液晶面板和液晶显示装置以及液晶面板的显示方法.pdf

本发明提供一种液晶面板和液晶显示装置以及液晶面板的显示方法。液晶面板(10)具备p型液晶构成的液晶层，未施加电压时为平行取向，且电场施加方向与未施加电场时的液晶分子(3a)的偶极矩(μ)的方向相等。由此，能够提供一种能够同时实现与IPS模式同等的宽视野角特性和与OCB模式相当或在其之上的高速响应性，并且不需要初始弯曲转移操作的利用新的显示方式进行显示的液晶面板和液晶显示装置。

1.  一种液晶面板，其特征在于：
具备由液晶材料构成的光学调制层，
所述液晶材料是p型液晶，未施加电压时，所述液晶材料的液晶分子为平行取向，并且
所述光学调制层中的电场施加方向与所述未施加电场时的液晶分子的偶极矩的方向大致相同。

2.  如权利要求1所述的液晶面板，其特征在于：
具备对所述光学调制层施加电场的电极，
所述电极在各像素中具有导电性部位与非导电性部位交替的图案。

3.  如权利要求2所述的液晶面板，其特征在于：
所述导电性部位由ITO构成。

4.  如权利要求2或3所述的液晶面板，其特征在于：
所述电极为梳齿电极。

5.  一种液晶面板，其特征在于：
在一对基板之间，具备由液晶材料构成的光学调制层，所述一对基板的至少一个透明，
未施加电压时，所述液晶材料的液晶分子为平行取向，并且，施加电压时，在基板厚度方向上弯曲取向为弓形。

6.  一种液晶显示装置，其特征在于：
具备如权利要求1或5所述的液晶面板。

7.  一种液晶面板的显示方法，该液晶面板具备由液晶材料构成的光学调制层，该显示方法的特征在于：
使用p型液晶作为所述液晶材料，未施加电压时，使所述液晶材料的液晶分子平行取向；
在与所述平行取向的液晶分子的偶极矩的方向大致相同的方向上对所述光学调制层施加电场。

液晶面板和液晶显示装置以及液晶面板的显示方法
技术领域
本发明涉及通过新的显示方式进行显示的液晶面板和液晶显示装置以及液晶面板的显示方法，具体而言，涉及使用通过施加电压使液晶层的液晶分子从平行取向(homogeneous alignment)变形为弯曲取向而控制光的透过的新的显示方式的液晶面板和液晶显示装置以及液晶面板的显示方法。
背景技术
液晶显示装置以薄、轻、低功耗为特征，被广泛用于各种领域。液晶显示装置的显示性能，随着年月的经过而极大地进步，现在已经逐渐超过了CRT(阴极射线管)。
液晶显示装置的显示方式，由液晶单元内使液晶如何排列而决定。现有技术中，作为液晶显示装置的显示方式，已知例如TN(TwistedNematic：扭曲向列)模式、MVA(Multi-domain Vertical Alignment：多畴垂直取向)模式、IPS(In-Plain Switching，面内开关)模式、OCB(Optically Compensated Birefringence：光学补偿双折射)模式等各种显示方式。
以往，使用这样的显示方式的液晶显示装置被大量生产。其中，例如TN模式的液晶显示装置一般被广泛使用。但是，TN模式的液晶显示装置，具有响应慢、视野角窄等缺点。
与此相对，MVA模式，在有源矩阵基板的像素电极上设置狭缝，并且在相对基板的相对电极上设置用于控制液晶分子取向的突起(肋)，用由此形成的边缘场(Fringe Field)使液晶分子的取向方向在多个方向上配设，在施加电压时将液晶分子倒下的方向分割为多个(Multi-domain：多畴)，由此实现宽视野角。但是，与TN模式同样具有响应慢的缺点。
上述各种显示方式中，IPS模式(例如参照非专利文献3)，是用更简单的结构实现宽视野角的显示方式，因为在面内使液晶分子切换，所以视野角非常宽。但是，IPS模式也与TN模式、MVA模式同样具有响应慢的缺点。
另一方面，上述各种显示方式中，OCB模式(例如参照非专利文献1和非专利文献2)，是能够仅仅以在平行取向处理的2片基板之间夹持向列液晶的简单结构实现高速响应的唯一的显示方式。因此，OCB模式在低温响应特性成为问题的车载用途等中特别得到关注。
专利文献1：美国专利第3,687,515号公报(登录日：1972年8月29日)
专利文献2：日本公开专利公报“特开2003-315833号公报(公开日：2003年11月6日)”
非专利文献1：P.L.Bos and J.A.Rahman，“An Optically“Self-Compensating”Electro-Optical Effect with Wide Angle of View”，Technical Digest of SID Symp.，p273-276，1993.
非专利文献2：Y.Yamaguchi，T.Miyashita，and T.Uchida，“Wide-Viewing-Angle Display Mode for the Active-Matrix LCD UsingBend-Alignment Liquid-Crystal Cell”，Technical Digest of SID Symp.，p277-280，1993.
非专利文献3：K.Kiefer，B.Weber，F.Windschield，and G.Baur，“In-Plane Switching of Nematic Liquid Crystals”，Proc.The 12th Int’l Disp.Res.Conf.(Japan Display’92)，No.P2-30，p547-550，1992.
非专利文献4：Yoshio Shinbo，Yoichi Takanishi，Ken Ishikawa，EwaGorecka，Damian Pociecha，Jozef Mieczkowski，Kinga Gomola and HideoTakezoe，Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.45，No.10，p L282-L284，2006.
发明内容
但是，OCB模式在表现高速的响应性的另一方面，在接入电源时，需要从初始取向即展曲取向到驱动时的弯曲取向的转移操作，在通常驱动电路之外还需要初始转移用驱动电路，所以隐含有成本提高的原因。此外，还具有视野角特性比IPS模式差的问题。
如上所述，至今仍未发明具有与IPS模式同等的宽视野角特性、且具有与OCB模式相当或在其之上的高速响应性的实用的液晶面板和液晶显示装置，即能够同时实现高速响应性和宽视野角特性的液晶面板和液晶显示装置。此外，也仍未发明不需要初始弯曲转移操作、能够实现实用的弯曲取向的液晶面板和液晶显示装置。
本发明鉴于上述现有的问题而完成，其目的在于，提供一种能够同时实现与IPS模式同等的宽视野角特性和与OCB模式相当或在其之上的高速响应性，并且不需要初始弯曲转移操作的利用新的显示方式进行显示的液晶面板和液晶显示装置以及液晶面板的显示方法。
用于解决上述课题的液晶面板，具备由液晶材料构成的光学调制层，上述液晶材料是p型液晶，未施加电压时，上述液晶材料的液晶分子为平行取向，并且上述光学调制层中的电场施加方向与上述未施加电场时的液晶分子的偶极矩的方向大致相同。
此外，液晶面板的显示方法，是具备由液晶材料构成的光学调制层的液晶面板的显示方法，使用p型液晶作为上述液晶材料，未施加电压时，使上述液晶材料的液晶分子平行取向，在与上述平行取向的液晶分子的偶极矩方向大致相同的方向上对上述光学调制层施加电场。
其中，液晶领域中，取向方位通常±5度以内的偏差为容许范围。从而，上述未施加电场时的液晶分子的偶极矩的方向与电场施加方向，优选相同(相等)，但是以一方为基准而另一方在±5度的范围内即可。
用上述显示方法进行显示的液晶面板中，上述液晶材料是p型液晶，未施加电压时，上述液晶材料的液晶分子为平行取向，并且上述光学调制层中的电场施加方向与上述未施加电场时的液晶分子的偶极矩的方向相等(大致相等即可)，由此，上述液晶材料的液晶分子，在施加电场时，在基板厚度方向上弯曲取向为弓形。
即，用于解决上述课题的液晶面板，在一对基板之间，具备由液晶材料构成的光学调制层，所述一对基板的至少一个透明，未施加电压时，上述液晶材料的液晶分子为平行取向，并且在施加电场时，在基板厚度方向上弯曲取向为弓形。
此外，为了解决上述课题，液晶显示装置具备上述液晶面板。
