FR2706666A1 - Liquid crystal display panel and liquid crystal projector using the same. - Google Patents

Liquid crystal display panel and liquid crystal projector using the same. Download PDF

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Kim Hoo-Shik
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Abstract

Panneau d'affichage à cristaux liquides (40) et projecteur à cristaux liquides utilisant ce dernier, le panneau possédant un dispositif de convergence de lumière (441) du côté réception de lumière et un moyen de compensation de lumière (442a) du côté émission de lumière. Le dispositif de convergence de lumière compense les rayons de lumière de sortie (404), ayant été rendus divergents ou convergents, en route vers un système de lentilles de projection (160) de façon à rendre parallèles les rayons de lumière de sortie (404). Cela améliore le taux efficace d'ouverture d'élément d'image en faisant converger les rayons de lumière incidents (403) sur un élément d'image (400) et cela minimise également le volume du système de lentilles de projection (160).A liquid crystal display panel (40) and a liquid crystal projector using the latter, the panel having a light converging device (441) on the light receiving side and a light compensating means (442a) on the light transmitting side. light. The light converging device compensates for output light rays (404), which have been made divergent or convergent, on their way to a projection lens system (160) so as to make the output light rays (404) parallel. . This improves the effective pixel aperture rate by converging incident light rays (403) on a pixel (400) and it also minimizes the bulk of the projection lens system (160).

Description

II

PANNEAU D'AFFICHAGE A CRISTAUX LIQUIDES ET PROJECTEUR A  LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL AND PROJECTOR

CRISTAUX LIQUIDES UTILISANT CE DERNIER  LIQUID CRYSTALS USING THE SAME

La présente invention se rapporte à un panneau d'affichage à cristaux liquides et à un projecteur utilisant ce dernier, et plus particulièrement, à un panneau d'affichage à cristaux liquides ayant un taux efficace d'ouverture d'élément d'image amélioré, et à un projecteur à cristaux liquides ayant un système de lentilles  The present invention relates to a liquid crystal display panel and a projector using the latter, and more particularly, to a liquid crystal display panel having an improved image element opening rate, and a liquid crystal projector having a lens system

de projection de diamètre réduit.projection diameter.

Un projecteur à cristaux liquides commun est utilisé pour produire une image en utilisant un panneau d'affichage à cristaux liquides pour commander la lumière transmise, et ensuite pour projeter l'image ainsi produite sur un écran de projection afin de la visualiser. Un projecteur de ce type, comme le montre la figure 1, comprend un miroir de réflexion parabolique 2 pour réfléchir la lumière émise en provenance d'une source de lumière 1, un panneau d'affichage à cristaux liquides 3 disposé le long d'un axe optique 9 de la lumière réfléchie par le miroir de réflexion 2 et piloté par un circuit de pilotage 8, des plaques de polarisation 4 et 5 respectivement situées en avant et en arrière du panneau d'affichage à cristaux liquides 3 pour polariser la lumière passant à travers le panneau d'affichage à cristaux liquides 3, etun système de lentilles de projection 6 disposé le long de l'axe optique de la lumière transmise à travers le panneau d'affichage à cristaux liquides 3  A common liquid crystal projector is used to produce an image using a liquid crystal display panel to control the transmitted light, and then to project the resulting image onto a projection screen for viewing. A projector of this type, as shown in FIG. 1, comprises a parabolic reflection mirror 2 for reflecting the light emitted from a light source 1, a liquid crystal display panel 3 arranged along a optical axis 9 of the light reflected by the reflection mirror 2 and controlled by a control circuit 8, polarization plates 4 and 5 respectively located in front and behind the liquid crystal display panel 3 to polarize the passing light through the liquid crystal display panel 3, anda projection lens system 6 disposed along the optical axis of the light transmitted through the liquid crystal display panel 3

pour projeter une image agrandie sur un écran de projection 7.  to project an enlarged image on a projection screen 7.

Le miroir de réflexion 2 réfléchit les rayons de lumière émis depuis la source de lumière 1 pour les rendre parallèles à l'axe optique 9 de façon à former une lumière de source parallèle. Le panneau d'affichage à cristaux liquides 3 bloque ou transmet la lumière de source incidente selon un signal de formation d'image en provenance du circuit de pilotage 8 de façon à former une image lumineuse faite d'unités d'élément d'image. Pour commander la polarisation de la lumière incidente sur le panneau d'affichage à cristaux liquides 3 et la sortie de lumière à travers le panneau d'affichage à cristaux liquides 3, les plaques de polarisation 4 et 5 transmettent seulement la lumière polarisée dans un sens prédéterminé. Les deux plaques de polarisation 3 et 4 sont placées de façon à ce qu'un axe de polarisation de ces dernières conserve un angle prédéterminé. Le système de lentilles de projection 6 projette l'image lumineuse obtenue depuis le panneau d'affichage à  The reflection mirror 2 reflects the rays of light emitted from the light source 1 to make them parallel to the optical axis 9 so as to form a light from a parallel source. The liquid crystal display panel 3 blocks or transmits the light from incident source according to an image forming signal from the driving circuit 8 so as to form a bright image made of picture element units. To control the polarization of the incident light on the liquid crystal display panel 3 and the light output through the liquid crystal display panel 3, the polarization plates 4 and 5 transmit only the polarized light in one direction predetermined. The two polarization plates 3 and 4 are placed so that a polarization axis of the latter maintains a predetermined angle. The projection lens system 6 projects the bright image obtained from the display panel to

cristaux liquides 3 de façon à former une image projetée sur l'écran 7.  liquid crystal 3 so as to form an image projected on the screen 7.

