-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bildprojektionssystem, wie
in dem vorkennzeichnenden Teil von Anspruch 1 definiert.
-
Ein Bildprojektionssystem der in dem einleitenden Absatz beschriebenen
Art ist zum Beispiel aus der Europäischen Patentanmeldung EP 0 734 184 bekannt. Das in
dieser Anmeldung beschriebene System weist eine Beleuchtungseinheit mit einer
Beleuchtungsquelle zur Abgabe eines Beleuchtungsstrahls auf. Dieser unpolarisierte
Beleuchtungsstrahl trifft auf einen polarisierenden Strahlteiler (PBS), welcher sicherstellt, dass eine der
beiden komplementären, linear polarisierten Strahlkomponenten, zum Beispiel die S-
Komponente, aus dem Strahlengang entfernt wird. Die verbleibende Komponente, die P-
Komponente, wird durch ein Farbauszugssystem in drei Teilstrahlen gespalten, wobei jeder
eine andere Wellenlänge aufweist. Jeder Teilstrahl trifft auf einen geeigneten
Reflexionswiedergabeschirm auf. Der in diesem Fall verwendete Wiedergabeschirm ist durch einen
Flüssigkristallwiedergabeschirm dargestellt, welcher auf der Basis der Polarisationsrotation
von auffallendem Licht arbeitet. Der Wiedergabeschirm ist in Pixel unterteilt, welche in
Übereinstimmung mit dem zu projizierenden Bild ein- oder ausgeschaltet werden. Ein
eingeschaltetes Pixel wechselt die Polarisationsrichtung von auffallendem Licht, während ein
ausgeschaltetes Pixel die Polarisationsrichtung unverändert lässt. Ferner ist ein λ/4-
Plättchen zwischen der Projektionslinse und dem polarisierenden Strahlteiler angeordnet,
um die Menge des von dem optischen System zu dem Schirm reflektierten Lichts zu
reduzieren. Durch das λ/4-Plättchen hindurchgehendes Licht wird zu der Linse geleitet, wo es
reflektiert wird und erneut das λ/4-Plättchen passiert. Da dieses Licht zweimal durch das
λ/4-Plättchen hindurchgeht, erfährt es eine Polarisationsrotation von 90º, so dass dieses
Licht bei Ankommen an dem PBS aus dem Strahlengang entfernt wird.
-
Ein Wiedergabeschirm, wie zuvor beschrieben, ist auf der Beleuchtungsseite
in der Regel mit einem linearen Polarisator versehen. Ein Pixel, welches ausgeschaltet ist,
reflektiert spiegelnd auffallendes Licht, ohne dabei die Polarisationsrichtung zu ändern. Das
reflektierte Licht wird damit von dem Polarisator erneut hindurchgelassen. Ein solches
Pixel wird als helles Pixel wahrgenommen. Ein Pixel, welches eingeschaltet ist, ändert die
Polarisationsrichtung bei spiegelnder Reflexion. Folglich wird das Licht von dem
Polarisator nicht mehr hindurchgelassen. Ein solches Pixel wird somit als dunkles Pixel
wahrgenommen.
-
Nachteil des in der Europäischen Patentanmeldung beschriebenen
Bildprojektionssystems ist, dass in dem Farbauszugssystem eine unerwünschte
Polarisationsrotation stattfindet, wodurch in dem PBS ein Verlust bei Trennung durch Polarisation
hervorgerufen wird. Infolgedessen verschlechtert sich der dunkle Zustand, und der zu realisierende
Kontrast ist begrenzt.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bildprojektionssystem
vorzusehen, bei welchem der oben erwähnte Nachteil verhindert und ein relativ großer
Kontrast erreicht wird.
-
Zu diesem Zweck ist das Bildprojektionssystem gemäß der Erfindung in
Anspruch 1 definiert.
