FR2813127A1

FR2813127A1 - COMPENSATOR FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE

Info

Publication number: FR2813127A1
Application number: FR0010733A
Authority: FR
Inventors: Cecile Joubert; Bertrand Morbieu; Laurent Bignolles
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2000-08-18
Publication date: 2002-02-22
Also published as: WO2002014941A1

Abstract

The invention concerns a display device comprising a liquid crystal cell element (20, 30) placed between two polarizers (25, 26) comprising at least an optical structure compensating birefringent variations of said liquid crystal according to the viewing angle. The compensating structure comprises at least a film (23, 24) having a major uniaxial birefringence with an optical axis having an orientation close or equal to the perpendicular line to a plane of the cell screen and at least a holographic layer (21, 22) having negative birefringence with an oblique optical axis relative to the plane of the liquid crystal display. The invention is applicable to microcomputer display screens.

Description

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COMPENSATEUR POUR DISPOSITIF A ECRAN A CRISTAL LIQUIDE La présente invention concerne les dispositifs de visualisation à cristal liquide à compensation de la biréfringence permettant d'augmenter notablement l'angle de vision du dispositif de visualisation. <Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to liquid crystal display devices with birefringence compensation for significantly increasing the viewing angle of the display device.

Elle s'applique notamment dans les dispositifs d'affichage électrooptiques et plus précisément dans les panneaux à cristaux liquides utilisés en transmission, en réflexion, ou même en projection sur un écran. Généralités Description d'une cellule à cristal liquide TWISTED Nematic Pour élaborer la structure de compensation d'une cellule à cristal liquide dont les effets de biréfringence sont complexes, il faut d'abord essayer de modéliser la cellule, ici une cellule nématique twistée. It is particularly applicable in electro-optical display devices and more specifically in liquid crystal panels used in transmission, reflection, or even projection on a screen. General Description of a TWISTED Nematic liquid crystal cell To develop the compensation structure of a liquid crystal cell whose birefringence effects are complex, we must first try to model the cell, here a twisted nematic cell.

Le matériau constituant la cellule à cristal liquide est fondamentalement un milieu biréfringent uniaxe positif du fait de la structure allongée des molécules qui le composent. The material constituting the liquid crystal cell is fundamentally a positive uniaxial birefringent medium due to the elongated structure of the molecules that compose it.

Une cellule nématique twistée comprend une couche mince de cristal liquide qui possède un état non activé ( pas de champ électrique) dans lequel les molécules du cristal restent toutes parallèles au plan de la couche mince et un état activé dans lequel un champ électrique perpendiculaire au plan de la couche mince tend à orienter les molécules perpendiculairement au plan de la couche mince. A twisted nematic cell comprises a thin layer of liquid crystal which has a non-activated state (no electric field) in which the crystal molecules all remain parallel to the plane of the thin layer and an activated state in which an electric field perpendicular to the plane the thin layer tends to orient the molecules perpendicularly to the plane of the thin layer.

La figure 1 a représente schématiquement cette structure moléculaire dans un état non activé. Une couche mince de cristal liquide XL est placée entre deux parois transparentes 1 et 2 qui ont été traitées, en général par frottement, pour que les molécules tendent naturellement à s'orienter dans une direction déterminée parallèlement aux parois. La direction pour la paroi 1 est perpendiculaire à la direction pour la paroi 2. L'interaction entre les molécules produit alors au repos une structure stratifiée hélicoïdale dans laquelle les molécules restent parallèles au plan de la couche mince mais tournent progressivement de 90 entre les deux parois. Figure 1a schematically shows this molecular structure in an unactivated state. A thin layer of liquid crystal XL is placed between two transparent walls 1 and 2 which have been treated, generally by friction, so that the molecules naturally tend to orient themselves in a determined direction parallel to the walls. The direction for the wall 1 is perpendicular to the direction for the wall 2. The interaction between the molecules then produces at rest a helical laminated structure in which the molecules remain parallel to the plane of the thin layer but rotate progressively 90 between the two walls.

Un polariseur 3 d'entrée ne laisse entrer dans la cellule qu'une seule direction de polarisation de la lumière. Un polariseur 4 de sortie ne laisse sortir de la cellule qu'une seule direction de polarisation. Les parois de An input polarizer 3 allows only one polarization direction of the light to enter the cell. An output polarizer 4 leaves only one direction of polarization out of the cell. The walls of

la cellule sont revêtues d'électrodes transparentes pour permettre l'activation de la cellule, c'est-à-dire l'application d'un champ électrique perpendiculaire à la couche mince. the cell are coated with transparent electrodes to enable the activation of the cell, that is to say the application of an electric field perpendicular to the thin layer.

Dans cet exemple les polariseurs sont parallèles aux directions de frottement pour laisser passer uniquement la polarisation de la lumière parallèle à l'orientation des molécules adjacentes aux parois. Les parois pourraient aussi être frottées perpendiculairement aux directions des polariseurs sans changer le principe. Elles peuvent aussi être également frottées selon d'autres angles, par exemple à 45 des directions des polariseurs. In this example, the polarizers are parallel to the directions of friction to let only the polarization of the light parallel to the orientation of the molecules adjacent to the walls. The walls could also be rubbed perpendicular to the directions of the polarizers without changing the principle. They can also be also rubbed at other angles, for example at 45 directions of the polarizers.

Dans la description, lorsque l'on parle d'orientation des molécules, il s'agit de l'orientation en termes d'anisotropie optique, c'est-à-dire que l'on considère l'orientation de l'axe optique pour les molécules d'un milieu considéré comme uniaxe, les notions d'orientation des molécules et d'orientation de l'axe optique n'étant pas différenciées. In the description, when referring to the orientation of the molecules, it is the orientation in terms of optical anisotropy, that is to say that we consider the orientation of the optical axis for the molecules of a medium considered uniaxial, the notions of orientation of the molecules and orientation of the optical axis are not differentiated.

Dans l'état non activé (figure 1 a), la cellule reçoit la lumière avec la polarisation imposée par le polariseur d'entrée 3 ; elle fait progressivement tourner de 90 cette polarisation, et la lumière sortante avec sa polarisation tournée à 90 sort librement à travers le polariseur 4 qui est croisé avec le polariseur 3. Des structures avec polariseurs parallèles et non croisées, existent aussi, elles fonctionnent d'une manière opposée. In the non-activated state (FIG. 1 a), the cell receives the light with the polarization imposed by the input polarizer 3; it gradually rotates this polarization by 90, and the outgoing light with its polarization turned at 90 freely exits through the polarizer 4 which is crossed with the polarizer 3. Parallel and non-crossed polarizer structures also exist, they operate from an opposite way.