Afin d'obtenir une image claire dans un projecteur à cristaux liquides de ce type, on doit rendre maximal le taux efficace d'ouverture d'élément d'image du panneau d'affichage à cristaux liquides 3. Un panneau classique, commun, d'affichage à cristaux liquides utilise un transistor à couches minces (TFT) en tant qu'élément de commutation d'élément d'image. En se référant à la figure 2, des premier et second substrats 31 et 32 sont agencés de façon à être écartés d'une distance prédéterminée. Des cristaux liquides 33 remplissent l'espace entre les premier et second substrats 31 et 32. Un moyen de pilotage, pour piloter chaque élément d'image du panneau d'affichage à cristaux liquides 3, est disposé sur les surfaces internes respectives des premier et second substrats 31 et 32. Une pluralité d'électrodes d'élément d'image 322, pour piloter les cristaux liquides 33 selon un motif d'élément d'image prédéterminé, et des TFT 321, servant en tant qu'élément de commutation du moyen de pilotage de l'élément d'image correspondant, sont placés sur la surface interne du second substrat 32. Une électrode transparente commune 311, pour piloter les cristaux liquides en relation avec chaque électrode d'élément d'image 322, est formée sur la totalité de la surface interne du premier substrat 31. Une pluralité de matrices noires 312, pour définir des zones de transmission de lumière 313 entre elles et correspondant à chaque électrode d'élément d'image 322, est disposée sur les électrodes communes 311. Une feuille de microlentilles 34, comportant une pluralité de microlentilles 341, est fixée sur la surface externe (surface supérieure du premier substrat 31 à la figure 2), et chaque microlentille 341 fait face à chaque zone de transmission de lumière 313 afin de faire converger la lumière incidente 27 sur chaque électrode d'élément d'image 322 des cristaux liquides 33 par l'intermédiaire de la zone de transmission de lumière 313. Dans une conformation de panneau d'affichage à cristaux liquides de ce type, la Iumière de source incidente parallèle, passée à travers chaque microlentille, est focalisée sur une zone efficace d'élément d'image par l'intermédiaire de la zone de transmission de lumière 313 correspondante, de façon à compenser le blocage de la lumière de source à cause de la présence de la matrice noire 312. Spécialement, le taux d'ouverture de chaque élément d'image est sensiblement augmenté au moyen  In order to obtain a clear image in a liquid crystal projector of this type, the effective image element opening rate of the liquid crystal display panel 3 must be maximized. A conventional, common panel, d The liquid crystal display uses a thin film transistor (TFT) as a picture element switching element. Referring to Figure 2, first and second substrates 31 and 32 are arranged to be spaced apart by a predetermined distance. Liquid crystals 33 fill the space between the first and second substrates 31 and 32. A control means, for driving each picture element of the liquid crystal display panel 3, is arranged on the respective internal surfaces of the first and second substrates 31 and 32. A plurality of picture element electrodes 322, for driving the liquid crystal 33 according to a predetermined picture element pattern, and TFTs 321, serving as a switching element of the means for controlling the corresponding picture element, are placed on the internal surface of the second substrate 32. A common transparent electrode 311, for driving the liquid crystals in relation to each picture element electrode 322, is formed on the entire internal surface of the first substrate 31. A plurality of black arrays 312, for defining light transmission areas 313 therebetween and corresponding to each picture element electrode 322, is disposed on the common electrodes 311. A sheet of microlenses 34, comprising a plurality of microlenses 341, is fixed to the external surface (upper surface of the first substrate 31 in FIG. 2), and each microlens 341 faces each transmission zone of light 313 in order to converge the incident light 27 on each image element electrode 322 of the liquid crystal 33 through the light transmitting area 313. In a liquid crystal display panel conformation of In this type, the parallel incident light source, passed through each microlens, is focused on an effective area of the image element via the corresponding light transmission area 313, so as to compensate for the blocking of the source light due to the presence of the black matrix 312. In particular, the aperture rate of each picture element is significantly increased by means

de la fonction optique des microlentilles 341.  of the optical function of microlenses 341.

Cependant, tandis que le taux efficace d'ouverture d'élément d'image du panneau d'affichage à cristaux liquides est augmenté en utilisant les microlentilles, l'action de convergence des microlentilles dégrade la linéarité de la lumière. Les rayons de lumière sont rendus convergents par chaque microlentille 341 sur le foyer principal F de la microlentille 341 dont le point F est situé dans une zone d'élément d'image, et ensuite les rayons de lumière divergent après leur passage par le foyer F. Une lumière divergente de ce type forme une image sur l'écran ayant une définition réduite. En outre, un projecteur utilisant un panneau d'affichage à cristaux liquides de ce type doit utiliser un système de lentilles de projection 6 de grand diamètre (de la figure 1) pour recevoir la totalité du faisceau de lumière rendu divergent après  However, while the effective image element opening rate of the liquid crystal display panel is increased using the microlenses, the convergence action of the microlenses degrades the linearity of the light. The rays of light are made convergent by each microlens 341 on the main focus F of the microlens 341 whose point F is located in an image element area, and then the rays of light diverge after passing through the focus F Divergent light of this type forms an image on the screen with reduced resolution. In addition, a projector using such a liquid crystal display panel must use a large diameter projection lens system 6 (of Figure 1) to receive the entire beam of light made divergent after

passage à travers Ies cristaux Iiquides.  passage through the liquid crystals.

Par conséquent, une conformation de ce type nécessite un grand système optique pour un projecteur à cristaux liquides et implique un coût de  Therefore, such a conformation requires a large optical system for a liquid crystal projector and involves a cost of

production augmenté.increased production.

Un objectif de la présente invention est de proposer un panneau d'affichage à cristaux liquides qui surmonte le problème de divergence des rayons  An object of the present invention is to provide a liquid crystal display panel which overcomes the problem of beam divergence.

lumineux d'image de façon à produire une image nette.  bright image so as to produce a sharp image.

Un autre objectif de la présente invention est de proposer un projecteur à cristaux liquides dans lequel un panneau d'affichage à cristaux liquides, qui corrige la divergence de la lumière, est utilisé afin de réduire le diamètre nécessaire  Another object of the present invention is to provide a liquid crystal projector in which a liquid crystal display panel, which corrects the divergence of light, is used in order to reduce the necessary diameter

d'un système de lentilles de projection.  of a projection lens system.

Encore un autre objectif de la présente invention est de proposer un  Yet another object of the present invention is to provide a

projecteur à cristaux liquides qui est peu coûteux et qui produit une image nette.  inexpensive liquid crystal projector that produces a sharp image.

