DE69118776T2 - Grossbildschirmanzeigevorrichtung - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein projektionsartiges Großbildschirmanzeigegerät
• Bisher sind Großbildanzeigegeräte zur Darstellung eines einzelnen Bildes auf einem Bildschirm entwikkelt worden, der eine Größe im Bereich von 40 Inches besitzt, indem optische Bilder, die auf entsprechenden monochromatischen Kathodenstrahlröhren roter, blauer, grüner Farbe mit einer Größe von sieben Inches gebildet wurden, zusammengefügt werden. Dieses herkömmliche Bildschirmanzeigegerät großen Ausmaßes besitzt mehrere Nachteile wie zum Beispiel der Helligkeitsabfall aufgrund der Vergrößerung des Projektionsvergrößerungsfaktors, der nötig ist, um eine Darstellung auf einem Großbildschirm zu bewirken, und zum Beispiel der vergrößerung des Volumens eines Gehäuses, um einen großen Projektionsabstand zu sichern.
• Als ein Großbildschirmanzeigegerät, das fähig ist, die Darstellung auf einem Großbildschirm zu bewirken, während die Größe des Gerätes und die Helligkeit des Bildes beibehalten werden, ist eine Großbildschirmanzeige bekannt, die eine Vielzahl von Projektionsanzeigegeräten mit einer Größe im Bereich von 40 Inches umfaßt, die in einer Matrixanordnung angeordnet sind.
• Fig. 7 der begleitenden Zeichnungen ist eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Mehranzeigegerätes, das eine Vielzahl von Projektionsanzeigegeräten besitzt, die in einer Matrix angeordnet sind. In Fig. 7 bezeichnet das Bezugszeichen 500 ein Projektionsanzeigegerät mit rückwärtiger Projektion. Dieses Projektionsgerät besitzt einen Anzeigebildschirm, der aus einer Spalte mit vier der Projektionsanzeigegeräte 500 und einer Reihe mit vier der Projektionsanzeigevorrichtung 500 besteht, wobei jedes Projektionsanzeigegerät 500 einen vergrößerten Teil eines Bildrahmens unter Benutzung eines sowohl längs als auch quer vervierfachten Videosignals darstellt.
• Fig. 8 ist ein Querschnitt des Projektionsanzeigegerätes 500 aus Fig. 7. In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 501 eine Kathodenstrahlröhre (im folgenden als CRT bezeichnet); 502 eine Projektionslinse; 503 einen Projektionsbildschirm; 504 einen Bildschirmrahmen; 505 ein Gehäuse zur Aufnahme und Unter stützung der CRT 501 und der Projektionslinse 502.
• Ein vergrößertes Teilbild, das auf der CRT 501 gebildet wird, wird auf den Projektionsbildschirm 503 durch die Projektionslinse 501 projiziert. Der Projektionsbildschirm 503 ist an dem Gehäuse 505 befestigt, wobei sein Rand in einer Nut des Gehäuses befestigt ist. Ein Großbildschirm besteht aus einer Vielzahl von Projektionsbildschirmen 503, die in einer Matrixanordnung eben angeordnet sind, wobei jeder an dem entsprechenden Bildschirmrahmen 504 befestigt ist, wodurch die in Fig. 7 gezeigte Großbildschirmanzeigevorrichtung hergestellt wird.
• Das herkömmliche Großbildschirmanzeigegerät mit obiger Struktur besitzt im optischen Weg nichtdarstellende Bereiche, die die Bildqualität beeinträchtigen und die eine Streifenform besitzen, die längs und quer auf dem Projektionsbildschirm aufgrund des Vorhandenseins des Bildschirmrahmens auftritt, der zur Befestigung des Projektionsbildschirms benutzt wird.
• Diese Erfindung beabsichtigt, die Nachteile bei den herkömmlichen Großbildschirmanzeigegeräten zu überwinden, und es ist ein Ziel der Erfindung, ein hochwertiges Großbildschirmanzeigegerät durch Unterdrükkung des Auftretens der nichtdarstellenden Bereiche, die die Bildqualität beeinträchtigen, zur Verfügung zu stellen.
• Beispielsweise in der US-A-4 866 530, der EP-A-0 331 847 und der EP-A- 0 203 646 wurde vorgeschlagen, eine Fresnel-Linse in dem Bildschirm zu verwenden, um den Dunkelbereich zwischen den Einheiten zu verringern.
• Gemäß eines Aspektes dieser Erfindung wird ein Projektionsanzeigegerät zur Verfügung gestellt zur Benutzung in Großbildschirmanzeigegeräten, die eine Vielzahl derartiger Geräte in einer Matrixanordnung angeordnet besitzen, wobei das Gerät umfaßt:
• (a) ein optisches Bild bildendes Element zur Erzeugung eines optischen Bildes aus einem Videosignal;