Dans l'état activé (figure 1 b), les molécules tendent à s'orienter verticalement, c'est-à-dire perpendiculairement aux parois de la cellule. Elles ne font plus tourner de 90 la polarisation de la lumière incidente. La polarisation d'entrée conférée par le polariseur 3, tend au contraire à subsister à la sortie du milieu optique et rencontre le polariseur croisé 4 qui ne la laisse pas passer. In the activated state (FIG. 1b), the molecules tend to orient vertically, that is to say perpendicularly to the walls of the cell. They no longer rotate the polarization of the incident light. The input polarization conferred by the polarizer 3, on the contrary tends to subsist at the output of the optical medium and meets the crossed polarizer 4 which does not pass it.

Le fonctionnement est le plus efficace quand l'incidence de la lumière est normale au plan de la couche mince de cristal liquide. Operation is most effective when the incidence of light is normal to the thin layer of liquid crystal.

Mais pour des rayons obliques, les molécules orientées verticalement par le champ électrique exercent un effet de biréfringence important de sorte que la polarisation est quand même modifiée. Une fraction de la lumière passe dans le polariseur de sortie 4, réduisant le contraste entre l'état excité et l'état non excité. But for oblique rays, molecules oriented vertically by the electric field exert a significant birefringence effect so that the polarization is still modified. A fraction of the light passes into the output polarizer 4, reducing the contrast between the excited state and the non-excited state.

D'autre part dans la réalité la structure hélicoïdale ne disparaît pas complètement au profit de la structure verticale, les molécules adjacentes aux parois tendent à rester orientées dans la direction privilégiée qui leur est conférée naturellement par le frottement des parois. Les molécules s'orientent progressivement de l'horizontale vers la verticale puis reviennent progressivement à l'horizontale tout en tournant progressivement de 90 dans le plan horizontal. On the other hand, in reality the helical structure does not completely disappear in favor of the vertical structure, the molecules adjacent to the walls tend to remain oriented in the preferred direction which is conferred on them naturally by the friction of the walls. The molecules are gradually moving from horizontal to vertical and then gradually return to the horizontal while rotating progressively 90 in the horizontal plane.

Cette structure présente des propriétés de biréfringence complexes et induit des variations de polarisation qui dépendent également de l'angle d'incidence des rayons lumineux à travers la couche ; un des buts de l'invention est d'en minimiser les effets négatifs. This structure exhibits complex birefringence properties and induces polarization variations that also depend on the angle of incidence of the light rays through the layer; one of the aims of the invention is to minimize the negative effects.

Caractéristiques d'un milieu biréfringent Les cristaux liquides nématiques twistés sont des milieux optiques biréfringents. Un tel milieu est un milieu optique anisotrope dans lequel les différentes polarisations de la lumière ne se propagent pas toutes à la même vitesse, c'est-à-dire que l'indice optique vu par la lumière est différent en fonction de la polarisation, ce qui induit donc un déphasage différent pour les différentes polarisations. La polarisation de la lumière étant définie par le déphasage entre les composantes du champ électromagnétique selon deux axes orthogonaux, cela signifie que le milieu biréfringent modifie globalement la polarisation de la lumière incidente. Characteristics of a birefringent medium Twisted nematic liquid crystals are birefringent optical media. Such a medium is an anisotropic optical medium in which the different polarizations of the light do not all propagate at the same speed, that is to say that the optical index seen by the light is different depending on the polarization, which therefore induces a different phase shift for the different polarizations. The polarization of the light being defined by the phase shift between the components of the electromagnetic field along two orthogonal axes, this means that the birefringent medium globally modifies the polarization of the incident light.

Du fait de la biréfringence liée à la structure moléculaire, un milieu biréfringent possède en général des axes propres qui ne modifient pas la polarisation de la lumière. Due to the birefringence related to the molecular structure, a birefringent medium generally has clean axes that do not change the polarization of the light.

Les propriétés optiques d'un milieu biréfringent peuvent être représentées symboliquement par un modèle mathématique qui est l'ellipsoïde des indices :les axes du repère propre de l'ellipsoïde constituent les trois axes propres du milieu. La longueur d'axes de l'ellipsoïde est égale à l'indice de propagation de la lumière polarisée selon l'axe correspondant une lumière polarisée selon un des axes de l'ellipsoïde verra sa polarisation inchangée et subira un indice de propagation correspondant à la longueur de cet axe. The optical properties of a birefringent medium can be represented symbolically by a mathematical model which is the ellipsoid of the indices: the axes of the proper coordinate system of the ellipsoid constitute the three proper axes of the medium. The axis length of the ellipsoid is equal to the propagation index of the light polarized along the axis corresponding to a light polarized along one of the axes of the ellipsoid will see its polarization unchanged and undergo a propagation index corresponding to the length of this axis.

Les milieux biréfringents sont dits Birefringent media are said

D uniaxe si l'ellipsoïde est de révolution (section circulaire), c'est-à-dire qu'il y a deux axes de polarisation orthogonaux pour lesquels la lumière se propage avec le même indice no dit indice ordinaire et un troisième axe (selon l'axe de révolution) dit axe extraordinaire ou axe optique pour lequel elle se propage avec un indice différent ne dit indice extraordinaire. L'écart entre les indices est très faible, par exemple de 1 %, mais cela suffit pour induire des modifications de polarisation très importantes ; D biaxe si l'ellipsoïde n'est pas de révolution, c'est-à-dire si les trois axes propres orthogonaux ont trois indices différents nl, n2 et n3. Uniaxial if the ellipsoid is of revolution (circular section), that is to say that there are two orthogonal polarization axes for which the light propagates with the same index no said ordinary index and a third axis ( along the axis of revolution) said extraordinary axis or optical axis for which it spreads with a different index does not say extraordinary index. The difference between the indices is very small, for example 1%, but this is enough to induce very large polarization changes; D biaxe if the ellipsoid is not of revolution, that is to say if the three orthogonal proper axes have three different indices nl, n2 and n3.

Dans un milieu uniaxe traversé sous une incidence quelconque la lumière peut être divisée selon deux composantes de polarisation orthogonales dont l'une voit toujours un indice no et l'autre voit un indice n qui dépend de l'incidence et qui est compris entre no et ne (n=ne si l'incidence est perpendiculaire à l'axe optique, n=no si elle est parallèle à l'axe optique). In a uniaxial medium traversed under any incidence, the light can be divided into two orthogonal polarization components, one of which always sees an index no and the other sees an index n which depends on the incidence and which lies between no and ne (n = if the incidence is perpendicular to the optical axis, n = no if it is parallel to the optical axis).

Si l'indice extraordinaire ne est supérieur à l'indice ordinaire no, le milieu est dit uniaxe positif. L'ellipsoïde est allongé en forme de cigare telle que schématisée à la figure 2a. L'axe extraordinaire est un axe lent. If the extraordinary index is greater than the ordinary index no, the middle is said to be uniaxial positive. The ellipsoid is elongated cigar-shaped as shown schematically in Figure 2a. The extraordinary axis is a slow axis.