Pour réaliser le premier objectif de la présente invention, on propose un panneau d'affichage à cristaux liquides dans lequel une couche de cristaux liquides est disposée pour remplir un espace entre les premier et second substrats espacés l'un de l'autre; des moyens de pilotage de cristaux liquides, comportant des électrodes respectives en vis-à-vis, sont formés sur les surfaces internes des premier et second substrats de façon à piloter les cristaux liquides en unités d'éléments d'image agencées suivant un motif prédéterminé; des moyens de convergence de lumière sont positionnés entre le premier substrat et une source de lumière, de façon à faire converger les rayons de lumière incidents sur chacun des éléments d'image; et des moyens de compensation de lumière sont formés sur une surface externe du second substrat, de façon à rendre parallèle les rayons de lumière émis depuis  To achieve the first objective of the present invention, there is provided a liquid crystal display panel in which a layer of liquid crystals is arranged to fill a space between the first and second substrates spaced from each other; means for driving liquid crystals, comprising respective electrodes facing each other, are formed on the internal surfaces of the first and second substrates so as to drive the liquid crystals in units of picture elements arranged in a predetermined pattern ; light convergence means are positioned between the first substrate and a light source, so as to converge the rays of light incident on each of the picture elements; and light compensation means are formed on an external surface of the second substrate, so as to parallel the rays of light emitted from

chacun des éléments d'image.each of the picture elements.

Pour réaliser les second et troisième objectifs de la présente invention, on propose un projecteur à cristaux liquides comprenant: une source de lumière; un panneau d'affichage à cristaux liquides possédant une couche de cristaux liquides, des premier et second substrats disposés respectivement sur Ies faces supérieure et inférieure de la couche de cristaux liquides, et des moyens de pilotage de cristaux liquides pour piloter la couche de cristaux liquides; des moyens de convergence de lumière placés sur une face de réception de lumière du panneau d'affichage à cristaux liquides pour faire converger les rayons de lumière incidents sur la couche de cristaux liquides; des moyens de compensation de lumière placés sur une face d'émission de lumière du panneau d'affichage à cristaux liquides pour rendre parallèles les rayons de lumière passant à travers la couche de cristaux liquides; et un système de lentilles de projection pour projeter, sur un écran, les rayons de lumière passant à travers les moyens de compensation de lumière. Dans le panneau d'affichage à cristaux liquides et le projecteur à cristaux liquides ayant une conformation de ce type, les moyens de pilotage de cristaux liquides comprennent une électrode commune formée sur un seul des premier et second substrats, une électrode d'élément d'image formée sur l'autre substrat parmi les premier et second substrats, et un dispositif de commutation pour  To achieve the second and third objectives of the present invention, there is provided a liquid crystal projector comprising: a light source; a liquid crystal display panel having a liquid crystal layer, first and second substrates disposed respectively on the upper and lower faces of the liquid crystal layer, and liquid crystal driving means for driving the liquid crystal layer ; light convergence means placed on a light receiving face of the liquid crystal display panel for converging the rays of light incident on the liquid crystal layer; light compensation means placed on a light emitting face of the liquid crystal display panel for making the rays of light passing through the liquid crystal layer parallel; and a projection lens system for projecting the rays of light passing through the light compensation means onto a screen. In the liquid crystal display panel and the liquid crystal projector having a conformation of this type, the liquid crystal driving means comprise a common electrode formed on only one of the first and second substrates, an element electrode image formed on the other substrate among the first and second substrates, and a switching device for

piloter l'électrode d'élément d'image.  drive the picture element electrode.

Une matrice noire, pour permettre la transmission de lumière seulement à travers une zone d'élément d'image correspondant à l'électrode d'élément d'image, est disposée sur un seul des premier et second substrats sur lequel l'électrode  A black matrix, to allow transmission of light only through a picture element area corresponding to the picture element electrode, is disposed on only one of the first and second substrates on which the electrode

commune est formée.common is formed.

Les moyens de convergence de lumière possèdent un arrangement de lentilles de convergence. Les- moyens de compensation de lumière possèdent un arrangement de lentilles de compensation montrant un effet de convergence lorsque la lumière incidente à ces dernières est divergente par rapport à l'axe optique, ou possèdent un arrangement de lentilles de compensation montrant un effet de divergence lorsque la lumière incidente à ces dernières est convergente par rapport à l'axe optique, de façon à ce que les rayons de lumière passant à travers les moyens  The light convergence means have an arrangement of convergence lenses. The light compensation means have an arrangement of compensation lenses showing a convergence effect when the light incident on them is diverging from the optical axis, or have an arrangement of compensation lenses showing a divergence effect when the light incident on them is convergent with respect to the optical axis, so that the rays of light passing through the means

de compensation de lumière soient rendus parallèles par rapport à l'axe optique.  of light compensation are made parallel with respect to the optical axis.

Cette compensation de la lumière de sortie permet de minimiser le diamètre du  This compensation of the output light makes it possible to minimize the diameter of the

système de lentilles de projection.  projection lens system.

Les objectifs précédents et avantages de la présente invention vont  The foregoing objectives and advantages of the present invention will

devenir plus évidents à partir la description détaillée d'un mode de réalisation  become more evident from the detailed description of an embodiment

préféré de celle-ci, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique de conformation d'un projecteur à cristaux liquides classique; la figure 2 est une vue schématique en coupe transversale d'un panneau d'affichage à cristaux liquides pour le projecteur à cristaux liquides classique de la figure 1; les figures 3 et 4 représentent schématiquement la fonction optique d'un panneau d'affichage à cristaux liquides selon la présente invention; la figure 5 est une vue schématique en coupe transversale d'un premier mode de réalisation du panneau d'affichage à cristaux liquides selon la présente invention, comme le montre la figure 3; la figure 6 est une vue schématique en coupe transversale d'un second mode de réalisation du panneau d'affichage à cristaux liquides selon la présente invention, comme le montre la figure 4; et la figure 7 est une vue schématique de conformation d'un projecteur à  preferred thereof, with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a schematic view of the configuration of a conventional liquid crystal projector; Figure 2 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display panel for the conventional liquid crystal projector of Figure 1; Figures 3 and 4 schematically show the optical function of a liquid crystal display panel according to the present invention; Figure 5 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of the liquid crystal display panel according to the present invention, as shown in Figure 3; Figure 6 is a schematic cross-sectional view of a second embodiment of the liquid crystal display panel according to the present invention, as shown in Figure 4; and FIG. 7 is a schematic view of the configuration of a headlamp

cristaux liquides selon la présente invention.  liquid crystals according to the present invention.