-
Als λ/4-Plättchen wird ein Element bezeichnet, welches einen linear
polarisierten Strahl in einen zirkular polarisierten Strahl oder umgekehrt umwandelt. Das λ/4-
Plättchen weist vorzugsweise ein breites Band auf, so dass es in dem gesamten, sichtbaren
Wellenlängenbereich aktiv ist. Ein λ/4-Breitbandplättchen ist ein transparentes Element,
welches sich zum Beispiel aus einer Vielzahl von Schichten zusammensetzt und eine
Phasenverschiebung in einem Strahl auf sämtlichen Wellenlängen (λ) in dem sichtbaren
Wellenlängenbereich so realisiert, dass eine zirkular polarisierte Strahlung in eine linear
polarisierte Strahlung umgewandelt wird. Ein solches λ/4-Plättchen wird zum Beispiel in der
Publikation "Retardation Film for STN-LCDs, NRF'" von der Firma Nitto Denko in dem
SID '92 Exhibit Guide, Society for Information Display, 17.-22. Mai 1992, Boston,
Massachusetts, USA, beschrieben.
-
Der Vorschlag zur Verwendung von Wiedergabeschirmen des Streutyps
basiert auf dem erfinderischen Gedanken, dass, abgesehen von einem geringen Anteil, das
Licht auf Grund der diffusen Reflexion, welche bei Pixeln in dem Licht streuenden Zustand
auftritt, außerhalb des Eintrittswinkels der Projektionslinse auftrifft und ein solches Pixel
demzufolge einen relativ stark dunklen Zustand aufweist. Durch Kombinieren eines Licht
streuenden Wiedergabeschirms mit einem λ/4-Plättchen wird der nachteilige Einfluss auf
den dunklen Zustand auf Grund der in dem Farbauszugssystem auftretenden,
unerwünschten Polarisationsrotation wesentlich reduziert, während die Qualität des hellen Zustand
beibehalten wird.
-
In einem Flüssigkristallwiedergabeschirm können die Pixel zwischen dem
transparenten und dem diffusen Zustand geschaltet werden. Weist der Wiedergabeschirm
zum Beispiel einen PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) auf, befindet sich das Pixel
in dem diffusen Zustand, wenn keine Spannung an das relevante Pixel angelegt ist, und in
dem transparenten Zustand, wenn eine Spannung an dieses Pixel angelegt ist.
-
In dem transparenten Zustand wird auffallendes Licht auf dem
reflektierenden Teil des relevanten Pixels des Wiedergabeschirms spiegelnd reflektiert, wohingegen
das Licht in dem Licht streuenden Zustand diffus reflektiert und ebenfalls depolarisiert
wird. Auf Grund dieser Reflexion erreicht das diffuse, depolarisierte Licht den
polarisierenden Strahlteiler, wobei sich etwa eine Hälfte zu dem Beleuchtungssystem und die andere
Hälfte zu dem Projektionslinsensystem hin ausbreitet. Da die Winkelverteilung des Lichts
infolge der Diffusion komplett geändert wurde, fällt nur ein sehr geringer Anteil innerhalb
des Eintrittswinkels der Projektionslinse ein, so dass das Pixel in dem dunklen Zustand
wahrgenommen wird.
-
Durch Anordnen eines λ/4-Plättchens zwischen dem polarisierenden
Strahlteiler und den reflektierenden Teilen der Pixel des Wiedergabeschirms wird sichergestellt,
dass die Polarisationsrichtung des spiegelnd reflektierten Lichts um 90º gedreht wird,
während das λ/4-Plättchen keinen Einfluss auf das diffuse, depolarisierte Licht ausübt.
-
Auf diese Weise wird ein verbesserter, dunkler Zustand hergestellt, während
die Qualität des hellen Zustands beibehalten wird. Das heißt, dass ein relativ großer
Kontrast realisiert werden kann.
-
Ein weiterer Vorteil dieses Ausführungsbeispiels ist, dass eine kompakte
Anordnung möglich ist, da in diesem Fall für den Licht streuenden Wiedergabeschirm kein
außeraxiales, optisches System erforderlich ist. Da der fortlaufende und der projizierte
Strahl bei Verwenden eines reflektierenden, streuenden Wiedergabeschirms im
Allgemeinen die gleiche Polarisationsrichtung aufweisen, sind diese Strahlen räumlich zu trennen.
Bei der vorliegenden Erfindung werden diese Strahlen polarisiert, und es kann auf diese
erforderliche, räumliche Trennung verzichtet werden, so dass das System kompakter
vorgesehen werden kann.