上述液晶面板，如上所述，在与平行取向的液晶分子的偶极矩大致相同的方向(大致平行的方向)上施加电场，施加电场的方向以及未施加电场时和施加电场时的液晶分子的偶极矩的方向，均为大致相同的方向(没有误差，或者即使有误差也在±5度以内)。因此，上述液晶分子不是像OCB模式一样为展曲取向，而是从平行取向连续变化到弯曲排列。因此，上述液晶面板在本质上不需要弯曲转移操作，并且，在驱动时(施加电压时)，上述光学调制层即液晶层中的液晶分子，总是弯曲取向，所以与OCB模式同样，在液晶分子要运动时，液晶分子的流动(flow)，在辅助液晶分子的运动的方向上作用。因此，在灰度等级间响应中能够高速响应。
此外，上述液晶面板，在施加电压时，表示上述光学调制层(液晶层)的光学特性的折射率椭圆体的方位(折射率椭圆体的长轴的方位)，总是存在于施加电场的方向上，所以未施加电场时和施加电场时折射率椭圆体的方位不同，比起折射率椭圆体随着电场的施加而旋转的IPS模式，相位差板的设计的自由度更大，所以具有宽的视野角特性。
从而，根据上述各结构，能够提供一种能够同时实现与IPS模式同等的宽视野角特性和与OCB模式相当或在其之上的高速响应性，并且不需要初始弯曲转移操作的利用新的显示方式(显示模式)进行显示的显示面板的显示方法、以及用上述显示方式进行显示的液晶面板和液晶显示装置。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的一个实施方式的液晶显示装置中的液晶面板的主要部分的概略结构的分解立体图。
图2是示意性地表示本发明的一个实施方式的液晶显示装置中的液晶面板的主要部分的概略结构的截面图。
图3是表示图2所示的液晶面板中的偏光板的透过轴方位与取向处理方向的关系的图。
图4是表示本发明中的施加电场的方向与未施加电场时以及施加电场时的折射率椭圆体表示的液晶分子的偶极矩的关系的图。
图5是表示图2所示的液晶面板中，使用n型液晶代替p型液晶时的施加电场的方向与折射率椭圆体表示的液晶分子的偶极矩的关系的图。
图6是用等电位曲线表示对图1和图2所示的液晶面板中的梳齿电极施加5V的电压时的液晶单元内的电位分布的图。
图7是表示图2所示的液晶面板中的液晶单元内的液晶取向分布的图。
图8是表示图2所示的液晶面板中的测定光波长为550nm时的电压-相位差特性的曲线图。
图9是表示图2所示的液晶面板中，使施加电压值从1V变化到0V时的0℃和25℃下的光学响应波形的曲线图。
图10是表示比较例1中制造的液晶面板的概略结构的截面图。
图11是表示实施例1和比较例1中制造的各液晶面板的驱动温度与下降响应时间的关系的曲线图。
图12是表示比较例2中制造的液晶面板的取向膜、偏光板的透过轴方位、取向处理方向的关系的图。
图13是表示实施例2中制造的液晶面板的电压-相位差特性的曲线图。
图14是示意性地表示本发明的其他实施方式的液晶显示装置中的液晶面板的主要部分的概略结构的截面图。
图15是表示图14所示的液晶面板中的相位差膜各轴方位、偏光板的透过轴方位、取向处理方向的关系的图。
图16(a)、(b)表示计算所得的图14所示的液晶面板的最佳结构的视野角特性，(a)是表示相对于面板正面的视角与对比度的关系的曲线图，(b)是表示相对于面板正面的视角与透过率的关系的曲线图。
图17是表示图14所示的液晶面板中的测定光波长为550nm时的电压-透过率特性的曲线图。
图18(a)是表示图14所示的液晶面板的相对于正面的视角(θ，φ)与对比度(CR)表现为100∶1的等对比度曲线的关系的曲线图，(b)是表示图14所示的液晶面板的相对于正面的视角(θ，φ)与ΔCu’v’不足0.02的区域的关系的曲线图。
图19(a)～(c)是示意性地表示用OCB模式进行显示的典型的OCB面板的概略结构的截面图，(a)表示未施加电压时的状态，(b)表示基于施加电压的白显示时的状态，(c)表示基于施加电压的黑显示时的状态。
图20是用OCB面板的主要部分的概略结构示意性地表示图19(a)～(c)所示的OCB面板中将显示从黑显示切换为白显示时的液晶层的流动的方向的截面图，(a)是黑显示时的截面图，(b)是白显示时的截面图。
图21是用TN面板的主要部分的概略结构示意性地表示在使用TN模式的TN面板中将显示从黑显示切换为白显示时的液晶层的流动的方向的截面图，(a)是黑显示时的截面图，(b)是白显示时的截面图。
图22(a)、(b)是在使用IPS模式的IPS面板中，用折射率椭圆体表示用p型液晶即p型向列液晶作为液晶材料时的液晶分子的旋转的IPS面板的主要部分的立体图，(a)是未施加电压时的立体图，(b)是施加电压时的立体图。
图23(a)、(b)是在使用IPS模式的液晶面板(IPS面板)中，用折射率椭圆体表示用n型液晶即n型向列液晶作为液晶材料时液晶分子的旋转的IPS面板的主要部分的立体图，(a)是未施加电压时的立体图，(b)是施加电压时的立体图。
图24是示意性地说明图22(a)、(b)所示的IPS面板中的各结构要素的轴配置的主要部分平面图。
图25(a)是表示相对于IPS面板正面的视角(θ，φ)与对比度(CR)表现为100∶1的等对比度曲线的关系的曲线图，(b)是表示相对于IPS面板正面的视角(θ，φ)与ΔCu’v’不足0.02的区域的关系的曲线图。
图26是示意性地表示用挠曲电(Flexoelectric)模式进行显示的典型的挠曲电面板的概略结构的截面图。
图27(a)、(b)是表示图26所示的挠曲电面板中的液晶分子的偶极矩的方向的平面图，(a)是未施加电场时的平面图，(b)是施加电场时的平面图。
图28是示意性地表示用香蕉形液晶通过挠曲电模式进行显示的挠曲电面板的概略结构的截面图。
图29是示意性地表示用光滑(slippy)模式进行显示的光滑面板的概略结构的截面图。
图30是示意性地表示图29所示的光滑面板的主要部分的概略结构的立体图。
图31是示意性地表示本发明的一个实施方式的液晶显示装置的概略结构的分解截面图。
图32(a)、(b)是示意性地表示本发明的一个实施方式的液晶显示装置中的像素显示部的电极图案的一个例子的平面图。
符号说明
1    基板
2    基板
3    液晶层
3a   液晶分子
4    偏光板
5    偏光板
6    基板
7    基板
8    梳齿电极
9    梳齿电极
10   液晶面板
11   取向膜
12   取向膜
13   间隔物
14   密封剂
15   液晶单元
20   液晶面板
21   相位差膜
30   驱动电路
40   背光源单元
μ   偶极矩
具体实施方式
[实施方式1]
基于图1～图13和图19～图31说明本发明的一个实施方式，如下所述。
本实施方式的液晶显示面板和液晶显示装置，通过施加电场在液晶面板中的液晶单元内形成电场强度的分布，利用由此产生的液晶分子排列的变形而使液晶层的相位差变化。本申请的发明人，在努力研究液晶取向的机制时，发现了使液晶层的初始取向状态为平行取向(反向平行)，通过对该液晶层施加变形的横电场，能够不需要弯曲转移操作而实现弯曲取向的新的方法(驱动方式)。以下，由于在施加电场时的上述特殊的液晶取向状态，所以将本实施方式的驱动方式称为TBA(Transverse Bend Alignment：横向弯曲取向)模式。
图31是示意性地表示本实施方式的液晶显示装置的概略结构的分解截面图。
本实施方式的液晶显示装置，如图31所示，具备液晶面板10、驱动电路30、根据需要还有作为背光源的背光源单元40等。上述驱动电路30和背光源单元40等的结构，与现有的相同。从而，对于上述驱动电路30和背光源单元40等，省略其说明和图示。作为构成本实施方式的上述液晶显示装置的液晶面板10的一个例子，将典型的面板结构示于图1和图2。
图1是示意性地表示本实施方式的液晶显示装置中的液晶面板的主要部分的概略结构的分解立体图。此外，图2是示意性地表示本实施方式的液晶显示装置中的液晶面板的主要部分的概略结构的截面图。其中，以下说明中，将显示面一侧(观察者一侧的基板)称为上侧基板，将与该上侧基板相对的基板(在透过型的液晶显示装置中，例如背光源单元40一侧的基板)作为下侧基板而进行说明。
如图1、图2和图31所示，本实施方式的液晶面板10，具备相互相对设置的一对基板1、2(电极基板和相对基板)，具有在该基板1、2之间如图2所示地夹持液晶层3作为通过光学响应进行显示的光学调制层的结构。作为上述电极基板和相对基板，例如使用阵列基板和彩色滤光片基板。