En se référant aux figures 3 et 4, une première microlentille 44I, (qui est une lentille plan-convexe) servant en tant que moyen de convergence de lumière, et une seconde microlentille 442a, (qui est une lentille plan-concave comme le montre la figure 3) ou 442b (qui est une lentille plan-convexe comme le montre la figure 4) servant en tant que moyen de compensation de lumière, sont respectivement disposées sur le côté de la lumière entrante et sur le côté de la lumière sortante d'une zone d'élément d'image unitaire 400 du panneau d'affichage à cristaux liquides située le long d'un axe optique 401 des rayons de lumière du processus 403. A la figure 3, un foyer principal Fa de la première microlentille 441 est situé derrière I'élément d'image 400, et une seconde microlentille 442a, qui est une lentille plan-concave, est située entre l'élément d'image 400 et le foyer Fa de la première microlentille 441. A la figure 4, un foyer principal Fb de la première microlentille 441 est situé de manière adjacente à l'élément d'image 400, et une seconde microlentille 442b, qui est une lentille plan-convexe, est placée à l'extérieur de la longueur focale de la première microlentille 441. Dans des conformations de ce type, les rayons de lumière, réfractés de façon convergente par la première microlentille 441, sont réfractés de manière convergente par la seconde microlentille 442a qui est une lentille plan-concave, et sont rendus parallèles à l'axe  Referring to Figures 3 and 4, a first microlens 44I, (which is a plano-convex lens) serving as a means of light convergence, and a second microlens 442a, (which is a plan-concave lens as shown Figure 3) or 442b (which is a plano-convex lens as shown in Figure 4) serving as a light compensation means, are respectively arranged on the side of the incoming light and on the side of the outgoing light d a unit picture element area 400 of the liquid crystal display panel located along an optical axis 401 of the light rays of the process 403. In FIG. 3, a main focus Fa of the first microlens 441 is located behind the image element 400, and a second microlens 442a, which is a plano-concave lens, is located between the image element 400 and the focal point Fa of the first microlens 441. In FIG. 4, a main focus Fb of the first microl entille 441 is located adjacent to the picture element 400, and a second microlens 442b, which is a plano-convex lens, is placed outside the focal length of the first microlens 441. In conformations of this type, the rays of light, refracted convergently by the first microlens 441, are refracted convergently by the second microlenses 442a which is a plano-concave lens, and are made parallel to the axis

optique 401 (comme le montre la figure 3).  optics 401 (as shown in Figure 3).

D'une autre manière, les rayons de lumière, réfractés de manière convergente par la première microlentille 441, sont réfractés de manière divergente par la seconde microlentille 442b qui est une lentille planconvexe, et sont rendus parallèles à l'axe optique 401 (comme le montre la figure 4), de façon à améliorer le taux efficace d'ouverture d'élément d'image et, en méme temps, de façon à réduire le diamètre nécessaire des lentilles de projection constituant le système optique du  In another way, the rays of light, refracted convergently by the first microlens 441, are refracted divergently by the second microlens 442b which is a planconvex lens, and are made parallel to the optical axis 401 (like the shown in FIG. 4), so as to improve the effective opening rate of picture element and, at the same time, so as to reduce the necessary diameter of the projection lenses constituting the optical system of the

projecteur à cristaux liquides.liquid crystal projector.

La figure 5 représente une zone d'élément d'image d'un panneau d'affichage à cristaux liquides sur la base de la figure 3. En se référant à la figure 5, des premier et second substrats 41 et 42 sont agencés de façon à être écartés d'une distance prédéterminée. Des cristaux liquides 43 remplissent l'espace entre les premier et second substrats 41 et 42. Des moyens de pilotage classiques, pour piloter les cristaux liquides 43, sont disposés sur les surfaces internes des premier et second substrats 41 et 42. Une paire de TFT 421, servant en tant qu'élément de commutation des moyens de pilotage, est placée sur la surface interne du second substrat 42, à une distance prédéterminée l'un de l'autre, et une électrode d'élément d'image 402, pour piloter les cristaux liquides, est située entre les TFT 421. Une électrode transparente commune 411 est formée sur la totalité de la surface interne du premier substrat 41 pour piloter les cristaux liquides 43 en relation avec l'électrode d'élément d'image 402. Une paire de matrices noires 412, pour définir une zone de transmission de lumière 413 correspondant à chaque électrode d'élément d'image 402, est disposée sur l'électrode commune 411. Une première microlentille 441 (une lentille plan-convexe), correspondant à chaque zone de transmission de lumière 413, pour réfracter de manière convergente les rayons de lumière incidents 403 sur la zone d'élément d'image des cristaux liquides 43 par l'intermédiaire de la zone de transmission de lumière 413, est fixée sur la surface externe du premier substrat 41. Une seconde microlentille plan-concave correspondante 442a, pour réfracter de manière divergente Ies rayons de lumière de sortie 404 et pour les rendre parallèles à l'axe optique, est disposée sur la surface  Figure 5 shows a picture element area of a liquid crystal display panel based on Figure 3. Referring to Figure 5, first and second substrates 41 and 42 are arranged so to be moved away from a predetermined distance. Liquid crystals 43 fill the space between the first and second substrates 41 and 42. Conventional control means, for driving the liquid crystals 43, are arranged on the internal surfaces of the first and second substrates 41 and 42. A pair of TFT 421, serving as a switching element of the control means, is placed on the internal surface of the second substrate 42, at a predetermined distance from each other, and a picture element electrode 402, for driving the liquid crystals, is located between the TFTs 421. A common transparent electrode 411 is formed on the entire internal surface of the first substrate 41 to drive the liquid crystals 43 in relation to the image element electrode 402. A pair of black arrays 412, to define a light transmitting area 413 corresponding to each picture element electrode 402, is disposed on the common electrode 411. A first microlens 441 (a slow plano-convex), corresponding to each light transmission zone 413, for convergently refracting the incident light rays 403 on the image element zone of the liquid crystals 43 via the light transmission zone light 413 is fixed on the external surface of the first substrate 41. A second corresponding plano-concave microlens 442a, for refracting the rays of exit light 404 divergingly and for making them parallel to the optical axis, is arranged on the area

externe (en bas sur le dessin) du second substrat 42.  external (bottom in the drawing) of the second substrate 42.