Si au contraire l'indice extraordinaire ne est inférieur à l'indice ordinaire no, le milieu est dit uniaxe négatif. L'ellipsoïde est aplati en forme de coussin tel que représenté à la figure 2b. L'axe extraordinaire est un axe rapide. If, on the other hand, the extraordinary index is not lower than the ordinary index no, the middle is said to be uniaxial negative. The ellipsoid is flattened in the form of a cushion as shown in FIG. 2b. The extraordinary axis is a fast axis.

On repère l'inclinaison de l'axe optique pour un milieu uniaxe par les angles (0, (p) où # 0 est l'angle de l'axe optique par rapport à une perpendiculaire au plan de l'écran, # (p est la projection de l'axe optique dans le plan de l'écran repéré par rapport à la direction est-ouest. We find the inclination of the optical axis for a uniaxial medium by the angles (0, (p) where # 0 is the angle of the optical axis with respect to a perpendicular to the plane of the screen, # (p is the projection of the optical axis in the plane of the screen spotted with respect to the east-west direction.

Le retard Ro d'un film uniaxe est défini de la manière suivante Ro = (ne - no ) * d , où d correspond à l'épaisseur du film. The delay Ro of a uniaxial film is defined in the following manner Ro = (ne - no) * d, where d is the thickness of the film.

Si Ro > 0 le film est appelé uniaxe positif, Si Ro < 0 le film est appelé uniaxe négatif. If Ro> 0 the film is called uniaxial positive, If Ro <0 the film is called uniaxial negative.

Les écrans à cristaux liquides ont connu un très grand essor avec le développement des ordinateurs portables utilisant une technologie TFT, abréviation anglo-saxonne de Thin Film Transistor, et une cellule à cristal liquide TN abréviation de Twisted Nematic. Liquid crystal displays have seen a great expansion with the development of laptops using TFT technology, an abbreviation of Thin Film Transistor, and a TN liquid crystal cell abbreviated to Twisted Nematic.

La plupart des panneaux ou écrans à cristaux liquides souffrent d'un inconvénient majeur qui est l'angle de vue limité sous lequel on peut les observer: dès que l'on s'éloigne de la normale à la surface du panneau ou de l'écran, le contraste entre le blanc et le noir diminue considérablement et détériore l'image présentée. En effet, du fait de la biréfringence intrinsèque du cristal liquide, le niveau de contraste chute dès que l'observateur s'éloigne de la normale à l'écran et pour certaines zones d'observation les niveaux de gris s'inversent. _ Ce phénomène tolérable pour certaines applications doit absolument être compensé lorsqu'il s'agit de réaliser des écrans d'ordinateurs ou tous dispositifs de visualisation pouvant être consultés par plusieurs observateurs en même temps. Most LCD panels or screens suffer from a major drawback which is the limited viewing angle under which they can be observed: as soon as one moves away from the normal to the surface of the panel or the screen, the contrast between white and black decreases considerably and deteriorates the image presented. Indeed, because of the intrinsic birefringence of the liquid crystal, the level of contrast drops as soon as the observer moves away from the normal on the screen and for some observation zones the gray levels are reversed. This phenomenon, which is tolerable for certain applications, must absolutely be offset when it comes to making computer screens or any display device that can be consulted by several observers at the same time.

Les propriétés d'angle de vue d'un écran ou panneau de type LCD (écrans à cristaux liquides) s'évaluent généralement à partir d'un conoscope qui donne les courbes d'isocontraste en fonction de l'angle d'observation caractérisé par les deux angles suivants 0 = angle de l'observateur avec la normale de l'écran, = angle de la projection de la direction d'observation dans le plan de l'écran, repéré par rapport à l'axe Est-ouest (horizontale) La figure 3 représente le conoscope d'une cellule TN non compensée. Ce conoscope montre que la plage d'angles d'observation pour lesquelles le contraste est par exemple supérieur à 50 est faible. The angle-of-view properties of a LCD-type screen or panel (liquid crystal displays) are usually evaluated from a conoscope that gives the isocontrast curves as a function of the viewing angle characterized by the two following angles 0 = angle of the observer with the normal of the screen, = angle of the projection of the direction of observation in the plane of the screen, identified with respect to the East-West axis (horizontal Figure 3 shows the conoscope of an uncompensated TN cell. This conoscope shows that the range of observation angles for which the contrast is for example greater than 50 is small.

L'art antérieur divulgue différentes méthodes et structures ayant pour objectif de remédier au problème précité. The prior art discloses various methods and structures for remedying the aforementioned problem.

Multidomaines Une première approche consiste à modifier la structure de la cellule en créant dans chaque cellule élémentaire (pixel) plusieurs domaines dans lesquels l'ancrage du cristal liquide est différent. L'effet de moyennage ainsi obtenu réduit sensiblement le problème, mais conduit à augmenter la complexité dans le processus de fabrication de l'écran. Multidomains A first approach consists of modifying the structure of the cell by creating in each elementary cell (pixel) several domains in which the anchoring of the liquid crystal is different. The averaging effect thus obtained substantially reduces the problem, but leads to increased complexity in the screen manufacturing process.

Nouveaux effets électrooptiaues Une deuxième approche consiste à utiliser d'autres types de cellules cristal liquide où l'alignement, la nature du cristal liquide ou le principe d'adressage sont différents du TN (twisted Nematic). Certains tels que l'IPS (abréviation anglo-saxone de In Plane Switching), ont débouché sur des produits commerciaux présentant des qualités sensiblement équivalentes à celle du TN et possédant un angle de vue important. Toutefois ces cellules sont basées sur des effets complexes qui ne sont pas toujours maitrisés dans la fabrication d'écrans LCD. New electrooptic effects A second approach is to use other types of liquid crystal cells where the alignment, the nature of the liquid crystal or the addressing principle are different from TN (twisted Nematic). Some, such as the Interslope Switching (IPS), have resulted in commercial products with qualities substantially equivalent to that of TN and having a large angle of view. However, these cells are based on complex effects that are not always mastered in the manufacture of LCD screens.