此外，如图1、图2和图31所示，在这一对基板1、2的外侧，即这两个基板1、2的相对面的相反一侧的面上，分别设置有偏光板4、5。
此外，在上述基板1、2与偏光板4、5之间，如图31所示，根据需要分别设置有相位差板22、23。其中，图31中，在上述液晶面板10的正反两面(具体而言为基板1、2与偏光板4、5之间)配置相位差板22、23，但是本实施方式并不限定于此，也可以仅在某一方的面上设置。此外，在仅利用正面透过光的显示装置的情况下，相位差板22、23也并非必需的。
此外，图31中，使用阵列基板作为背光源单元40一侧的基板，设置有具有未图示的彩色滤光片的彩色滤光片基板作为与上述阵列基板相对的相对基板，但是本实施方式并不限定于此。特别是，在利用本液晶显示装置的特征之一即高速响应性的场序(field sequential)驱动的液晶显示装置的情况下，不需要彩色滤光片。上述液晶显示装置是用场序驱动的液晶显示装置的情况下，能够得到高的光利用效率。
以下，参照图1、图2和图31更详细地说明上述液晶面板10的结构。
上述基板1、2中至少一方的基板(上侧基板)具备具有透光性的例如玻璃基板等透明基板作为液晶层保持部件。以下，在本实施方式中，上述基板1、2具备玻璃基板构成的透明的基板6、7作为上述液晶层保持部件，但本实施方式并不限定于此。
上述基板1、2中，一方的基板1的与另一方的基板2的相对面，具体而言为上述一对基板6、7中一方的基板6的与另一方的基板7的相对面上，以梳齿相互咬合的方向相对配置有梳齿电极8、9(梳形电极)，作为用于对上述液晶层3施加与基板面平行(大致平行即可)的电场(横电场)的电场施加部件。
本实施方式中，上述梳齿电极8、9的电极宽度(线宽)、电极间距离(电极间隔)和厚度，并不特别限定。但是，上述电极间隔窄，则电场的变形大，能够得到大的相位差变化，所以优选。
作为上述电极间隔，具体而言，优选1μm以上不足10μm。不足1μm则电极制造变得困难，10μm以上则驱动电压变高。
上述梳齿电极8、9，例如，如下述实施例所示，可以由ITO(氧化铟锡)等透明电极材料构成，也可以由铝等金属构成。上述梳齿电极8、9的材质并不特别限定。
在上述梳齿电极8、9上，如图2所示，以覆盖该梳齿电极8、9的方式设置有取向膜11。
另一方面，在上述基板2的与另一方的基板1的相对面，具体而言为上述基板7的与另一方的基板6的相对面上，根据需要设置有未图示的底涂膜、彩色滤光片等功能性膜，在基板2的表面上，设置有取向膜12。在设置有上述功能性膜的情况下，取向膜12以覆盖这些功能性膜的方式成膜。其中，图1和图31中，省略了取向膜11、12的图示。
对于该取向膜11、12的表面，分别实施要使液晶层3内的液晶分子3a平行且在同一方向上取向的摩擦处理等取向处理。
作为上述取向膜11、12的材料，并不特别限定，例如能够使用聚酰亚胺等公知的取向膜材料。具体而言，能够使用预倾角为约4度的“SE-7492”(商品名，日产化学工业株式会社制造的取向膜涂料)、预倾角为约1度的“PIX-5400”(商品名，日立化学工业株式会社制造的取向膜涂料)等市场销售的各种取向膜材料。
但是，预倾角变大时，在驱动时，向错(disclination)发生的几率提高。因此，上述取向膜11、12的预倾角，优选为不足10度。进而，从驱动电压降低的意义出发，优选上述取向膜11、12的表面锚定能量(anchoring energy)弱。
上述液晶面板10中的液晶单元15，例如，如图2所示，对于设置有上述梳齿电极8、9和取向膜11的基板1和设置有上述取向膜12的基板2，隔着塑料珠、玻璃纤维间隔物等间隔物13，以包围像素区域的方式用密封剂14贴合，在两基板1、2之间的空隙中，封入液晶材料作为构成光学调制层的显示用媒介而形成。
此外，上述液晶面板10，通过在上述液晶单元15的外表面贴合上述偏光板4、5而形成。图3中，表示此时的偏光板4、5的透过轴方位(分别用箭头4a、箭头5a表示)与用箭头A、B表示的取向膜11、12的取向处理方向的关系。
如上所述，本实施方式的液晶显示装置，通过施加电场，在液晶面板10中的液晶单元15内形成电场强度的分布，利用由此产生的液晶分子排列的变形而使上述液晶层3的相位差变化。
从而，作为本实施方式中使用的液晶材料，优选折射率各向异性(Δn)较大的液晶材料，和介电常数各向异性(Δε)较大的液晶材料。一般而言，Δn较大的液晶材料，或者Δε较大的液晶材料，由于极性较大的材料较多，所以具有易于引入离子性杂质的性质。从而，在实用上，与CN(氰基)类液晶材料(手性向列液晶材料)相比，更加优选F(氟)类液晶材料。此外，施加电场引起的电场强度的分布，具有随着电场强度的增大而饱和的倾向，所以在材料设计中，与提高Δε相比优先增大Δn更为有效。
其中，本实施方式中，上述液晶分子3a，如后所述，驱动时呈现弯曲排列，所以表现出与OCB模式同样的高速响应。但是，在通过施加电场而使液晶分子3a旋转这一意义上，本实施方式中使用的液晶材料的粘性优选为较低。
本实施方式中，作为上述液晶材料，使用液晶分子3a的折射率椭圆体的长轴方向与基板面平行且偶极矩(双极矩)的方向位于长轴方向的所谓p型液晶。以下，本实施方式中，作为上述p型液晶，举出使用p型向列液晶的情况为例进行说明，但是本实施方式并不限定于此。
如图1～图3所示，基板1、2(具体而言为设置在该基板1、2上的上述取向膜11、12)，分别如箭头A、B所示，与基板面平行且相互逆向地实施取向处理(水平取向处理)。因此，未施加电压时，液晶层3的液晶分子3a……的偶极矩μ(双极矩)呈现大致统一在规定的方向上(本实施方式中为统一在大致一个方向，优选为一个方向上)的平行取向。其中，图1中，箭头μ表示液晶分子3a的偶极矩μ的方向。
本实施方式的液晶显示装置中，通过如上所述在与平行取向的液晶分子3a……的偶极矩μ大致相同方向(大致平行的方向)上施加电场，使该液晶层3的液晶分子3a……不会像OCB模式一样为展曲取向，而是使其从平行取向连续地变化到弯曲取向。
因此，本实施方式中，使用在液晶分子3a的长轴方向上具有偶极矩μ的p型液晶，对于如上所述进行水平取向处理而平行取向的液晶分子3a……，例如通过上述梳齿电极8、9，在与上述液晶分子3a……的偶极矩μ大致相同的方向上施加与基板面平行(大致平行即可)的横电场。换言之，在初始取向中，使液晶分子3a的偶极矩μ大致统一在施加电场的方向上。
其中，在液晶领域中，取向方位(取向秩序参数)通常±5度以内的偏差为容许范围。从而，上述未施加电场时的液晶分子3a的偶极矩μ的方向与施加电场的方向，优选相同(相等)，但是也可以是以一方为基准而另一方在±5度的范围内。
将本实施方式中的施加电场的方向与未施加电场时(Voff)和施加电场时(Von)的折射率椭圆体表示的液晶分子3a的偶极矩μ的关系，示于图4。其中，为了说明的方便，以下在各图中都用箭头E表示施加电场的方向。此外，有时也将施加电场称为施加电场E。
此外，至今为止，仍未发明出处于初始取向状态的液晶的偶极矩μ的方向相对于施加电场E的方向大致平行的液晶显示装置。
至今已知的所有液晶显示装置中，电场的施加方向与初始取向液晶分子的偶极矩μ的方向不同，没有考虑过使其一致。
以往，在电场的施加方向与初始取向状态下的液晶分子的偶极矩μ的方向相同的情况下，认为即使施加电压也不会发生任何现象(液晶分子不会运动)。事实上，如图5所示，上述液晶面板10中，不使用p型液晶，而改为使用在短轴方向上具有偶极矩μ的n型液晶，则即使通过梳齿电极8、9对上述n型液晶的液晶分子(液晶分子3b)施加横电场也不会发生任何现象。
现在已知的液晶显示装置，一般用交流电场驱动，在未施加电压时，使施加电场E的方向与液晶的偶极矩μ的方向不同是常识。
本申请的发明人对电极结构、单元中的电场强度分布进行了详细研究和积极利用，从而达到了本发明。本发明基于对新的电光学响应(显示方式)的发现。根据本发明，能够用简单的结构实现具有与IPS模式同等的宽视野角特性且与OCB模式相当或在其之上的高速响应性，并且不需要OCB模式那样的初始弯曲转移操作。本发明是在包括作为背景技术记载的结构中，从现有技术完全不能想到的发明。以下，对于本实施方式的液晶面板10的电光学响应，与公知的液晶面板对比的同时更详细说明。
图6是用等电位曲线表示对图1和图2所示的液晶面板10中的梳齿电极8、9施加5V的电压时的液晶单元15内的电位分布的图。其中，上述梳齿电极8、9的电极宽度和电极间隔为均4μm。此外，上述梳齿电极8、9的厚度(t)为0.4μm，液晶层3的层厚为5.3μm，使用5CB(pentylcyanobiphenyl：戊基联苯氰)作为液晶材料。