Ici, la seconde microlentille 442a est située entre la première microlentille 441 et le foyer principal Fa de la première microlentille 441. Les première et seconde microlentilles 441 et 442a peut être directement fixées sur Ies surfaces externes respectives des premier et second substrats 41 et 42, ou peuvent être éloignées des premier et second substrats 41 et 42 d'une distance prédéterminée. Dans le panneau d'affichage à cristaux liquides de la présente invention, les rayons de lumière incidents parallèles 403 sont réfractés, de manière convergente, tout en passant à travers la première microlentille 441, et sont ensuite rendus incidents sur l'élément d'image 400. Les rayons de lumière de sortie 404, passant à travers l'élément d'image 400, sont réfractés de manière divergente par la seconde microlentille 442a et sont rendus parallèles à l'axe optique. Une  Here, the second microlens 442a is located between the first microlens 441 and the main focal point Fa of the first microlenses 441. The first and second microlenses 441 and 442a can be directly fixed on the respective external surfaces of the first and second substrates 41 and 42, or may be distant from the first and second substrates 41 and 42 by a predetermined distance. In the liquid crystal display panel of the present invention, the parallel incident light rays 403 are refracted, convergently, while passing through the first microlens 441, and are then incident on the picture element 400. The rays of output light 404, passing through the image element 400, are refracted divergently by the second microlens 442a and are made parallel to the optical axis. A

compensation de ce type des rayons de lumière de sortie produit une image fine.  compensating for this type of output light rays produces a fine image.

Puisque la première microlentille 441 fait converger tous les rayons de lumière incidents et focalise les rayons de lumière rendus convergents sur l'élément d'image, la plupart de la lumière est rendue incidente sur l'élément d'image 400, n'atteignant pas la matrice noire 412. Cela évite le blocage de la lumière par la matrice noire 412 et, par conséquent, améliore la luminance de l'élément d'image. Les rayons de lumière incidents rendus convergents par la première microlentille 441 et passant à travers l'élément d'image 400 sont réfractés et rendus divergents en passant à travers la seconde microlentille 442a pour devenir parallèles à l'axe optique. Ici, la seconde microlentille 442a agit pour rendre parallèles les rayons de lumière incidents rendus convergents par la première microlentille 441. Avec la seconde microlentille 442a, la linéarité des rayons de lumière de sortie est améliorée pour produire, par ce  Since the first microlens 441 converges all of the incident rays of light and focuses the rays of light made convergent on the picture element, most of the light is made incident on the picture element 400, not reaching the black matrix 412. This avoids blocking of the light by the black matrix 412 and, consequently, improves the luminance of the picture element. The incident rays of light made convergent by the first microlens 441 and passing through the image element 400 are refracted and made diverging by passing through the second microlens 442a to become parallel to the optical axis. Here, the second microlens 442a acts to make the incident rays of light made convergent by the first microlens 441 parallel. With the second microlens 442a, the linearity of the output light rays is improved to produce, by this

o10 moyen, une image nette.o10 medium, a sharp image.

La figure 6 représente un autre mode de réalisation du panneau d'affichage à cristaux liquides de la présente invention. Dans ce panneau d'affichage à cristaux liquides, une seconde microlentille 442b est une lentille plan-convexe de façon à faire converger, tout en les réfractant, les rayons de lumière passant à travers la zone d'élément d'image 400. Puisque la seconde microlentille 442b est située en dehors de la longueur focale de la première microlentille 441, la seconde microlentille 442b fait de nouveau converger les rayons de lumière rendus convergents par la première microlentille 441 et ensuite rendus divergents après passage à travers le foyer Fb, de façon à rendre parallèles les rayons de lumière rendus divergents. Le second mode de réalisation procure le même effet que celui  Figure 6 shows another embodiment of the liquid crystal display panel of the present invention. In this liquid crystal display panel, a second microlens 442b is a plano-convex lens so as to converge, while refracting them, the rays of light passing through the image element zone 400. Since the second microlens 442b is located outside the focal length of the first microlens 441, the second microlens 442b converges again the rays of light made convergent by the first microlens 441 and then made divergent after passing through the focal point Fb, so to make the rays of light made divergent parallel. The second embodiment provides the same effect as that

du premier mode de réalisation en fournissant les rayons de lumière en parallèle.  of the first embodiment by providing the rays of light in parallel.

Comme autre procédé pour produire une convergence de rayons de lumière de ce type et des rayons de lumière parallèles, un moyen de convergence de lumière peut être construit pour faire converger les rayons de lumière incidents en empilant un matériau, dans lequel I'indice de réfraction diminue progressivement du centre vers la périphérie, sur les parties du premier substrat correspondant aux zones de transmission de lumière 413. Dans les parties du second substrat correspondant aux zones d'émission de lumière, un moyen de compensation de lumière, servant en tant que seconde microlentille, peut être prévu comme ayant un effet convergent ou divergent en empilant un matériau dans lequel l'indice de  As another method for producing a convergence of light rays of this type and parallel rays of light, a light convergence means can be constructed to converge the incident light rays by stacking a material, in which the refractive index gradually decreases from the center to the periphery, on the parts of the first substrate corresponding to the light transmission zones 413. In the parts of the second substrate corresponding to the light emission zones, a light compensation means, serving as a second microlens, can be expected to have a convergent or divergent effect by stacking a material in which the index of

réfraction diminue ou augmente progressivement du centre vers la périphérie.  refraction gradually decreases or increases from the center to the periphery.