Films biréfringents Une troisième approche ne modifie pas la structure de la cellule et corrige la biréfringence du cristal liquide par l'ajout d'un ou de plusieurs films biréfringents optimisés pour compenser l'effet du cristal liquide. Les problèmes d'angle de vue des cellules cristal liquide proviennent du caractère biréfringent du cristal liquide, qui transforme différemment la polarisation d'une onde lumineuse en fonction de son angle d'incidence. L'extinction entre polariseurs croisés n'étant possible que si la polarisation de sortie est linéaire, le noir n'est obtenu que pour les angles voisins de la normale à l'écran. L'adjonction de films possédant une biréfringence inverse permet de diminuer voire d'annuler cette biréfringence: La compensation d'une cellule de cristal liquide nécessite dans la plupart des cas de disposer de films de compensation d'axe optique dans le. plan ou perpendiculaire (angle d'inclinaison de l'axe optique autour de 0 et 90 désigné sous l'expression films dans le plan ) et de films d'axe optique oblique ou incliné par rapport au plan de l'écran à cristal liquide. Birefringent Films A third approach does not modify the structure of the cell and corrects the birefringence of the liquid crystal by adding one or more birefringent films optimized to compensate for the effect of the liquid crystal. The problems of angle of view of the liquid crystal cells come from the birefringent nature of the liquid crystal, which transforms differently the polarization of a light wave according to its angle of incidence. Cross-polarization extinction being possible only if the output polarization is linear, the black is obtained only for angles close to normal on the screen. The addition of films having an inverse birefringence makes it possible to reduce or even cancel this birefringence: The compensation of a liquid crystal cell requires in most cases to have optical axis compensation films in it. plane or perpendicular (angle of inclination of the optical axis around 0 and 90 referred to as films in the plane) and oblique or inclined optical axis films with respect to the plane of the liquid crystal screen.

Schématiquement, le ou les films dans le plan permettent de compenser les molécules situées au centre de la cellule (axe optique perpendiculaire au substrat). Le ou les films obliques compensent les molécules de la cellule de cristal liquide inclinées par rapport au substrat. Schematically, the film or films in the plane can compensate for molecules located in the center of the cell (optical axis perpendicular to the substrate). The oblique film or films compensate for the molecules of the liquid crystal cell inclined relative to the substrate.

Généralement les films biréfringents sont positionnés entre les polariseurs et les substrats de la cellule dans des configurations de géométrie diverses. Generally, the birefringent films are positioned between the polarizers and the substrates of the cell in various configurations of geometry.

La figure 4 montre un exemple de disposition de films biréfringents pour compenser en angle de vue une cellule cristal liquide. Figure 4 shows an example of arrangement of birefringent films to compensate in view of a liquid crystal cell.

La cellule de cristal liquide XL est positionnée entre un premier ensemble formé d'un polariseur 10 et d'un compensateur 11 constitué par exemple d'un film biréfringent et d'un deuxième ensemble formé d'un compensateur 12 et d'un analyseur 13. La référence 14 désigne le substrat de la cellule de cristal liquide. The liquid crystal cell XL is positioned between a first assembly formed of a polarizer 10 and a compensator 11 constituted for example by a birefringent film and a second assembly formed of a compensator 12 and an analyzer 13. The reference 14 designates the substrate of the liquid crystal cell.

Méthodes de réalisation de films biréfringents Différentes méthodes existent pour obtenir des films biréfringents dont certaines sont données ci-après à titre illustratif et nullement limitatif. Film plastique étiré L'étirement d'un film plastique (PVA poly vinyl alcool, polycarbonate, TAC tri acétate de cellulose) uni ou bidimensionnel permet d'obtenir toutes les biréfringences dans le plan , c'est-à-dire avec les axes de l'ellipsoïde des indices contenus dans le plan du film ou selon la normale (uniaxe type négatif ou uniaxe de type positif, biaxe). Toutefois, à l'heure actuelle, cette technologie ne permet pas d'obtenir des axes optiques inclinés. Comme il est souvent nécessaire de disposer de films biréfringents d'axe optique incliné par rapport au plan du film pour effectuer une compensation efficace, les performances des compensateurs s'en trouvent limitées. Methods for producing birefringent films Various methods exist for obtaining birefringent films, some of which are given below by way of illustration and in no way limitative. Stretched plastic film The stretching of a single or two-dimensional plastic film (PVA polyvinyl alcohol, polycarbonate, TAC tri cellulose acetate) makes it possible to obtain all the birefringences in the plane, that is to say with the axes of the ellipsoid of the indices contained in the plane of the film or according to the normal (uniaxial type negative or uniaxial type positive, biaxial). However, at present, this technology does not make it possible to obtain inclined optical axes. Since it is often necessary to have birefringent films of optical axis inclined relative to the plane of the film to effect effective compensation, the performance of the compensators are limited.

Les retards obtenus par cette technologie sont de l'ordre de 100 nm et plus. Pour certaines orientations de l'axe optique du film, il est difficile d'obtenir avec cette méthode des valeurs faibles de biréfringence et ceci de manière reproductible. Par exemple pour les valeurs appartenant à l'intervalle [-20, -60 nm]. The delays obtained by this technology are of the order of 100 nm and more. For some orientations of the optical axis of the film, it is difficult to obtain with this method low values of birefringence and this in a reproducible manner. For example for the values belonging to the interval [-20, -60 nm].

Films obliques Une technique efficace et connue pour compenser la biréfringence de type positive d'une cellule de cristal liquide nématique consiste à utiliser plusieurs films biréfringents de type négatif. Oblique films An efficient technique known to compensate for the positive type birefringence of a nematic liquid crystal cell consists in using several negative-type birefringent films.

Film Fuji Par exemple il est connu de coupler de chaque côté de la cellule un continuum de milieu uniaxe négatif obliques et un milieu uniaxe négatif dans le plan généralement obtenue par étirage d'un film plastique. Un tel film de compensation est par exemple divulgué dans le brevet US 5 583 679 ou dans la publication [1] ayant pour titre Application of a negative Fuji film For example it is known to couple on each side of the cell a continuum of oblique negative uniaxial medium and a negative uniaxial medium in the plane generally obtained by stretching a plastic film. Such a compensation film is, for example, disclosed in US Pat. No. 5,583,679 or in the publication [1] entitled Application of a negative.

biréfringence film to various LCD modes , et pour auteurs N.Mori et al, Proceedings SID 97, pp 11-88. birefringence film to various LCD modes, and for authors N.Mori et al, Proceedings SID 97, pp 11-88.

Le continuum de milieu uniaxe négatif incliné est obtenu à l'aide de molécules de cristal liquide discotiques polymérisées. Ce mode de compensation a donné lieu à un film commercialisé par la société FUJI désigné dans la suite de la description par film Fuji . The continuum of inclined negative uniaxial medium is obtained using polymerized discotic liquid crystal molecules. This mode of compensation has given rise to a film marketed by the company FUJI designated in the following description by Fuji film.

La solution de type Fuji comporte donc un continuum de milieu uniaxe négatif constitué d'un splay de molécules cristal liquide discotique polymérisées et d'un milieu uniaxe négatif d'axe optique perpendiculaire au substrat obtenu par étirement d'un film plastique (TAC) qui est également le substrat des polariseurs utilisés en visualisation, tel qu'il est explicité dans la publication [1] précitée. Le conoscope typique obtenu avec une compensation Fuji est donné à la figure 5. The Fuji-type solution therefore comprises a continuum of negative uniaxial medium consisting of a splay of polymerized discotic liquid crystal molecules and a negative uniaxial medium of optical axis perpendicular to the substrate obtained by stretching a plastic film (TAC) which is also the substrate polarizers used in visualization, as it is explained in the publication [1] above. The typical conoscope obtained with Fuji compensation is given in Figure 5.