• (b) eine Projektionslinse zur Projektion eines vergrößerten Bildes des optischen Bildes, das durch das das optische Bild bildende Element gebildet wurde;
• (c) ein Gehäuse zur Aufnahme und Unterstützung des optischen Bild bildenden Elementes und der Projektionslinse; und
• (d) einen Bildschirm zur Darstellung des optischen Bildes durch Transmission projizierter Lichtstrahlen, die auf ihn fallen, auf seine äußere Betrachtungsseite,
• dadurch gekennzeichnet, daß der Bildschirm aus einer Konkavlinse auf der inneren Lichteingangsseite zur Übertragung eines Teils des Lichtes in Richtung des Umfangsrandes des Bildschirmes und aus einer streuenden Oberfläche auf der äußeren Betrachtungsseite besteht, wobei ihr Umfangsrand an dem Gehäuse befestigt ist.
• Ein anderer Gesichtspunkt der Erfindung stellt ein Projektionsanzeigegerät zur Verfügung zur Benutzung in Großbildschirmanzeigegeräten, die eine Vielzahl derartiger Geräte in einer Matrixanordnung angeordnet besitzen, wobei das Gerät umfaßt:
• (a) ein optisches Bild bildendes Element zur Erzeugung eines optischen Bildes aus einem Videosignal;
• (b) eine Projektionslinse zur Projektion eines vergrößerten Bildes des optischen Bildes, das durch das das optische Bild bildende Element gebildet wurde;
• (c) ein Gehäuse zur Aufnahme und Unterstützung des optischen Bild bildenden Elementes und der Projektionslinse; und
• (d) ein Bildschirm zur Darstellung des optischen Bildes durch Übertragung von projizierten Lichtstrahlen, die auf ihn fallen, auf seine äußere Betrachtungsseite,
• dadurch gekennzeichnet, daß der Bildschirm aus einer verteiltbrechenden Platte, die auf der inneren Lichteingangsseite vorgesehen ist und bei der der Brechungsindex fortlaufend im Verhältnis zum Abstand von der Mitte zu den Ecken zunimmt, zur Übertragung eines Teils des Lichtes in Richtung des Umfangsrandes des Bildschirmes, und einer streuenden Oberfläche be steht, die auf der äußeren Betrachtungsseite vorgesehen ist, wobei ihr Umfangsrand an dem Gehäuse befestigt ist.
• Demgemäß ist es möglich, die Beeinträchtigung der Bildqualität zu verhindern, indem das Auftreten jeglicher nichtdarstellender Bereiche aufgrund der Matrixanordnung mehrerer Anzeigegeräte vom Projektionstyp verhindert wird.
• Die Erfindung wird weiterhin durch ein nichteinschränkendes Beispiel unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, bei denen:
• Fig. 1 eine Querschnittsansicht ist, die die Struktur eines Projektionsanzeigegerätes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
• Fig. 2 eine perspektivische Ansicht ist, die die Anordnung eines Großbildschirmanzeigegerätes gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
• Fig. 3 eine Querschnittsansicht ist, die die Struktur eines Projektionsanzeigegerätes gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
• Fig. 4 eine teilweise vergrößerte Schnittan sicht ist, die die Struktur eines Projektionsbildschirms zeigt, der einer früher vorgeschlagenen Anzeige ähnlich ist;
• Fig. 5 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht eines weiteren Projektionsbildschirms;
• Fig. 6 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht ist, die die Struktur eines Projektionsbildschirms gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
• Fig. 7 eine perspektivische Ansicht ist, die die Anordnung einer Mehrfachanzeige darstellt, die angeordnete Vielzahl herkömmlicher Projektionsanzeigegeräte besitzt; und
• Fig. 8 eine Schnittansicht des herkömmlichen Projektionsanzeigegerätes ist, das in Fig. 7 gezeigt wird.
• Unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen werden im folgenden einige Ausführungsformen eines Projektionsanzeigegerätes gemäß dieser Erfindung zusammen mit einigen anderen Anordnungen zum Vergleich beschrieben werden.
• Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die die Struktur eines Projektionsanzeigegerätes zeigt, die diese Erfindung unter Einsatz einer Dreiplattenflüssigkristallglühlampe erläutert.