En outre, en tant qu'autre mode de réalisation, les parties, correspondant aux zones de transmission de lumière et aux zones d'émission de lumière des premier et second substrats, peuvent être traitées suivant un motif prédéterminé de  Furthermore, as another embodiment, the parts, corresponding to the light transmitting areas and the light emitting areas of the first and second substrates, can be processed in a predetermined pattern of

façon à obtenir un arrangement de microlentilles ayant une forme souhaitée.  so as to obtain an arrangement of microlenses having a desired shape.

La figure 7 représente une conformation schématique d'un projecteur à  FIG. 7 represents a schematic conformation of a projector with

cristaux liquides de la présente invention.  liquid crystals of the present invention.

En se référant à la figure 7, le projecteur à cristaux liquides de la présente invention ayant une structure similaire au projecteur classique, comprend un miroir de réflexion parabolique 120 pour réfléchir la Iumière émise en provenance d'une source de Iumière 100, un panneau d'affichage à cristaux liquides disposé le long du chemin du processus de la lumière réfléchie par le miroir de réflexion, et piloté par un circuit de pilotage 78, des plaques de polarisation 140 et situées en avant et en arrière du panneau d'affichage à cristaux liquides 40 pour commander la polarisation de la lumière, et un système de lentilles de projection disposé le long du chemin de processus de la lumière transmise à travers le panneau d'affichage à cristaux liquides 40 pour projeter une image de projection  Referring to Figure 7, the liquid crystal projector of the present invention having a structure similar to the conventional projector, includes a parabolic reflection mirror 120 for reflecting the light emitted from a light source 100, a panel of liquid crystal display disposed along the path of the process of light reflected by the reflection mirror, and driven by a drive circuit 78, of the polarization plates 140 and located in front of and behind the crystal display panel liquids 40 for controlling the polarization of light, and a system of projection lenses disposed along the process path of light transmitted through the liquid crystal display panel 40 for projecting a projection image

agrandie sur un écran de projection 170.  enlarged on a projection screen 170.

En tant que particularité de la présente invention, des première et seconde feuilles de microlentilles 440 et 442 sont prévues, chacune ayant des  As a feature of the present invention, first and second microlens sheets 440 and 442 are provided, each having

microlentilles respectives 441 et 442a (ou 442b) qui correspondent l'une à l'autre.  respective microlenses 441 and 442a (or 442b) which correspond to each other.

La première feuille de microlentilles 440 est un moyen de convergence de lumière qui fait converger, en unités d'éléments d'image, Ies rayons de lumière incidents 79 émis depuis la source de lumière 100, réfléchis par le miroir de réflexion 120 et ayant seulement une composante polarisée spécifique filtrée par la plaque de polarisation 140, et qui fait ensuite passer les rayons de lumière rendus convergents vers le panneau d'affichage à cristaux liquides 40. La seconde feuille de microlentilles 442 est un moyen de compensation de lumière qui compense la lumière passant à travers le panneau d'affichage à cristaux liquides 40, en unités  The first sheet of microlenses 440 is a light convergence means which converges, in units of picture elements, the incident rays of light 79 emitted from the light source 100, reflected by the reflection mirror 120 and having only a specific polarized component filtered by the polarization plate 140, and which then passes the rays of light rendered convergent towards the liquid crystal display panel 40. The second sheet of microlenses 442 is a light compensation means which compensates for the light passing through the liquid crystal display panel 40, in units

d'élément d'image, de façon à former des rayons de lumière de sortie parallèles 80.  picture element, so as to form parallel rays of exit light 80.

Le panneau d'affichage à cristaux liquides 40 fonctionne selon un signal d'image en provenance du circuit de pilotage 78 de façon à transmettre ou à bloquer la lumière incidente 79 dans les unités d'élément d'image. Les microlentilles 441, 442a et 442b des première et deuxième feuilles de microlentilles 440 et 442 sont identiques à celles du panneau d'affichage à cristaux liquides de la présente invention. Si les rayons de lumière de sortie, passant à travers le panneau d'affichage à cristaux liquides, sont dans un état de divergence, la seconde microlentille 442a compense les rayons de lumière de sortie rendus divergents par  The liquid crystal display panel 40 operates according to an image signal from the driving circuit 78 so as to transmit or block the incident light 79 in the picture element units. The microlenses 441, 442a and 442b of the first and second sheets of microlenses 440 and 442 are identical to those of the liquid crystal display panel of the present invention. If the exit light rays passing through the liquid crystal display panel are in a diverging state, the second microlens 442a compensates for the exit light rays diverged by

son effet convergent de façon à rendre parallèles les rayons de lumière de sortie 80.  its effect converges so as to make the rays of exit light 80 parallel.

Si les rayons de lumière de sortie, passant à travers le panneau d'affichage à cristaux liquides, sont dans un état de convergence, la seconde microlentille 442b compense les rayons de lumière de sortie rendus convergents par son effet divergent de façon à rendre parallèles les rayons de lumière de sortie 80. Les rayons de lumière de sortie compensés comme précédemment, tout en passant à travers la seconde feuille de microlentilles 442, atteignent l'écran 170 par l'intermédiaire du système de lentilles de projection 160, et, par conséquent, forment une image agrandie sur  If the rays of exit light, passing through the liquid crystal display panel, are in a state of convergence, the second microlens 442b compensates for the rays of exit light rendered convergent by its divergent effect so as to make parallel the exit light rays 80. The exit light rays compensated as before, while passing through the second microlens sheet 442, reach the screen 170 via the projection lens system 160, and, consequently, , form an enlarged image on

l'écran 170.screen 170.