Holographie Une autre méthode pour obtenir un uniaxe négatif est basée sur l'utilisation d'un réseau holographique. Lorsque le pas des franges est suffisamment faible par rapport à la longueur d'onde d'éclairement, l'hologramme fonctionne en form biréfringence et est équivalent à un milieu uniaxe de type négatif dont l'axe optique est confondu avec la normale au plan des strates d'indice. Une telle méthode de correction est par exemple décrite dans les brevets FR 2.754.609 et FR 2.778.000 ou encore dans le document ayant pour titre TN-LCD viewing angle compensation with holographic volume gratings et pour auteurs C.Joubert et al., Photonic West'99, Proceeding SPIE n 3635, 137-142 (1999). Holography Another method to obtain a negative uniaxe is based on the use of a holographic network. When the pitch of the fringes is sufficiently small compared to the wavelength of illumination, the hologram operates in birefringence form and is equivalent to a uniaxial medium of negative type whose optical axis is merged with the normal in terms of index strata. Such a correction method is described, for example, in patents FR 2 754 609 and FR 2 778 000, or else in the document whose title is TN-LCD, with compensation for holographic volume gratings and for authors C.Joubert et al., Photonic West'99, Proceeding SPIE No. 3635, 137-142 (1999).

L'invention concerne un dispositif de visualisation à cristal liquide comprenant un écran à cristal liquide muni sur au moins une de ses faces de moyens de correction de la biréfringence du cristal liquide. The invention relates to a liquid crystal display device comprising a liquid crystal screen provided on at least one of its faces with means for correcting the birefringence of the liquid crystal.

II est caractérisé en ce que la structure de compensation comporte au moins un film possédant une biréfringence en majorité uniaxe (négative) d'axe optique ayant une direction proche ou égale à la perpendiculaire au plan d'une face telle que l'écran de la cellule et au moins une couche holographique possédant une biréfringence négative d'axe optique oblique par rapport au plan de l'écran à cristal liquide. It is characterized in that the compensation structure comprises at least one film having a substantially uniaxial (negative) birefringence of optical axis having a direction close to or equal to the perpendicular to the plane of a face such that the screen of the cell and at least one holographic layer having a negative birefringence oblique optical axis with respect to the plane of the liquid crystal screen.

Le film possédant une biréféringence en majorité uniaxe d'axe optique ayant une direction proche ou égale à la perpendiculaire au plan de l'écran de la cellule est par exemple un film de type plastique étiré uniaxe ou un film de type holographique. The film having a substantially uniaxial bireféringence of optical axis having a direction close to or equal to the perpendicular to the plane of the screen of the cell is for example a uniaxial stretched plastic type film or a holographic type film.

Le film à majorité uniaxe correspond par exemple au substrat du polariseur de la cellule de cristal liquide. The uniaxial majority film corresponds for example to the polarizer substrate of the liquid crystal cell.

Selon un mode de réalisation, la couche holographique peut être est orientée de façon que la normale au plan des strates du film holographique fait un angle compris entre 20 et 70 avec la normale au plan de l'écran à cristal liquide. According to one embodiment, the holographic layer can be oriented so that the normal to the plane of the strata of the holographic film makes an angle of between 20 and 70 with the normal to the plane of the liquid crystal screen.

La couche holographique est par exemple constituée d'au moins deux films holographiques comportant chacun un réseau de strates ayant leur orientation propre. The holographic layer consists for example of at least two holographic films each comprising a network of strata having their own orientation.

Selon une variante de réalisation le dispositif comporte par exemple deux structures optiques de compensation disposées de part et d'autre de la cellule et chacune des structures peut comporter un film dans le plan et un film holographique ayant une biréfringence d'axe optique incliné par rapport à la normale à l'écran. According to an alternative embodiment, the device comprises, for example, two optical compensation structures arranged on either side of the cell and each of the structures may comprise a film in the plane and a holographic film having a birefringence with an optical axis inclined relative to to normal on the screen.

Le film dans le plan en majorité uniaxe peut présenter un retard compris entre -20 et -250 nm. The film in the uniaxial plane can have a delay between -20 and -250 nm.

La couche holographique présente par exemple une valeur de retard inférieure à -150 nm, de préférence comprise entre -10 et -100 nm. The holographic layer has, for example, a delay value of less than -150 nm, preferably of between -10 and -100 nm.

Le dispositif présentant une des caractéristiques mentionnées précédemment est par exemple utilisé pour compenser les effets de biréfringence dans des écrans de micro-ordinateurs. The device having one of the aforementioned characteristics is for example used to compensate for birefringence effects in microcomputer screens.

La structure de compensation selon l'invention permet avantageusement et de manière simple d'améliorer la compensation de la biréfringence des dispositifs de visualisation à cristal liquide pour augmenter l'angle de vision du dispositif de visualisation de façon simple. The compensation structure according to the invention advantageously and in a simple manner makes it possible to improve the compensation of the birefringence of the liquid crystal display devices in order to increase the viewing angle of the display device in a simple manner.

Une couche holographique unique permet en comparaison d'un splay de molécules de cristal liquide polymérisées une meilleure compensation que celle obtenue avec le film Fuji. In comparison with a splay of polymerized liquid crystal molecules, a single holographic layer provides better compensation than that obtained with the Fuji film.

Brève description des figures D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels # les figures 1 a et 1 b représentent schématiquement une cellule à cristal liquide dans un état non activé et dans un état activé, # les figures 2a et 2b, respectivement les ellipsoïdes d'un milieu uniaxe positif et uniaxe négatif, # la figure 3 montre le conoscope d'une cellule de cristal liquide n_on compensée, # la figure 4 décrit un exemple de cellule cristal liquide compensée en utilisant un film de l'art antérieur, # la figure 5 présente le conoscope obtenu avec l'amélioration du film Fuji, # la figure 6 représente schématiquement une structure selon l'invention, # la figure 7 est une vue éclatée d'un exemple de structure de compensation selon l'invention, # la figure 8 un conoscope obtenu avec la structure de la figure 7, # la figure 9 un conoscope obtenu avec une variante de réalisation de la structure de la figure 7. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the detailed description which follows and which is made with reference to the appended drawings, in which FIGS. 1 a and 1b schematically represent a liquid crystal cell. in an unactivated state and in an activated state, FIGS. 2a and 2b, respectively the ellipsoids of a positive uniaxial and negative uniaxial medium, FIG. 3 shows the conoscope of a compensated liquid crystal cell, FIG. 4 describes an example of a compensated liquid crystal cell using a film of the prior art, FIG. 5 shows the conoscope obtained with the improvement of the Fuji film, FIG. 6 schematically represents a structure according to the invention, FIG. 7 is an exploded view of an exemplary compensation structure according to the invention, FIG. 8 a conoscope obtained with the structure of FIG. 7, FIG. scope obtained with an alternative embodiment of the structure of FIG. 7.