-
Darüber hinaus ist es ausreichend, optische Komponenten in dem System
gemäß der Erfindung zu verwenden, an welche die Anforderungen in Bezug auf
Doppelbrechung relativ gering sind. In Systemen, bei welchen der Betrieb von
Wiedergabeschirmen auf der Polarisationsrotation von Auflicht basiert, wie zum Beispiel bei TN-LCDs,
sind die, an die in den Substraten erlaubten Spannungen gestellten Anforderungen sehr
streng, da sie einen negativen Einfluss auf die Polarisationsrichtung ausüben. Optische
Komponenten mit einer geringen Doppelbrechung sind jedoch relativ kostenaufwendig.
-
Es sei erwähnt, dass US-A-5 130 826 ein Bildprojektionssystem offenbart,
welches eine Beleuchtung mit einer Lichtquelle zur Abgabe eines Beleuchtungsstrahls, ein
Modulationssystem mit einem reflektierenden Bildwiedergabeschirm eines Streutyps sowie
ein Projektionslinsensystem zum Projizieren eines, durch den reflektierenden
Bildwiedergabeschirm modulierten Bilds vorsieht.
-
Des Weiteren ist zwischen dem Modulationssystem und dem
Beleuchtungssystem ein Farbauszugsprisma, zwischen dem Beleuchtungssystem und dem
Farbauszugssystem ein polarisierender Strahlteiler und zwischen dem Farbauszugssystem und dem
polarisierenden Strahlteiler ein λ/4-Plättchen angeordnet.
-
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Bildprojektionssystems gemäß der
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das λ/4-Plättchen an einer, dem
Beleuchtungssystem zugewandten Außenseite des Wiedergabeschirms angeordnet ist.
-
Das λ/4-Plättchen kann auf dem Wiedergabeschirm, alternativ jedoch auch
in einer separaten Position vorgesehen werden. Das linear polarisierte Licht von dem
Strahlteiler wird durch das λ/4-Plättchen in zirkular polarisiertes Licht umgewandelt. Bei
spiegelnder Reflexion, was bei einem transparenten Pixel der Fall ist, wird die zirkulare
Polarisationsrichtung bei dieser Reflexion umgekehrt. Bei einem zweiten Durchgang durch
das λ/4-Plättchen wird das zirkular polarisierte Licht erneut in linear polarisiertes Licht
umgewandelt. Die Polarisationsrichtung dieses Lichts wird gegenüber dem ursprünglichen
Licht von dem Strahlteiler um 90º gedreht. Folglich wird das reflektierte Licht bei
Ankommen an dem Strahlteiler von diesem in Richtung des Projektionslinsensystems
hindurchgelassen.
-
Das diffus reflektierte und depolarisierte Licht wird an dem Strahlteiler in
zwei Komponenten aufgespalten. Eine Komponente wird zu der Lichtquelle hin geleitet,
und nur ein sehr geringer Anteil der anderen, das Projektionslinsensystem erreichenden
Komponente trifft innerhalb des Eintrittswinkels der Projektionslinse auf.
-
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bildprojektionssystems gemäß der
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das λ/4-Plättchen in den Wiedergabeschirm
integriert und zwischen der Schicht aus flüssigem, kristallinem Material und den
reflektierenden Teilen der Pixel angeordnet ist.
-
Die Umwandlung von linear polarisiertem Licht in zirkular polarisiertes
Licht wird nun innerhalb des Wiedergabeschirms vorgenommen. Dieses hat den Vorteil,
dass parasitäre Reflexionen auf dem Substrat und den Elektroden des Wiedergabeschirms
ausgeschaltet werden können. Die parasitären Reflexionen auf dem Substrat und den
Elektroden weisen die gleiche Polarisationsrichtung wie das von der Lichtquelle auffallende
Licht auf und werden folglich durch den PBS zu der Lichtquelle hin geleitet, so dass der
dunkle Zustand durch diese Reflexionen nicht verschlechtert wird.
-
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Bildprojektionssystems gemäß der
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Polarisationsumwandlungssystem zwischen
der Lichtquelle und dem polarisierenden Strahlteiler angeordnet ist.
-
Infolgedessen wird im Wesentlichen das gesamte, von der Lichtquelle
zugeführte Licht in Licht mit der gleichen Polarisationsrichtung umgewandelt, statt dass etwa
die Hälfte des von der Lichtquelle zugeführten Lichts von dem Lichtweg abgelenkt wird.
