DE2138118B2 - Verwendung einer Flüssigkristall zelle als Ruckprojektionsschirm - Google Patents

Description

*o

Aus den USA.-Patentschriften 3 322 485 und 3 499 112 sind Flüssigkristallzellen bekannt die aus zwei geringfügig voneinander beabstandeten Glaspia en bStehcn ⁸deren einander zugewandten Seiten mit durchsichtigen, stre.fenförm.gen und sich Kicu/cndm Elektroden versehen sind. Zwischen den Glasplatten befindet sich eine kristalline Flüssigkeit, d.e beim selektiven Anlegen einer Spannung an em oder mehrere Elektrodenpaare örtlich ihre optischen Eigenschaen ändert. Diese Flüssigknstallzellen dienen somit als Anzeigevorrichtung, d. h. zur Umwandlung elektnscher in visuell sichtbare S.gnale.

In dem IBM Technical Disclosure Feuilleton, BanJ 12 Nr. 6 vom November 1969, ist auf den Seiten 864 und 865 eine ebenfalls aus einer Flüss.gknstallzelle aufgebaute Bildverstärkungsvorrichtung beschrieben. Die Innenflächen der Glasplatten sind mit jeweils einer durchgehenden durchsichtigen Elektrode: ver sehen. Über der hinteren Elektrodenschicht ,st ferner eine Schicht aus einem fotoleitfähigen MatenaI abgelagert, auf der sich wiederum kleine Spiegel tefmden die von der Vorderseite einfallendes L.cht dann zu ? legieren vermögen, wenn sich die kristalline Fltosigkeit in ihrem durchsichtigen Zustand befindet Durch Projizieren eines Bildmusters au die Ruckseite der Vorrichtung und durch Anlegen einer Spannung an die Elektroden tritt eine örtliche Trübung der kristallinen Flüssigkeit ein, so daß das von vorne einfallende Licht nur entsprechend dem von hinten proj,-zierten Bildmuster reflektiert wird.

Schließlich ist es aus Electronics World vom November 1968, S. 29 und 58, sow.e aus Electronics, vom 6 Juli 1970, S. 64 bis 70, bekannt Flüssigkristallzellen als Fensterscheiben zu verwenden die durch Anlegen einer Spannung wahlweise aus ihrem durchsichtigen in einen undurchsichtigen Zustand gebracht werden können.

Es hat sich nun gezeigt daß sich eine Flüssigkristallzelle dieser Art in ausgezeichneter Wejse zur Verwendung als Rückprojektionssch.rm in Durchprojektionssystemen eignet, wobei sie den herkommichen Projektionssystemen - wie nachfolgend im einzelnen dargelegt wird - in mehrfacher Hinsicht

Die durch de

uurcnprujcMnjiia^ji^iM^, bestehen im allgemeinen aus einem Projektor, wobei der Schirm zwischen dem Projektor und dem Betrachter angeordnet ist. Der Projektor besteht normalerweise aus einer Lichtquelle, einem Objektiv und einem zwischen diesen .ingeordneten Bild.

Das Bild, beispielsweise ein Gegenstand oder ein Film, wird auf den Schirm projiziert. In den mögen ist ™ ™ * ^_{- Das} Auflösungsvermögen ^Bllddetai* ™f*" Linien pro Millimeter angegeben, ^^f^jekti^ystems wird p_arameter bestimmt, d.e in bezug auf beschrieben werden Einige ^ ^ _{Eigenschaften} des ^J _ab, J_{0 ZW}ar entweder in Verbindung

^Sc^^ΙΓ"λ" unabhängig von den übrigen Teilen des mit oder unabhang g _{hme von der Scmrm}.

^J^b, sich aus dem Zusammenwirken ^oenäuiskeit des Projektionssystems und einer einer Ungenau 8«« _d ^J _{es Schirms}. _Ein Schirm-

zu geringen Streuw^ku g ^ ^^ ^ durchbn«h^ußert^c ^ ,

dtrn Schirmim g _beschre,bbare_r Effekt, der we terer wen ger _{Qdu dcs} Auges beitragt.

ζ%Λ™^drunter versteht man das Auftreten is ^ ™= Lichtpunkte in einem hellen

se ^^ _{oder sc}hw,ngcn

^_η%£ _ist' insbesondere für solche Benutzer scheinen υes _{ejnen Jängeren} Zeit-

unangenehm. d e den & hir^ ^ ^ ^

^*™£^ktionsschirm wird das Flimmern liehen üurcnp> > _/weier Schi.me, d.e e.nige

durch d« ^^e Voneinander entfernt angeord-

e' ^1 ^^ ^.^ _{W)rd durch}

verm.ea _{m konstanter} Bewegung

SSTschirm gehalten. Dieses relativ komvermindert zwar das Flimmern erheb^e _einer wesentlichen Verteuerung _{werden vermieden}^

_eTne flüss.gknstallzelle als J _verwendet wird. .