L'invention concerne une structure de compensation destinée à être disposée dans un dispositif de visualisation à cristal liquide sur au moins une de ses faces. L'idée de l'invention consiste à associer de manière judicieuse un film dans le plan ayant une biréfringence en majorité uniaxe et négative avec un ensemble holographique ou film oblique composé d'un ou de plusieurs hologrammes de volume possédant un axe optique oblique par rapport au plan de l'écran à cristal liquide. The invention relates to a compensation structure intended to be arranged in a liquid crystal display device on at least one of its faces. The idea of the invention is to judiciously associate a film in the plane having a mostly uniaxial and negative birefringence with a holographic assembly or oblique film composed of one or more volume holograms having an oblique optical axis relative to to the plane of the liquid crystal screen.

La figure 6 représente de façon simplifiée un exemple d'agencement d'une structure de compensation pour une cellule à cristal liquide. Fig. 6 schematically shows an exemplary arrangement of a compensation structure for a liquid crystal cell.

Le dispositif comporte par exemple un premier polariseur 25 accolé à The device comprises for example a first polarizer 25 attached to

une première structure de compensation comportant un film dans le plan tel qu'un film plastique étiré 23 ayant une face 23a en contact avec le polariseur 25 et une deuxième face 23b accolée à une couche holographique 21 formée par exemple de deux films holographiques, FI et F2, une des faces 21b de la couche holographique étant en contact avec une face 20a de la cellule de cristal liquide 20, la cellule de cristal liquide 20, une deuxième structure de compensation comportant une couche holographique 22 formée de deux films holographiques sensiblement identiques aux deux films Fi et F2 mais orientés différemment accolée à une face 20b de la cellule de cristal liquide 20, et un film dans le plan tel qu'un film plastique étiré 24 dont une face 24a est en contact avec-la couche holographique et l'autre face 24b est en contact avec T un deuxième polariseur 26. a first compensation structure comprising a film in the plane such as a stretched plastic film 23 having a face 23a in contact with the polarizer 25 and a second face 23b contiguous to a holographic layer 21 formed for example of two holographic films, FI and F2, one of the faces 21b of the holographic layer being in contact with a face 20a of the liquid crystal cell 20, the liquid crystal cell 20, a second compensation structure comprising a holographic layer 22 formed of two holographic films substantially identical to the two films F 1 and F 2 but oriented differently contiguous to a face 20 b of the liquid crystal cell 20, and a film in the plane such as a stretched plastic film 24, one face 24 a of which is in contact with the holographic layer and the another face 24b is in contact with T a second polarizer 26.

Film dans le plan Le film dans le plan 24 est par exemple un film plastique étiré tel que décrit précédemment,- en majorité uniaxe, ou encore uniaxe en totalité. Il a notamment pour fonction de compenser au moins les molécules situées au centre de la cellule (axe perpendiculaire. au substrat et/ou, les molécules parallèles au substrat). Film in the plane The film in the plane 24 is for example a stretched plastic film as described above, - mostly uniaxial, or uniaxial in whole. Its function is notably to compensate for at least the molecules located at the center of the cell (axis perpendicular to the substrate and / or the molecules parallel to the substrate).

La valeur du retard Rf du film dans le plan , exprimée en valeur absolue, appartient par exemple dans l'intervalle [-20 nm, -250nm]. The value of the lag Rf of the film in the plane, expressed in absolute value, belongs for example to the interval [-20 nm, -250 nm].

Selon une variante de réalisation, le film étiré uniaxe est par exemple formé du substrat du polariseur ou encore du substrat du film holographique. According to an alternative embodiment, the uniaxial stretched film is for example formed of the polarizer substrate or the substrate of the holographic film.

Le film dans le plan peut aussi être un film holographique tel que décrit précédemment comportant un réseau de franges ou de strates enregistrées. La direction des franges est globalement parallèle ou perpendiculaire au substrat et déterminée par les conditions d'enregistrement de l'hologramme. The film in the plane can also be a holographic film as previously described comprising a network of fringes or registered layers. The direction of the fringes is generally parallel or perpendicular to the substrate and determined by the recording conditions of the hologram.

Ensemble holographique ou film oblique Le film oblique comporte par exemple une ou plusieurs couches d'hologramme de volume. Une telle couche a notamment pour fonction de compenser une partie des molécules inclinées de la cellule de cristal liquide. Holographic set or oblique film The oblique film comprises for example one or more layers of volume hologram. Such a layer serves in particular to compensate for a part of the inclined molecules of the liquid crystal cell.

L'hologramme de volume est par exemple un film holographique dans lequel un réseau de strates d'indices a été enregistré en volume. Dans un tel film l'axe optique se confond avec la normale au plan des strates. The volume hologram is for example a holographic film in which a network of index layers has been recorded in volume. In such a film, the optical axis merges with the normal plane of the strata.

Le film holographique est équivalent à un milieu uniaxe négatif et fonctionne en form biréfringence . II possède des propriétés de biréfringence artificielle pour des longueurs d'onde largement supérieures au pas des strates formant le réseau. Les strates d'indice modulées sinusoïdalement sont espacées d'un pas plus petit que la longueur d'onde qui les traverse. Ces strates constituent des hologrammes non diffractants pour la lumière d'utilisation du cristal liquide. The holographic film is equivalent to a negative uniaxial medium and functions as a birefringence form. It has artificial birefringence properties for wavelengths well above the pitch of the strata forming the network. The sinusoidally modulated index strata are spaced one step smaller than the wavelength that passes through them. These layers constitute non-diffracting holograms for the light of use of the liquid crystal.

Les franges peuvent être créées par des interférences en lumière ultraviolette dans un matériau photosensible. Le procédé d'enregistrement utilisé est par exemple décrit dans le brevet du demandeur FR 2.778.000. _ Retard du film Le retard Rh équivalent du réseau holographique en fonction de la modulation de son indice de réfraction An est obtenu par exemple à partir de la formule simple suivante

avec d : épaisseur du film no :indice moyen An : modulation de l'indice de réfraction Par exemple une valeur typique de On pour la réalisation d'un réseau holographique d'un photopolymère fabriqué par DuPont est égale à 0.045. Ce qui en prenant une épaisseur du film typique du film de 25 gm et un indice moyen no > 1,5 conduit à une valeur de retard Rh égal à -40 nm. Le calcul du retard est réalisé par exemple selon la méthode décrite par exemple dans la publication ayant pour titre TN-LCD viewing angle compensation with holographic volume gratings, C.Joubert et al., Photonic West'99, Proceeding SPIE n 3635, 137-142 (1999). The fringes can be created by interference in ultraviolet light in a photosensitive material. The recording method used is for example described in the applicant's patent FR 2 778 000. _ Movie delay The Rh equivalent delay of the holographic grating as a function of the modulation of its refractive index An is obtained for example from the following simple formula

with d: thickness of the film no: average index An: modulation of the refractive index For example a typical value of On for the production of a holographic network of a photopolymer manufactured by DuPont is equal to 0.045. By taking a typical film thickness of 25 gm and a mean index of no> 1.5 leads to a delay value Rh equal to -40 nm. The calculation of the delay is carried out for example according to the method described, for example, in the publication titled TN-LCD viewing angle compensation with holographic volume gratings, C.Joubert et al., Photonic West'99, Proceeding SPIE No. 3635, 137- 142 (1999).