液晶分子3a对应于上述电场强度分布和来自与基板1、2的界面的束缚力进行排列。此时的上述液晶单元15内的液晶取向分布(液晶导向偶极子分布)示于图7。其中，设预倾角为0°。根据图7，可知通过施加电压，液晶分子3a从平行取向连续地变化到弯曲取向(弯曲排列)，与OCB模式不同，不是在基板之间弯曲取向(纵向弯曲排列)，而是在与基板面平行(大致平行)的方向、即横向上弯曲取向(弯曲排列)。
在弯曲取向状态下能得到高速的响应特性，但是为了得到这样的弯曲取向的状态，至今为止，都需要预先使液晶层为展曲取向状态作为初始取向状态，且施加临界驱动电压Vc以上的电压而使其转移到弯曲取向。
以下，对于OCB模式的显示原理，用图19(a)～(c)进行说明。图19(a)～(c)是示意性地表示用OCB模式进行显示的典型的液晶面板(OCB面板)的概略结构的截面图。具体而言，图19(a)表示未施加电压时(V＝0)的状态，图19(b)表示基于施加电压的白显示时(V＝V1)的状态，图19(c)表示基于施加电压的黑显示时(V＝V2)的状态。
其中，在以下说明中，将显示面一侧(观察者一侧的基板)称为上侧基板，将与该上侧基板相对的基板作为下侧基板，进行说明。
上述OCB面板100，如图19(a)～(c)所示，具有以下结构：在玻璃基板101上设置有电极102的一对基板103、103之间，夹持包含液晶分子104a的液晶层104，在这一对基板103、103中的与液晶层104相反一侧的面上，分别依次设置有光学补偿膜105、105和偏光板106、106。
如图19(a)所示，这样的OCB面板100中，未施加电压时，构成液晶层104的液晶分子104a……水平(展曲)取向。该展曲取向通过使上下两基板103、103的取向处理向同一方向(图19(a)中从纸面左方朝向右方的箭头A方向)处理而得。
接着，在上述两基板103、103之间，通过施加临界驱动电压Vc以上的电压，使该基板103、103之间夹持的液晶层104的取向，从图19(a)所示的展曲取向，转移为图19(b)、(c)所示的弓形的取向(弯曲取向)。
作为液晶显示装置的显示，上述弯曲取向状态下，使施加电压(V)在V1(白显示)与V2(黑显示)之间变化而进行(Vc＜V1＜V2)。
即，OCB模式中，未施加电压时上述液晶层104为展曲取向，在初始状态下，装置接入电源时，通过在上述电极102、102之间施加与通常的驱动电压不同的特别的波形的高电压，从展曲取向转移为弯曲取向(展曲-弯曲转移)，之后，通过施加规定的电压(驱动电压)，进行显示。
上述OCB模式中，一旦成为弯曲取向，施加电压(V)只要不小于临界驱动电压(Vc)，液晶层104就不会恢复到初始的弯曲取向。但是，OCB模式中，如上所述，在显示之前，需要从初始取向状态即展曲取向转移到弯曲取向的转移操作，如上所述，在通常驱动电路之外还需要初始转移用驱动电路，所以存在成本提高的原因。
此外，上述临界驱动电压(Vc)，是使液晶层104为展曲取向状态时的自由能与液晶层104为弯曲取向时的自由能相等的施加电压值，由液晶物性值、基板界面上的液晶分子104a的倾斜角、基板界面上的锚定能量、气氛温度等决定。施加电压(V)小于上述Vc时，液晶取向为展曲取向稳定，在Vc以上则弯曲取向稳定。因此，在上述面板整面都均匀且短时间地进行展曲-弯曲转移并不容易，成为实用上的问题。
此处，用图20(a)、(b)和图21(a)、(b)，说明OCB模式中不能实现高速响应的理由。图20(a)、(b)是示意性地表示在上述OCB面板100中显示从黑显示(V＝V2)切换至白显示(V＝V1)时的液晶层104的流动的方向的截面图，图20(a)是示意性地表示黑显示时的OCB面板100的主要部分的概略结构的截面图，图20(b)是示意性地表示白显示时的OCB面板100的主要部分的概略结构的截面图。
此外，图21(a)、(b)是示意性地表示在使用TN模式的液晶面板(TN面板200)中，显示从黑显示(Von，施加电压状态)切换到白显示(Voff，未施加电压状态)时的液晶层204的流动的方向的截面图，图21(a)是示意性地表示黑显示时的TN面板200的主要部分的概略结构的截面图，图21(b)是示意性地表示白显示时的TN面板200的主要部分的概略结构的截面图。
OCB模式因为其特殊的取向(弯曲取向)而具有高速响应特性。OCB模式中，显示状态下，液晶层103的取向如图20(a)、(b)所示总是弯曲取向，通过施加电压的大小而使弯曲取向的程度(弓形的程度)变化从而实现灰度等级显示。使上述OCB面板100的施加电压如图20(a)、(b)所示从V＝V2变化至V＝V1时的液晶分子104a的旋转相伴的液晶层104的流动的方向，如图20(b)所示，在接近上侧基板103的区域(比液晶层103中央部更上侧的区域)和接近下侧基板103的区域(比液晶层103中央部更下侧的区域)，为同一方向。因此，在OCB模式中，如箭头A所示，扭矩在同一方向上作用，所以各液晶分子104a不会相互阻碍其运动。因此，能够实现高速响应。
与此相对，TN模式中，如图21(a)、(b)所示，使施加电压从Von变化至Voff时的液晶分子204a的旋转相伴的液晶层204的流动的方向，如图21(b)所示，在接近上侧基板203的区域(比液晶层204的中央部更上侧的区域)和接近下侧基板203的区域(比液晶层204的中央部更下侧的区域)互为反方向。因此，TN模式中，如箭头A和箭头B所示，扭矩在相反方向上作用，所以各液晶分子204a会相互抑制其运动。因此，响应特性较慢。
如此，OCB模式中的高速响应性是由弯曲取向引起的。并且，该弯曲取向是对于展曲取向施加充分大于临界驱动电压(Vc)的电压而得到。
此外，如上所述，OCB模式中，施加电压时，液晶分子104a的排列总是呈弯曲取向。因此，OCB模式中，例如图19(c)所示，无论从哪个角度(θ1、θ2)观看，都存在从长轴方向观看液晶分子104a的区域、和从短轴方向观看液晶分子104a的区域。因此，这样的OCB面板100，上述两区域起到相互补偿液晶层104的相位差的自我补偿效果，能够实现没有视角依赖性的显示。
但是，从不在图19(a)～(c)的纸面上的方向的视角，不能起到液晶层104自身的排列消除相位差的视角依赖性的上述自我补偿效果，所以，如图19(a)～(c)所示，需要光学补偿膜105、105(相位差板)的光学补偿(参照非专利文献1、非专利文献2)。
液晶的光学特性一般用折射率椭圆体表述。折射率椭圆体的形状，在图19(a)～(c)中，如液晶分子104a所示为橄榄球型，所以为了对此进行光学补偿，需要其折射率椭圆体为一般称为面包型(欧美称南瓜型)的扁平球状的相位差板。
即，显示状态的OCB模式中液晶分子104a为弯曲排列(弯曲取向)，所以在相位差板中，也需要面包型的折射率椭圆体的主轴向其厚度方向连续地变化的设计。作为这样的相位差板，已知富士胶片株式会社制造的“WV膜”(商品名)，但需要与各种液晶面板中的液晶分子排列相应地对相位差板内的碟状(discotic)液晶的排列进行三维的精密控制，这对于采用OCB模式是瓶颈。
另一方面，IPS模式是液晶分子在基板面内旋转的显示方式，以宽视野角特性为特征。
以下，用图22(a)、(b)、图23(a)、(b)、图24和图25(a)、(b)说明IPS模式的显示原理。
图22(a)、(b)是用其折射率椭圆体示意性地表示在使用IPS模式的液晶面板(IPS面板)中使用p型液晶即p型向列液晶作为液晶材料时的液晶分子的旋转的立体图，图23(a)、(b)是用其折射率椭圆体示意性地表示在使用IPS模式的液晶面板(IPS面板)中使用n型液晶即n型向列液晶作为液晶材料时的液晶分子的旋转的立体图。其中，图22(a)和图23(a)分别表示未施加电压时(Voff)的上述IPS面板的主要部分的立体图，图22(b)和图23(b)分别表示施加电压时(Von)的上述IPS面板的主要部分的立体图。此外，图22(a)、(b)和图23(a)、(b)所示的箭头μ，表示上述液晶分子的偶极矩μ的方向。
此外，图24是举出图22(a)、(b)所示的IPS面板为例，示意性地说明该IPS面板中的各结构要素的轴配置的主要部分平面图。如图24所示，上述IPS面板中的光源一侧(光入射一侧)的偏光板的透过轴305与观察者一侧的透过轴306，以相互成正交尼科尔关系的方式设置。
