität moduliert wird, das gewünschte Bild in Farbe erscheinen läßt.
• Als rein erläuterndes Beispiel: man kann Flüssigkristallanzeigen mit 7 cm x 9 cm mit einer Teilung von 250 um herstellen; man kann eine Vergrößerung von 10 verwenden, was zu modularen Bildern von 70 x 90 cm führt; der Bildschirm kann Filter enthalten, angeordnet mit einer Teilung von 2,5 mm, und Abmessungen von 1,4 m x 2,7 m aufweisen; es existieren zwei Reihen mit drei modularen Bildern; ein solches Bild umfaßt 560 Zeilen mit 360 Tripeln, oder 560 x 1080 Pixel.

Claims (10)

1. Großanzeigevorrichtung, die einen Bildschirm mit großen Abmessungen enthält und wenigstens einen Projektionsmodul (MP) unter Verwendung einer Flüssigkristallanzeige, wobei der obengenannte Projektionsmodul (MP) eine Quelle für weißes Licht (S), eine monochrome Flüssigkristallanzeige (A), angebracht zwischen der Quelle (S) und der Rückseite (14) des Bildschirms (E), und geeignete optische Mittel (L, C, F, P1, L') für die Projektion des Bildes der Anzeige (A) auf die Rückseite (14) des Bildschirms (E) enthält, wobei jede Anzeige sich zusammensetzt aus Pixeln, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildschirm (E) lichtdurchlässig ist und eine gegen den Betrachter (O) gerichtete Vorderseite aufweist und eine Rückseite (14), die ein Mosaik aus Farbenfiltern (16) enthält, die in Dreiergruppen mit den Primärfarben (R, V, B) angeordnet sind, wobei jedes Pixel auf einen der verschiedenen, am Bildschirm angebrachten Farbenfilter projiziert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie verschiedene Projektionsmodule (MP) enthält, die nebeneinander in Reihen und Spalten angeordnet sind, wobei die diesen verschiedenen Modulen entsprechenden Bilder auf den Bildschirm (E) projiziert werden und aneinandergesetzt werden, um ein einheitliches Bild zu gestalten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildschirm (E) aus einem lichtdurchlässigen Träger (10) besteht, dessen Rückseite (14) matt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildschirm (E) auf seiner Rückseite (14) einen schwarzen Trennraster (18) zwischen den Farbenfiltern (16) enthält.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallanzeige (A) von dem Typ mit Aktivmatrix ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivmatrix-Anzeige (A) vom Dünnschichttransistoren-Typ ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbenfilter (16) des Bildschirms (E) im Dreieck (R, V, B) angeordnet sind und daß die Flüssigkristallanzeige (A) Pixel enthält, die ebenfalls im Dreieck angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Projektionsmodul (MP) vor der Lichtquelle (S) nacheinander einen Kondensor (C), eine Fresnel-Doppellinse (F), einen ersten Polarisator (P1), eine Projektionslinse (L') mit einer Objektbrennebene, in welcher die Flüssigkristallanzeige (A) angeordnet ist, einen ersten Reflektionsspiegel (M1), einen zweiten Reflektionsspiegel (M2) und einen zweiten Polarisator (P2) enthält, wobei der Bildschirm (E) in der Bildebene der Projektionslinse (L') angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Polarisator (P2) an der Rückseite (14) des Bildschirms (E) angebracht ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem ein Steuerungsmittel (C) für die Intensität des von jedem Projektionsmodul (MP) projizierten Lichts enthält, und ein Mittel dafür, diese Intensität auf einen geeigneten Wert zu regeln.