Die Lichtleistung des Beleuchtungssystems wird dadurch wesentlich erhöht.
-
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Bildprojektionssystems gemäß der
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem ein Integratorsystem
aufweist.
-
Das Integratorsystem stellt sicher, dass der von dem Beleuchtungssystem
zugeführte Strahl ein homogener Lichtstrahl ist. Bekannte Ausführungsbeispiele eines
Integratorsystems sind zum Beispiel eine optisch durchlässige Schiene, ein optischer Tunnel
mit reflektierenden Wänden oder eine Kombination aus zwei Linsenplatten.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und
werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
-
Fig. 1 und 2 - das erste und zweite Ausführungsbeispiel eines
Bildprojektionssystems gemäß der Erfindung, wobei der Strahlteiler auf verschiedene Weisen
ausgeführt wird, so dass eine unterschiedliche Konfiguration des Systems vorgesehen wird;
-
Fig. 3 - ein Ausführungsbeispiel eines Bildwiedergabeschirms zur
Verwendung in einem Bildprojektionssystem gemäß der Erfindung, wobei das λ/4-Plättchen
auf dem Wiedergabeschirm vorgesehen ist; sowie
-
Fig. 4 - ein Ausführungsbeispiel eines Bildwiedergabeschirms zur
Verwendung in einem Bildprojektionssystem gemäß der Erfindung, wobei das λ/4-Plättchen
innerhalb des Wiedergabeschirms vorgesehen ist.
-
Fig. 1 zeigt schematisch ein Bildprojektionssystem 1 gemäß der Erfindung.
-
Das Bildprojektionssystem 1 weist ein Beleuchtungssystem 3 auf, welches mit einer, von
einem Reflektor 7 umgebenen Lichtquelle versehen ist. Dieser Reflektor 7 stellt sicher, dass
das von der Lichtquelle 5 emittierte Licht in einer von dem System entfernten Richtung
kommt und dennoch das System erreicht. Das von der Lichtquelle 5 emittierte Licht ist
unpolarisiertes Licht. Dieses Licht kann unmittelbar auf einen polarisierenden Strahlteiler 9
auffallen, welcher das unpolarisierte Licht in zwei linear polarisierte Teilstrahlen, zum
Beispiel eine S-Komponente und eine P-Komponente, aufspaltet. Einer dieser Teilstrahlen
wird an der Grenzfläche des Strahlteilers zu einem Modulationssystem 11 hin reflektiert.
-
Der Strahlteiler kann wie z. B. in dem United States Patent US-A 5 042 925
beschrieben ausgeführt sein. Alternativ kann der Strahlteiler als reflektierende
Polarisationsfolie, wie zum Beispiel in der Internationalen Patentanmeldung WO 97/01788
beschrieben, ausgeführt sein. Eine solche Folie ist in einer Polarisationsrichtung transparent und in
der komplementären Polarisationsrichtung reflektierend.
-
Ein Polarisationsumwandlungssystem 41, welches sicherstellt, dass im
Wesentlichen das gesamte, von der Lichtquelle zugeführte Licht in Licht mit der gleichen
Polarisationsrichtung umgewandelt wird, ist jedoch vorzugsweise zwischen der Lichtquelle 5
und dem Strahlteiler 9 angeordnet. Auf diese Weise wird die Lichtleistung des
Beleuchtungssystems wesentlich erhöht, da, statt die Hälfte des Lichtstrahls von dem Lichtweg zu
beugen, diese Hälfte in Licht mit der geeigneten Polarisationsrichtung umgewandelt wird.
-
Ein solches Polarisationsumwandlungssystem kann auf verschiedene Weisen
ausgeführt werden. Es kann aus einer Kombination aus zwei Prismen bestehen, bei welchen
an deren Grenzfläche eine Trennung durch Polarisation erfolgt, wobei ebenfalls die
Möglichkeit besteht, die Polarisationsrichtung des gebeugten Strahls von dem Lichtweg zu
ändern und diesen erneut zu dem ursprünglichen Strahl hin zu beugen. Das
Polarisationsumwandlungssystem kann ebenfalls eine oder mehrere planparallele Platten aufweisen, welche
in dem Brewster-Winkel in dem Lichtstrahl so vorgesehen sind, dass der Strahl in eine
spolarisierte Strahlkomponente und eine p-polarisierte Strahlkomponente zerlegt wird.