IPS模式的液晶面板(IPS面板)，如图22(a)、(b)和图23(a)、(b)所示，在一方的基板301上，具备相对的一对电极302、303(梳齿电极)，对于与未图示的相对基板之间夹持的液晶层，通过上述电极302、303与基板面平行地施加电场(横方向电场)。由此，在与基板面平行的面内使液晶分子304旋转(使折射率椭圆体的轴方向例如长轴方向变化)进行显示，因此液晶分子304不相对于基板面直立，本质上得到宽的视野角。
如上所述使用p型向列液晶作为液晶材料的情况下，液晶分子304在其折射率椭圆体的长轴方向上具有偶极矩μ，未施加电压时，如图22(a)所示，上述偶极矩μ在与基板面平行的面内以与施加电场E的方向大致垂直的方式取向，施加电场时，如图22(b)所示，以与施加电场E的方向平行的方式旋转。
另一方面，使用n型向列液晶作为液晶材料的情况下，液晶分子304在其折射率椭圆体的短轴方向上具有偶极矩μ，未施加电压时，如图23(a)所示，上述偶极矩μ在与基板面平行的面内以与施加电场E的方向大致垂直的方式取向，施加电场时，如图23(b)所示，以与箭头E表示的施加电场的方向平行的方式旋转。
此处，如图24所示，将用光源侧的偏光板的透过轴305表示的光源侧的偏光板的透过轴方向与用箭头306表示的液晶分子304的取向方向所成的角度定义为ω时，IPS模式的透过率T由下式(1)表示。其中，用307表示显示面侧的偏光板的透过轴。
[数学式1]
T=sin2(2ω)sin2(πΔndλ)...(1)]]>
其中，上式(1)中，Δn表示液晶材料的折射率各向异性，d表示液晶层的厚度，λ表示使用的光的波长。
IPS模式中，液晶分子304在基板面内运动，所以上式(1)中相位差Δnd是一定的，通过ω变化而进行透过光的调制。此处，将白显示状态下的亮度与黑显示状态下的亮度的比定义为对比度(CR)的情况下，在上下方向、左右方向的任意方向上，在±85度的视野角范围内都能够达成CR≥100∶1。但是，IPS模式中规定液晶的光学特性的折射率椭圆体的主轴方位，对应于施加电场的大小，相对于施加电场的方向从垂直方向向水平方向旋转，所以在色相的视角依赖性这一点上，难以说有充分的视角特性。
图25(a)、(b)是表示对于IPS面板正面的色相，使视角(θ，φ)变化时的颜色变化的情况的曲线图，其中，图25(a)是表示相对于IPS面板正面的视角(θ，φ)与对比度(CR)表现为100∶1的等对比度曲线310的关系的曲线图。此外，图25(b)是表示相对于IPS面板正面的视角(θ，φ)与下式(2)所示的色相的视角依赖性的评价指标即ΔCu’v’不足0.02(ΔCu’v’＜0.02)的区域320的关系的曲线图。
[数学式2]
ΔCu′v′=(Δu′)2+(Δv′)2...(2)]]>
通常，TV(电视)中容许的颜色变化的变化，是ΔCu’v’＜0.02，且要求进一步的改善。上述色相的视角依赖性的评价指数，能够通过使显示画面显示肤色，从包括正面的各视角测定色坐标(u’，v’)，在(u’，v’)坐标系中，求出正面的(u’，v’)与任意视角的(u’，v’)的距离而算出。
其中，在没有彩色滤光片的测试单元中，测定RGB各色光的透过光谱，通过计算求出(u’，v’)坐标。
已知液晶显示装置的响应时间τ，在设单元间距为d、液晶旋转粘性为γ₁、液晶弹性常数为K_eff时，具有以下关系。
[数学式3]
τ≈γ1d2keff...(3)]]>
上述响应时间τ，在IPS模式的情况下为K_eff～K₂₂，在VA模式的情况下为K_eff～K₃₃，且K₃₃为K₂₂的2倍～3倍。因此，一般而言，IPS模式的响应特性比VA模式的响应特性慢，所以在显示动态图像时，有时图像的拖尾成为问题。此外，不适于在低温下要求高速性的便携式设备和车载设备。
与此相对，本实施方式的TBA模式中，通常驱动时，液晶层3总是呈弯曲排列，能够在灰度等级间响应中高速响应。这样利用弯曲取向的液晶显示装置，至今已知的仅有OCB模式，而本质上不需要弯曲转移操作的本发明的实用价值极大。
上述TBA模式表现高速响应的理由，可以认为是与OCB模式同样，液晶分子3a要运动时，液晶分子3a的流动(flow)在辅助液晶分子3a的运动的方向上作用。即，上述TBA模式中从Voff(未施加电场状态)变化为Von(施加电场状态)时的液晶分子3a的旋转相伴的液晶层3的流动的方向，如图7所示，在梳齿电极8、9之间是相同的。因此，TBA模式中，如箭头C所示，扭矩在同一方向上作用，各液晶分子3a不会相互阻碍其运动。因此，能够实现高速的响应。
其中，一般而言，液晶显示装置中的视野角特性，由黑显示时的视角特性决定。TBA模式中，如上所述，具有弯曲取向引起的高速响应的特征，且未施加电压时为平行取向所以能够容易地用相位差板补偿，达成宽视野角范围的黑色水平。此外，如图4所示，施加电压时，表示液晶层3的光学特性的折射率椭圆体的方位(折射率椭圆体的长轴的方位)，总是存在于施加电场E的方向，所以如后所述未施加电场时和施加电场时折射率椭圆体的方位不同，与折射率椭圆体随着施加电场而旋转的IPS模式相比，更容易用相位板补偿，所以能够得到宽的色相视野角特性。
接着，在以下详细说明从液晶的偶极矩μ的方向和施加电场E的方向来看的使用与本申请发明类似的其他驱动方式的液晶显示面板与本申请发明的显示原理的不同和结构的差异。
作为与本实施方式的液晶面板10同样对液晶层施加横电场的驱动方式，除IPS模式以外，已知还有称为挠曲电(Flexo-electric)模式的利用挠曲电效应(挠电效应：Flexo-electric Effect)的电场效应型的液晶显示装置(参照专利文献1)。挠曲电模式是现在已知的唯一的用直流电场驱动的驱动方式。
以下参照图26和图27(a)、(b)说明上述挠曲电模式的动作机制(显示原理)。
图26是示意性地表示用挠曲电模式进行显示的典型的液晶面板(挠曲电面板)的概略结构的截面图。此外，图27(a)、(b)是表示图26所示的挠曲电面板中的液晶分子的偶极矩μ的方向的平面图，图27(a)表示未施加电场时(Voff状态)的平面图，图27(b)表示施加电场时(Von状态)的平面图。
上述挠曲电面板400，具有在夹持n型向列液晶“MBBA”(p-methoxybenzylidene-p’-n butyl-aniline(p-甲氧亚苄基-p’-(n-丁基-苯胺))构成的液晶层403的一对基板401、402之间设置有柱状电极404、405的结构，使液晶分子403a与基板面垂直地取向，通过用上述柱状电极404、405施加横电场，使液晶层403中出现双轴性，控制透过光量。
上述挠曲电面板400中的液晶分子403a的初始取向为垂直取向，该液晶分子403的偶极矩μ的方向，在未施加电压时，如图27(a)所示，在与基板面平行的面内朝向无规则的方向。与此相对，如图27(b)所示，对上述液晶层403在横方向上施加直流电场时，朝向与施加电场E的方向不同的方向的液晶分子403a统一为施加电场E的方向，液晶排列发生变形，液晶层403出现双轴性，所以用其透过轴相互正交的两片偏光板夹持时，光会透过。
上述挠曲电面板400的例子中，初始的液晶取向在垂直取向的意义上是统一的，但是偶极矩μ的方向是无规则的，且不是弯曲取向。上述挠曲电模式，在未施加电场时和施加电场时的液晶分子的取向状态与TBA模式不同，此外，在用挠曲电效应进行显示这一点上，其动作机制也与TBA模式不同。此外，上述挠曲电面板400与施加电场相应地诱发的双轴性的程度较小，难以说是实用的装置。
另外，作为利用挠曲电效应进行显示的再其他液晶面板(挠曲电面板)，已知还有挠曲电面板420，如图28所示，其使在分子短轴方向上具有偶极矩μ的香蕉形液晶(近晶状液晶)的液晶分子424a与基板421面垂直地取向，通过用梳齿电极422、423施加横方向电场，使施加电场时的液晶层的排列统一，控制透过光量(参照非专利文献4)。
以下表示上述香蕉形液晶的一个例子。
[化1]

上述挠曲电面板420的结构，在对n型液晶施加横电场这一点上，与图26所示的上述挠曲电面板400的结构类似。上述挠曲电面板420，也是初始取向时的液晶分子424a的偶极矩μ的方向无规则，且不是弯曲取向。从而，上述挠曲电面板420也是上述未施加电场时和施加电场时的液晶分子424a的取向状态与TBA模式不同。此外，上述挠曲电面板420，初始取向时的液晶分子424a的偶极矩μ的方向无规则，通过施加横电场而将偶极矩μ的方向统一为同一方向，在用挠曲电效应进行显示这一点上与TBA模式的动作机制也不同。