Dans le projecteur à cristaux liquides, puisque la lumière devant passer à travers le panneau d'affichage à cristaux liquides est rendue convergente par la première feuille de microlentilles, servant en tant que moyen de convergence de lumière et possédant le premier arrangement de microlentilles, le taux efficace d'ouverture d'élément d'image du panneau d'affichage à cristaux liquides est amélioré. En outre, puisque les rayons de lumière rendus convergents par le moyen de convergence de Iumière sont transformés en rayons de lumière parallèles par la seconde feuille de microlentilles servant en tant que moyen de compensation de lumière et possédant le second arrangement de microlentilles, l'angle de divergence des rayons de lumière, passant à travers le système de lentilles de projection, est  In the liquid crystal projector, since the light to pass through the liquid crystal display panel is made to converge by the first sheet of microlenses, serving as a light converging means and having the first arrangement of microlenses, the effective image element opening rate of the liquid crystal display panel is improved. Furthermore, since the rays of light made convergent by the light converging means are transformed into parallel rays of light by the second microlens sheet serving as a light compensation means and having the second arrangement of microlenses, the angle of divergence of rays of light, passing through the system of projection lenses, is

- fortement réduit en comparaison de celui du projecteur à cristaux liquides classique.  - greatly reduced compared to that of the conventional liquid crystal projector.

Par conséquent, une image obtenue sur l'écran, en projetant les rayons de lumière de sortie passant à travers le système de lentilles de projection, à un angle de divergence réduit, devient plus claire que celle en provenance d'un projecteur classique. En plus, puisque le diamètre du système de lentilles de projection peut être réduit en comparaison de celui du système classique, il est possible de miniaturiser le système de lentilles de projection et de diminuer, par ce moyen, le  Consequently, an image obtained on the screen, by projecting the rays of output light passing through the projection lens system, at a reduced angle of divergence, becomes clearer than that from a conventional projector. In addition, since the diameter of the projection lens system can be reduced compared to that of the conventional system, it is possible to miniaturize the projection lens system and reduce, by this means, the

coût de production de la totalité du projecteur.  cost of producing the entire projector.

Bien que l'invention ait été particulièrement montrée et décrite en se référant à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il sera compris aisément par les personnes expérimentées dans cette technique que des modifications dans la forme et dans des détails peuvent être effectuées sans sortir de l'esprit ni du  Although the invention has been particularly shown and described with reference to a preferred embodiment thereof, it will be readily understood by those skilled in the art that modifications in form and in details can be made without go out of mind or out of

domaine de l'invention.field of the invention.

Claims (15)