^c _{ifft somit die} Verwendung einer _b J_ehend aus zwei in geringem Abstand angeordneten transparenten Platten, aeuge ^ ^ _{wobei der Ra}

mit einem organischen nemati-_Stofr gefüllt ist, der bei Anlegen _ubertragenes Licht streut,

1 ich,

so wenn Ruc

55 en sehen

Mi. solchen Sd,irme,. ^!ASSJ«! Durehpro^,on«y P^ _{serjenmaßigen Sc}h.rmen

65 ^_{n clcktrJ!iChcs Fe}i_d. J;^^_{ndie durch den} Schirm übertragenen

n_chtst_rahlen die gleiche Richtung wie die auffallenden Lichtstrah.en dg^^ ^ _{an dic platten ange}.

legtes elektrisches Feld den vorbestimmten Schwellenwert, dann tritt eine plötzliche Änderung der optischen Eigenschaften zwischen den beiden Platten ein. Diese Änderung der optischen Eigenschaften äußert • sich durch eine Streuung des übertragenen Lichtes in alle Richtungen. Für den Betrachter wird nun das auf den Schirm fokussierte Bild sichtbar. D'e Verteilung des durch die kristalline Flüssigkeit gestreuten Lichtes kann durch Einstellen der Spannung oberhalb des Schwellenwertes beeinflußt werden.

Die für die Erfindung verwendbaren flüssigen Kristalle sind in der USA.-Patenlschrift 3 322 485 i" Spalte 1, Zeile 55 bis Spalte 4, Zeile 65. beschrieben. Andere für den erfindungsgemäßen Schirm verwendbare flüssige Kristalle sind beispielsweise Melhoxybenzyliden-p-n-butylaniün. Athoxy-bcnzylideii-p-nbutylanilin, Bis-(4'n-octylo\ybei'/ol)-2-chlor-l.4-p'nenylendiamin oder Butyl-p-(p-üthoxvpherioxycarbonyl)-phcnyl-carbonat. Auch Mischungen dieser Verbindungen können verwendet werden, beispielsweise eine Mischung von 75 (lewiehlspi-ozent \tho\y-ben.'v Ikle.ip-n-butyianilin und 2> Cicwiciiispnv: 11 Bi--i-inoctyKuyben/.)I)-2-chlor-i. S/iiienyl-Mdiamin. IXi (''·· Dic'iile der Streuungs/entren von dem lonenHuli durch die kristalline Flüssigkeit anhängt, können die Sleueigenschaften häufig ..lurch Zusetzen eines leicht ionisierbaren Stoffes verbessert werden. Beispielsweise kann der kristallinen I Kissiükeil /. H. Methoxyber.zyiiden-p-n-butykinilin, d-is sich zwischen 10 ui:u 47 C im flüssig-kristallinen Zustand befruiet bi■, zu 1,0 Gewichtsprozent Oclansiiure zugesetzt werden, wodurch die Lichtstreuungseigenschaften der kristallinen Flüssigkeit merklich verbessert werden.

Für die Herstellung der IVitten können verschiedene transparente faste Stoffe verwendet werden. Beispiele hierfür sind Glas, Quarzglas, durchsichtiger C'oruiul, Kunststoffe und Harze. Die In.ienfl ichen der Platten sind mit einer dünnen Schicht aus Indiumoxid oder Zinuoxid versehen. Der Schirm wird auf einer Temperatur gehalten, bei der sich die Verbindung in ihrer nematische!! Mcsophase, d. h. in ihrem flüssigkristallinen Zustand befindet. In Abhängigkeit von der verwendeten Nüssig-krislallinci Verbindung kann diese Temperatur Raumtemperatur oder auch cmc höher liegende Temperatur sein, !alls erforderlich, kann cmc Erwärmung durch beliebige, bekannte Verfahren erfolgen. In dem folgende¹! Beispiel wird jedoch eine spezielle Wärmequelle naher beschrieben.

Bisher mußte ein Betrachter das Anzeigegerät innerhalb eines relativ kleinen Winkels bezogen auf die Normale zum Durchprojeklionssehirm betrachten. Auf Grund der besseren Helligkeitsverteilung bei dem erfindungsgemäßen Schirm kann ein Betrachter ein dargestelltes Bild innerhalb eines relativ groben Winkels mit einem hohen Grad an Schärfe anschauen.