进而，如上所述的香蕉形液晶，一般而言分子尺寸较大，呈现液晶相的温度域较高，且驱动电压较高。因此，用于实现上述挠曲电面板420的实用的材料仍是未知的。
此外，作为对n型液晶施加纵电场的驱动模式，已知有对水平取向的n型液晶施加纵电场的光滑表面模式(slippy surface mode)，通称光滑模式(参照专利文献2)。
以下说明用光滑模式的液晶面板(光滑面板)的动作机制。
图29是示意性地表示用光滑模式进行显示的光滑面板的概略结构的截面图，图30是示意性地表示图29所示的光滑面板的主要部分的概略结构的立体图。
如图29所示，用光滑模式进行显示的光滑面板500，对于使用n型液晶作为液晶材料、且在具有斜向蒸镀SiO₂而得到的取向膜(未图示)的基板501与相对的基板502之间夹持的液晶层505，通过设置在两个基板501、502上的电极503、504，施加与基板面垂直的纵电场，以使液晶分子505a在与基板面平行的面内旋转，由此进行显示。
如图30所示，在基板501上，用斜向蒸镀氧化硅(SiO_x)的膜作为取向膜(未图示)的情况下，已知液晶分子505a的排列方向根据蒸镀角度(基板法线方向与箭头D表示的蒸镀方向所成的角度)α变化。液晶分子505a在蒸镀角度α较小时相对于蒸镀方向垂直地排列，在蒸镀角度α较大时相对于蒸镀方向平行地排列。对于75度附近的蒸镀角度α，这2个排列方向的能量差较小，存在因很小的条件差异就能得到某一方的排列方向的角度区域。这样的角度区域中，例如通过变化周围温度和施加电压，使液晶分子505a的排列方向在相对于蒸镀方向平行的方向与垂直的方向之间连续(可逆)地变化。
蒸镀角度α在75度附近斜向蒸镀SiO₂时，液晶分子505a在低温下具有与蒸镀方向大致平行的一定的倾角(倾斜角Φ)地排列(方位F)，但提高温度时，液晶分子505a的排列在与蒸镀方向垂直的方向上取向(方位H)。此时，倾斜角Φ大致为0度。之后，对于液晶层505(参照图29)，如上所述施加纵电场时，液晶分子505a的取向方向，与施加电场E的大小对应地从x方向到y方向连续变化(方位F→方位G→方位H)。此时，用p型液晶作为液晶材料时，液晶分子的取向方向变化的同时，液晶分子在z方向上立起(倾斜角Φ增大)，所以亮度会降低。
于是，上述专利文献2中，通过使用n型液晶，消除介电能量的发生、增加，使液晶分子505a不会立起。
即，将上下施加电压时液晶分子在与基板面水平的面上旋转的模式称为光滑模式，专利文献2的特征在于为了防止液晶分子立起导致的亮度降低，使用不对应于施加电场E反应的n型液晶。
但是，上述光滑模式中，为了使液晶分子505a预先以方位H排列，需要提高液晶层505的温度，不能说是实用的。
此外，根据上述说明可知，上述光滑模式也是未施加电场时和施加电场时的液晶分子505a的取向状态与TBA模式不同，并且动作机制也不同。
如上所述，上述TBA模式与现有公知的各种驱动方式的动作机制(显示原理)和构成都完全不同。此外，上述现有公知的各种驱动方式，都不能够同时实现与IPS模式同等的宽视野角特性和与OCB模式相当或在其之上的高速响应性。
此外，至今为止，关于形成弯曲取向的技术，研究的中心放在如何在短时间内使大面积均匀地进行弯曲转移，例如：(1)增大预倾角；(2)减小液晶的弹性常数(K₁₁)；(3)在初始转移操作中施加较大的电压；(4)对像素内取向膜的一部分赋予垂直取向性；(5)使用液晶-高分子复合体固定或辅助弯曲取向；(6)在像素内取向膜的一部分上设置突起或柱；(7)使用180°扭曲单元；等等。但是，从未试过不要转移操作就得到弯曲取向。
进而，现在的液晶显示装置，除挠曲电模式以外，都使用交流电场，此外，现在已实用化的液晶显示装置，都是进行用交流电场的驱动，如上所述，要使施加电场E的方向与未施加电压时的液晶的偶极矩μ的方向不同是常识。上述TBA模式打破了这一常识，是通过在与未施加电压时的液晶的偶极矩μ的方向相同的方向上施加电场E而进行显示的全新类型的驱动方式(显示方式)。
以下进一步详细说明本实施方式中使用的上述液晶面板10的结构和制造方法，并用比较例1、2检验上述液晶面板10的效果。但是，以下所示的实施例1、2只是图1和图2所示的液晶面板10的结构和制造方法的一个例子，本实施方式并不限定于此。此外，以下各比较例1、2中，为了与上述液晶面板10进行比较，对于与上述液晶面板10相同的结构要素附加同样的编号。
[实施例1]
本实施例1中，在表面设置有电极宽度4μm、电极间隔4μm、电极厚度0.4μm的铝制的梳齿电极8、9的玻璃制的基板6上，用旋涂法涂布日产化学工业株式会社制造的取向膜涂料“SE-7492”(商品名)的5wt.％ NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)溶液之后，以250℃烧制2小时，由此形成上述基板1。此时的取向膜11的膜厚为(60nm)。
此外，在与上述基板6同样大小和材质的玻璃制的基板7上，用与上述取向膜11相同的条件制成取向膜12，由此形成基板2。
之后，使用尼龙制的无纺布，对上述基板1、2双方按图1和图2所示的箭头A、B的方向进行取向处理。
接着，在上述基板1上，散布直径5.5μm的树脂微珠“MicropearlSP”(商品名，积水化学工业株式会社制造)作为间隔物13。另一方面，在基板2上，印刷密封树脂“Structbond XN-21-S”(商品名，三井东压化学工业株式会社制造)。之后，将上述两基板1、2贴合，以250℃烧制3小时，由此制造液晶单元15。
接着，在上述液晶单元15中，用真空注入法封入“SD-5544XX”(商品名，智索(CHISSO)株式会社制造的p型向列液晶材料)作为液晶材料，并且在上述液晶单元15的正反面分别贴合偏光板4、5，制造图1所示的液晶面板10。
其中，此时的取向处理的方向与偏光板4、5的轴方位的关系，如图3所示，箭头4a、5a所示的偏光板4、5的透过轴方位，以入射光侧(下侧，即未图示的背光源单元一侧)、出射光侧(显示面一侧)都与邻接的基板1、2中的各取向膜11、12的摩擦处理方向成45度，相互正交的方式配置。
图8表示这样制作的上述液晶面板10中的在测定光波长为550nm时的施加电压与上述液晶层3的相位差的关系(电压-相位差特性)。
根据图8，可知在上述液晶面板10中，通过施加7V的电压，能够进行184nm的相位差调制。
此外，图9表示使施加电压值从1V变化到0V时的0℃和25℃下的表示光强度(light intensity)与经过时间(响应时间)的关系的光学响应波形。其中，上述测定按照固定方法进行。即，在上述响应时间的测定中，将响应时间定义为在改变施加电压时透过光强度的变化中变化90％所需要的时间。
由图9可知，上述液晶面板10，在0℃下也表现出高速的响应，其实用价值极大。
液晶显示装置中，关于上升，如过驱动方式一样施加比规定电压更大的电压，表观上容易得到高速响应，但是关于下降，则仅依赖于液晶材料、面板结构，所以粘度低的液晶材料或者表现高速响应的面板结构很重要。与此相对，上述液晶面板10中，液晶层3呈现弯曲取向(弯曲排列)，在电场响应时，不会因液晶流动阻碍响应特性，所以能够实现高速响应。
其中，弯曲取向被采用在OCB模式的液晶显示装置中，但是OCB模式中，在每次接入电源时都必须进行从初始取向即展曲取向到弯曲取向的转移操作，被要求改善。与此相对，具备TBA模式型的液晶面板即上述液晶面板10的液晶显示装置，具有不需要初始取向转移用的电路、并且还不会发生低温操作时的转移不良的优点。
[比较例1]
本比较例1中制造的液晶面板的截面的概略结构示于图10。本比较例1中，不设置梳齿电极8、9，而是改为在玻璃制的基板6、7中的相互相对的面上，如图10所示，设置覆盖两基板的6、7的相互相对面的整面的所谓满面状的电极601、602(电极厚度0.1μm)，并且按一定方向对两个取向膜11、12的表面进行取向处理，对液晶层3施加与基板面垂直的纵电场，除此以外，都以与上述实施例1相同的方法和条件，形成并驱动比较用的液晶面板600。
具体而言，本比较例1中，在与2片玻璃制的基板6、7相同的基板6、7上形成的ITO电极601、602上，与实施例1同样地用旋涂法涂布日产化学工业株式会社制造的取向膜涂料“SE-7492”的5wt.％NMP溶液后，以250℃烧制2小时，由此形成比较用的基板603、604。此时的取向膜11、12的膜厚与实施例1相同，为