Danach wird die Polarisationsrichtung einer der beiden Komponenten geändert und der
anderen Komponente hinzugefügt. Die hier erwähnten Möglichkeiten werden zum Beispiel in
United States Patent US-A 5 184 248 und WO 96/05534, beide im Namen der Anmelderin,
beschrieben.
-
In Fig. 1 und 2 weist das Modulationssystem 11 drei reflektierende
Bildwiedergabeschirme 13, 15, 17 auf, welche sicherstellen, dass der einfallende Strahl in
Übereinstimmung mit den zu projizierenden Bildinformationen moduliert wird. Ferner weist das
System 1 ein Projektionslinsensystem 12 auf, um das so erzeugte Bild auf einen
Bildprojektionsschirm (nicht dargestellt) zu projizieren.
-
Die Pixel eines Wiedergabeschirms bestehen aus einem aktiven Teil,
welcher effektiv umschaltet, und einem passiven Teil, welcher unter anderem die
elektronischen Komponenten aufweist. Unter dem flüssigen, kristallinen Material des aktiven Teils
eines Pixels in einem reflektierenden Wiedergabeschirm ist ein reflektierendes Element
vorgesehen. Bei den Wiedergabeschirmen handelt es sich um Streuschirme, bei welchen die
Pixel des Wiedergabeschirms zwischen dem transparenten und dem Diffusionszustand
geschaltet werden können. Ein Beispiel eines solchen Wiedergabeschirms ist ein PDLC-
(Polymer Dispersed Liquid Crystal Display)-Schirm. Bei einem PDLC-Schirm entspricht
der Diffusionszustand dem dunklen Zustand des Pixels, während der transparente Zustand
dem hellen Zustand entspricht.
-
Zwischen dem Modulationssystem 11 und dem polarisierenden Strahlteiler 9
ist ein Farbauszugssystem 19 angeordnet. In den Fig. 1 und 2 wird das Farbauszugssystem
durch ein Prismensystem gebildet, welches drei Prismen 24, 25, 27 mit Seitenflächen, die
eine dichroitische Beschichtung aufweisen, vorsieht. Auf das Prismensystem 19 trifft ein
"weißer", polarisierter Strahl auf. Die Oberfläche 21 reflektiert zum Beispiel die rote
Strahlkomponente und lässt die blaue und grüne Strahlkomponente hindurch. Die
Oberfläche 23 reflektiert die blaue Strahlkomponente und lässt die verbleibende grüne
Strahlkomponente hindurch. Die rote und blaue Strahlkomponente erleiden auf den jeweiligen
Prismen eine Innenreflexion und verlassen das Prismensystem jeweils über die Oberflächen 29
und 31. Die grüne Komponente verlässt das Prismensystem über die Oberfläche 33. Die
Sequenz, in welcher die verschiedenen Teilstrahlen in dem Prismensystem von einander
getrennt werden, kann selbstverständlich geändert werden.
-
Die durch die das Farbauszugssystem erzeugten Teilstrahlen treffen danach
auf einen, für die Wellenlänge des Teilstrahls geeigneten Wiedergabeschirm 13, 15, 17 auf.
Zwischen jedem Wiedergabeschirm und der relevanten Austrittsfläche des Prismensystems
ist ein λ/4-Plättchen angeordnet. In Fig. 1 sind die λ/4-Plättchen von dem
Wiedergabeschirm getrennt. Die λ/4-Plättchen können ebenfalls auf dem Wiedergabeschirm vorgesehen
sein. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die λ/4-Plättchen in den
Wiedergabeschirm zu integrieren, was hier noch im Einzelnen erläutert wird.
-
Der reflektierende Wiedergabeschirm des Streutyps, wie zuvor erwähnt,
arbeitet wie folgt. Ein linear polarisierter Strahl, welcher auf den Pixeln reflektiert wird,
trifft auf dem Wiedergabeschirm auf. Ein auftreffender Strahl wird auf einem Pixel,
welches sich in einem transparenten Zustand befindet, d. h., an das Pixel in einem PDLC-
Schirm ist eine Spannung angelegt, spiegelnd reflektiert. Trifft der eintretende Strahl
zunächst auf das λ/4-Plättchen auf, wird dieser linear polarisierte Strahl in einen zirkular
polarisierten Strahl umgewandelt. Durch die spiegelnde Reflexion wird die zirkulare
Polarisationsrichtung umgekehrt. Dieser Strahl, welcher eine umgekehrte Polarisationsrichtung
aufweist, passiert erneut das λ/4-Plättchen und wird damit in einen linear polarisierten Strahl
umgewandelt. Die lineare Polarisationsrichtung ist komplementär, mit anderen Worten, sie
wird gegenüber dem Strahl von dem Strahlteiler um einen Winkel von 90º gedreht. Sobald
der reflektierte Strahl dann den polarisierenden Strahlteiler 9 erreicht, wird dieser Strahl
von dem Strahlteiler zu dem Projektionslinsensystem 12 hin durchgelassen.
-
In dem Diffusionszustand eines Pixels wird auftreffendes, zirkular
polarisiertes Licht diffus reflektiert und depolarisiert. Das Vorhandensein des λ/4-Plättchens hat
keinen weiteren Einfluss auf dieses Licht. Es bleibt unpolarisiert. Das diffuse, depolarisierte
Licht erreicht ebenfalls den PBS, wo ungefähr die Hälfte des Lichts zu dem
Beleuchtungssystem hin durchgelassen wird, während sich die andere Hälfte zu dem
Projektionslinsensystem hin ausbreitet. Da die Winkelverteilung des Lichts auf Grund der Diffusion
komplett geändert wird, trifft lediglich ein sehr geringer Anteil innerhalb des Eintrittswinkels
der Projektionslinse auf, so dass diffus strahlende Pixel in dem dunklen Zustand
wahrgenommen werden.
-
Fig. 2 zeigt schematisch einen Bildprojektionsschirm gemäß der Erfindung,
bei welchem ein Strahlteiler 9 eines anderen Typs verwendet wird. Dieses resultiert in einer
anderen Konfiguration des Systems, wobei jedoch das Betriebsprinzip das Gleiche bleibt.
Bei den transparenten Pixeln werden die Lichtstrahlen, welche von den
Wiedergabeschirmen kommen und helle Bildteile ergeben müssen, zu dem Projektionslinsensystem hin
geleitet. Bei den diffus strahlenden Pixeln wird ein Teil des reflektierten Lichtstrahls zu der
Lichtquelle und ein anderer Teil zu dem Projektionslinsensystem hin geleitet, wobei der
Eintrittswinkel der Projektionslinse es lediglich einem sehr geringen Anteil ermöglicht, zu
dem Bild zu gelangen.
-
Das Beleuchtungssystem kann weiterhin ein Integratorsystem 43 aufweisen.
-
Dieses System stellt sicher, dass das Beleuchtungssystem einen homogenen
Beleuchtungsstrahl abgibt. Bekannte Ausführungsbeispiele von Integratorsystemen sind eine optisch
durchlässige Schiene, ein optischer Tunnel mit reflektierenden Innenwänden oder eine
Kombination aus zwei Linsenplatten.
-
Wie bereits erwähnt, kann das λ/4-Plättchen statt auf dem
Wiedergabeschirm in dem Wiedergabeschirm, zum Beispiel zwischen den reflektierenden Teilen der
Pixel und der Flüssigkristallschicht, angeordnet sein. Dieses hat den Vorteil, dass von den
Elektroden und dem oberen Substrat kommende, parasitäre Reflexionen nicht den Schirm,
sondern die Lichtquelle erreichen, da diese Reflexionen die gleiche Polarisationsrichtung
wie das auffallende Licht aufweisen.
-
Fig. 3 und 4 zeigen die verschiedenen, möglichen Positionen des λ/4-
Plättchens bei einem diffus strahlenden und einem transparenten Pixel. Ganz links in beiden
Figuren sind parasitäre Reflexionen dargestellt.
-
In Fig. 3 trifft ein linear polarisierter Lichtstrahl b auf ein transparentes Pixel
45 auf. Der linear polarisierte Strahl wird durch das λ/4-Plättchen 47 in einen zirkular
polarisierten Strahl umgewandelt. Der zirkular polarisierte Strahl erreicht den reflektierenden
Teil 49 des Pixels 45, wo dessen Polarisationsrichtung auf Grund der spiegelnden Reflexion
umgekehrt wird. Der zirkular polarisierte Strahl wird durch das λ/4-Plättchen 47 erneut in
einen linear polarisierten Strahl b2 umgewandelt. Dieser linear polarisierte Strahl b2 weist
nun eine Polarisationsrichtung auf, welche gegenüber dieser des eintretenden Strahls b1 um
90º gedreht worden ist. Sobald der ursprüngliche Strahl b1 von dem Strahlteiler
hindurchgelassen wird, wird der von dem Wiedergabeschirm reflektierte Strahl b2 in dem
Strahlteiler zu dem Projektionslinsensystem hin gebeugt. Wird der Strahl b1 an dem Strahlteiler
gebeugt, wird der Strahl b2 hindurchgelassen. Das Beugen bzw. der Durchlass in einer
vorgegebenen Richtung wird durch die Ausführungsform des Strahlteilers bestimmt.
-
Ein Lichtstrahl b3, welcher auf ein diffus strahlendes Pixel 51 auftrifft, wird
durch das λ/4-Plättchen ebenfalls erneut in einen zirkular polarisierten Strahl umgewandelt.
Jedoch wird dieser Strahl in der Flüssigkristallschicht zerstreut und depolarisiert und
anschließend auf den reflektierenden Teil 53 des Pixels 51 reflektiert. Das λ/4-Plättchen 47
hat keinerlei Einfluss auf die in diesem Strahl vorhandenen Polarisationsrichtungen. Bei
Auftreffen dieses unpolarisierten Strahls auf den Strahlteiler wird etwa eine Hälfte zu dem
Projektionslinsensystem hin gebeugt und die andere Hälfte zu der Lichtquelle hin durchgelassen.
Lediglich ein sehr geringer Anteil des das Projektionslinsensystem erreichenden
Teils trifft jedoch innerhalb des Eintrittswinkels der Projektionslinse auf, so dass solche
Lichtstrahlen den dunklen Zustand nicht verschlechtern.
-
Ganz links in Fig. 3 wird gezeigt, dass eine Reflexion auf einer Elektrode 55
unerwünschte Kontributionen in dem Bild hervorrufen kann. Die Polarisationsrichtung des
durch das λ/4-Plättchen umgewandelten, zirkular polarisierten Lichts wird auf der
Elektrode umgekehrt, wodurch sich eine lineare Polarisationsrichtung ergibt, die Licht entspricht,
welches von einem transparenten Pixel kommt, während das eigentliche Pixel diffus
strahlend ist. Folglich werden parasitäre Reflexionen erzeugt, so dass der dunkle Zustand nicht
optimal ist. Dieses Problem wird durch Integrieren des λ/4-Plättchens in den
Wiedergabeschirm, wie in Fig. 4 dargestellt, gelöst. Das auf die Elektrode auftreffende Licht ist noch
immer linear polarisiert. Die Polarisationsrichtung wird durch spiegelnde Reflexion nicht
beeinflusst. Für die Polarisationsrichtung der von den transparenten und diffus strahlenden
Pixeln kommenden, reflektierten Strahlen ist diese andere Position des λ/4-Plättchens ohne
Einfluss. In Bezug auf die Reflexionen auf der Elektrode 55 ist dieses jedoch von
Bedeutung. In diesem Fall weist das Licht, welches auf der Elektrode 55 reflektiert wird, die
gleiche Polarisationsrichtung wie das auf diese auftreffende Licht sowie die komplementäre
Polarisationsrichtung der auf transparenten Pixeln reflektierten Lichtstrahlen auf. Das heißt,
dass die auf der Elektrode reflektierten Lichtstrahlen statt zu dem Projektionslinsensystem,
wie dieses in Fig. 3 der Fall war, zu der Lichtquelle an dem Strahlteiler hin geleitet werden.
Infolgedessen wird verhindert, dass parasitäre Reflexionen eine Verschlechterung des
dunklen Zustands hervorrufen.