WO2002014941A1 - Compensateur pour dispositif a ecran a cristal liquide - Google Patents

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WO2002014941A1
WO2002014941A1 PCT/FR2001/002615 FR0102615W WO0214941A1 WO 2002014941 A1 WO2002014941 A1 WO 2002014941A1 FR 0102615 W FR0102615 W FR 0102615W WO 0214941 A1 WO0214941 A1 WO 0214941A1
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liquid crystal
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holographic
birefringence
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WO2002014941A9 (fr
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Cécile Joubert
Bertrand Morbieu
Laurent Bignolles
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Thales
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133632—Birefringent elements, e.g. for optical compensation with refractive index ellipsoid inclined relative to the LC-layer surface
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133634—Birefringent elements, e.g. for optical compensation the refractive index Nz perpendicular to the element surface being different from in-plane refractive indices Nx and Ny, e.g. biaxial or with normal optical axis

Definitions

  • the present invention relates to liquid crystal display devices with birefringence compensation making it possible to significantly increase the viewing angle of the display device.
  • the material constituting the liquid crystal cell is basically a positive uniaxial birefringent medium due to the elongated structure of the molecules which compose it.
  • a twisted nematic cell comprises a thin layer of liquid crystal which has an inactive state (no electric field) in which the molecules of the crystal all remain parallel to the plane of the thin layer and an activated state in which an electric field perpendicular to the plane of the thin layer tends to orient the molecules perpendicular to the plane of the thin layer.
  • Figure 1a schematically represents 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, in general by friction, so that the molecules naturally tend to orient in a determined direction parallel to the walls.
  • the direction for wall 1 is perpendicular to the direction for wall 2.
  • the interaction between the molecules then produces at rest a helical stratified structure in which the molecules remain parallel to the plane of the thin layer but gradually rotate 90 ° between the two walls.
  • An input polarizer 3 allows only one direction of light polarization to enter the cell.
  • An output polarizer 4 leaves only one polarization direction out of the cell.
  • the walls of the cell are coated with transparent electrodes to allow activation of the cell, that is to say the application of an electric field perpendicular to the thin layer.
  • the polarizers are parallel to the directions of friction in order to let through 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 rubbed at other angles, for example at 45 ° from the directions of the polarizers.
  • the cell receives light with the polarization imposed by the input polarizer 3; it gradually rotates this polarization by 90 °, and the outgoing light with its polarization rotated by 90 ° comes out freely through the polarizer 4 which is crossed with the polarizer 3.
  • Structures with parallel and non-crossed polarizers also exist, they work d 'an opposite way.
  • This structure has complex birefringence properties and induces polarization variations which 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 thereof.
  • Twisted nematic liquid crystals are birefringent optical media.
  • Such a medium is an anisotropic optical medium in which the different polarizations of light do not all propagate at the same speed, that is to say that the optical index seen by light is different depending on the polarization, which therefore induces a different phase shift for the different polarizations.
  • the polarization of 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.
  • a birefringent medium Due to the birefringence linked to the molecular structure, a birefringent medium generally has its own axes which do not modify the polarization of light.
  • 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 reference frame of the ellipsoid constitute the three own axes of the medium.
  • the length of axes of the ellipsoid is equal to the propagation index of the light polarized along the corresponding axis: a light polarized along one of the axes of the ellipsoid will see its polarization unchanged and will undergo a propagation index corresponding to the length of this axis.
  • Birefringent media are said to be: > uniaxial if the ellipsoid is of revolution (circular section), that is to say ⁇ that there are two orthogonal axes of polarization for which the light propagates with the same index no said ordinary index and a third axis (according to the axis of revolution) said extraordinary axis or optical axis for which it propagates with a different index n e said extraordinary index.
  • ni, n 2 and n 3 indices ni, n 2 and n 3 .
  • ni, n 2 and n 3 indices ni, n 2 and n 3 .
  • the extraordinary index n e is greater than the ordinary index no, the medium is said to be uniaxial positive.
  • the ellipsoid is elongated in the shape of a cigar as shown diagrammatically in FIG. 2a.