之后，使用尼龙制的无纺布，对上述基板603、604双方以一定方向进行取向处理。
接着，在一方的基板603上，以与实施例1相同的条件散布直径5.5μm的树脂微珠“Micropearl SP”作为间隔物13。此外，在另一方的基板604上，与实施例1同样地印刷密封树脂“Structbond XN-21-S”。之后，将上述两基板603、604贴合，以250℃烧制3小时，由此制造液晶单元605。
接着，在上述液晶单元605中，用真空注入法以与实施例1相同的条件封入“SD-5544XX”作为液晶材料，并且在上述液晶单元605的正反面分别贴合偏光板4、5，制造图10所示的比较用的液晶面板600。其中，此时的上述取向膜11、12的取向处理方向与偏光板4、5的轴方位的关系，与实施例1中图3所示的关系相同，箭头4a、5a所示的偏光板4、5的透过轴方位以入射光侧、出射光侧都与邻接的基板603、604中的各取向膜11、12的摩擦处理方向成45度，且相互正交的方式配置。
上述液晶面板600，是使用所谓ECB(Electrically ControlledBirefringence：电控双折射)模式的液晶面板，与实施例1相同地使施加电压值从1V变化至0V，测定0℃和25℃下的下降的响应时间(下降响应时间)，分别为140ms、20ms。将上述液晶面板600的驱动温度(环境温度)与下降响应时间的关系与实施例1的液晶面板10的进行比较，其结果示于图11。
[比较例2]
以液晶分子3a的偶极矩μ的方向与施加电场E的方向正交的方式，使取向膜11、12的取向处理方向I、J如图12所示变更为与施加电场E的方向正交，除此以外，制造与实施例1完全相同的结构的比较用的液晶面板。与实施例1同样地在0℃和25℃下对与实施例1同样使施加电压值从1V变化至0V时的响应时间进行测定，分别为300ms、32ms。
由图11所示的结果和实施例1与上述比较例2的对比可知，液晶面板10在低温下的光学响应特性优秀，其实用价值极大。
[实施例2]
除了用ITO电极作为梳齿电极8、9以外，与实施例1同样地制造液晶面板10，用与实施例1相同的方法测定电压-相位差特性。将该结果示于图13。在0V到7V之间驱动液晶面板10时能够变化的液晶层3的相位差的大小，实施例1中制造的液晶面板10为184nm，使用透明电极即ITO电极的本实施例2中制造的液晶面板10能够以341nm的幅度使液晶层3的相位差变化。
其中，相位差的调整幅度大，相当于能够降低驱动电压，其价值极大。由图13可知，通过使用ITO作为梳齿电极材料，能够以相同的施加电压呈现更大的相位差。由上述图7也可知，这是因为施加电压引起的导向的旋转在梳齿电极8、9的上部比在梳齿电极8、9之间更多地发生。
[实施方式2]
对于本发明的另一个实施方式，主要基于图14～图18进行说明，如下所述。其中，本实施方式中，说明与上述实施方式1的不同点，对于与上述实施方式1具有相同功能的结构要素附加相同的编号，省略其说明。
图14是示意性地表示本实施方式的液晶显示装置中的液晶面板的主要部分的概略结构的截面图。其中，本实施方式中，也将显示面一侧(观察者一侧的基板)称为上侧基板，将与该上侧基板相对的基板作为下侧基板进行说明。
如图14所示，本实施方式的液晶面板20，具有在上述实施方式1中记载的液晶面板10中的上侧基板2与偏光板5之间具备相位差膜21(相位差板)的结构。
关于宽视野角化，需要进行液晶层相位差的补偿和偏光板交叉角的视角依赖性的补偿这两者。
本实施方式中，上述液晶层相位差的补偿，指的是水平取向的液晶材料的单轴性(正的单轴性)的补偿，通过与上述液晶材料的取向处理方向平行地配设负的A板(补偿层)，能够完全补偿。
此处，呈现正的单轴性的液晶层3的光学特性为：
[数学式4]
a2x2+b2y2+b2z2=1]]>
负的A板的光学特性为：
[数学式5]
b2x2+a2y2+a2z2=1]]>
将其相加，得到：
[数学式6]
a2+b2x2+a2+b2y2+a2+b2z2=2]]>
其折射率椭圆体成为完全的球体。这意味着从任何方向观看上述液晶层3都看起来相同，即完全消除了上述液晶层3的视野角依赖性。
其中，上述负的A板(负A板)，指的是nx＜ny＝nz(其中，nx、ny表示膜面内的x、y方向、nz表示厚度方向的折射率)的相位差板。例如聚苯乙烯相位差膜具有这种性质。
此外，上述偏光板交叉角的视角依赖性的补偿，能够用正的单轴性膜(nx＞ny＝nz表示的正的A板(正A板))和nx＝ny＜nz表示的正的C板(正C板)进行。
此外，根据计算，正的单轴性膜的相位差和正的C板的相位差分别为140nm、95nm时，视野角特性最为扩大。
于是，本实施方式中，使用负的A板、正的C板和正的单轴性膜(正的A板)的叠层膜作为上述相位差膜21，如图15所示，使箭头22表示的正的单轴性膜(正的A板)的滞相轴方向与箭头5a表示的邻接的偏光板5的透过轴方位(偏光轴方向)一致，且配置在偏光板5和与偏光板56邻接的基板2之间。此外，使正的单轴性膜的相位差和正的C板的相位差分别为140nm、95nm。
图15中，表示箭头22所示的上述相位差21的滞相轴方位、箭头23所示的正的A板的滞相轴方位、箭头24所示的正的C板的nx轴的方向、箭头25所示的负的A板的nx轴的方向、箭头4a所示的偏光板4的透过轴方位、箭头5a所示的偏光板4的透过轴方位、箭头A、B所示的取向膜11、12的取向处理方向的关系。
以下进一步详细说明本实施方式中使用的上述液晶面板20的结构和制造方法。但是，以下所示的实施例3，只是图14所示的液晶面板20的结构和制造方法的一个例子，本发明并不限定于此。
[实施例3]
本实施例3中，在表面设置有电极宽度5μm、电极间隔5μm、电极厚度0.4μm的ITO制的梳齿电极8、9的玻璃制的基板6上，用旋涂法涂布日产化学工业株式会社制造的取向膜涂料“PIX-5400”(商品名)的5wt.％NMP溶液之后，以300℃烧制2小时，由此形成基板1。此时的取向膜11的膜厚为
此外，在与上述基板6同样大小和材质的玻璃制的基板7上，用与上述取向膜11相同的条件制成取向膜12，由此形成基板2。
之后，使用尼龙制的无纺布，对上述基板1、2双方按图1和图2所示的箭头A、B的方向进行取向处理。
接着，在上述基板1上，散布直径5.5μm的树脂微珠“MicropearlSP”作为间隔物13。另一方面，在基板2上，印刷密封树脂“StructbondXN-21-S”。之后，将上述两基板1、2贴合，以250℃烧制3小时，由此制造液晶单元15。
接着，在上述液晶单元15中，用真空注入法封入“SD-5544XX”作为液晶材料。之后，在上述液晶单元15的背面一侧(下侧)，即上述基板1的与液晶层3的相对面的相反一侧的表面上贴合偏光板4，并且在上述液晶单元15的表面一侧(上侧)的基板2的与液晶层3的相对面的相反一侧的表面上依次贴合具有上述特性和结构的相位差膜21、偏光板5，制造图14所示的液晶面板20。
其中，此时的取向处理的方向与偏光板4、5的轴方位和相位差膜21的各轴方位的关系，如图15所示，箭头4a、5a所示的偏光板4、5的透过轴方位，以入射光侧、出射光侧都与邻接的基板1、2中的各取向膜11、12的摩擦处理方向成45度，且相互正交的方式配置。此外，相位差膜21以箭头23所示的正的A板的滞相轴方向与箭头5a所示的邻接的偏光板5的透过轴方位(偏光轴方向)一致，并且箭头24所示的正的C板的nx轴的方向和箭头25所示的负的A板的nx轴的方向，与各取向膜11、12的摩擦处理方向平行的方式配置。此时的上述相位差膜21的滞相轴方位(用箭头22表示)，与各取向膜11、12的摩擦处理方向正交，并且与箭头4a、5a所示的偏光板4、5的透过轴方位所成的角度为45度。
此外，图16(a)、(b)表示计算所得的最佳结构的视野角特性，图16(a)是表示相对于面板正面的视角与对比度的关系的曲线图，图16(b)是表示相对于面板正面的视角与透过率的关系的曲线图(vappl.＝0)。其中，图16(a)、(b)中，视角(θ，φ)用从基板法线方向的倾斜角θ和以取向处理方向为0度时的逆时针旋转的方位角方向φ定义。