• In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 201 ein Halogenlampenlichtquelle; und 210 einen Spiegel. 211 bezeichnet einen blau reflektierenden dichroitischen Spiegel; und 212 einen grün reflektierenden dichroitischen Spiegel. Das Bezugszeichen 213 bezeichnet eine Blaulichtquelle; 214 eine Grünlichtglühquelle; und 215 eine Rotlichtglühquelle, wobei jede Lichtquelle aus einer Flüssigkristallzelle besteht, die zwischen zwei gekreuzten polarisierenden Platten eingelegt ist, um ein optisches Bild in der jeweils entsprechenden Farbe zu erzeugen. Das Bezugszeichen 216 bezeichnet ein dichroitisches Prisma, um ein einziges mehrfarbiges Bild zu erzeugen, indem die drei optischen Farbbilder zusammengefügt werden; 502 eine Projektionslinse; und 505 ein Gehäuse, das die Lichtquelle 201, den Spiegel 210, die dichroitischen Spiegel 211, 212, die Lichtquellen 213, 214, 215, das dichroitsche Prisma 216, und die Projektionslinse 502 aufnimmt und unterstützt.
• Das Bezugszeichen 600 bezeichnet einen Projektionsbildschirm, der aus einer streuenden Oberfläche 601, die auf der Betrachtungsseite vorgesehen ist, und einer konkaven lichtdurchlässigen Platte 602, die auf der Lichteingangsseite vorgesehen ist, besteht, wobei beide miteinander verbunden sind. Weiterhin ist der Projektionsbildschirm 600 an dem Gehäuse 505 befestigt, wobei die konkave Linsenplatte 602 auf der Lichteingangsseite vorgesehen ist. Das Bezugszeichen 700 bezeichnet hier ein Projektionsanzeigegerät.
• Der Betrieb des Projektionsanzeigegerätes wird im folgenden beschrieben werden.
• Von der Halogenlampe 201 ausgestrahlte Lichtstrahlen werden in blau, grün und rot durch den blau reflektierenden dichroitischen Spiegel 211 und den grün reflektierenden dichroitischen Spiegel 212 aufgespalten. Die Lichtstrahlen in jeder der Primärfarben werden auf den Bildschirm 600 durch die Projektionslinse 502 projiziert, nachdem sie in der Lichtintensität durch die Blaulichtquelle 213, die Grünlichtquelle 214 bzw. die Rotlichtquelle 215 verändert wurden.
• Die Lichtstrahlen, die in den Ecken des optischen Bildes auf den entsprechenden Lichtquellen projiziert werden sollen, fallen auf den Zusammenfügungsbereich oder auf diesen Bereich, wo die konkaven Linsenplatte 602 und das Gehäuse miteinander verbunden sind. Daraufhin werden die Lichtstrahlen in Richtung des Umfangsrandes des Bildschirms 600 so gebrochen, daß sie ein Bild an den Ecken der streuenden Oberfläche 601 bilden. Wenn der Bildschirm 600 aus einer der Projektionsrichtung entgegengesetzten Richtung betrachtet wird, wird daher ein zusammengesetztes optisches Bild auf den gesamten Bildschirm 600 projiziert, das durch Überlagerung der Bilder von den entsprechenden Lichtquellen erzeugt wird.
• Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung eines Mehrfachanzeigegroßbildschirmanzeigegerätes darstellt, das eine Vielzahl von Projektionsanzeigegeräten 700 besitzt, die sowohl längs als auch quer in einer Matrix angeordnet sind. Die Bilder werden auf dem gesamten Bildschirm 600 jedes Projektionsanzeigegerätes 700 dargestellt, die ohne eine Naht angeordnet sind, wodurch ein großflächiger Anzeigebildschirm ohne nichtdarstellende Bereiche gebildet wird.
• Unter der Annahme, daß jede der Lichtquellen 213, 214, 215 der Fig. 1 in Übereinstimmung mit den Daten hergestellt wurden, die in Tabelle 1 genannt werden, und unter der Annahme, daß der Projektionsvergrößerungsfaktor zu dreifach ausgewählt wurde, werden die Darstellungseigenschaften jedes Projektionsanzeigegerätes so wie in Tabelle 2 beschrieben sein. Tabelle 1 Zahl der Bildpunkte Bildpunktabstand Größe der bilderzeugenden Fläche Bildpunkte Tabelle 2 Zahl der Bildpunkte Bildpunktabstand Bildschirmgröße Bildpunkte
• Wie aus den obigen Tabellen ersichtlich ist, ist es möglich, eine Großbildschirmprojektionsanzeigevorrichtung herzustellen, die etwa der Größe eines high definition Fernsehgerätes entspricht, das eine Größe von 240 Inches und 960 x 1700 Bildpunkte besitzt durch Anordnung der Projektionsanzeigevorrichtungen 700 in einer Matrix, die aus 30 Anzeigen pro Spalte und 53 Anzeigen pro Reihe besteht. Gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung und da der Projektionsvergrößerungsfaktor zu lediglich dreifach gewählt wurde, kann weiterhin ein Großbildschirmanzeigegerät dünner Bauweise aufgrund der Verringerung des Projektionsabstandes hergestellt werden.