  • the extraordinary axis is a slow axis.
  • the medium is said to be negative uniaxial.
  • the ellipsoid is flattened into a cushion as shown in Figure 2b.
  • the extraordinary axis is a fast axis.
  • ⁇ is the angle of the optical axis relative to a perpendicular to the plane of the screen
  • ⁇ is the projection of the optical axis in the plane of the screen identified with respect to the east-west direction.
  • FIG. 3 represents the conoscope of an uncompensated TN cell. This conoscope shows that the range of viewing angles for which the contrast is for example greater than 50 is small.
  • a first approach consists in 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 significantly reduces the problem, but leads to increasing the complexity in the process of manufacturing the screen. - New electrooptical effects
  • a second approach consists in using 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).
  • IPS abbreviation Anglo-Saxon de In Plane Switching
  • IPS abbreviation Anglo-Saxon de In Plane Switching
  • these cells are based on complex effects which are not always mastered in the manufacture of LCD screens. 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 angle of view problems of liquid crystal cells arise from the birefringent nature of liquid crystal, which transforms the polarization of a light wave differently depending on its angle of incidence. As extinction between crossed polarizers is only possible if the output polarization is linear, black is only obtained for angles close to normal on the screen.
  • films having a “reverse” birefringence makes it possible to reduce or even cancel this birefringence.
  • the compensation of a liquid crystal cell requires in most cases to have films for compensating the optical axis in the plane or perpendicular (angle of inclination of the optical axis around 0 ° and 90 ° designated under l (expression "films in the plane”) and films with an optical axis oblique or inclined with respect to the plane of the liquid crystal screen.
  • the film or films in the plane make it possible to compensate for the 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.
  • the birefringent films are positioned between the polarizers and the substrates of the cell in various geometry configurations.
  • FIG. 4 shows an example of an arrangement of birefringent films for compensating in angle of view a liquid crystal cell.
  • the liquid crystal cell X L is positioned between a first assembly formed by a polarizer 10 and a compensator 11 consisting for example of a birefringent film and a second assembly formed by a compensator 12 and an analyzer 13.
  • Reference 14 designates the substrate of the liquid crystal cell.
  • the delays obtained by this technology are of the order of 100 nm and more.
  • it is difficult to obtain with this method low values of birefringence and this in a reproducible manner.
  • the Fuji-type solution therefore comprises a continuum of negative uniaxial medium consisting of a “splay” of polymerized discotic liquid crystal molecules and of a “negative uniaxial medium” of optical axis perpendicular to the substrate obtained by stretching a plastic film.
  • TAC which is also the substrate for the polarizers used in visualization, as explained in the publication [1] mentioned above.
  • the typical conoscope obtained with Fuji compensation is given in Figure 5.
  • Holography Another method for obtaining a negative uniaxis is based on the use of a holographic network.
  • the hologram operates in “birefringence form” and is equivalent to a negative type uniaxial medium whose optical axis is coincident with the normal to plan of the index strata.
  • Such a correction method is for example described in patents FR 2,754,609 and FR 2,778,000 or even in the document having, as its title. “TN-LCD viewing angle compensation with holographie volume gratings” and for authors C. Joubert et al., Photonic West'99, Proceeding SPIE n ° 3635, 137-142 (1999).
  • 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.
  • the compensation structure comprises at least one film having a predominantly uniaxial (negative) birefringence of optical axis having a direction close to or equal to the perpendicular to the plane of a face such as the screen of the cell and at least one holographic layer having a negative birefringence with an optical axis oblique to the plane of the liquid crystal screen.
  • the film having a predominantly uniaxial bireferingence of optical axis having a direction close to or equal to the perpendicular to the plane of the cell screen is for example a film of the uniaxial stretched plastic type or a film of the holographic type.
  • the predominantly uniaxial film corresponds for example to the substrate of the polarizer of the liquid crystal cell.
  • the holographic layer can be oriented so that the normal to the plane of the strata of the holographic film makes an angle between 20 ° and 70 ° with the normal to the plane of the liquid crystal screen.