Une couche holographique peut avoir un retard de valeur inférieure à -150 nm. A holographic layer may have a delay of less than -150 nm.

Chaque film peut avoir un retard appartenant à l'intervalle de valeurs [-10 nm ; -100 nm] par exemple. Each film may have a delay belonging to the range of values [-10 nm; -100 nm] for example.

Anales L'angle d'inclinaison de l'axe optique d'un film holographique de type oblique Fi peut faire un angle 0 compris entre 20 et 70 avec la normale au plan de ce film. Analges The angle of inclination of the optical axis of an oblique holographic film Fi can make an angle θ between 20 and 70 with the normal to the plane of this film.

La projection de l'axe optique des films holographique sur le plan du film fait un angle (p compris par exemple entre 0 et 360 . The projection of the optical axis of the holographic films on the plane of the film is at an angle (p, for example between 0 and 360.

Les angles 0 et cp associés à chaque film seront optimisés par simulation pour réaliser un compensateur efficace. The angles 0 and cp associated with each film will be optimized by simulation to achieve an effective compensator.

Les paramètres que l'on cherche à optimiser sont notamment # le retard Rp du film uniaxe négatif dans le plan pour un angle 0 sensiblement égal à 0 (axe optique perpendiculaire au plan de l'écran), # les trois valeurs (R F, 0 F, cpF) correspondant respectivement au retard R F du film uniaxe négatif oblique réalisé par holographie, à l'angle 0 F de son axe optique par rapport à la normale à l'écran, à l'angle cpF de la projection de l'axe optique dans le plan de l'écran. The parameters that we want to optimize include # the Rp delay of the negative uniaxial film in the plane for an angle 0 substantially equal to 0 (optical axis perpendicular to the plane of the screen), # the three values (RF, 0 F, cpF) respectively corresponding to the RF delay of the oblique negative oblique uniaxial film, at the angle 0 F of its optical axis relative to the normal on the screen, at the angle cpF of the projection of the axis optical in the plane of the screen.

Si le compensateur comporte plusieurs films holographiques, chaque trio associé (R F, 0 F, (pF) sera optimisé en tenant compte de l'ensemble de l'application. If the compensator comprises several holographic films, each associated trio (R F, 0 F, (pF) will be optimized taking into account the entire application.

L'optimisation du compensateur s'effectue par exemple à l'aide d'un programme du nom DINOS commercialisé par 1a société AUTRONIC- Melchers-GmbH capable de modéliser la transmission optique d'un empilement comportant une cellule de cristal liquide, un film de type Fuji comportant un TAC, ainsi qu'un film holographique. Compensator optimization is effected for example by means of a program of the DINOS name marketed by the company AUTRONIC-Melchers-GmbH capable of modeling the optical transmission of a stack comprising a liquid crystal cell, a film of Fuji type with a TAC, as well as a holographic film.

L'optimisation s'effectue par exemple en visualisant le conoscope de contraste obtenu pour une configuration donnée et en cherchant quelle variation sur les films de compensation va induire une amélioration de l'angle de vue. La solution finale, meilleure structure de compensation est obtenue par approximations et itérations successives. The optimization is done for example by visualizing the contrast conoscope obtained for a given configuration and by seeking which variation on the compensation films will induce an improvement of the angle of view. The final solution, better compensation structure is obtained by approximations and successive iterations.

Au minimum la structure du compensateur doit comporter au moins une demi-structure de compensation constituée d'un film dans le At least the structure of the compensator must comprise at least one half-structure of compensation consisting of a film in the

plan ayant une biréfringence en majorité uniaxe et négative et une ou plusieurs couches holographiques à axe optique incliné. plane having a predominantly uniaxial and negative birefringence and one or more inclined optical axis holographic layers.

Dans les différentes configurations envisagées, l'ensemble formé du film uniaxe négatif dans le plan et du ou des films holographiques associés présente une valeur de retard déterminée notamment pour compenser les effets de biréfringence de la cellule de cristal liquide. La disposition des structures de compensation n'est pas forcément symétrique par rapport à la cellule de cristal liquide. In the various configurations envisaged, the assembly formed of the uniaxial negative film in the plane and the associated holographic film or films has a delay value determined in particular to compensate for the birefringence effects of the liquid crystal cell. The arrangement of the compensation structures is not necessarily symmetrical with respect to the liquid crystal cell.

Les deux côtés de la cellule peuvent être pourvues de structure de compensation sensiblement identiques ou différentes. Both sides of the cell may be provided with substantially identical or different compensation structures.

Le film dans le plan peut être accolé à une paroi de la cellule de cristal liquide, ou encore disposé entre le polariseur et la couche holographique accolée dans ce cas à une face de la cellule de cristal liquide. Exemples de différentes structures de compensation selon l'invention Exemple d'une structure comportant un TAC et un film holographique La figure 7 représente une vue éclatée d'un tel exemple de réalisation. L'orientation du dispositif se fait par rapport aux directions Est- Ouest et Nord-Sud indiquées en bas de la figure. The film in the plane may be attached to a wall of the liquid crystal cell, or disposed between the polarizer and the holographic layer contiguous in this case to one side of the liquid crystal cell. Examples of different compensation structures according to the invention Example of a structure comprising a TAC and a holographic film FIG. 7 represents an exploded view of such an embodiment example. The orientation of the device is in relation to the East-West and North-South directions indicated at the bottom of the figure.

L'écran à cristal liquide 20 comporte par exemple un cristal liquide nématique en hélice. Ce cristal liquide est enserré entre deux lames de verre 31 et 32 dont les faces en contact avec le cristal liquide ont été traitées par frottement de façon à déterminer l'orientation des molécules en contact avec ces faces et leur inclinaison par rapport au plan des faces. Le sens de frottement de la face 31 est dirigé à -45 de la direction Ouest-Est. Le sens de frottement de la face 32 est dirigé à +45 de la même direction. Selon une configuration le polariseur 33 associé à la face 31 est orienté à 90 du sens de frottement de cette face. Le polariseur et l'analyseur sont donc orientés de 90 l'un de l'autre à quelques degrés près éventuellement. The liquid crystal screen 20 comprises, for example, a nematic liquid crystal in a helix. This liquid crystal is sandwiched between two glass plates 31 and 32 whose faces in contact with the liquid crystal have been treated by friction in order to determine the orientation of the molecules in contact with these faces and their inclination with respect to the plane of the faces . The direction of friction of the face 31 is directed to -45 of the West-East direction. The direction of friction of the face 32 is directed at +45 from the same direction. According to one configuration, the polarizer 33 associated with the face 31 is oriented at 90 of the direction of friction of this face. The polarizer and the analyzer are thus oriented 90 from each other to a few degrees possibly.

L'analyseur 33 associé à la face 31 est orienté à 90 du sens de frottement de la face. The analyzer 33 associated with the face 31 is oriented at 90 of the direction of friction of the face.

La structure de compensation accolée à la face 31 comporte par exemple un film dans le plan (0 = 0 ) 37 ou TAC ayant une valeur de retard de -140nm et un premier film holographique 35 dont l'axe optique fait The compensation structure contiguous to the face 31 comprises, for example, a film in the plane (0 = 0) 37 or TAC having a retardation value of -140 nm and a first holographic film 35 whose optical axis makes

un angle 0 égal à 56 , un angle (p égal à 225 , ayant une valeur de retard de -80 nm. an angle 0 equal to 56, an angle (p equal to 225, having a delay value of -80 nm.

La structure de compensation accolée à la face 32 de la cellule de cristal liquide est sensiblement identique et comporte un film holographique 38 ayant un axe optique dont l'angle 0 est égal à 56 `et un film 39 dans le plan constitué par un TAC ayant une valeur de retard de -140 nm. The compensation structure contiguous to the face 32 of the liquid crystal cell is substantially identical and comprises a holographic film 38 having an optical axis whose angle θ is equal to 56 `and a film 39 in the plane constituted by a TAC having a delay value of -140 nm.

La figure 8 présente les courbes d'isocontraste d'une cellule à cristal liquide TN compensée avec une structure telle que décrite à la figure 7, en fonction de la position d'observation exprimée en ( 0, (p ). On constate que l'angle de vue horizontal est très bon de l'ordre de +/- 70" pour l'isocontraste 160, l'angle vertical étant aussi bon +/- 50" isocontraste 160. FIG. 8 shows the isocontrast curves of a TN liquid crystal cell compensated with a structure as described in FIG. 7, as a function of the observation position expressed in (0, (p). The horizontal angle of view is very good on the order of +/- 70 "for the isocontrast 160, the vertical angle being also good +/- 50" isocontrast 160.

Ces résultats améliorent notablement la compensation habituellement obtenue par les dispositifs de l'art antérieur (figure 5) résultent de l'association judicieuse d'un film "dans le plan" ayant une biréfringence en majorité uniaxe, c'est-à-dire principalement uniaxe ou tout uniaxe et à biréfringence négative et d'un film holographique, ce de chaque côté de la cellule. These results significantly improve the compensation usually obtained by the devices of the prior art (FIG. 5) resulting from the judicious association of a film "in the plane" having a birefringence that is mostly uniaxial, that is to say mainly uniaxial or any uniaxial and negative birefringence and a holographic film, this on each side of the cell.

Exemple de structure avec deux films holographique La figure 9 représente les courbes d'isocontraste d'une cellule à cristal liquide TN compensée par une structure comportant un film étiré uniaxe négatif d'axe perpendiculaire au substrat de biréfringence 150 nm avec deux couches de film holographique F, et F2 ayant chacun un retard de 45 nm et un axe optique incliné de 15 "pour Fi et de 70" pour F2, la valeur de l'angle cp restant identique au cas précédent cette structure de compensation est symétrique de chaque côté de la cellule de cristal liquide. Example of structure with two holographic films FIG. 9 represents the isocontrast curves of a TN liquid crystal cell compensated by a structure comprising a negative uniaxial stretched film of axis perpendicular to the 150 nm birefringence substrate with two layers of holographic film F, and F2 each having a 45 nm delay and an optical axis inclined by 15 "for Fi and 70" for F2, the value of the angle cp remaining identical to the case preceding this compensation structure is symmetrical on each side of the liquid crystal cell.

Les exemples précédents concernant une cellule à cristal liquide TN compensée sont donnés à titre illustratif et nullement limitatif. The preceding examples relating to a compensated liquid crystal cell TN are given by way of illustration and in no way limitative.

Sans sortir du cadre de l'invention, la structure de compensation décrite précédemment peut être utilisée pour d'autres types de cellules de cristal liquide, par exemple dans des cellules de type STN (super twisted nematic). Without departing from the scope of the invention, the compensation structure described above can be used for other types of liquid crystal cells, for example in STN (super twisted nematic) cells.

Claims

1 - Display device comprising a liquid crystal cell element (20, 30) placed between two polarizers (25, 26) comprising at least one optical structure for compensating for birefringence variations of said liquid crystal depending on the angle of observation, characterized in that said compensation structure comprises at least one film (23, 24) having a birefringence mainly uniaxial (negative) optical axis having a direction close to or equal to the perpendicular to the plane of a face of the cell and at least one holographic layer (21, 22) having a negative birefringence of oblique optical axis with respect to the plane of the liquid crystal screen.

2 - Device according to claim 1 characterized in that the film having a substantially uniaxial bireféringence of optical axis having a direction close to or equal to the perpendicular to the plane of the screen of the cell is a uniaxially stretched plastic type film.

3 - Device according to claim 1 characterized in that the film having a substantially uniaxial birefringence optical axis having a direction close to or equal to the perpendicular of the screen of the cell is a holographic film.

4 - Device according to one of claims 2 or 3 characterized in that the uniaxial film corresponds to the polarizer substrate of the liquid crystal cell.

5 - Device according to one of claims 1 to 4 characterized in that the holographic layer consists of at least one film having a network of volume index plies.

6 - Device according to claim 5 characterized in that a holographic film is oriented so that the normal to the plane of the strata of the holographic film is at an angle between 20 and 70 with the normal to the plane of the liquid crystal screen.

7 - Device according to one of claims 1 to 4 characterized in that the holographic layer consists of at least two holographic films each having a network of strata having their own orientation.

8 - Device according to claim 1 characterized in that it comprises two optical compensation structures arranged on either side of the cell and in that each of the structures comprises a film in the plane and a holographic film having a birefringence optical axis inclined compared to normal on the screen.

9 - Device according to one of the preceding claims characterized in that the film in the largely uniaxial plane has a delay between -20 and -250 nm.

10 - Device according to one of the preceding claims characterized in that the holographic layer has a delay value less than -150 nm, preferably between -10 and -100 nm.

11 - Device according to one of the preceding claims used to compensate for birefringence effects in microcomputer screens.