• Unter der Annahme, daß die Bildschirmvergrößerung zu eins gewählt wurde, und da die Bildschirmhelligkeit umgekehrt proportional zu dem Quadrat des Projektionsvergrößerungsfaktors ist, wird die Bildschirmhelligkeit ein Neuntel der Helligkeit der Glühlampe in dem Falle sein, wenn der Projektionsvergrößerungsfaktor zu dreifach gewählt wurde, und die Bildschirmhelligkeit wird ein Sechzehntel der Helligkeit der Glühlampe in dem Fall sein, wenn der Projektionsverqrößerungsfaktor zu vierfach gewählt wurde. Bei vorhandenen Geräten fällt die Helligkeit auf bis zu einem Hundertstel der Helligkeit der Glühbirne, da der Projektionsvergrößerungsfaktor gewöhnlich zu zehnfach gewählt wird. Um diesem zu begegnen, ist es gemäß dieser Erfindung möglich, eine hohe Bildschirmhelligkeit zu gewährleisten, indem der Projektionsvergrößerungsfaktor im Bereich von vierfach oder weniger gewählt wird.
• Während das das optische Bild bildende Element gemäß der ersten Ausführungsform unter Benutzung eines Dreiplattenflüssigkristalllichtquellensystems beschrieben wurde, mag es geschätzt werden, daß derselbe Vorteil durch Verwendung einer Einzelplattenlichtquelle erhalten werden kann, die einen Farbfilter auf einer einzelnen Flüssiqkristallzelle besitzt. Obendrein können ähnliche Ergebnisse erzeugt werden durch die Verwendung der Projektions-CRT 501 in dem das optische Bild erzeugenden Element, wie in Fig. 3 gezeigt.
• Fig. 4 stellt zum Vergleich eine Anordnung dar, die früheren Vorschlägen ähnlich ist, unter Verwendung eines Projektionsbildschirmes 600, der an dem Gehäuse 505 befestigt ist und der aus der streuenden Oberfläche 601 besteht, die dieselbe Konfiguration wie oben besitzt und die auf der Betrachtungsseite angeordnet ist, sowie einer Fresnel-Linse 603, die auf der Auftreffseite angeordnet ist, wobei beide miteinander verbunden sind.
• Bei einer anderen Anordnung kann der Projektionsbildschirm 600 durch einen Bildschirm ersetzt werden, der aus der streuenden Oberfläche 601 besteht, die auf der Betrachtungsseite angeordnet ist, sowie aus einer lichtdurchlässigen Platte 604, die auf der Lichteingangsseite angeordnet ist, wobei beide miteinander verbunden sind. In diesem Falle jedoch sollte die Dicke "t" der lichtdurchlässigen Platte 604
• t = d (np²/sin² θ - 1 )1/2
• betragen, wobei "d" die Dicke des Gehäuses 505 bezeichnet; θ den Auftreffwinkel der Hauptlichtstrahlen zur Bildung der Ecken des optischen Bildes in dem das optische Bild erzeugenden Element, d.h. der Lichtquelle, relativ zu der lichtdurchlässigen Platte 604; und np den Brechungsindex der lichtdurchlässigen Platte 604.
• In Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Projektionsbildschirm jedoch wie in Fig. 6 gezeigt, aus der Kombination der streuenden Oberfläche 601 und einer verteiltbrechenden Platte 605 bestehen, die miteinander verbunden sind. Das heißt, die verteiltbrechende Platte 605 ist eine Platte, bei der der Brechungsindex in der Mitte am kleinsten ist und ständig im Verhältnis zum Quadrat des Abstandes (x) von der Mitte zu den Ecken hin zunimmt und die Platte kann unter Verwendung des Diffusionspolymerisationsverfahrens von Kunststoffen, die unterschiedliche Brechungsindizes besitzen, hergestellt werden.
• Gemäß dieser Erfindung ist es, wie oben erwähnt, möglich, ein Großbildschirmanzeigegerät herzustellen, das fähig ist, Bilder hoher Qualität aufgrund der Beseitigung der nichtdarstellenden Gebiete von den in der Matrix angeordneten Anzeigen zu erzeugen.
• Es wurden mehrere Ausführungsformen der Erfindung bis jetzt genau beschrieben. Es muß jedoch festgestellt werden, daß diese Beschreibung besonderer Ausführungsformen lediglich die Prinzipien, die der erfin derischen Idee zugrundeliegen, erläutern. Es ist beabsichtigt, daß verschiedene Änderungen der offenbarten Ausführungsformen als auch andere Ausführungsformen der Erfindung ohne Abweichung von dem Bereich der Erfindung dem Fachmann offensichtlich sind.

