CN1460199A - 液晶显示设备 - Google Patents
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Abstract
一种液晶显示设备，它具有：液晶显示器，该显示器在一对在其上带电极的基片之间具有手征性向列相液晶体，且通过使用液晶体的选择性反射进行显示；以及用于通过向电极施加电压而驱动液晶体的驱动电路。当向手征性向列相液晶体施加规定强度的电场时，液晶体在没有解扭曲的条件下改变螺旋轴的方向。利用该特性，可通过改变施加在其上电场的方向来改变液晶体螺旋轴的方向，并由此，液晶体被设为平面状态或聚焦圆锥状态。以该方式，在液晶体上实现写入。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示器，更确切地说是涉及在一对基片之间具有呈现胆甾相的液晶体并通过使用液晶体的选择性反射进行显示的液晶显示器。
发明背景
近年来，已发展并提供了多种液晶显示器。在这些种类中，反射性液晶显示器通过反射环境的(外部光线)光线进行显示。因此，相比透射型液晶显示器，反射型液晶显示器的显示只消耗较少的电功率，而且因为这个原因，这种类型的液晶显示器被用作诸如移动电话之类的移动设备的显示器。另外，已研究和发展了消耗较少电功率的显示器，而且已提出了具有存储效果的反射型液晶显示器。
在SID国际讨论会技术论文摘要第29卷第897页上，披露了具有存储效果的反射型液晶显示器的操作模式。在该操作模式下，手征性向列相液晶体的排列状态在平面状态(选择性反射状态)和聚焦圆锥状态(透射状态)之间切换，从而液晶显示器进行显示。平面状态和聚焦圆锥状态是稳定的，而且一旦液晶体被设置为任何一种状态，只要不施加外力，液晶体都会永久地保持着该状态。换言之，一旦在液晶显示器上写入图像，即使关闭电源之后，图像仍将保持显示着。因而，可将这种液晶显示器用作具有存储效果的反射型液晶显示器。
在上述参考中披露的反射型液晶显示器是这样的一种结构，其中，在各个基片上分别带电极的一对基片之间充满手征性向列相液晶体。因为该电极，电场在垂直于基片的方向上起作用，而且通过控制电场的强度和/或施加时间，将液晶体设置在指定的状态(平面状态或聚焦圆锥状态)。
当以充足长的时间向液晶体施加高于解扭曲液晶体的阈值电压的电压时，液晶体完全进入同型状态(其中，液晶体分子的较长轴垂直于基片)。该状态不是稳定的，而且当电场在随后被关闭时，液晶体会扭曲。从同型状态突然消除电场时，液晶体就变成平面状态。当电场逐渐被消除时，液晶体就变成聚焦圆锥状态。
当对处于聚焦圆锥状态的液晶体施加高于解扭曲液晶体的阈值电压的脉冲电压(脉冲电压所具有的宽度可使部分液晶体变成同型状态)时，液晶体就变成同型状态且随后当完成脉冲电压的施加之后再变成平面状态。通过控制脉冲电压的宽度和幅值，可控制液晶体变成平面状态的速度，并因此有可能显示中间色。
但是，使用手征性向列相液晶体的液晶显示器有需要高电压在显示器上写入图像的缺点。特别地，当将新的图像写到已处于聚焦圆锥状态或平面状态的液晶体上时，即，在已被写入图像的液晶体上，液晶体必须是解扭曲之后且被设为同型状态一次，这需要高的驱动电压。在同型状态下，可见光被吸收到设置在液晶显示器后侧的光吸收层中，而且整个屏幕瞬间变得漆黑并难以看见。
本发明的目的是提供一种液晶显示器，它由低电压驱动，且具有的屏幕在向其上写入图像的过程中不是难以看见的。
发明内容
为了达到这个目的，根据第一发明的液晶显示设备包含：液晶显示器，它在一对基片之间具有呈现胆甾相的液晶体，而且利用液晶体的选择性反射进行显示；以及驱动液晶显示器的驱动器，且在该显示设备中，当无电压向液晶体施加时，它能够保持在聚焦圆锥状态或平面状态，且该驱动器可以在没有完全解扭曲呈现胆甾相的液晶体的条件下改变液晶体螺旋轴的方向。该驱动器通过改变施加在液晶体上的电场方向能较佳地改变液晶体螺旋轴的方向。
根据第二发明的液晶显示设备包含：液晶显示器，它在一对基片之间具有呈现胆甾相的液晶体，而且利用液晶体的选择性反射进行显示；以及通过向液晶体施加电场而驱动液晶显示器的驱动器，且在该显示设备中，驱动器能够改变施加在液晶体上的电场方向。较佳地，该驱动器可以在没有完全解扭曲呈现胆甾相的液晶体的条件下改变液晶体螺旋轴的方向。
当向呈现胆甾相的液晶体提供低于解扭曲液晶体的阈值电压的电压时，如果液晶体具有各向异性为正的介电常数，则液晶体的螺旋轴将垂直于电场的方向。以这种方式，就有可能在解扭曲的条件下，将液晶体的螺旋轴设置为基本垂直或基本平行于基片。换言之，就能在没有把液晶体重设为同型状态的条件下，将液晶体设置为聚焦圆锥状态或平面状态。将液晶体直接设为聚焦圆锥状态或平面状态所需要的电压低于解扭曲液晶体(将液晶体重设为同型状态)的阈值电压，而且比起常规的液晶显示器，该驱动电压较低。同样，因为液晶体未变成同型状态，在向显示器写入的过程中也不会出现整个屏幕瞬间漆黑的麻烦。
作为改变液晶体螺旋轴方向的外力，磁场、温度和压力与电场一样有用。
在根据第一发明和第二发明的液晶显示设备中，可为每个基片提供一个电极。基片中至少有一个提供多个电极以产生平行于基片的电场。驱动器较佳地将液晶体螺旋轴的方向改变为垂直和平行于基片的方向。
通过改变由基片之间的电极所产生的电场方向，改变了在基片之间充满的呈现胆甾相的液晶体的螺旋轴方向，并从而可在液晶体上实现理想的写入。特别地，通过将液晶体的螺旋轴设定为垂直或平行于基片的方向，则可以在没有通过同型状态的条件下直接将液晶体设为平面状态或聚焦圆锥状态。
在根据第一发明和第二发明的液晶显示设备中，液晶显示器可包含多个像素。在该情况下，驱动器可不重设液晶体而设置一定区域中每个像素中液晶体的螺旋轴，在该区域根据图像数据以规定的方向写入。另外，驱动器首先重设被写入区域中的所有像素，使得螺旋轴在整个区域被设定为第一方向，并在此后根据图像数据设定规定的像素，从而将规定像素中的螺旋轴设为第二方向。
如果在后面的例子中，液晶体具有各向异性为正的介电常数，则较佳地，驱动器将液晶体重设为聚焦圆锥状态作为第一方向。另一方面，如果液晶体具有各向异性为负的介电常数，则较佳地驱动器将液晶体重设为平面状态。
根据第三发明的液晶显示设备包含：液晶显示器，它在一对在其上带电极的基片之间具有呈现胆甾相的液晶体，且利用液晶体的选择性反射进行显示；对设置在基片上的电极施加电压的电压施加部分。在该显示设备中，基片中至少有一个提供由多个电极组成的第一电极组和由多个电极组成且位于不同于第一电极组水平面的第二电极组，且该电压施加部分能够向第一电极组、第二电极组以及设置在彼此独立的其它基片上的第三电极施加电压。
在根据第三发明的液晶显示设备中，因为在一个基片上设置的第一电极组和第二电极组和在其它基片上设置的第三电极，并且因为能够向彼此独立的三组电极施加电压的电压施加部分，所以可以改变液晶体螺旋轴的方向，并从而实现写入。
在根据第三发明的液晶显示设备中，第一电极组和第二电极组中的至少一组可包含多个电极单元，能同时向每个电极单元提供电压。同时，也可在除了设置第一和第二电极组基片的基片上设置一种电极。
同时，较佳地在第一电极组和第二电极组之间也可设置绝缘层。第一电极组中电极的宽度和第二电极组中电极的宽度可以彼此不同。第一电极组和第二电极组中至少一组可以为叉指换能器，且另外，在第一电极组和第二电极组中的至少一组中，可在电极之间具有桥式电极引线。
第一电极组和第二电极组中至少一组中电极的宽度较佳地小于像素的尺寸。可在第一电极组和第二电极组中至少一组中包括扫描电极。同时，可以一定的方式在每个基片上设置第一电极组和第二电极组，使得在一片基片上的第一电极组和第二电极组与另一基片上的第一电极组和第二电极组相对称。设置在基片上的电极可实现简单的矩阵驱动。
此外，在远离液晶体的第一电极组或第二电极组中的电极具有的宽度大于在邻近于液晶体的其它电极组中电极的宽度，而且电压施加部分可以V1-V2和V1-V3具有相同极性的方式，向邻近于液晶体的电极组施加电压V1，向远离液晶体的电极组施加电压V2，向设置在其它基片上的第三电极施加电压V3。在该情况下，较佳地V2＝V3。在远离液晶体的第一电极组和第二电极组中的电极所具有的宽度大于在邻近于液晶体的其它电极组中的电极，而电压施加部分可以V1＝V3的方式向邻近于液晶体的电极组施加电压V1，向远离液晶体的电极组施加电压V2，向设置在其它基片上的第三电极施加电压V3。
附图简述
本发明的各种目的及特征将从以下参考附图的描述中变得明显：
图1描绘了手征性向列相液晶体；
图2(A)和图2(B)是本发明第一实施例的液晶显示器的剖面图，图2(A)显示了平面状态，而图2(B)显示了聚焦圆锥状态；
图3(A)、图3(B)和图3(C)是第一实施例的液晶显示器的剖面图，它显示了施加电压的典型方式；
图4是液晶显示器的立体图，它显示了第一实施例中的第一种典型电极结构；
图5是液晶显示器的立体图，它显示了第一实施例中的第二种典型电极结构；
图6(A)和图6(B)是具有桥式电极的平面图；
图7(A)和图7(B)是本发明第二实施例的液晶显示器的剖面图，图7(A)显示了平面状态，图7(B)显示了聚焦圆锥状态；
图8是液晶显示器的立体图，它显示了第二实施例中的典型电极结构；
图9是叉指换能器的平面图；
图10(A)和图10(B)是本发明第三实施例的液晶显示器的剖面图，图10(A)显示了平面状态，图10(B)显示了聚焦圆锥状态；
图11是显示典型电极结构的第三实施例的液晶显示器的立体图；以及
图12(A)和图12(B)是叉指换能器的平面图。
实施本发明的最佳方式
将参考附图对根据本发明液晶显示器的实施例进行描述。(对原理的说明；见图1)
根据本发明的液晶显示器通过变化螺旋轴使之与基片成特定的角度，较佳将螺旋轴设为垂直或平行于基片，从而进行显示。首先，描述驱动原理。作为改变液晶体螺旋轴的方式可能是电场、磁场、温度和压力；但是在以下的描述中，使用容易控制的电场。
当对具有各向异性为正的介电常数的手征性向列相液晶体提供高于改变液晶体螺旋轴方向的阈值电压并低于解扭曲液晶体分子的阈值电压的电压时，螺旋轴的方向将转变为垂直于电场。
通过利用该现象，在一对基片之间具有手征性向列相液晶体的液晶显示器中，当电场在垂直于基片的方向上作用时，液晶体的螺旋轴就变为平行于基片(进入聚焦圆锥状态)。另一方面，当电场在平行于电场的方向上作用时，螺旋轴就变为垂直于基片(进入平面状态)。
手征性向列相液晶体是一种典型的呈现胆甾相的液晶体。可通过向向列相液晶体添加一定量的手征性剂来获得手征性向列相液晶体。如图1所示，手征性向列相液晶体通常具有这样的结构，其中，棍状液晶体分子被螺旋并因此呈现胆甾相。当光线从平行于螺旋轴的方向入射到该液晶体时，液晶体选择性地反射波长λ＝np(平面状态)的光线。这里，λ是波长，n是液晶体分子的平均折射率，而p则是彼此间隔360度角度的液晶体分子之间的距离。另一方面，当光线从垂直于螺旋轴的方向入射到液晶体时，液晶体透射光线而不反射它(聚焦圆锥状态)。通过使用选择性的反射和透射，在液晶体上实现写入。
每个液晶体分子都是棍状的且为各向异性。更确切地说，每个液晶体分子在其较长的方向(较长轴)和垂直于较长方向的方向(较短轴)上分别具有不同的介电常数。当液晶体分子在其较长轴方向上所具有的介电常数大于其在较短轴上的介电常数时，该液晶体被称为具有各向异性为正的介电常数的液晶体。当向这种具有各向异性为正的介电常数的液晶体施加充分高的电压时，液晶体是解扭曲的，且液晶体分子以其较长轴(具有较大介电常数的轴)变成平行于电场方向的方式移动。解扭曲液晶体分子存在着一个阈值电压，且该阈值电压由Vh表示。
当向液晶体施加低于阈值电压Vh的电压时，液晶体不是解扭曲的，且液晶体分子以螺旋轴变成垂直于电场方向的方式移动。也存在着一个移动螺旋轴的阈值电压，且该阈值电压由Vf表示。
阈值电压Vf小于阈值电压Vh。甚至当向液晶体施加低于阈值电压Vf的电压时，液晶体分子也不移动，且螺旋轴也不改变。
当液晶体分子在其较短轴方向上所具有的介电常数大于其在较长轴方向上的时候，该液晶体被称为带各向异性为负的介电常数的液晶体。当向这种带各向异性为负的介电常数的液晶体施加充分高的电压时，液晶体不是解扭曲的，且螺旋轴可以任意的方向变化且与电场方向无关。该现象被称为动态散布。存在一个引起该现象的阈值电压，且该阈值电压由Vd表示。
当向液晶体施加低于阈值电压Vd的电压时，液晶体不是解扭曲的，且螺旋轴成为平行于电场的方向。也存在一个引起螺旋轴变为平行于电场方向的阈值电压，且该阈值电压由Vp表示。
阈值电压Vp小于阈值电压Vd。甚至当向液晶体施加低于阈值电压Vp的电压时，液晶体分子也不移动，且螺旋轴不改变。
(第一实施例；见图2)
图2(A)和图2(B)显示了本发明第一实施例的液晶显示器1。在下基片11上设置电极12a、绝缘层13、电极12b和基准控制层14。在上基片21上设置了电极22和基准控制层24。在基片11和21之间，充满着手征性向列相液晶体，该手征性向列相液晶体通过向向列相液晶体添加手征性剂来制备，从而使液晶体在室温下呈现胆甾相。在图2(A)和图2(B)中示意地示出了一个像素的部分。
作为液晶体，各种液晶体都可以使用，只要它在室温下呈现胆甾相。液晶体各向异性的介电常数可以为正或为负。
对于基片11和21，可使用各种材料。可使用玻璃和诸如聚醚砜(PES)、聚对苯二甲酸乙酯(PET)、聚碳酸酯(PC)等的塑料膜。较佳为轻和薄的材料。对于电极12a、12b和22，可使用诸如ITO、IZO等之类的透射电极材料。对于下基片11上的电极12a和12b，可使用诸如铝、铜等的透明材料。
在图2(A)和图2(B)中，电极22和12a左右延伸，而电极12b从前向后延伸。在电极12a和12b之间设置绝缘层13。提供基准控制层14和24以分别覆盖电极12b和22。对于绝缘层13以及基准控制层14和24，可使用已知的材料。
此外，为了在基片11和21之间保持平均的间隙，如果需要，可在基片11和21之间设置间隔粒子和/或树脂列或墙。同样，在下基片11的后侧，设置吸收可见光的光吸收层。另外，下基片11本身可具有光吸收特性。
较佳地，在基片11和21四周提供密封剂以密封基片11和21内的液晶体。原理上不必对基准控制层14和24进行研磨处理。但是，基准控制层14和24可能会进行低研磨密度的研磨处理(比如，10或更少的研磨密度)，或者基准控制层14和24可能部分地进行研磨处理，使得平面状态中液晶体的反射性将更高。可以省略基准控制层14和24。
在上述结构的液晶显示器1中，如果手征性向列相液晶体具有各向异性为正的介电常数，当下基层11上的电极12a和12b之间产生低于Vh但不小于Vf的电压差时，如图2(A)所示，将产生平行于基片方向的水平电场D1，且液晶体的螺旋轴转变为与基片垂直。换言之，液晶体变成为平面状态，且液晶体选择性地反射特定波长的光线。
当在电极12a和22之间产生低于Vh但不小于Vf的电压差时，如图2(B)所示，将产生基本垂直于基片方向的垂直电场D2。换言之，液晶体将变成为聚焦圆锥状态并透射光线。
如果手征性向列相液晶体具有各向异性为负的介电常数，当在电极12a和12b之间产生低于Vd但不小于Vp的电压差时，液晶体的螺旋轴将转变为平行于基片的方向，且液晶体变成为聚焦圆锥状态。当在电极12a和22之间产生低于Vd但不小于Vp的电压差时，液晶体的螺旋轴将转变为垂直于基片的方向，且液晶体变成为平面状态。
(第一实施例中施加电压的例子；见图3)
现在，参考图3(A)、图3(B)和图3(C)对第一实施例中向电极12a、12b和22施加电压的例子进行描述。图3(A)、图3(B)和图3(C)显示了通过如图2(A)所示产生平行于基片方向的水平电场D1来驱动液晶体的方法。图3(A)所示的方法并不总是理想的。图3(B)和图3(C)所示的方法是较佳的。
在图3(A)的情况中，向电极12b施加电压V1(0V)，向电极12a施加电压V2(-50V)，而向电极22施加电压V3(+50V)。V1-V2的极性与V1-V3的不同。在该情况下，在电极12a和12b之间产生了水平电场D1，且同时，在电极12b产生了相当大范围内的垂直电场D2’。于是，液晶体在电极12b上的部分中不能很好工作，且显示器的对比度也将变低。
在图3(B)的情况中，向电极1 2b施加电压V1(0V)，向电极12a施加电压V2(-50V)，而向电极22施加电压V3(-50V)。V1-V2的极性与V1-V3的相同。在该情况中，在电极12a和12b之间产生水平电场D1，且同时，在电极12b上产生垂直电场D2’。但是，所产生的垂直电场D2’的面积小于在图3(A)情况中所产生的，且在电极12b上所产生水平电场D1的范围挺大。因此，电极12b上的液晶体容易工作，且所需的驱动电压低于图3(A)情况中的驱动电压。同样，显示器的对比度也较高。
在图3(C)的情况中，向电极12b施加电压V1(0V)，向电极12a施加电压V2(-50V)，向电极22施加电压V3(0V)。即，V1＝V3。在该情况下，在电极12a和12b之间产生了水平的电场D1，且在电极12b上基本无垂直电场。因此，电极12b上的液晶体容易工作。实际上，在电极12b上有水平电场D1未起作用的区域，但在这些区域上的液晶体容易工作，因为液晶体分子的互相作用。
在图3(A)、图3(B)和图3(C)的情况中，电压+50V和-50V仅仅是例子，且电压V1、V2和V3可以是其它的值。在图3(B)的情况中，电压V2可近似等于电压V3，且在图3(C)的情况中，电压V1可近似等于电压V3。
(第一实施例中电极结构的例子；见图4-6)
在第一实施例中，在基片21上形成的电极22可以是图4所示的第一典型结构或图5所示的第二典型结构。驱动模式取决于结构。
下基片11上电极12a和12b的结构在第一典型结构和第二典型结构中是相同的。电极12a具有相当于一个像素一侧第一长度的宽度。电极12b垂直于电极12a，并且电极12b非常窄，以致于多行电极12b的宽度相当于一个像素另一侧的第二长度。
首先，参考图4对第一典型结构进行描述。在基片21上以覆盖所有像素的方式水平地形成电极22，并通过连接线25和26与扫描信号/重设信号驱动电路27连接。电极12a还同扫描信号/重设信号驱动电路27连接。电极12b连接于数据信号驱动电路29。在该结构中，可彼此独立地对电极22、12b和12a施加不同的电压。
当在液晶显示器上写入图像时，如果手征性向列相液晶体具有各向异性为正的介电常数，则首先在电极12a和电极22之间将产生低于Vh但不小于Vf的电压差。从而，液晶体的螺旋轴转变为平行于基片的方向，且所有像素中的整个液晶体被重设为聚焦圆锥状态。
下一步，在可理想进入选择反射状态的每个像素中的电极12a和12b之间产生低于Vh但不小于Vf的电压差。从而，在这些像素中，液晶体的螺旋轴转变为基本垂直于基片的方向，且液晶体进入平面状态。这种写入的驱动是基于简单的矩阵方法，且特别地，当电极12a是逐行选择时，根据图像数据向电极12b发送脉冲信号。
如果手征性向列相液晶体具有各向异性为负的介电常数，则首先，在电极12a和电极22之间产生低于Vd但不小于Vp的电压差。从而，所有像素中的整个液晶体被重设为平面状态。此后，当电极12a被逐行地选择时，在可理想进入透射状态的每个像素中的电极12a和12b之间产生了低于Vd但不小于Vp的电压差。从而，特定像素中的液晶体被设为聚焦圆锥状态。
接下来，参考图5描述第二典型结构。在上基片24上设置多个电极22。每个电极22具有相当于像素第二长度的宽度并在垂直于电极12a的方向上延伸。电极22连接于数据信号驱动电路29。电极12a和12b与在第一典型结构中的相同。电极12a连接于扫描信号驱动电路28，且电极12b连接于数据信号驱动电路29。
当在液晶显示器上写上图像时，采用了单独的驱动方式。特别地，当电极12a被逐行地选择时，在被选择电极12a和电极22之间或在被选择电极12a和电极12b之间根据图像数据产生了电压差，从而将每个像素中液晶体的螺旋轴设定为规定的方向。当在被选择电极12a和电极22之间产生规定的电压差时，如果手征性向列相液晶体具有各向异性为正的介电常数，则液晶体就变成为聚焦圆锥状态，且如果手征性向列相液晶体具有各向异性为负的介电常数，则液晶体就变成为平面状态。
当在被选择电极12a和电极12b之间产生电压差时，如果手征性向列相液晶体具有各向异性为正的介电常数，则液晶体变成为平面状态，且如果手征性向列相液晶体具有各项异性为负的介电常数，则液晶体变成为聚焦圆锥状态。从而，在将图像写入液晶显示器的过程中，每个像素中液晶体的螺旋轴直接根据图像数据被设为规定的方向而不需要重设。
此外，在第二典型结构中，也可如在第一典型结构中所采用的那样采用整体重设的方法。同样，也可采用单独的重设方法。特别地，区域中的电极12a被逐行地或同时重设，并随后区域中每个像素里液晶体的螺旋轴被设定为理想的方向。
此外，在简单的矩阵驱动过程中，即使在非选择电极12a上的像素也被驱动电路提供了电压(串话电压)。如果串扰的电压低于阈值电压Vf和Vp，则串扰电压就永远不会影响液晶体。
电极12b非常窄且容易断裂。如图6(A)和图6(B)所示，电极引线12b’在电极12b之间搭成桥以防止由于电极12b的断裂而断开连接。
(第二实施例；见图7-9)
图7(A)和图7(B)显示了本发明第二实施例的液晶显示器2。在液晶显示器2中，在下基片11上设置了电极12a、绝缘层13、电极12b以及基准控制层14。在上基片21上，设置电极22和基准控制层24。在基片11和21之间充满了手征性向列相液晶体。在图7(A)和图7(B)中示意性地显示了一个像素的一部分。
电极12a和12b是叉指换能器，且每个叉指换能器的指是非常窄的，以致于在一个像素中有多个指。叉指换能器的指以相同方向延伸。图9显示了与电极12a所对应的叉指换能器。如图9所示，垫片12a1在垂直于电极12b指的方向上延伸，且指电极12a2从垫片12a1伸出。每个电极22具有相当于一个像素大小的宽度，且电极22在平行于电极12a和12b的方向上延伸(见图8)。电极12a连接于扫描信号驱动电路28，且电极12a和22连接于数据信号驱动电路29。
在该结构的液晶显示器2中，如果液晶体具有各向异性为正的介电常数，则当在电极12a和12b之间产生低于Vh但不小于Vf的电压差时，如图7(A)所示，将产生平行于基片方向的电场D1，且液晶体的螺旋轴H转变为基本垂直于基片。换言之，液晶体转变为平面状态且选择性地反射特定波长的光线。
当在电极12a和12b和电极22之间产生低于Vh但不小于Vf的电压差时，如图7(B)所示，将产生垂直于基片方向的垂直电场D2，且液晶体的螺旋轴H将平行于基片。换言之，液晶体转变为聚焦圆锥状态且透射光线。
如果手征性向列相液晶体具有各向异性为负的介电常数，则液晶体分子以一定的方式移动，以便使液晶体的螺旋轴将平行于施加在其上电场的方向。因此，当在电极12a和12b之间产生低于Vd但不小于Vp的电压差时，液晶体的螺旋轴平行于基片，且液晶体转变为聚焦圆锥状态。当在电极12a和12b以及电极22之间产生低于Vd但不小于Vp的电压差时，液晶体的螺旋轴转变为垂直于基片，且液晶体转变为平面状态。
作为向液晶显示器2写入图像的模式，可采用完整重设模式或部分重设模式，其中，液晶体被一次性完整地同时或一部分一部分地重设为聚焦圆锥状态，并在此后，规定的像素通过简单的矩阵驱动方法被设定为其它状态。同样，可采用单独的驱动方法，其中，在不进行任何重设的情况下直接设定螺旋轴的方向。
(第三实施例；见图10-12)
图10(A)和图10(B)显示了本发明第三实施例的液晶显示器3。在下基片11上设置电极12a、绝缘层13、电极12b和基准控制层14。在上基片21上设置了电极22a、绝缘层23、电极22b和基准控制层24。在基片11和21之间充满着手征性向列相液晶体。在图10(A)和图10(B)中，只显示了一个像素的一部分。
如图11所示，电极12a连接于第一扫描信号驱动电路28A，而电极22a连接于第二扫描信号驱动电路28B。电极12b和22b连接于数据信号驱动电路29。如图12(A)和图12(B)所示，电极12a和22a是叉指换能器，其结构已参考图9进行了描述。同样，电极12b和22b也是叉指换能器。
在该结构的液晶显示器3中，如果手征性向列相液晶体具有各向异性为正的介电常数，则当在电极12a和12b之间以及在电极22a和22b之间产生低于Vh但不小于Vf的电压差时，如图10(A)所示，将产生平行于基片方向的电场D1，且液晶体的螺旋轴将转变为垂直于基片。换言之，液晶体转变为平面状态且选择性地反射规定波长的光线。
当在电极12a和22a之间以及在电极12b和22b之间产生低于Vh但不小于Vf的电压差时，如图10(B)所示，将产生垂直于基片方向的电场D2，且液晶体的螺旋轴H转变为平行于基片。换言之，液晶体转变为聚焦圆锥状态且透射光线。
如果手征性向列相液晶体具有各向异性为负的介电常数，则液晶体的螺旋轴将平行于施加在其上的电场方向。因此，当在电极12a和12b之间以及电极22a和22b之间产生低于Vd但不小于Vp的电压差时，液晶体的螺旋轴平行于基片，且液晶体转变为聚焦圆锥状态。当在电极12a和22a以及电极12b和22b之间产生低于Vd但不小于Vp的电压差时，液晶体的螺旋轴变为垂直于基片，且液晶体转变为平面状态。
作为向液晶显示器3写入图像的模式，可采用完整重设模式，其中，整个液晶体被一次性重设为聚焦圆锥状态，并在此后，规定的像素通过简单的矩阵驱动方法被设定为其它状态。
特别的是，首先，在下电极12a和上电极22a之间产生了电场，及在下电极12b和上电极22b之间产生了电场。从而，重新设定了液晶体。接下来，在每个可理想进入选择性反射状态的像素中，在电极12a和12b之间以及在电极22a和22b之间产生了低于Vh但不小于Vf的电压差。从而，液晶体的螺旋轴垂直于基片。且只在被提供电压差的像素中，液晶体转变为平面状态。根据简单的矩阵驱动方法进行该写入驱动。特别地，当电极12a和22a被逐行地选择，则根据图像数据向电极12b和22b发送脉冲信号。
如果电极结构在上部和下部之间是非对称的，则液晶体中的杂质只在一个基片中被吸收，从而会影响在液晶显示器上写入。然而在第三实施例中，电极结构在上部和下部之间是对称的，且杂质将在上基片和下基片中被平均地吸收。因此，可防止杂质局域化的影响。
(施加电场的模式)
可通过控制施加在电极上的电势来调节被施加以改变液晶体螺旋轴的电场的方向和强度。除了引起平行于基片的水平电场和垂直于基片的垂直电场以外，也可以引起倾斜的电场。比如，在图10(B)中，通过向电极12a和电极22a施加相同的电势，电场变得倾斜于基片。在该情况中，液晶体的螺旋轴是倾斜的。
通过改变电极之间的距离，可以改变电场的方向和强度。比如，在图7(A)和图7(B)中，通过缩短电极12a和电极12b之间的距离，在这些电极间产生的电场变得更强，且改变了电场的方向。电场的方向和强度取决于施加的电压，且必须根据液晶显示器的结构优化设计电极之间的距离。
(其它实施例)
液晶显示器可由一个在以上实施例中描述的显示层组成，或者可由三层分别选择反射R、G和B(全彩色显示)的显示层组成，或者可由选择反射相互不同波长光线的两层显示层组成。驱动电路可具有任何结构，且也有可能采用这种电路的任何组合。
在以上的实施例中，已描述了简单矩阵型的液晶显示器。但是，本发明也适用于对各个像素具有切换元素的有源矩阵型液晶显示器(比如，薄膜晶体管型和薄膜二极管型)。
可通过任何在其上具有图2、7和10所示电极的基片的组合来制造这种液晶显示器。比如，在其上具有图2所示电极的基片11可用作图7所示的对称结构。同样，也有可能将在其上具有图2所示电极的基片11和在其上具有图7所示电极的基片11相结合。只有当可以在多个电极之间产生至少两个方向上的电场，才有可能控制液晶体的螺旋轴。
虽然本发明已结合以上的较佳实施例进行了描述，但要指出的是，对于技术熟练人士来说可有多种变化和修改。可以理解，这种变化和修改是在本发明范围内的。
Claims (24)
1.一种液晶显示设备，包括：
液晶显示器，它在一对基片之间具有呈现胆甾相的液晶体，且它通过使用液晶体的选择性反射进行显示；以及
驱动器，它通过向液晶体施加电场来驱动液晶显示器；
其中，驱动器可以改变施加在液晶体上的电场的方向。
2.根据权利要求1的液晶显示设备，其特征在于，驱动器可在没有完全解扭曲呈现胆甾相的液晶体的条件下改变液晶体的螺旋轴方向。
3.根据权利要求1的液晶显示设备，其特征在于，对液晶显示器的每个基片设置一个电极。