  • the holographic layer for example consists of at least two holographic films each comprising a network of strata having their own orientation.
  • the device comprises for example two optical compensation structures arranged on either side of the cell and each of the structures can comprise a film “in the plane” and a holographic film having a birefringence of inclined optical axis. compared to normal on screen.
  • the predominantly uniaxial “in-plane” film may have a delay of between -20 and -250 nm.
  • the holographic layer has for example a delay value of less than -150 nm, preferably between -10 and -100 nm.
  • the device having one of the characteristics mentioned above is for example used to compensate for the effects of birefringence in microcomputer screens.
  • 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.
  • a unique holographic layer allows a better compensation than that obtained with Fuji film in comparison with a “splay” of polymerized liquid crystal molecules.
  • FIGS. 1a 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 uniaxial negative medium,
  • FIG. 3 shows the conoscope of an uncompensated liquid crystal cell
  • FIG. 4 describes an example of a liquid crystal cell compensated using a film of the prior art
  • FIG. 5 presents 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 example of a compensation structure according to the invention, • FIG. 8 a conoscope obtained with the structure of FIG. 7,
  • FIG. 9 a conoscope obtained with an alternative embodiment of the structure of FIG. 7.
  • the invention relates to a compensation structure intended to be placed in a liquid crystal display device on at least one of its faces.
  • the idea of the invention consists in judiciously associating a film “in the plane” having a predominantly uniaxial and negative birefringence with a holographic assembly or “oblique film” composed of one or more volume holograms having an axis. optical oblique to the plane of the liquid crystal screen.
  • FIG. 6 shows a simplified example of an arrangement of a compensation structure for a liquid crystal cell.
  • the device comprises for example: a first polarizer 25 attached to * 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 attached to a holographic layer 21 formed for example of two holographic films , Fi and F 2 , 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 Fi and F 2 but oriented differently attached to a face 20b of the liquid crystal cell 20, and a film "in the plane” such that a stretched plastic film 24 of which one face 24a is in contact with the holographic layer and the other face 24b is in contact with
  • the film "in the plane” 24 is for example a stretched plastic film as described above, mostly uniaxial, or even uniaxial in its entirety. Its function in particular is to compensate at least the molecules located in the center of the cell (axis perpendicular to the substrate and / or the molecules parallel to the substrate).
  • the value of the delay Rf of the film "in the plane”, expressed in absolute value, belongs for example in the interval [-20 nm, -250nm].
  • the uniaxial stretched film is for example formed from the substrate of the polarizer or also from the substrate of the holographic film.
  • the film in the plane can also be a holographic film as described above comprising a network of fringes or of recorded layers.
  • the direction of the fringes is generally parallel or perpendicular to the substrate and determined by the conditions for recording the hologram.
  • Holographic set or "oblique film" is generally parallel or perpendicular to the substrate and determined by the conditions for recording the hologram.
  • the oblique film comprises for example one or more layers of volume holograms.
  • the function of such a layer is in particular to compensate for part of the inclined molecules of the liquid crystal cell.
  • the volume hologram is for example a holographic film in which a network of layers of indices has been recorded in volume. In such a film, the optical axis merges with the normal to the plane of the strata.
  • the holographic film is equivalent to a negative uniaxial medium and works in “birefringence form”. It has artificial birefringence properties for wavelengths much greater than the pitch of the strata forming the network.
  • the sinusoidally modulated index strata are spaced a step smaller than the wavelength passing through them. These strata constitute non-diffracting holograms for the light of use of the liquid crystal.
  • Fringes can be created by interference with ultraviolet light in a photosensitive material.
  • the recording method used is for example described in the applicant's patent FR 2,778,000.
  • Film delay The equivalent delay R h of the holographic network as a function of the modulation of its refractive index ⁇ n is obtained for example from the following simple formula:
  • ⁇ n modulation of the refractive index
  • a typical value of ⁇ n for producing a holographic network of a photopolymer manufactured by DuPont is equal to 0.045.
  • R h delay value
  • the delay is calculated for example according to the method described for example in the publication entitled “TN-LCD viewing angle compensation with holography volume gratings, C. Joubert et al., Photonic West'99, Proceeding SPIE n ° 3635, 137-142 (1999).
  • a holographic layer can have a delay of value less than -150 nm.
  • Each film can have a delay belonging to the range of values [- 10 nm; - 100 nm] for example. angles
  • the angle of inclination of the optical axis of a holographic film of oblique type Fi can make an angle ⁇ between 20 ° and 70 ° with the normal to the plane of this film.
  • the projection of the optical axis of the holographic films onto the film plane makes an angle ⁇ of, for example, between 0 ° and 360 °.
  • angles ⁇ and ⁇ associated with each film will be optimized by simulation to achieve an effective compensator.
  • the parameters that we seek to optimize are in particular • the delay Rp of the negative uniaxial film “in the plane” for an angle ⁇ substantially equal to 0 ° (optical axis perpendicular to the plane of the screen), • the three values ( RF, ⁇ F, ⁇ F) corresponding respectively to the RF delay of the oblique negative uniaxial film produced by holography, at the angle ⁇ F of its optical axis relative to the normal on the screen, at the angle ⁇ F of the projection of the optical axis in the plane of the screen.
  • each associated trio (R F, ⁇ F, ⁇ F) will be optimized taking into account the entire application.
  • the compensation is optimized for example using a program called DINOS marketed by the company AUTRONIC- elchers-GmbH capable of modeling the optical transmission of a stack comprising a liquid crystal cell, a film of Fuji type including a TAC, as well as a holographic film.
  • DINOS marketed by the company AUTRONIC- elchers-GmbH capable of modeling the optical transmission of a stack comprising a liquid crystal cell, a film of Fuji type including a TAC, as well as a holographic film.
  • optimization is carried out, for example, by viewing the contrast conoscope obtained for a given configuration and by looking for what variation on the compensation films will induce an improvement in the angle of view.
  • the final solution, better compensation structure, is obtained by successive approximations and iterations.
  • the compensator structure must include at least a half compensation structure made up of a film "in the plane ” • having a predominantly uniaxial and negative birefringence and one or more holographic layers with an inclined optical axis.
  • the assembly formed of the uniaxial negative film “in the plane” and of 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.
  • the two sides of the cell can be provided with substantially identical or different compensation structures.
  • the film in the plane can be attached to a wall of the liquid crystal cell, or alternatively disposed between the polarizer and the holographic layer attached in this case to one face of the liquid crystal cell.
  • Example of a structure comprising a TAC and a holographic film
  • FIG. 7 represents an exploded view of such an exemplary embodiment.
  • the orientation of the device is relative to the East-West and North-South directions indicated at the bottom of the figure.
  • the liquid crystal screen 20 comprises for example a helical nematic liquid crystal.
  • 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 so as to determine the orientation of the molecules in contact with these faces and their inclination relative to the plane of the faces .
  • the direction of friction of the face 31 is directed at -45 ° from the west-east direction.
  • the direction of friction of the face 32 is directed at + 45 ° in the same direction.
  • the polarizer 33 associated with the face 31 is oriented at 90 ° to the direction of friction of this face.
  • the polarizer and the analyzer are therefore oriented 90 ° from each other, possibly within a few degrees.
  • the analyzer 33 associated with the face 31 is oriented at 90 ° from the direction of friction of the face.
  • the compensation structure attached to the face 32 of the liquid crystal cell is substantially identical and comprises a holographic film 38 having an optical axis whose angle ⁇ is equal to 56 ° and a film 39 in the plane constituted by a TAC having a delay value of -140 nm.
  • FIG. 8 shows the isocontrast curves of a TN liquid crystal cell compensated with a structure as described in the figure
  • 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 Fi and F 2 each having a delay of 45 nm and an inclined optical axis of 15 ° for Fi and 70 ° for F 2 , the value of the angle ⁇ remaining identical to the previous case this compensation structure is symmetrical on each side of the liquid crystal cell.

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Abstract

Dispositif d'affichage comportant un élément de cellule à cristal liquide (20, 30) placé entre deux polariseurs (25, 26) comportant au moins une structure optique de compensation des variations de biréfringence dudit cristal liquide en fonction de l'angle d'observation. La structure structure de compensation comporte au moins un film (23, 24) possédant une biréfringence en majorité uniaxe d'axe optique ayant une direction proche ou égale à la perpendiculaire au plan de l'écran de la cellule et au moins une couche holographique (21, 22) possédant une biréfringence négative d'axe optique oblique par rapport au plan de l'écran à cristal liquide. Application à des écrans de micro-ordinateurs.

Description

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.
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.
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.
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.
La figure 1a 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.
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 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.
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.
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.
Dans l'état non activé (figure 1a), 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.
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.
Le fonctionnement est le plus efficace quand l'incidence de la lumière est normale au plan de la couche mince de cristal liquide. 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. 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.
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.
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.
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.
"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.
Les milieux biréfringents sont dits : > uniaxe si l'ellipsoïde est de révolution (section circulaire), c'est-à-dir© 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 ;
> biaxe si l'ellipsoïde n'est pas de révolution, c'est-à-dire si les trois axes propres orthogonaux ont trois indices différents ni, n2 et 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). 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.
Si au contraire l'indice extraordinaire ne est inférieur à l'indice ordinaire n0, 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.
On repère l'inclinaison de l'axe optique pour un milieu uniaxe par les angles (θ, φ) où
• θ est l'angle de l'axe optique par rapport à une perpendiculaire au plan de l'écran,
• φ est la projection de l'axe optique dans le plan de l'écran repéré par rapport à la direction est-ouest.
Le retard R0 d'un film uniaxe est défini de la manière suivante : Ro = (ne- n0 ) * 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.
Art antérieur 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 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.
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 : θ = angle de l'observateur avec la normale de \'écran, φ = 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.
L'art antérieur divulgue différentes méthodes et structures ayant pour objectif de remédier au problème précité. 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. - Nouveaux effets électrooptiques
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 maîtrisés dans la fabrication d'écrans LCD. 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.
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. Généralement les films biréfringents sont positionnés entre les polariseurs et les substrats de la cellule dans des configurations de géométrie diverses.
La figure 4 montre un exemple de disposition de films biréfringents pour compenser en angle de vue une cellule cristal liquide. 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.
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.
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 liquide nématique consiste à utiliser plusieurs films biréfringents de type négatif. 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 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 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 «milieu uniaxe négatif » d'axe optique perpendiculaire au substrat obtenu par etirement 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.
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 holographie volume gratings » et pour auteurs C.Joubert et al., Photonic West'99, Proceeding SPIE n°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.
Il 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. 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. Le film à majorité uniaxe correspond par exemple au substrat du polariseur de la cellule de cristal liquide.
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.
La couche holographique est par exemple constituée d'au moins deux films holographiques comportant chacun un réseau de strates ayant leur orientation propre.
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.
Le film « dans le plan » en majorité uniaxe peut présenter un retard compris entre -20 et -250 nm.
La couche holographique présente par exemple une valeur de retard inférieure à -150 nm, de préférence comprise entre -10 et -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.
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. 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. 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 1a et 1b 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 non 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.
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.
La figure 6 représente de façon simplifiée un exemple d'agencement d'une structure de compensation pour une cellule à cristal liquide.
Le dispositif comporte par exemple : un premier polariseur 25 accolé à * 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
* un deuxième polariseur 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).
La valeur du retard Rf du film « dans le plan », exprimée en valeur absolue, appartient par exemple dans l'intervalle [-20 nm, -250nm].
Selon une variante de réalisation, le film étiré uniaxe est par exemple formé du substrat du polariseur ou encore du substrat du film holographique.
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. 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. 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.
Le film holographique est équivalent à un milieu uniaxe négatif et fonctionne en « form biréfringence ». Il 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.
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 Δn est obtenu par exemple à partir de la formule simple suivante :
Δn2 Rn = - x d nn
' avec d : épaisseur du film no : indice moyen
Δn : modulation de l'indice de réfraction Par exemple une valeur typique de Δn 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 μm et un indice moyen n0 > 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 holographie volume gratings, C.Joubert et al., Photonic West'99, Proceeding SPIE n°3635, 137-142 (1999).
Une couche holographique peut avoir un retard de valeur inférieure à -150 nm. Chaque film peut avoir un retard appartenant à l'intervalle de valeurs [- 10 nm ; - 100 nm] par exemple. Angles
L'angle d'inclinaison de l'axe optique d'un film holographique de type oblique Fi peut faire un angle θ compris entre 20 ° et 70 ° 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 φ compris par exemple entre 0° et 360°.
Les angles θ et φ associés à chaque film 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 θ sensiblement égal à 0° (axe optique perpendiculaire au plan de l'écran), • les trois valeurs (R F, θ F, ΦF) correspondant respectivement au retard R F du film uniaxe négatif oblique réalisé par holographie, à l'angle θ F de son axe optique par rapport à la normale à l'écran, à l'angle φFde la projection de l'axe optique dans le plan de l'écran.
Si le compensateur comporte plusieurs films holographiques, chaque trio associé (R F, θ F, ΦF) sera 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- elchers-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.
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.
Au minimum la structure du compensateur doit comporter au moins une demi-structure de compensation constituée d'un film « dans le plan »• ayant une biréfringence en majorité uniaxe et négative et une ou plusieurs couches holographiques à axe optique incliné.
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.
Les deux côtés de la cellule peuvent être pourvues de structure de compensation sensiblement identiques ou différentes.
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.
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.
L'analyseur 33 associé à la face 31 est orienté à 90° du sens de frottement de la face.
La structure de compensation accolée à la face 31 comporte par exemple un film « dans le plan » (θ = 0 ) 37 ou TAC ayant une valeur de retard de -140nm et un premier film holographique 35 dont l'axe optique fait un angle θ égal à 56 °, un angle φ égal à 225°, ayant une valeur de retard de -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 θ est égal à 56 °et un film 39 dans le plan constitué par un TAC ayant une valeur de retard de -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 ( θ, φ ). 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.
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.
Exemple de structure avec deux films holographiques 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 Fi 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 φ restant identique au cas précédent cette structure de compensation est symétrique de chaque côté de la cellule de cristal liquide.
Les exemples précédents concernant une cellule à cristal liquide TN compensée sont donnés à titre illustratif et nullement limitatif. 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).

Claims

REVENDICATIONS
1 - Dispositif d'affichage comportant un élément de cellule à cristal liquide (20, 30) placé entre deux polariseurs (25, 26) 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 de compensation comporte au moins un film (23, 24) possédant une biréfringence en majorité uniaxe (négative) d'axe optique ayant une direction proche ou égale à la perpendiculaire au plan d'une face de la cellule et au moins une couche holographique (21 , 22) possédant une biréfringence négative d'axe optique oblique par rapport au plan de l'écran à cristal liquide.
2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que 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 un film de type plastique étiré uniaxe.
3 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le film possédant une biréfringence en majorité uniaxe d'axe optique ayant une direction proche ou égale à la perpendiculaire de l'écran de la cellule est un film holographique.
4 - Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que le film à majorité uniaxe correspond au substrat du polariseur de la cellule de cristal liquide.
5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la couche holographique est constituée d'au moins un film comportant un réseau de strates d'indices en volume. 6 - Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'un film holographique est orienté 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.
7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la couche holographique est constituée d'au moins deux films holographiques comportant chacun un réseau de strates ayant leur orientation propre.
8 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte deux structures optiques de compensation disposées de part et d'autre de la cellule et en ce que chacune des structures comporte un film « dans le plan » et un film holographique ayant une biréfringence d'axe optique incliné par rapport à la normale à l'écran.
9 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le film « dans le plan » en majorité uniaxe présente un retard compris entre -20 et -250 nm.
10 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la couche holographique présente une valeur de retard inférieure à -150 nm, de préférence comprise entre -10 et -100 nm.
11 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes utilisé pour compenser les effets de biréfringence dans des écrans de micro-ordinateurs.
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