Claims (3)

1. Projektionsanzeigevorrichtung zur Verwendung in Großbildschirmanzeigegeräten, die eine Vielzahl derartiger Vorrichtungen in einer Matrixanordnung besitzen, wobei die Vorrichtung (700) um-

10 (a) ein ein optisches Bild bildendes Element (200-216) zur Erzeugung eines optischen Bildes aus einem Videosignal;

(b) eine Projektionslinse (502) zur Projektion eines vergrößerten Bildes des optischen Bildes, das durch das ein optisches Bild bildende Element (200-216) gebildet wird;

(c) ein Gehäuse (505) zur Aufnahme und Stützung des ein optisches Bild bildenden Elementes (200-216) und der Projektionslinse (502); und

(d) einen Bildschirm (600) zur Darstellung des optischen Bildes durch Übertragung der projizierten Lichtstrahlen, die auf ihn fallen, auf seine äußere Betrachtungsseite, dadurch gekennzeichnet,

daß der Bildschirm (600) besteht aus einer konkaven Linse (602) auf der innenliegenden Lichteingangsseite zur Übertragung eines Teils des Lichtes zum Umf angsrand des Bildschirms (600) und einer streuenden Oberfläche (601) auf der außenliegenden Betrachtungsseite, wobei sein Umfangsrand an dem Gehäuse (505) befestigt ist.

2. Projektionsanzeigevorrichtung zur Verwendung in einem Großbildschirmanzeigegerät, die eine Vielzahl derartiger Vorrichtungen in einer Matrixanordnung besitzen, wobei die Vorrichtung (700) umfaßt:

(a) ein ein optisches Bild bildendes Element (200-216) zur Erzeugung eines optischen Bildes aus dem Videosignal;

(b) eine Projektionslinse (502) zur Projektion eines vergrößerten Bildes des optischen Bildes, das durch das ein optisches Bild bildende Element (200-216) gebildet wird;

(c) ein Gehäuse (505) zur Aufnahme und Stützung des ein optisches Bild bildenden Elementes (200-216) und der Projektionslinse (502); und

(d) einen Bildschirm (600) zur Darstellung des optischen Bildes durch Übertragung der projizierten Lichtstrahlen, die auf ihn fallen, auf seine außenliegende Betrachtungsseite, dadurch gekennzeichnet,

daß der Bildschirm (600) besteht aus einer Platte (605) mit verteiltem Brechungsindex auf der innenliegenden Lichteingangsseite, deren Brechungsindex fortschreitend im Verhältnis zum Abstand von der Mitte zu den Ecken hin zunimmt, um einen Teil des Lichts in Richtung des Umfangsrandes des Bildschirms (600) zu übertragen, und aus einer streuenden Oberfläche (601) auf der außen befindlichen Betrachtungsseite, wobei sein Umfangsrand an dem Gehäuse (505) befestigt ist.

3. Großbildschirmanzeigegerät, das eine Vielzahl von Anzeigevorrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfaßt.