CN101498872B - 以光散射模式工作的液晶设备 - Google Patents

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Abstract

这里公开一种以光散射模式工作的液晶设备，该液晶设备包括：一对基板；以及保持在所述基板之间的液晶层；所述液晶层具有正介电各向异性，当没有向该液晶层施加电压时，该液晶层的液晶呈现与当向该液晶层施加电压时所生成的横向电场平行的取向方向，所述横向电场与所述基板平行。

Description

以光散射模式工作的液晶设备
相关申请的交叉引用
本发明包含与2008年1月31日提交日本专利局的日本专利申请JP2008-021782有关的主题，其全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本发明涉及一种液晶设备，典型地涉及一种用作显示单元的液晶显示设备，且更具体地涉及一种以光散射模式工作的液晶显示设备。
背景技术
存在各种液晶模式，如TN(扭曲向列)模式、使用垂直取向的VA(垂直排列)模式、以及在基板面内进行切换的IPS(面内切换)模式和FFS(边缘场切换)模式。散射型液晶是在光散射状态与非光散射状态或透射状态之间进行切换的模式。由于散射型液晶通常不需要偏光板，并且可以实现比必然需要偏光板的上述液晶模式更亮的显示，因而正积极进行这类散射型液晶的研究和开发。
通常，使用高分子分散型液晶作为散射型液晶。参考图1A和1B说明高分子分散型液晶的原理。高分子分散性液晶设备包括一对玻璃基板1、一对ITO(铟锡氧化物)电极2、聚合物3、以及液晶分子4。在制造中，将添加了单体的液晶注入在上部和下部具有电极的单元中，然后用紫外线照射以引发液晶和高分子的相分离。因此，液晶置于由聚合高分子包围的小球内。
在没有施加电压的状态下，小球中的液晶分子随机定向，并且液晶的平均折射率不同于小球周围的高分子。因此，如图1A所示，液晶散射光。另一方面，当施加电压时，在液晶具有正介电各向异性的情况下，液晶的主要轴取向成与电场E平行，如图1B所示。此时，如果液晶由液晶次要轴方向上的折射率与周围高分子的折射率基本相同的材料制成，那么光不被散射，而是被透射过液晶。这是高分子散射型液晶的原理。
另外，还有使用动态散射的散射型液晶。在该散射型液晶中，将通常具有负介电各向异性的液晶和离子注入在上部和下部具有电极的元件中。如果向上述元件施加高电压，那么在液晶中产生湍流，并且液晶散射光(动态散射)。
以前的液晶显示设备往往采用在液晶的厚度方向或垂直方向上施加电压的垂直电场系统。与此对照，近年来，采用横向电场方法的液晶显示设备受到关注。这是在基板的平面内进行切换的IPS模式或FFS模式，例如日本特开2005-338264号公报公开了这类模式。横向电场型液晶显示设备包括一对基板、保持在基板之间的间隙中的液晶、在其中一个基板上形成的电极、以及用于通过电极向液晶施加沿着基板的平面方向的横向电场的驱动装置。在该液晶显示设备中，通过横向电场控制液晶的取向状态来进行显示。与垂直电场型的液晶显示设备相比，横向电场型的液晶显示设备的特征在于具有大的视野角，并表现出高的对比度，因而作为便携式设备的显示单元受到关注。
参考图2A的平面图和图2B的截面图说明横向电场模式。在横向电场模式中，通常在驱动基板5上公共地设置公共电极6，并且在公共电极6上以梳状图案形成像素电极8，绝缘膜7介于公共电极6和像素电极8之间，并且以覆盖在像素电极8上的方式设置未示出的取向膜。在驱动基板5侧的取向膜与相对的基板9的未示出的另一取向膜之间保持液晶层10。一对偏光板11和11a以正交尼克尔(crossed Nicole)关系来布置，基板插入这一对偏光板之间。这里，驱动基板侧上的取向膜的摩擦方向和相对的基板侧上的取向膜的摩擦方向、即液晶的取向方向与两个偏光板之一的透射轴一致。此外，在液晶层的介电各向异性为正的情况下，像素电极的摩擦方向和伸展方向基本上互相平行。实际上，在像素电极的摩擦方向和伸展方向之间定义角度θ，以使得可以控制在向液晶施加电压时液晶转动的方向。
在具有上述这样的配置的横向电场模式中，当没有在公共电极和像素电极之间施加电压时，使形成液晶层的液晶分子的取向方向与偏光板中的一个的透射轴垂直，并与另一个偏光板的透射轴平行。因此，像素显示黑色。另一方面，如果在公共电极和像素电极之间施加电压，那么通过在像素电极之间所生成的横向电场或边缘场，使液晶分子的取向方向向着相对于像素电极的伸展方向呈倾斜的方向转动。因此，使透过液晶层的光呈转动偏光状态，从而透过相对侧的偏光板，结果显示白色。将上述横向电场模式称为边缘场切换模式或FFS模式。作为另一种横向电场模式，例如，IPS模式是已知的。
发明内容
上述的散射型液晶模式的缺点在于通常需要几十伏的高电压。此外，由于高分子被分散，因而散射型液晶模式在可靠性方面劣于普通液晶模式。此外，散射型液晶模式还具有如下缺点：当电压逐渐升高时和当电压逐渐降低时的透射率相互不同，也就是说，散射型液晶模式具有滞后现象。另外，对于动态散射模式，驱动电压通常高达几十伏，并且由于电流流动，因而需要高功耗。此外，由于添加了离子，因而散射型液晶模式的可靠性不是非常高。
因此，期望提供一种使用横向电场并且可以通过减小的电压来驱动的全新的散射型液晶设备。
根据本发明的实施例，提供一种液晶设备，该液晶设备包括：之间留有预定间隙而连结在一起的一对基板；保持在该间隙中的液晶层；以及在该基板中的至少一个上所形成的、用于施加与该基板平行的方向的电场的电极；当没有向液晶层施加电压时，液晶层的液晶呈现与当向液晶层施加电压时所生成的横向电场平行的取向方向。典型地，根据本发明，提供一种包括一对基板和保持在该基板之间的液晶层的液晶设备，其中该液晶层具有正介电各向异性。应该注意，术语“平行”不是必须表示严格统计意义上的平行状态，而是具有容差，在该容差内，可以呈现出本发明能够呈现的效果。
如在背景技术的说明中所述，在普通横向电场模式中，在液晶具有正介电各向异性的情况下，当没有施加电压时的液晶的取向方向与像素电极的伸展方向平行。换句话说，当没有施加电压时的液晶的取向方向与当施加电压时所生成的横向电场的方向垂直。如果如在本发明的实施例中一样，当没有施加电压时的液晶的取向方向与像素电极的伸展方向垂直，也就是说，如果取向方向与当施加电压时所生成的横向电场的方向平行，那么，当施加电压时液晶不转动。因此，认为通常不使用如上所述的液晶设备。然而，第一次发现，在应用本发明的元件配置的情况下，获得这样一种状态，在该状态下当向液晶施加电压时，液晶强烈散射光。因此，可以实现可通过较低电压驱动的散射型液晶。
在该液晶设备中，横向电场可以是边缘场。对于该液晶设备，液晶层以更高的确定性散射光。
在该例子中，可以将液晶设备配置成：在邻近液晶层的基板中的至少一个的表面上，以相互隔离的关系布置公共电极和梳状像素电极，以生成边缘场，并且当不施加电压时液晶的取向方向与梳状像素电极的伸展方向垂直。在该液晶设备中，确定地生成边缘场，并当施加电压时，液晶层散射光。这里应该注意，术语“垂直”不是必须表示统计意义上严格的垂直状态，而是具有容差，在该容差内可以呈现出本发明的实施例能够呈现的效果。
在该例子中，公共电极可以具有光反射特性或低光反射特性。对于该液晶设备，由于公共电极具有光反射特性或低光反射特性，因而不需要重新生产光反射构件或低光反射构件。因此，可以预期减少步骤数。
优选地，该液晶设备还包括布置在远离液晶层的基板中的一个的表面上的光反射板、低光反射板或黑色板。在布置光反射板的情况下，当没有施加电压时，通过光反射板规则地反射从外部输入的光。因此，建立了基本上黑色的状态。当施加电压时，液晶层散射光，因而建立白色的状态。另一方面，在布置低光反射板的情况下，当不施加电压时，由低光反射板吸收从外部输入的光，因此建立黑色的状态。另一方面，当施加电压时，液晶层散射光，因而建立白色的状态。这样，可以实现不使用偏光板的反射型液晶。
或者，液晶设备还可以包括布置在与液晶层相邻的基板中的一个的表面上的光反射构件或黑色构件。在该例子中，由于将光反射体、低光反射构件或黑色构件布置在基板的内部，因而没有必要在基板的外部布置光反射板或低光反射板。因此可以预期减小厚度。
根据本发明的另一实施例，提供一种包括一对基板和保持在基板之间的液晶层的液晶设备，其中液晶层具有正介电各向异性，液晶层在一个像素中具有液晶的至少两个取向方向，当没有向液晶层施加电压时，在液晶层呈现取向方向的每一区域中，液晶层的液晶呈现与当向液晶层施加电压时所生成的横向电场平行的取向方向。可以将该液晶设备配置成：在与液晶层邻近的基板的至少一个的表面上，以相互隔离的关系布置公共电极和具有至少两个伸展方向的梳状像素电极，以生成边缘场，其中当没有向该区域中的液晶施加电压时该区域中的液晶的、分别对应于伸展方向的取向方向与梳状像素电极的伸展方向垂直。这里应该注意，术语“垂直”不必须表示严格统计意义上的垂直状态，而是具有容差，在该容差内，可以呈现出本发明的实施例可呈现的效果。
总之，在液晶设备包括一对基板和保持在基板之间的液晶层的情况下，其中，液晶层具有正介电各向异性，当没有向液晶层施加电压时，液晶层的液晶呈现与当向液晶层施加电压时所生成的横向电场平行的取向方向，可以实现较以前的电压更低电压的光散射型液晶模式。此外，在横向电场是边缘场的情况下，光以更高的确定度被散射。具有如上所述的配置的液晶设备用作显示设备，或还可应用于如隐私膜的应用，将该隐私膜置于光散射状态从而使得相对的侧不能通过其从视觉上被观察到。
在将液晶设备配置成使得公共电极和梳状像素电极在邻近液晶层的基板中的至少一个的表面上以相互隔离的关系布置，并且当不施加电压时液晶的取向方向与梳状像素电极的伸展方向垂直的情况下，则可实现能够确定地散射光的散射光型液晶。
此外，当液晶设备包括一对基板和保持在基板之间的液晶层时，其中液晶层具有正介电各向异性，液晶层在一个像素中具有液晶的至少两个取向方向，当没有向液晶层施加电压时，在液晶层呈现该取向方向的每一区域中，液晶层的液晶呈现与当向液晶层施加电压时所生成的横向电场平行的取向方向，可以降低当施加电压时的散射强度的方向依赖性。
根据本发明的又一实施例，提供一种以光散射模式工作的液晶设备，包括：一对基板；以及保持在基板之间的液晶层；液晶层具有正介电各向异性；当没有向液晶层施加电压时，液晶层的液晶呈现与当向液晶层施加电压时所生成的横向电场平行的取向方向，横向电场与基板平行。
根据本发明的又一实施例，提供一种以光散射模式工作的液晶设备，包括：一对基板；以及保持在基板之间的液晶层；液晶层具有负介电各向异性；当没有向液晶层施加电压时，液晶层的液晶呈现与当向液晶层施加电压时所生成的横向电场垂直并且与基板平行的取向方向，横向电场与基板平行。
根据本发明的又一实施例，提供一种以光散射模式工作的液晶设备，包括：之间留有预定间隙而连结在一起的一对基板；保持在间隙中的液晶层；以及在基板中的至少一个上形成以向液晶层施加与基板平行的横向电场的电极；在没有施加横向电场的状态下，液晶层呈现光透射状态，然而在施加横向电场的另一状态下，液晶层呈现光散射状态。
根据本发明的又一实施例，提供一种以光散射模式工作的液晶设备，包括：一对基板；以及保持在基板之间的液晶层；液晶层具有正介电各向异性；液晶层在一个像素中具有液晶的至少两个取向方向；在液晶层呈现取向方向的每一个区域中，当没有向液晶层施加电压时，液晶层的液晶呈现与当向液晶层施加电压时所生成的横向电场平行的取向方向，横向电场与所述基板平行。
根据本发明的又一实施例，提供一种以光散射模式工作的液晶设备，包括：之间留有预定间隙而连结在一起的一对基板；保持在间隙中的液晶层；以及在基板中的至少一个上形成以向液晶层施加与基板平行的横向电场的电极；液晶层由具有正介电各向异性的液晶材料制成；在没有施加横向电场的状态下，液晶层取向为与横向电场平行的方向。
根据本发明的又一实施例，提供一种以光散射模式工作的液晶设备，包括：之间留有预定间隙而连结在一起的一对基板；保持在间隙中的液晶层；以及在基板中的至少一个上形成以向液晶层施加与基板平行的横向电场的电极；液晶层由具有负介电各向异性的液晶材料制成；在没有施加横向电场的状态下，液晶层取向为与横向电场垂直并且与基板平行的方向。
通过下面的结合附图的说明和权利要求书，本发明的上述和其它目的、特征和优点将显而易见，在附图中相同的附图标记表示相同的部分或元件。
附图说明
图1A是示出在没有施加电压时的高分子散射型液晶的状态的示意图；并且图1B是示出在施加电压时的高分子散射型液晶的另一状态的类似的图；
图2A和2B是分别示出普通的FFS模式的平面图和截面图；
图3是本发明的第一实施例中所使用的液晶显示设备的示意性透视图；
图4是以放大的比例示出根据本发明的实施例的液晶显示设备的光散射状态的微型照片的图；
图5A是示出当第一实施例中所使用的液晶显示设备的施加电压为6V时的偏光显微镜的观察结果的示意图；图5B是示出当第一实施例中的液晶显示设备的施加电压为7V时的偏光显微镜的观察结果的类似的图；
图6A和6B是分别示出当由第一实施例中所使用的液晶显示设备的偏光板的摩擦方向和透射轴所定义的角度为20度和-20度时的偏光显微镜的观察结果的示意图；
图7是当使用漫射光测量漫射光的反射系数时第二实施例和第三实施例中所使用的液晶显示设备的示意图；
图8是示出在第二实施例中所使用的液晶显示设备中电压逐渐升高和降低时的漫反射系数的测量结果的图；
图9是第六实施例中所使用的液晶显示设备的示意图；
图10是FFS模式的有源矩阵驱动基板的平面图；以及
图11A和11B是分别示出图10所示的有源矩阵显示设备的一个像素的示意性平面图和示意性截面图。
具体实施方式
下面参考附图说明本发明的实施例。首先说明本发明的第一实施例。具体地，参考图3说明本发明的第一实施例中所使用的液晶显示设备的驱动基板侧。通过溅射在玻璃基板1的整个区域上形成作为公共电极的ITO电极15。在ITO电极15上，形成SiNx作为绝缘膜16，并且在绝缘膜16上形成通过光刻被图案化为梳状的ITO的像素电极17。以线/间隔＝3μm/3μm形成该梳状电极。在像素电极17上涂覆并形成未示出的取向膜。在本实施例中，对于取向膜使用日产化学工业株式会社的SE7492。如图3所示，取向膜具有在与梳齿状电极部分的伸展方向、即长度方向垂直的方向上摩擦的摩擦表面。
现参考图3说明相对的电极1a。通过在相对的电极1a上的涂覆形成取向膜，并且该取向膜具有摩擦表面。对于取向膜使用日产化学工业株式会社的SE7492。这是聚酰亚胺基取向膜材料。
相互粘附玻璃基板1和相对的电极1a，以使其取向膜彼此相对，且玻璃基板1的摩擦方向和相对的电极1a的摩擦方向互为反向平行的摩擦方向，如图3所示。在驱动基板和相对的基板之间散布适量的间隔剂，从而使得基板之间的间隙可以保持固定。调整间隔直径以使得该间隙具有3μm的尺寸。在该间隙中，通过注入步骤注入具有正介电各向异性的液晶。作为液晶材料，使用具有正介电各向异性的日本默克株式会社(MerckLtd.)的MLC-7021-100。此时，没有施加电压时的液晶的取向为摩擦方向，即与梳齿状电极部分的伸展方向或长度方向垂直的方向。如果在具有上述这类配置的液晶显示设备的公共电极和像素电极之间施加电压，那么所生成的边缘场即所生成的横向电场被定向成与梳齿状电极部分的伸展方向垂直的方向。
下面详细说明在该液晶显示设备的公共电极和像素电极之间施加幅度为10V的60Hz的交流矩形波时的液晶的织构方式。为了便于观察，将液晶显示设备插入以正交尼克尔配置方式布置的偏光板之间，并且在由偏光板中的一个的透射轴和摩擦方向所定义的角度为20度的状态下进行显微镜观察。微型照片如图4所示。从图4可见，液晶的织构为使得交替并相对规律地设置域(domain)DD和域DB，其中域DD具有明确的边界，并且在其边界内部相对较暗，域DB具有不明确的边界，并且在其边界内部相对较亮。
参考图5A～6B更详细地说明液晶的织构。当施加电压的幅度增加至5V时，没有发现显著变化。当幅度为6V时，在梳状电极的相邻的ITO部分或梳齿状部分之间开始出现如图5A所示的这类域。在这些域中，沿着每一梳齿交替出现域DD和域DB，其中，“域DD具有明确的边界，并且在其边界内部相对较暗，”并且“域DB具有不明确的边界，并且在其边界内部相对较亮。”此外，当幅度为7V时，如图5B所见，在梳状电极的ITO部分或梳齿状部分上也开始出现类似的域。此后，当幅度增加至10V时，尽管没有出现明显的变化，但是散射光强度增加。发现如果出现这类微小区域，在这些域之间产生折射率的边界并强烈地散射光。
然后，为了研究这些域具有什么取向，在由摩擦方向和偏光板所定义的角度为-20度的状态下进行显微镜观察。发现“具有明确的边界的”域DD改变成“具有不明确的边界的”域DB，并且“具有不明确的边界的”域DB改变成“具有明确的边界的”域DD，如图6A和6B所示。根据该现象和光也透射过正交尼克尔配置这一事实，估计“具有明确的边界的”域DD和“具有不明确的边界的”域DB具有域DD和域DB在彼此相反的方向上被扭曲的扭曲取向状态。
如在以上背景技术的说明中所述，在普通的横向电场模式中，如果液晶的介电各向异性为正，那么在没有施加电压时的液晶的取向方向与像素电极的伸展方向基本平行。换句话说，取向方向与施加电压时所生成的横向电场的方向基本垂直。如果如在本发明中一样，没有施加电压时的液晶的取向方向与像素电极的伸展方向垂直，也就是说，如果取向方向与在施加电压时所生成的横向电场的方向平行，那么，当施加电压时，液晶不转动。因此，认为通常不使用上述这类液晶设备。然而，首次发现在应用本发明的元件配置的情况下，获得当向液晶施加电压时液晶强烈地散射光的状态。因此，可以实现可由较低电压驱动的散射型液晶。
现说明本发明的第二实施例。第二实施例包括镜面板或光反射板与第一实施例的液晶显示设备或液晶屏的组合。参考图7，将通过在玻璃基板的整个范围上溅射Al所形成的镜面板18布置在第一实施例中所使用的液晶显示设备没有与液晶层接触的侧上，并且使用分光比色计RD测量散射反射率。对于分光比色计RD，使用美能达的CM2002，并且测量施加电压时的散射反射率。分光比色计RD包括发光口19、光接收元件20、积分球21、以及用于允许排出规则反射分量的舱口22。在分光比色计RD的舱口22保持打开以使得能够排出规则反射分量的状态下进行该测量。
图8示出此时的结果。如图8所示，在施加电压为10V的情况下，散射反射率为20，并且成功实现对比度16。此外，根据电压是逐渐升高还是逐渐降低，散射反射率几乎没有不同，确认没有发现滞后现象。这样，实现了在不使用偏光板的情况下使用低电压的散射型的反射型液晶显示设备。应该注意，散射反射率的值表示全白板的反射率表示为100的情况下的比率。
现说明第三实施例。第三实施例是第二实施例的变形例，与第二实施例的不同在于使用通过在玻璃基板上溅射铬或氧化铬所形成的低反射板或黑色板来代替镜面板18。低反射板具有光吸收特性，并呈现黑色。与第二实施例中相类似，使用美能达的分光比色计CM2002来测量施加电压时的散射反射率。此时，在电压的幅度为10V的情况下，散射反射率为7，对比度为9，并且这些值比第二实施例中的低。这是因为：尽管在第二实施例中，由于通过镜面板反射由液晶层向前方散射的光，因而反射率高且相应地对比度高，但是在放置了低反射板的情况下，通过低反射板吸收了向前方散射的光。结果，反射率降低，并且对比度也降低。然而，在如在第二实施例中一样使用镜面板的情况下，在黑色显示的情况下，在照片的附近出现了未预期的事物。然而，在放置低反射板的情况下，具有消除了该缺点的优点。