4.根据权利要求1的液晶显示设备，其特征在于，液晶显示器的至少一个基片设置多个电极，从而可产生基本平行于基片方向的电场。
5.根据权利要求1的液晶显示设备，其特征在于，驱动器将液晶体螺旋轴的方向至少设为基本垂直于基片的方向和基本平行于基片的方向。
6.根据权利要求1的液晶显示设备，其特征在于：
液晶显示器具有多个像素；以及
驱动器根据图像数据设定在分别被写到规定方向的区域里像素中液晶体的螺旋轴，而不需要重设。
7.根据权利要求1的液晶显示设备，其特征在于，当在其上进行写入的时候，驱动器根据图像数据，将在被写入区域里所有像素中液晶体的螺旋轴重设为第一方向，并随后将在区域里指定的像素中液晶体的螺旋轴设为第二方向。
8.根据权利要求1的液晶显示设备，其特征在于，液晶体具有各向异性为正的介电常数。
9.根据权利要求1的液晶显示设备，其特征在于，液晶体具有各向异性为负的介电常数。
10.一种液晶显示设备，包括：
液晶显示器，它在一对在其上带电极的基片之间具有呈现胆甾相的液晶体，且通过使用液晶体的选择性反射进行显示；以及
电压施加部分，用于向基片上设置的电极施加电压；
其中：
至少一个基片配置由多个电极组成的第一电极组和由多个与第一电极组位于不同水平面的电极组成的第二电极组；
电压施加部分能够向第一电极组、第二电极组和被设置在其它彼此独立的基片上的第三电极施加电压。
11.根据权利要求10的液晶显示设备，其特征在于，第一电极组和第二电极组中至少一组电极包含多个电极单元，每个电极单元都被同时提供电压。
12.根据权利要求10的液晶显示设备，其特征在于，在第一电极组和第二电极组之间设置绝缘层。
13.根据权利要求10的液晶显示设备，其特征在于，第一电极组中电极的宽度不同于第二电极组中电极的宽度。
14.根据权利要求10的液晶显示设备，其特征在于：
第一电极组或远离液晶体的第二电极组中的电极具有的宽度大于在其它邻近于液晶体的电极组中电极的宽度；以及
电压施加部分以V1-V2和V1-V3具有相同极性的方式向邻近于液晶体的电极组施加电压V1，向远离液晶体的电极组施加电压V2，向设置在其它基片上的第三电极施加电压V3。
15.根据权利要求10的液晶显示设备，其特征在于：
第一电极组或远离液晶体的第二电极组中的电极具有的宽度大于在其它邻近于液晶体的电极组中电极的宽度；以及
电压施加部分以V1＝V3的方式向邻近于液晶体的电极组施加电压V1，向远离液晶体的电极组施加电压V2，向设置在其它基片上的第三电极施加电压V3。
16.根据权利要求10的液晶显示设备，其特征在于，在除了在其上设置第一电极组和第二电极组的基片之外的基片上设置一种电极。
17.根据权利要求10的液晶显示设备，其特征在于，第一电极组和第二电极组中至少一个电极组是叉指换能器。
18.根据权利要求10的液晶显示器，其特征在于，在第一电极组和第二电极组的至少一个电极组中，在电极之间搭成桥式引线以防止连接的断开。
19.根据权利要求10的液晶显示器，其特征在于，在第一电极组和第二电极组的至少一个电极组中的电极具有小于一个像素尺寸的宽度。
20.根据权利要求10的液晶显示器，其特征在于，扫描电极包括在第一电极组和第二电极组中的至少一个电极组中。
21.根据权利要求10的液晶显示设备，其特征在于，在每个基片上设置第一电极组和第二电极组，从而使一个基片上的第一电极组和第二电极组与另一基片上的第一电极组和第二电极组相对称。
22.根据权利要求10的液晶显示设备，其特征在于，设置在基片上的电极进行简单的矩阵驱动。
23.一种液晶显示设备，包括：
液晶显示器，它在一对基片之间具有呈现胆甾相的液晶体，且通过使用液晶体的选择性反射进行显示；以及
用于驱动液晶显示器的驱动器；
其中：
液晶体在无电压施加在其上的时候能够保持聚焦圆锥状态或平面状态；以及
驱动器无需完全解扭曲呈现胆甾相的液晶体而改变液晶体螺旋轴的方向。
24.根据权利要求23的液晶显示设备，其特征在于，驱动器通过改变施加在液晶体上电场的方向来改变液晶体螺旋轴的方向。
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