FR2813128A1 - Dispositif de visualisation a cristal liquide a compensateur de birefringence - Google Patents
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Abstract
Dispositif d'affichage comportant un élément de cellule à cristal liquide (20) placé entre deux polariseurs (23, 28) comportant au moins une structure optique de compensation des variations de biréfringence dudit cristal liquide en fonction de l'angle d'observation. La structure optique de compensation comporte au moins un film d'axe oblique de type cristal liquide polymérisé (25, 26) adapté pour compenser au moins en partie les effets néfastes de la biréfringence naturelle du cristal liquide, associé à un hologramme de volume (24, 27) de faible retard adapté à améliorer le pouvoir compensateur dudit film.Application à des écrans de micro-ordinateurs.
Description
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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.
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.
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.
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.
La plupart des panneaux ou des 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 obervateurs en même temps 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 6 = angle de l'observateur avec la normale de l'écran, cp = 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 1 représente le conoscope d'une cellule TN non compensée. Ce conoscope montre que la plage d'angles d'observation pour lesquelles le contraste par exemple supérieur à 50 est faible.
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L'art antérieur divulgue différentes méthodes et structures ayant pour objectif de remédier au problème précité.
1) 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 moyenne ainsi obtenu réduit sensiblement le problème, mais conduit à augmenter la complexité dans le processus de fabrication de l'écran.
2) Nouveaux effets électrooptigues Une deuxième approche consiste à utiliser d'autres types de cellules 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 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 maîtrisés dans la fabrication d'écrans LCD.
3) 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. La philosophie de la compensation est la suivante :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.
Généralités sur films biréfringents Un milieu biréfringent est caractérisé par son ellipsoïde des indices, surface caractéristique de l'indice de propagation d'une onde lumineuse de polarisation et de direction donnée : les axes du repère propre de l'ellipsoïde constituent les axes propres du milieu et la longueur de ces
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axes est égale à l'indice de propagation de la lumière polarisée selon l'axe correspondant.
Si l'ellipsoïde est de section circulaire, le milieu est uniaxe . Pour un uniaxe, l'indice selon l'axe de révolution ou axe optique est appelé indice extraordinaire ne, l'indice selon les deux autres axes est l'indice ordinaire no comme représentés sur les figures 2a et 2b. Si l'indice extraordinaire ne est supérieur à l'indice ordinaire no le milieu est dit uniaxe positif, l'ellipsoïde est allongée en forme de cigare ( figure 2a). L'axe extraordinaire est l'axe lent. Si au contraire l'indice extraordinaire ne est inférieur à l'indice ordinaire no le milieu est dit uniaxe négatif, l'ellipsoïde est aplatie en forme de coussin ou d'assiette (figure 2b). L'axe extraordinaire est l'axe rapide.
L'écart entre ces deux indices est très faible, par exemple de l'ordre de 1%, mais il est suffisant pour introduire des modifications de polarisation très importantes.
Le milieu est biaxe si l'ellipsoïde n'est pas de révolution, c'est-à- dire s'il existe trois axes propres orthogonaux avec trois indices différents. On repère l'inclinaison de l'axe optique pour un milieu uniaxe par les angles (6, (p) où # 6 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.
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.
Si Ro > 0 le film est appelé uniaxe positif, Si Ro < 0 le film est appelé uniaxe négatif.
Les cristaux liquides sont des milieux uniaxes positifs, l'axe optique correspondant au directeur de la molécule de cristal liquide.
II existe de nombreuses combinaison de films biréfringents à base d'uniaxe ou de biaxe permettant d'améliorer l'angle de vue d'une cellule de cristal liquide en général et en particulier TN ou twisted nematic.
Généralement les films biréfringents sont positionnés entre les polariseurs et les substrats de la cellule dans des configurations de géométrie diverses.
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La figure 3 montre un exemple de disposition de films biréfringents pour compenser en angle de vue une cellule cristal liquide.
La cellule de cristal liquide 1 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.
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 abrégé anglo-saxon de poly vinyl alcool, polycarbonate, TAC abrégé anglo-saxon de tri acetate de cellulose) uni ou bidimensionnel permet d'obtenir toutes les biréfringences " dans le plan " (uniaxe type négatif ou uniaxe de type positif, biaxe), c'est-à- dire avec les axes de l'ellipsoïde des indices contenus dans le plan du film ou selon la normale. 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, les performances des compensateurs s'en trouvent limitées.
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].
Films obliques Une technique efficace et connue pour compenser la biréfringence de type positive d'une cellule de cristal de liquide nématique consiste par exemple à utiliser un film biréfringent de type négatif. Par exemple pour compenser une cellule TN de façon efficace, il faut disposer d'un film de type négatif dont l'axe optique est incliné par rapport au plan du substrat.
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Film FUJI II est connu de coupler de chaque côté d'une cellule TN un continuum de milieu uniaxe négatif obliques et un milieu uniaxe positif dans le plan généralement obtenu 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 négative biréfringence film to various LCD modes ", et pour auteurs 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 et désigné dans la suite de la description par film FUJI .
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 uniaxe négatif d'axe optique perpendiculaire au substrat obtenu par un film plastique (TAC) qui est également le substrat des polariseurs utilisés en visualisation, tel qu'il est explicité dans la publication [1] précitée.
Dans sa version commerciale actuelle le film FUJI est constitué d'un empilement comprenant un TAC (abréviation de triacétate de cellulose) et d'une couche de molécules discotiques polymérisées représentée à la figure 4.
Le substrat en TAC 20 du film FUJI est un film plastique étiré du type uniaxe négatif dont l'axe optique est perpendiculaire au plan des couches. Pour utiliser correctement le film FUJI, il convient de l'associer à un polariseur ayant lui-même un substrat en TAC de retard bien défini, le TAC du polariseur et le TAC du film FUJI étant collés l'un à l'autre. Les valeurs des retards des TAC sont de l'ordre de - 40 nm par exemple.
L'empilement préconisé par FUJI pour obtenir une bonne compensation doit comporter une couche de molécules discotiques polymérisées 21 et un film uniaxe négatif d'axe optique perpendiculaire au plan de retard - 80 nm.
La structure de la couche de molécules discotiques polymérisées est schématisée sur la figure 4.
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Le film Fuji est un film de compensation développé pour compenser un film de cristal liquide TN de 4.7 p,m d'épaisseur ep. En partant du polariseur, les molécules de cristal liquide s'inclinent de plus en plus. Au départ leur axe optique est incliné d'un angle (x égal à 4 par rapport à la normale à la surface jusqu'à avoir une inclinaison finale de 68 . Chaque film compense une demi-cellule de cristal liquide. La compensation d'une telle cellule de cristal liquide nécessite donc l'utilisation d'un film Fuji disposé de chaque côté de la cellule.
Le principe de compensation repose sur le fait que les molécule discotiques ayant une biréfringence inverse des molécules nématiques constituant la cellule de cristal liquide, chaque molécule discotique compense une molécule nématique d'axe optique parallèle.
La figure 5 représente les courbes d'isocontraste d'une cellule à cristal liquide compensée par un film commercialisé par la société FUJI. Un film de type FUJI est disposé de part et d'autre de la cellule de cristal liquide. 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 birefringence " et est équivalent à un milieu uniaxe de type négatif dont l'axe optique est confondu avec la normale au plan des franges. 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).
4) Amélioration des films Les films précédemment mentionnés, en particulier le film FUJI utilisant des molécules discotiques polymérisées, peuvent aussi voir leurs propriétés améliorées par adjonction d'un film de faible retard, de l'ordre de 20 à 50 nm d'orientation donnée. Ainsi il est possible d'associer le film Fuji précité à un film de type négatif de retard environ égal à -25 nm et d'axe optique situé par exemple dans le plan du substrat. Une orientation
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différente de l'axe optique est aussi possible. Un exemple d'une telle structure est donné dans l'article ayant pour titre " Improvement of the optical characteristics of a twisted-Nematic Display using negative in plane and splayed discotic films ", Proceeding SID 98, p 694 dont les auteurs sont T.A.Sergan et J.R.Kelly. Cet article préconise l'utilisation d'un film étiré dans le plan ayant un axe optique compris dans le plan de l'écran.
L'idée de l'invention consiste notamment à associer un hologramme de volume à un film de compensation de type Fuji afin d'améliorer le pouvoir de compensation du film. Les caractéristiques de l'hologramme de volume sont choisies notamment en fonction du film dont le pouvoir de compensation est à améliorer.
L'invention considère un axe optique d'inclinaison quelconque pour le film.
L'invention propose également, en plus de l'utilisation d'un film holographique, d'optimiser le TAC du film Fuji, l'association des deux améliorations (film holographique + optimisation TAC) permettent une amélioration très nette des performances du film Fuji.
La présente invention concerne un dispositif d'affichage comportant un élément de cellule à cristal liquide lacé entre deux polariseurs comportant au moins une structure optique de compensation des variations de biréfringence dudit cristal liquide en fonction de l'angle d'observation. II est caractérisé en ce que ladite structure optique de compensation comporte au moins un film d'axe oblique de type cristal liquide polymérisé adapté pour compenser au moins en partie les effets néfastes de la biréfringence naturelle du cristal liquide, associé à un hologramme de volume de faible retard adapté à améliorer le pouvoir compensateur dudit film.
Le film d'axe oblique peut être de type cristal liquide nématique ou discotique polymérisé.
L'hologramme est par exemple un film holographique ayant un axe optique dans le plan du film d'axe oblique ou encore un film holographique ayant un axe optique tilté par rapport au plan de ce film.
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La valeur du retard dudit hologramme de volume exprimée en valeur absolue est par exemple inférieure à -150 nm, de préférence comprise entre -10 et -100 nm.
L'ensemble holographique peut être constitué d'au moins deux films holographiques comportant chacun un réseau de strates ayant leur orientation propre.
Selon un mode de réalisation le film d'axe oblique comporte par exemple un film de type plastique étiré de biréfringence uniaxe négative de type TAC et en ce que la valeur du retard de ce film est adapté en fonction du film holographique et du film d'axe oblique.
La cellule à cristal liquide est par exemple de type nématique twisté.
Le dispositif selon l'invention est est utilisé par exemple pour compenser les effets de biréfringence dans des dispositifs de visualisation tels que des écrans de micro-ordinateurs.
L'invention présente notamment comme avantage d'améliorer la compensation apportée par les films biréfringents existant utilisés dans les structures de compensation des effets de biréfringence.
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 # la figure 1 montre le conoscope d'une cellule TN non compensée, # les figures 2a et 2b, respectivement les ellipsoïdes d'un milieu uniaxe de de type positif et de type négatif, # la figure 3 schématise une structure d'une cellule compensée, # la figure 4 schématise la structure du film de type Fuji, et la figure 5 un conoscope obtenu pour une cellule de cristal liquide compensée à l'aide d'un tel film, # la figure 6 représente un premier schéma d'une cellule compensée en utilisant une structure selon l'invention, # la figure 7 est un second schéma d'une cellule compensée selon l'invention,
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# la figure 8 est une vue éclatée de la structure décrite à la figure 6 comportant un film Fuji et un uniaxe négatif dans le plan holographique et la figure 9 le conoscope obtenu par cette structure, # la figure 10 est une vue éclatée d'une structure comportant un film Fuji et un uniaxe négatif oblique holographique et la figure 11 le conoscope obtenu par cette structure, # la figure 12 est une vue éclatée d'une structure selon l'invention comportant un film Fuji ayant un TAC amélioré et un film uniaxe négatif oblique holographique et la figure 13 le conoscope obtenu par cette structure.
II a été découvert que l'association d'un hologramme de volume ayant des paramètres judicieusement déterminés à un film d'axe optique incliné ou axe oblique, tel que le film de type FUJI améliore de façon notable le pouvoir de compensation du film. De plus, l'optimisation du TAC du film Fuji améliore également le conoscope obtenu avec la structure de compensation Fuji + hologramme.
La figure 6 représente de façon simplifiée 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.
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 21 et 22 (non représentées sur cette figure) 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 cristal liquide est disposé entre un premier polariseur 23, un hologramme de volume 24, un premier film 25 d'axe optique incliné par exemple commercialisé par la société Fuji, et un deuxième film 26 sensiblement identique, par exemple, au premier film 25, un hologramme de volume 27, et un deuxième polariseur 28. Les deux polariseurs sont par exemple orientés à 90 l'un de .l'autre, à quelques degrés près éventuellement.
L'invention s'applique aussi à tous les films cde compensation omportant au moins un milieu biréfringent dont les axes optiques sont
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obliques (par rapport au plan de l'écran à cristal liquide) ou inclinés dans le plan du film, par exemple les films d'axe optique incliné de type cristal liquide nématique polymérisée actuellement non commercialisés.
Film holographique ou film uniaxe négatif L'hologramme de volume est 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 d'indice.
Les caractéristiques de ce film holographique sont déterminées afin notamment d'améliorer le pouvoir de compensation du film d'axe optique incliné.
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'indices modulées sinsuoïdalement 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.
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 R,, équivalent du réseau holographique en fonction de la modulation de son indice de réfraction On est obtenu par exemple à partir de la formule simple suivante
avec d : épaisseur du film no : indice moyen On : modulation de l'indice de réfraction Par exemple une valeur typique pour An pour la réalisation d'un réseau holographique d'un photopolymère fabriqué par DuPont est égale à 0.045. Ce qui en prenant une épaisseur typique du film de 25 p.m et un
avec d : épaisseur du film no : indice moyen On : modulation de l'indice de réfraction Par exemple une valeur typique pour An pour la réalisation d'un réseau holographique d'un photopolymère fabriqué par DuPont est égale à 0.045. Ce qui en prenant une épaisseur typique du film de 25 p.m et un
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indice moyen no > 1,5 conduit à une valeur de retard R,, égal à - 40 nm. Le calcul du retard est effectué 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).
Chaque film peut avoir un retard inférieur à -150 nm et de préférence appartenant à l'intervalle de valeurs [- 10 nm ; - 100 nm].
Angles L'orientation de l'axe optique du film holographique se trouve dans le plan du film Fuji ou tilté par rapport au plan de ce film. L'angle d'orientation des strates d'indice est défini en fonction des caractéristiques du film.
L'angle d'inclinaison de l'axe optique d'un film holographique peut faire un angle A compris entre 0 et 90 avec la normale au plan de ce 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 .
Les angles 0 et (p associés à chaque film holographique seront optimisés par simulation pour réaliser un compensateur efficace.
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, (pF) correspondant respectivement au retard 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.
Si le compensateur comporte plusieurs films holographiques, chaque trio associé (R F, 0 F, (pF) doit être optimisé en tenant compte de l'ensemble de l'application.
L'optimisation du compensateur s'effectue par exemple à l'aide d'un programme du nom DINOS commercialisé par la 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 q'un film holographique.
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
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de vue. La solution finale, meilleure structure de compensation est obtenue par approximations et itérations successives.
L'ensemble holographique peut comporter un ou plusieurs films présentant chacun un réseau de strates ayant leur orientation propre.
II est aussi possible de modifier le TAC d'axe uniaxe négatif dans le plan du film Fuji. La modification consiste par exemple à étirer le TAC existant pour le film Fuji commercialisé afin de varier la valeur du retard, ceci en fonction de la compensation à apporter au film Fuji. Cette variation est introduite dans les étapes d'optimisation précédemment décrites.
La figure 7 représente une variante de la figure 6 où un hologramme 24, 27 est accolé sur chacune des faces de la cellule de cristal liquide 20 et le film de type FUJI 25, 26 est disposé entre un polariseur 23, 28 et un hologramme 24, 27.
La figure 8 représente une vue éclatée du schéma de la figure 6 comportant un film Fuji non décroisé associé à un uniaxe négatif ayant une valeur de retard de -25 nm.
L'écran à cristal liquide 30 comporte par exemple un cristal liquide nématique en hélice. Ce cristal liquide est enserré entre deux lames de verre 31, 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.
L'analyseur 34 associé à la face 32 est orienté à 90 du sens de frottement de la face.
La structure de compensation accolée à la face 31 comporte par exemple un premier film holographique 35 (uniaxe négatif) présentant une valeur de retard de l'ordre de -25 nm, des valeurs d'angles, 6 égale à 90 et (p égale à 135 , un film FUJI 36 tel que décrit précédemment ayant une valeur d'angle (p égale à 315 et son TAC 37 ayant une valeur de retard de
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-80 nm et un angle 0 égale à 0.
La structure de compensation accolée à la face 32 comporte par exemple un deuxième film holographique 38 présentant une valeur de retard de l'ordre de -25 nm, des valeurs d'angles, 0 égale à 90 et (p égale à 45 , et un film de type FUJI 39 tel que décrit précédemment ayant une valeur d'angle (p égale à 225 et son TAC 40 ayant une valeur de retard de -80 nm et un angle 0 égale à 0.
La figure 9 représente les courbes d'isocontraste de la cellule compensée décrite à la figure 8. Le conoscope montre une amélioration dans le pouvoir de compensation comparé au conoscope de la figure 4 représentatif du film Fuji commercialisé.
La figure 10 est une vue éclatée d'un exemple de structure selon l'invention où les pouvoirs de compensation du film Fuji commercialisé sont améliorés à l'aide d'un film uniaxe négatif oblique de retard égal à -25 nm.
Par rapport à la figure 8 seules les caractéristiques des films 38 et 35 sont changées.
La structure de compensation accolée à la face 31 comporte par exemple un premier film holographique 35 présentant une valeur de retard de l'ordre de -25 nm, des valeurs d'angles, 0 égale à 120 et (p égale à 135 , un film FUJI 36 tel que décrit précédemment ayant une valeur d'angle (p égale à 315 et son TAC 37 ayant une valeur de retard de -80 nm et un angle 0 égale à 0.
La structure de compensation accolée à la face 32 comporte par exemple un deuxième film holographique 38 présentant une valeur de retard de l'ordre de -25 nm, des valeurs d'angles, 0 égale à 60 et (p égale à 45 , et un film de type FUJI 39 tel que décrit précédemment ayant une valeur d'angle (p égale à 225 et son TAC 40 ayant une valeur de retard de -80 nm et un angle 0 égale à 0.
La figure 11 représente les courbes les courbes d'isocontraste de la cellule compensée décrite à la figure 10. On note une amélioration par rapport aux conoscopes obtenus aux figures 4 et 8.
<Desc/Clms Page number 14>
La figure 12 représente une variante où le TAC du film Fuji est amélioré par exemple en modifiant la valeur de son retard.
La figure 12 est une vue éclatée d'une cellule de cristal liquide compensée qui diffère de la structure décrite à la figure 10 par le TAC.
Le TAC du film Fuji dans cet exemple référencé 37 et 40 possède une valeur de retard de - 110 nm.
Les courbes d'isocontraste obtenue avec une telle structure et données à la figure 13 révèlent une amélioration par rapport aux conoscopes précédemment obtenus.
Différents agencements du film holographique et du film à améliorer peuvent être imaginés sans sortir du cadre de l'invention dont certaines sont données dans le tableau ci-après à titre illustratif et nullement limitatif.
<tb> Position <SEP> du <SEP> film <SEP> Fuji <SEP> Position <SEP> de <SEP> l'hologramme
<tb> 1 <SEP> Le <SEP> film <SEP> Fuji <SEP> est <SEP> disposé <SEP> entre <SEP> une <SEP> face <SEP> L'hologramme <SEP> est <SEP> disposé
<tb> de <SEP> la <SEP> cellule <SEP> de <SEP> cristal <SEP> liquide <SEP> et <SEP> une <SEP> entre <SEP> le <SEP> polariseur <SEP> et <SEP> le <SEP> film
<tb> face <SEP> d'un <SEP> hologramme <SEP> Fuji
<tb> 2 <SEP> Le <SEP> film <SEP> Fuji <SEP> est <SEP> disposé <SEP> entre <SEP> le <SEP> L'hologramme <SEP> est <SEP> disposé
<tb> polariseur <SEP> et <SEP> l'hologramme <SEP> entre <SEP> la <SEP> cellule <SEP> de <SEP> cristal
<tb> liquide <SEP> et <SEP> le <SEP> film <SEP> Fuji
Différentes dispositions des demi-structures de compensation 1 et 2 données dans le tableau.
<tb> 1 <SEP> Le <SEP> film <SEP> Fuji <SEP> est <SEP> disposé <SEP> entre <SEP> une <SEP> face <SEP> L'hologramme <SEP> est <SEP> disposé
<tb> de <SEP> la <SEP> cellule <SEP> de <SEP> cristal <SEP> liquide <SEP> et <SEP> une <SEP> entre <SEP> le <SEP> polariseur <SEP> et <SEP> le <SEP> film
<tb> face <SEP> d'un <SEP> hologramme <SEP> Fuji
<tb> 2 <SEP> Le <SEP> film <SEP> Fuji <SEP> est <SEP> disposé <SEP> entre <SEP> le <SEP> L'hologramme <SEP> est <SEP> disposé
<tb> polariseur <SEP> et <SEP> l'hologramme <SEP> entre <SEP> la <SEP> cellule <SEP> de <SEP> cristal
<tb> liquide <SEP> et <SEP> le <SEP> film <SEP> Fuji
Différentes dispositions des demi-structures de compensation 1 et 2 données dans le tableau.
La cellule de cristal liquide peut être encadrée de chaque côté par une structure de compensation de type 1 ou de type 2.
Elle peut aussi voir d'un côté la structure de type 1 et de l'autre côté la structure de type 2.
Sans sortir du cadre de l'invention, la cellule de cristal liquide peut être de type nématique twistée (TN).
<Desc/Clms Page number 15>
Claims (12)
- REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'affichage comportant un élément de cellule à cristal liquide (20) placé entre deux polariseurs (23,28) comportant au moins une structure optique de compensation des variations de biréfringence dudit cristal liquide en fonction de l'angle d'observation, caractérisé en ce que ladite structure optique de compensation comporte au moins un film d'axe oblique de type cristal liquide polymérisé (25,26) adapté pour compenser au moins en partie les effets néfastes de la biréfringence naturelle du cristal liquide, associé à un hologramme de volume (24,27) de faible retard adapté à améliorer le pouvoir compensateur dudit film.
- 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit film d'axe oblique est de type cristal liquide nématique ou discotique polymérisé.
- 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit hologramme est un film holographique ayant un axe optique dans le plan du film d'axe oblique.
- 4 -Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que ledit hologramme est un film holographique ayant un axe optique tilté par rapport au plan de ce film.
- 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la valeur du retard dudit hologramme de volume est inférieure à -150 nm, de préférence comprise entre -10 et -100 nm.
- 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en que l'ensemble holographique est constitué d'au moins deux films holographiques comportant chacun un réseau de strates ayant leur orientation propre.
- 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'une première face de la cellule à cristal liquide étant destinée à être<Desc/Clms Page number 16>située du côté d'un observateur est accolé à un premier film d'axe oblique lui-même accolé à un hologramme et en ce qu'une deuxième face de la cellule de cristal liquide est accolé à un deuxième film à axe oblique lui- même accolé à un hologramme .
- 8 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'une première face de la cellule à cristal liquide étant destinée à être située du côté d'un observateur est accolé à un premier hologramme lui- même accolé à un premier film d'axe oblique lui-même et en ce qu'une deuxième face de la cellule de cristal liquide est accolé à un deuxième film à axe oblique lui-même accolé à un hologramme.
- 9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'une première face de la cellule à cristal liquide étant destinée à être située du côté d'un observateur est accolé à un premier hologramme lui- même accolé à un premier film d'axe oblique lui-même et en ce qu'une deuxième face de la cellule de cristal liquide est accolé à un deuxième hologramme lui-même accolé à un deuxième film à axe oblique.
- 10 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que ledit film d'axe oblique comporte un film de type plastique étiré de biréfringence uniaxe négative tel qu'un TAC et en ce que la valeur du retard de ce film est adapté en fonction du film holographique et du film d'axe oblique.
- 11 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la cellule à cristal liquide est de type nématique twisté.
- 12 - Utilisation du dispositif selon l'une des revendications 1 à 11 pour compenser les effets de biréfringence dans des dispositifs de visualisation tels que des écrans de micro-ordinateurs.
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