图17是这样制造的上述液晶面板20中的表示测定光波长为550nm时的施加电压与透过率的关系的电压-透过率特性(实测值)，对比度为1200∶1。此外，其视野角特性(实测)示于图18(a)、(b)。
图18(a)、(b)是表示对于上述液晶面板20的色相、使视角变化时的颜色变化的情况的曲线图，其中，图18(a)是表示相对于上述液晶面板20的正面的视角(θ，φ)与对比度(CR)表现为100∶1的等对比度曲线26的关系的曲线图。此外，图18(b)是表示相对于上述液晶面板20的正面的视角(θ，φ)与ΔCu’v’不足0.02(ΔCu’v’＜0.02)的区域27的关系的曲线图。
由图18(a)可知，对比度表现为100∶1的视角范围为全方位170度以上，与现行的使用IPS模式的液晶显示装置比较，为同等以上。
TBA模式中，与IPS模式中的液晶分子的举动不同，即使施加电压，液晶层3的双折射发生的方位也不会旋转，如上述图4所示，朝向一定方向，所以易于更加可靠地控制上述相位差膜21等相位差板的补偿。因此，能够容易地达到宽视野角。由图18(a)、(b)也可知，使用上述TBA模式的液晶面板，例如使用本实施方式的液晶面板20的液晶显示装置，其色相的视角依赖性也小，其实用价值较大。
此外，也能够与IPS模式同样地，使电极结构为例如弯曲为人字形或者く字形的形状(dogleg形状)的各种弯曲形状，由此实现视角特性的进一步提高。
相位差膜的设计，因液晶显示装置采用常黑(normally black)模式还是采用常白(normally white)模式而不同。
上述实施例中，进行常黑模式下的相位补偿，但是在常白模式的情况下，黑显示状态下的液晶排列是横向配置的弯曲取向，所以适用与液晶的取向方向(排列方向)正交的A板和主轴倾斜的双轴性膜、C板等的组合。
此外，图14所示的液晶面板20中，举出仅在液晶单元15的一个主面上配置相位差板的情况为例进行了说明，但是也可以在上述液晶单元15的两侧配置相位差板。
此外，上述各实施方式中，施加电压而产生的液晶层3的相位差(单元相位差)的变化量，优选为半波长(例如如果使用的光的波长为550nm，则为275nm)以上。因此，未施加电压时的单元相位差，优选为1000nm程度以上。
其中，将上述各实施方式的液晶显示装置用作反射型的液晶显示装置的情况下，能够获得约2倍的光路长度，所以液晶材料对相位差的制约得以缓和，材料选择的裕度增大。反射型与透过型相比，能够进一步低电压驱动，其实用价值极大。
如上述各实施方式所示，因施加电压而引起的电场的变形，能够由梳齿电极结构得到。但是，本实施方式并不限定于此，作为上述电场施加部件，除梳齿电极结构以外，通过例如在电极内设置狭缝(或者开口部)等、例如在各像素内设置导电性部位和非导电性部位交替的图案，也能够得到上述电场的变形。
其中，上述各实施方式中，举出在一方的基板1上设置梳齿电极8、9作为用于对液晶层3施加与基板面平行(大致平行即可)的电场(横电场)的电场施加部件的情况为例进行了说明，但是只要是不阻碍上述弯曲取向的配置，也可以是在两方的基板1、2上设置如上所述的导电性部位和非导电性部位交替的图案(例如梳齿电极)的结构。
此外，上述图1和图2所示的液晶面板10中，以梳齿相互咬合的方向相对配置的梳齿电极8、9具有与像素相对的两边垂直地(或平行地)延伸设置的结构，但是上述梳齿电极8、9的延伸设置方向(电场施加部件中的导电性部位的延伸方向)并不限定于此。
图32(a)、(b)中，表示像素内的显示部分中的上述梳齿电极8、9的配置(电极图案)的一个例子。
如图32(a)、(b)所示，上述梳齿电极8、9也可以具有相对于像素相对的两边分别在斜方向上延伸设置的结构。此外，上述梳齿电极8、9，也可以如图32(a)所示，具有各自的梳齿相互平行地延伸设置的结构，也可以如图32(b)所示，具有例如以各自的梳齿在像素的中央曲折的方式分别非平行地延伸设置的结构。
图32(a)所示的电极图案中，通过施加电场，自动形成取向分割的两种畴(小区域)，图32(b)所示的电极图案中，因为电极(梳齿)曲折，所以通过施加电场而形成4种畴。
此外，上述各实施方式中，举出了未施加电压时在各像素内液晶分子的偶极矩μ的方向统一为一个方向(包括大致一个方向的情况)的平行取向的情况为例进行了说明，但是本实施方式并不限定于此，上述液晶面板也可以具有液晶分子在各像素内具有取向分割的液晶层(光学调制层)的结构。在取向分割的各畴(小区域)内，未施加电场时的液晶分子的偶极矩μ的方向统一为大致一个方向。因此，在这种情况下，通过使取向分割的各畴(小区域)内的未施加电场时的液晶分子的偶极矩μ的方向与电场施加方向大致统一，也能够得到上述效果。即，上述液晶面板也可以具有在各像素内具有电场施加方向不同的多个畴的结构。
此外，上述各实施方式中，使液晶层厚度为5μm～6μm制造各液晶面板(液晶显示装置)，但是也可以用其他液晶层厚度进行。通过增大液晶层厚度，用相同施加电压会得到更大的调制效果，一般而言响应时间也会变大，所以需要与液晶显示装置的规格相应地进行液晶面板(液晶显示元件)的设计。
使用上述TBA模式的液晶面板和液晶显示装置，如上所述在低温下的响应特性优秀，且具有宽视野角特性，所以特别适合于户外用途的公共告示板、便携式电话、PDA(便携式终端：personal digitalassistance)等移动设备等。
如上所述，上述液晶面板和液晶显示装置以及液晶面板的显示方法中，上述液晶材料是p型液晶，未施加电压时，上述液晶材料的液晶分子为平行取向，且上述光学调制层中的电场施加方向与上述未施加电场时的液晶分子的偶极矩的方向相等(大致相等即可)，由此使上述液晶材料的液晶分子在施加电场时在基板厚度方向上弯曲取向为弓形。
根据上述液晶面板和液晶显示装置以及液晶面板的显示方法，施加电场的方向以及未施加电场时和施加电场时的液晶分子的偶极矩的方向都是大致相同的方向，上述液晶分子因施加电场而不要初始取向转移操作，从平行取向连续变化至弯曲排列。因此，根据本实施方式，例如会发挥以往没有的以下优秀效果：(1)能够实现与OCB模式同等的高速响应，并且，(2)能够达成IPS模式以上的宽视野角，(3)不需要OCB模式中必需的展曲-弯曲之间的初始取向转移操作等。
上述液晶面板和液晶显示装置以及液晶面板的显示方法中，如上所述，在与平行取向的液晶的液晶分子的偶极矩大致相同方向(大致平行的方向)上施加电场而在上述光学调制层内形成电场强度的分布(电场的变形)，使液晶分子弯曲取向而在液晶分子排列中形成变形(弯曲排列)，由此使上述光学调制层的相位差变化而进行显示。
根据上述结构，上述显示面板具备电极作为对上述光学调制层施加电场的电场施加部件，上述电极在各像素中具有导电性部位和非导电性部位交替的图案，由此能够在上述光学调制层内施加与基板平行(大致平行即可)的所谓横电场，能够容易地形成电场强度的分布(电场的变形)。
其中，作为上述电极，能够使用例如梳齿电极(梳形电极)。电极间隔窄则电场的变形大，能够得到大的相位差变化。通过使用梳齿电极作为上述电极，能够用现有的电极结构容易地得到大的相位差变化。
此外，上述电极的导电性部位，优选由ITO构成。上述液晶面板中，施加电压引起的导向的旋转，与上述非导电部位(例如上述梳齿电极中的各电极之间)相比在导电性部位的上部更多地发生。即，施加电场时的上述液晶分子的倾斜(变形)的程度，在导电性部位的上部比较大。因此通过用透明电极特别是ITO形成上述导电性部位，能够增大能利用于显示的相位差的调整幅度。相位差的调整幅度大相当于能够降低驱动电压。从而，上述结构的价值在使用上述显示方式的液晶面板和液晶显示装置中极大。
本发明不限定于上述各实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，将不同实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得的实施方式也包括在本发明的技术范围内。
产业上的利用可能性
上述TBA模式，是通过施加电场而在液晶层内形成电场强度的分布，以平行取向为初始取向而实现弯曲取向的新的显示方式，具有在能够实现与OCB模式同等的高速响应的同时，能够达成IPS模式以上的宽视野角，且不需要OCB模式中必需的展曲-弯曲之间的初始取向转移操作等优秀特征。因此，使用上述TBA模式的液晶面板和液晶显示装置以及液晶面板的显示方法，特别能够适用于需要低温下的响应特性和宽视野角特性的户外用途的公共告示板、便携式电话、PDA等移动设备等。