Es hat sich gezeigt, daß der Schirm eine relativ geringe Spannung benötigt und einen sehr geringen Leistungsverbrauch aufweist. Die Spannung kann zwischen 10 und 300 Volt, vorzugsweise zwischen 10 und 100 Volt betragen. Das erfindungsgemäße Durchprojektionssystem kann entweder mit Gleichstrom oder mit Wechselstrom betrieben werden. Vorzugsweise wird mit Wechselstrom gearbeitet, da dieser praktisch überall zur Verfügung steht, d. h.. eine hesondere Stromversorgungssehaltung oder ein Netzgerät sind für den Betrieb des erfindungsgemäßen Durehprojektionssystems nicht erforderlich, sondern es kann an jede Steckdose angeschlossen werden. Außerdem wird die Lebensdauer der Stoffe durch Verwendung von Wechselstrom erhöht.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispie! der erfindungsgemäß als Rückprojektionsschirm verwendeten Flüssigkristallzelle an Hand der Zeichnung näher erläutert.

ίο In der Zeichnung werden Platten 1 und 2 transparente Glasplatten von 10 ■ 10 cm verwendet. Die Platten 1 und 2 sind so miteinander ausgerichtet, daß ihre einander zugewandten Flächen 3 und 4 parallel liegen und einen Abstand von etwa 50 μηι besitzen.

Die Flächen 3 und 4 sind mit einer dünnen Zinnoxidschicht versehen. Der Abstand zwischen den Platten I und 2 kann durch Abstandsstreifen, durch Klammern oder durch einen rahmenartigen Halter erzielt werden. Der Raum 5 zwischen den beiden Platten ist mit einer Mischung von Butyl-p-(p-äthoxyphenoxycarbonyl)-phenyl-carbonat und Butyl-p-äthyl'phenyl-terephthalat mit einem Verhältnis von -SO: 50 gefüllt Der Schirm wird an den Kanten abgedichtet, um die kristalline Flüssigkeil in dem Raum 5 zu halten. Elektrische Anschlußleiter 6 und 7 sind mit der Platte 1 und ein elektrischer Anschlußleiter 8 ist mit der Platte 2 verbunden. Dies kann mittels bekannter Verfahren, wie beispielsweise durch Silberfarbe erfolgen. Die elektrischen Leiter 6 und 7 verlaufen jeweils über die

3" ganze Länge der Platte 1. um eine gleichmäßige Erwärmung der gesamten Platte zu erreichen. Durch Anlegen einer Wechselspannung von 20 Volt an die Leiter 6 und 7 kann die flüssige Kristallmischung auf 40 C" erwärmt werden. Die Leiter 6 und 8 sind mit einer nichtgezcigtcn Spannungsquelle verbunden, die eine Spannung /wischen H) und 300 Volt zu liefern vermag. Dun' Einstellen der Spannung, beispielsweise durch IU-, 50- oder 100-Volt-Stufen kann das Verhältnis des übertragenen Lichtes zum gestreuten Licht iii der vom Betrachter gewünschten Weise eingestellt werden. Die von der Lichtquelle 9 kommenden Lichtstrahlen durchstrahlen das Bild 10. um dann von der Linse bzw. dem Objektiv H fokussiert zu werden. Das projizierte Bild wird auf die kristalline Flüssigkeit in dem Zwischenraum 5 fokussiert.

Bei einer Betrachtung des Schirms wird auch das durch die kristalline I liissigkeit erhaltene hohe Auflösungsvermögen deutlich. Das Auflösungsvermögen beträgt 20 Linien pro Millimeter, so daß durch den

erlindungsgemälien Durchprojektionsschirm feinste Bilddetails sichtbar gemacht werden können. Eine Betrachtung des Schirms macht außerdem die gleichmäßige Heiligkeit und die guten Liehtverteilungs- bzw. Lichtstreueigenschaften deutlich. Die Betrachtung des

Schirms innerhalb großer Winkelbereiche veranschaulicht die sehr geringen Heiligkeilsunterschiede.

Dieser Rückprojektionsschirm vermeidet nicht nur das unerwünschte Flimmern, sondern ermöglicht auch die Eiiistellbarkeil des erhaltenen Streulichts. Das Vcrhälinis des übertragenen Lichts zum Streulicht kann durch Einstellung der Spannung an den leitenden Schichten verändert werden. Das veränderbare Verhältnis des übertragenen Lichts zu dem gestreuten Licht dient zur Einstellung der Helligkeit in verschiedenen Winkeln.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Verwendung einer Anordnung ^enend

   ,einer in e.nen

   wandte Flächen mit einer transparenten le

   Schicht versehen sind, wobei der Raum rüschen ^ ^e

   den Platten mit einem organischen nemat.schen Streuung

   mesomorphen Stoff gefüllt ist, der be. An egen _lo ^sch^^ten

   eines elektrischen Feldes übertragenes L.cht streut, Fom.

   ν Auflösungsvermögen. Die u ^ ^ _Uchtausbrelt_ungseigen_{jektionsschirm}esSie wird in ^ _ms dargestellt, das d.e Intensität

   £ f _{fflr verschie}dene Streuwmkel wieder-