现说明第四实施例。第四实施例是第一实施例中所使用的液晶显示设备的变形例，与第一实施例中所使用的液晶显示设备的不同之处在于公共电极由Ag金属膜形成。除此之外，第四实施例中所使用的液晶显示设备与第一实施例中所使用的液晶显示设备相似。在采用如上所述的该装置配置的情况下，在无需从外部安装镜面板的情况下，反射型液晶显示设备以与第二实施例中所使用的液晶显示设备的厚度相比减小的厚度被成功地形成。具体地，由Ag金属板所形成的公共电极替换从外部设置的镜面板。在该液晶显示设备中，将光反射构件布置在与液晶相邻的一个基板的表面上。
现说明第五实施例。在第五实施例中，修改第一实施例中所使用的液晶显示设备，以使得公共电极由多层铬和氧化铬形成。除此之外，第五实施例中所使用的液晶显示设备与第一实施例中所使用的类似。在采用如上所述的该装置配置的情况下，在无需从外部安装低反射板的情况下，反射型液晶显示设备以与第三实施例中所使用的液晶显示设备的厚度相比减小的厚度被成功地形成。具体地，由多层铬和氧化铬所形成的具有低反射特性的公共电极替换从外部设置的黑色板。在该液晶显示设备中，将黑色板布置在邻近液晶层的一对基板中的一个的表面上。
现参考图9说明第六实施例。当观察第二实施例中所使用的液晶显示设备时，发现在梳齿状电极部分的伸展方向上散射光的散射强度略弱于在与伸展方向垂直的方向上的散射强度。因此，产生第一实施例中所使用的单元的变形单元，以使得变形单元具有像素电极17的ITO图案，像素电极17的梳齿状电极部分具有如图9所示的两个不同伸展方向。这两个伸展方向相互垂直。在形成该ITO图案后，通过涂覆形成取向膜，并且然后在ITO图案的整个范围上以箭头标记A’指示的方向摩擦一次。此后，涂覆抗蚀剂以形成膜，并且利用光刻法(photolithography)剥落B所指示的区域上的抗蚀剂，然后在箭头标记B’指示的方向上进行摩擦。然后，剥落抗蚀剂。通过所描述的这样的分割取向步骤，区域A和区域B的取向方向变成与相应的梳齿状电极部分的伸展方向垂直的方向。
另一方面，对于相对的电极1a，也通过涂覆形成取向膜，然后进行类似的分割取向步骤。此后，将两个基板1和1a相互粘附。具体地，相互粘附这两个基板1和1a，以使得区域A和区域B的取向方向相互之间具有反向平行关系。利用具有上述配置的液晶显示设备，可证实降低了施加电压时的散射强度的方向依赖性。
尽管说明了本发明的几个实施例，但是这些实施例自然地可应用于如图10所示的有源矩阵设备。在通过有源矩阵方法驱动FFS模式的液晶显示设备的情况下，多个扫描线12和多个信号线13如图10所示垂直地连接，并且在驱动基板上的扫描线12和信号线13的各个交叉部分处以行和列来设置狭缝状或梳齿状像素电极17，各像素电极17由TFT 14驱动。
图11A和11B示出以上参考图10所述的有源矩阵横向电场型的液晶显示设备的一个像素。如图11a所示，在液晶显示设备的基板上形成扫描线12和信号线13，以使得其分别沿着行和列的方向伸展。扫描线12和信号线13如网格结构那样相互交叉，并且一个网格对应于正好一个像素。各像素具有在其中形成的公共电极15和像素电极17。像素电极17布置在公共电极15上，其中在像素电极17和公共电极15之间插入有中间层绝缘膜，像素电极17具有梳状图案。在像素电极17和公共电极15之间施加电压以向液晶施加横向电场，从而切换液晶的取向方向。为了向像素电极17施加电压，为每个像素形成薄膜晶体管(TFT)14。薄膜晶体管(TFT)14在其栅极处连接到对应的扫描线12，在其源极处连接到对应的信号线13，并在其漏极处通过接触30连接到对应的像素电极17。将像素的公共电极15连接到公共电位。
参考图11B，该液晶显示设备包括以彼此相对关系布置之间留有预定间隙的一对基板1和1a、以及布置在该间隙中的液晶层10。颜色滤波器31和取向膜32在透明基板1a的内表面上被分层。
下部透明基板1具有上述的公共电极15、具有梳状图案且置于公共电极15之上的像素电极17、用于使液晶层10取向的布置在像素电极17之上的取向膜或取向层33、以及用于在像素电极17和公共电极15之间施加电压以改变液晶层10的取向方向的切换装置，其中在像素电极17和公共电极15之间插入绝缘膜16。在图11B所示的实施例中，切换装置是如上所述的薄膜晶体管(TFT)14。薄膜晶体管(TFT)14覆盖有中间层绝缘膜37，并且通过接触孔36连接到像素电极17。更具体地，薄膜晶体管14在其栅极G被连接到未示出的扫描线12。半导体薄膜形成在栅极G上，并被分成源极和漏极，栅极绝缘膜35插入在半导体薄膜和栅极之间。如上所述源极连接到信号线13，并且漏极通过接触孔36连接到像素电极17。
如果相对于与公共电位连接的公共电极15向像素电极17施加根据图像信号的电压，那么将横向电场施加于液晶层10。因此，液晶层10的取向状态被切换，以使液晶层10处于光散射状态，从而使得响应于图像信号调节液晶的透射率。应该注意，横向电场方法不局限于公共电极15和像素电极17由绝缘膜相互隔离的FFS模式，并且还可具有在同一平面组合梳状电极的IPS模式或其它模式。基本上，横向电场方法包括在基板平面内发生切换的所有模式。
如上所述，根据本发明的实施例的液晶显示设备的特征在于包括一对之间保留预定间隙而连结在一起的基板1和1a、保持在该间隙中的液晶层10、以及形成在基板1和1a中的至少一个上以向液晶层10施加与基板1平行的横向电场的电极17，并且在没有施加横向电场的状态下，液晶层10呈现光透射状态，但是在施加横向电场的另一状态下，液晶层10呈现光散射状态。在一个形式中，液晶层10由具有正介电各向异性的液晶材料制成，并且在没有施加横向电场的状态下，液晶层10取向为与横向电场平行的方向。在另一形式中，液晶层10由具有负介电各向异性的液晶材料制成，并且在没有施加横向电场的状态下，液晶层10取向为与横向电场垂直的方向。
作为最基本的形式，本发明的液晶显示设备包括一对之间保留预定间隙连结在一起的基板1和1a、保持在该间隙中的液晶层10、以及在基板1和1a中的至少一个上形成以向液晶层10施加预定方向的横向电场的电极15和17，并且液晶层10由具有正介电各向异性的液晶材料制成，并且在没有施加电场的状态下，液晶层10取向为与该电场平行的方向。或者，液晶层10由具有负介电各向异性的液晶材料制成，并且在没有施加电场的状态下，液晶层10取向为与该电场垂直的方向。
尽管使用特定术语说明了本发明的优选实施例，但是这些说明仅是为了说明的目的，并且应该理解，在不脱离所附权利要求的精神或范围的情况下，可以做出改变和修改。

Claims (20)

1.一种以光散射模式工作的液晶设备，包括：
一对基板；以及
保持在所述基板之间的液晶层；
所述液晶层具有正介电各向异性；
当没有向所述液晶层施加电压时，所述液晶层的液晶呈现与当向所述液晶层施加电压时所生成的横向电场平行的取向方向，所述横向电场与所述基板平行。
2.根据权利要求1所述的液晶设备，其中所述横向电场是边缘场。
3.根据权利要求2所述的液晶设备，其中在与所述液晶层邻近的所述基板中的至少一个的表面上以相互隔离的关系布置公共电极和梳状像素电极，从而生成边缘场，以及
当没有施加电压时所述液晶的取向方向与所述梳状像素电极的伸展方向垂直并且与所述基板平行。
4.根据权利要求3所述的液晶设备，其中所述公共电极具有光反射特性或低光反射特性。
5.根据权利要求1所述的液晶设备，还包括：
布置在远离所述液晶层的所述基板中的一个的表面上的光反射板或黑色板。
6.根据权利要求1所述的液晶设备，还包括：
布置在与所述液晶层邻近的所述基板中的一个的表面上的光反射构件或黑色构件。
7.一种以光散射模式工作的液晶设备，包括：
一对基板；以及
保持在所述基板之间的液晶层；
所述液晶层具有负介电各向异性；
当没有向所述液晶层施加电压时，所述液晶层的液晶呈现与当向所述液晶层施加电压时所生成的横向电场垂直并且与所述基板平行的取向方向，所述横向电场与所述基板平行。
8.根据权利要求7所述的液晶设备，其中所述横向电场是边缘场。
9.根据权利要求8所述的液晶设备，其中在与所述液晶层邻近的所述基板中的至少一个的表面上以相互隔离的关系布置公共电极和梳状像素电极，以生成边缘场，以及
在没有施加电压时的所述液晶的取向方向与所述梳状像素电极的伸展方向平行。
10.根据权利要求8所述的液晶设备，其中所述公共电极具有光反射特性或低光反射特性。
11.根据权利要求7所述的液晶设备，还包括：
布置在远离所述液晶层的所述基板中的一个的表面上的光反射板或黑色板。
12.根据权利要求7所述的液晶设备，还包括：
布置在与所述液晶层邻近的所述基板中的一个的表面上的光反射构件或黑色构件。
13.一种以光散射模式工作的液晶设备，包括：
之间留有预定间隙而连结在一起的一对基板；
保持在所述间隙中的液晶层；以及
在所述基板中的至少一个上形成以向所述液晶层施加与所述基板平行的横向电场的电极；
在没有施加所述横向电场的状态下，所述液晶层呈现光透射状态，然而在施加所述横向电场的另一状态下，所述液晶层呈现光散射状态。
14.根据权利要求13所述的液晶设备，其中所述液晶层由具有正介电各向异性的液晶材料制成，并且在没有施加所述横向电场的状态下，所述液晶层取向为与当施加所述横向电场时所生成的横向电场平行的方向。
15.根据权利要求13所述的液晶设备，其中所述液晶层由具有负介电各向异性的液晶材料制成，并且在没有施加所述横向电场的状态下，所述液晶层取向为与当施加所述横向电场时所生成的横向电场垂直并且与所述基板平行的方向。
16.根据权利要求13所述的液晶设备，其中所述电极向所述液晶层施加作为所述横向电场的边缘场。
17.一种以光散射模式工作的液晶设备，包括：
一对基板；以及
保持在所述基板之间的液晶层；
所述液晶层具有正介电各向异性；
所述液晶层在一个像素中具有所述液晶的至少两个取向方向；
在所述液晶层呈现所述取向方向的每一个区域中，当没有向所述液晶层施加电压时，所述液晶层的液晶呈现与当向所述液晶层施加电压时所生成的横向电场平行的取向方向，所述横向电场与所述基板平行。
18.根据权利要求17所述的液晶设备，其中在与所述液晶层邻近的所述基板中的至少一个的表面上以相互隔离的关系布置公共电极和具有至少两个伸展方向的梳状像素电极，以生成边缘场，以及
在没有向所述区域中的所述液晶施加电压时所述区域中的所述液晶的分别与所述伸展方向相对应的取向方向与所述梳状像素电极的伸展方向垂直并且与所述基板平行。
19.一种以光散射模式工作的液晶设备，包括：
之间留有预定间隙而连结在一起的一对基板；
保持在所述间隙中的液晶层；以及
在所述基板中的至少一个上形成以向所述液晶层施加与所述基板平行的横向电场的电极；
所述液晶层由具有正介电各向异性的液晶材料制成；
在没有施加所述横向电场的状态下，所述液晶层取向为与所述横向电场平行的方向。
20.一种以光散射模式工作的液晶设备，包括：
之间留有预定间隙而连结在一起的一对基板；
保持在所述间隙中的液晶层；以及
在所述基板中的至少一个上形成以向所述液晶层施加与所述基板平行的横向电场的电极；
所述液晶层由具有负介电各向异性的液晶材料制成；
在没有施加所述横向电场的状态下，所述液晶层取向为与所述横向电场垂直并且与所述基板平行的方向。
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