REVENDICATIONS 1. Panneau d'affichage à cristaux liquides comprenant: des premier et second substrats (41, 42) espacés l'un de l'autre avec une couche de cristaux liquides (43) remplissant l'espace intermédiaire; des moyens de pilotage de cristaux liquides (421, 402, 411), comportant des électrodes en vis-à-vis, formés sur les surfaces internes respectives desdits premier et second substrats (41, 42) de façon à piloter lesdits cristaux liquides (43) en unités d'éléments d'image agencées suivant un motif prédéterminé; des moyens de convergence de lumière (441) positionnés entre ledit premier substrat (41) et une source de lumière, de façon à faire converger les rayons de lumière incidents (403) sur chacun des éléments d'image (400); et des moyens de compensation de lumière (442a; 442b) formés sur une surface externe dudit second substrat (42), de façon à rendre parallèles les rayons de  A liquid crystal display panel comprising: first and second substrates (41, 42) spaced from each other with a layer of liquid crystal (43) filling the intermediate space; means for driving liquid crystals (421, 402, 411), comprising facing electrodes, formed on the respective internal surfaces of said first and second substrates (41, 42) so as to drive said liquid crystals (43 ) in units of picture elements arranged in a predetermined pattern; light convergence means (441) positioned between said first substrate (41) and a light source, so as to converge the incident light rays (403) on each of the picture elements (400); and light compensation means (442a; 442b) formed on an outer surface of said second substrate (42), so as to make the rays of the beam parallel. lumière émis depuis chacun desdits éléments d'image (400).  light emitted from each of said picture elements (400). 2. Panneau d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de convergence de Iumière (441) possèdent un arrangement composé d'une pluralité de premières lentilles (441), chacune ayant un effet de convergence de lumière, et dans lequeI lesdits moyens de compensation de lumière (442a; 442b) possèdent un arrangement composé d'une pluralité de secondes lentilles (442b; 442a), correspondant auxdites premières lentilles (441) et ayant  2. A liquid crystal display panel according to claim 1, in which said light convergence means (441) have an arrangement composed of a plurality of first lenses (441), each having a light convergence effect, and wherein said light compensation means (442a; 442b) has an arrangement composed of a plurality of second lenses (442b; 442a), corresponding to said first lenses (441) and having chacune, respectivement, un effet de convergence ou de divergence de lumière.  each, respectively, an effect of convergence or divergence of light. 3. Panneau d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 2, dans lequel chacune desdites premières lentilles (441) est une lentille plan-convexe ayant un effet de convergence de lumière et est située sur la surface externe dudit premier  The liquid crystal display panel according to claim 2, wherein each of said first lenses (441) is a plano-convex lens having a light convergence effect and is located on the outer surface of said first substrat (41).substrate (41). 4. Panneau d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 2, dans lequel chacune desdites secondes lentilles (442b) est une lentille plan-convexe ayant un effet de convergence de lumière par rapport à la lumière passant à travers ladite première lentille correspondante (441) et à travers l'unité d'élément d'image (400) et  A liquid crystal display panel according to claim 2, wherein each of said second lenses (442b) is a plano-convex lens having a light converging effect with respect to the light passing through said corresponding first lens (441 ) and through the picture element unit (400) and est située sur la surface externe dudit second substrat (42).  is located on the outer surface of said second substrate (42). I1  I1 5. Panneau d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 4, dans lequel chacune desdites secondes lentilles (442a) est située à l'intérieur de la5. A liquid crystal display panel according to claim 4, wherein each of said second lenses (442a) is located inside the longueur focale de ladite première lentille correspondante (441).  focal length of said first corresponding lens (441). 6. Panneau d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 2, dans lequel chacune desdites secondes lentilles (442a) est une lentille plan-concave ayant un effet de divergence de lumière par rapport à la lumière passant à travers ladite première lentille correspondante (441) et à travers l'unité d'élément d'image (400) et  A liquid crystal display panel according to claim 2, wherein each of said second lenses (442a) is a plano-concave lens having a diverging effect of light from light passing through said first corresponding lens (441 ) and through the picture element unit (400) and est située sur la surface externe dudit second substrat (42).  is located on the outer surface of said second substrate (42). 7. Panneau d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 6, dans lequel chacune desdites secondes lentilles (442a) est située à l'extérieur de la  7. A liquid crystal display panel according to claim 6, wherein each of said second lenses (442a) is located outside the longueur focale de ladite première lentille correspondante (441).  focal length of said first corresponding lens (441). 8. Panneau d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 2, dans lequel lesdites premières et secondes lentilles (441, 442a, 442b) sont respectivement intégralement formées avec lesdits premier et second substrats correspondants (41, 42).  8. A liquid crystal display panel according to claim 2, wherein said first and second lenses (441, 442a, 442b) are respectively integrally formed with said first and second corresponding substrates (41, 42). 9. Projecteur à cristaux liquides comprenant: une source de lumière (100); un panneau d'affichage à cristaux liquides (40) possédant une couche de cristaux liquides (43), des premier et second substrats (41, 42) respectivement disposés sur les faces supérieure et inférieure de la couche de cristaux liquides (43), et des moyens de pilotage de cristaux liquides (421, 402, 411) pour piloter la couche de cristaux liquides (43) en unités d'élément d'image; des moyens de convergence de lumière (441) placés sur une face de réception de lumière dudit panneau d'affichage à cristaux liquides (40) pour faire converger les rayons de lumière incidents (403) sur ladite couche de cristaux liquides (43); des moyens de compensation de lumière (442a; 442b) placés sur une face d'émission de lumière dudit panneau d'affichage à cristaux liquides (40) pour rendre parallèles les rayons de lumière (403) passant à travers la couche de cristaux liquides (43); et un système de lentilles de projection (160) pour projeter, sur un écran (170), les rayons de lumière passant à travers les moyens de compensation de9. A liquid crystal projector comprising: a light source (100); a liquid crystal display panel (40) having a liquid crystal layer (43), first and second substrates (41, 42) respectively arranged on the upper and lower faces of the liquid crystal layer (43), and liquid crystal driving means (421, 402, 411) for driving the liquid crystal layer (43) in picture element units; light convergence means (441) placed on a light receiving face of said liquid crystal display panel (40) for converging the incident light rays (403) on said liquid crystal layer (43); light compensation means (442a; 442b) placed on a light emitting face of said liquid crystal display panel (40) for making the rays of light (403) passing through the liquid crystal layer ( 43); and a projection lens system (160) for projecting, onto a screen (170), the rays of light passing through the light compensation means. lumière (442a; 442b).light (442a; 442b). 10. Projecteur à cristaux liquides selon la revendication 9, dans lequel Iesdits moyens de convergence de lumière (441) possèdent un arrangement composé d'une pluralité de premières lentilles (441), et dans lequel lesdits moyens de compensation de lumière (442a; 442b) possèdent un arrangement composé d'une pluralité de secondes lentilles (442b; 442a) correspondant respectivement auxdites  The liquid crystal projector according to claim 9, wherein said light convergence means (441) has an arrangement composed of a plurality of first lenses (441), and wherein said light compensation means (442a; 442b ) have an arrangement composed of a plurality of second lenses (442b; 442a) corresponding respectively to said premières lentilles (441).first lenses (441). 11. Projecteur à panneau d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 10, dans lequel chacune desdites premières lentilles (441) est une lentille plan-convexe ayant un effet de convergence de lumière et est située sur la  11. A liquid crystal display panel projector according to claim 10, wherein each of said first lenses (441) is a plano-convex lens having a light convergence effect and is located on the surface externe dudit premier substrat (41).  external surface of said first substrate (41). 12. Projecteur à panneau d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 10, dans lequel chacune desdites secondes lentilles (442b) est une lentille plan-convexe ayant un effet de convergence de lumière par rapport à la lumière passant à travers ladite première lentille correspondante (44I) et à travers l'unité d'élément d'image (400) et est située sur la surface externe dudit second  The liquid crystal display panel projector according to claim 10, wherein each of said second lenses (442b) is a plano-convex lens having a convergence effect of light with respect to light passing through said corresponding first lens (44I) and through the picture element unit (400) and is located on the outer surface of said second substrat (42).substrate (42). 13. Projecteur à panneau d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 12, dans lequel chacune desdites secondes lentilles (442b) est située à  13. A liquid crystal display panel projector according to claim 12, wherein each of said second lenses (442b) is located l'intérieur de la longueur focale de ladite première lentille correspondante (441).  within the focal length of said first corresponding lens (441). 14. Projecteur à panneau d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 10, dans lequel chacune desdites secondes lentilles (442a) est une lentille plan-concave ayant un effet de divergence de lumière par rapport à la lumière passant à travers ladite première lentille correspondante (441) et à travers l'unité d'élément d'image (400) et est située sur la surface externe dudit second substrat (42).  The liquid crystal display panel projector according to claim 10, wherein each of said second lenses (442a) is a plano-concave lens having a diverging light effect from light passing through said corresponding first lens (441) and through the picture element unit (400) and is located on the outer surface of said second substrate (42). 15. Projecteur à panneau d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 14, dans lequel chacune desdites secondes lentilles (442b) est située à15. A liquid crystal display panel projector according to claim 14, wherein each of said second lenses (442b) is located l'extérieur de la longueur focale de ladite première lentille correspondante (441).  outside the focal length of said first corresponding lens (441). I6. Projecteur à panneau d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 10, dans lequel lesdites premières et secondes lentilles (441, 442a, 442b) sont respectivement intégralement formées avec lesdits premier et second  I6. A liquid crystal display panel projector according to claim 10, wherein said first and second lenses (441, 442a, 442b) are respectively integrally formed with said first and second substrats correspondants (41, 42).corresponding substrates (41, 42).
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