JP2005275238A - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

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将洋 小菅
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Abstract


【課題】 上下基板の貼り合わせ時に高粘度のシール材を使用することにより、上述したシールパス、液晶のシール内部への浸食等の現象を抑制、又は防止する液晶表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の液晶表示装置の製造方法は、第1基板又は第2基板の少なくとも一方にシール材を描画する工程と、前記第1基板又は前記第2基板の少なくとも一方に液晶を配置する工程と、チャンバー内部に設けられた一対の対向するステージに前記第1基板と前記第2基板とをそれぞれ配置し、前記ステージを相対的に近接することにより前記第1基板と前記第2基板とを前記シール材を介して貼り合わせる工程と、前記シール材を硬化させるシール材硬化工程と、を有し前記貼り合わせ工程において、前記シール材の貼り合わせ時の粘度を700Pa・s以上に制御することを特徴とする。
【選択図】 図5

Description

本発明は、液晶表示装置の製造方法に関する。
近年、液晶表示装置を製造する方法として、例えば、封口レス(ODF、One Drop Fill)方式が広く利用されている。この封口レス方式は、まず、基板上にシール材を描画し、上下基板の貼り合わせ時に基板上に液晶を配置する。続けて、この液晶が配置された上下基板を真空中にて貼り合せ、貼り合わせ後に大気開放する。このような工程により封口レス方式においては液晶表示装置を製造する。しかし、この封口レス方式においては、液晶が配置された上下基板を真空中にて貼り合わせた後、大気開放するため、シールパス現象が発生する場合がある。すなわち、貼り合わせた上下基板が大気開放される際に、液晶の膨張力にシール材が耐えられず、パネル外部に液晶が漏れ出す現象である。そこで、近年においては、上下基板の貼り合わせ時に使用するシール材には、大気開放時の液晶の膨張力に耐え得るシール材(例えば、25℃で粘度が50Pa・s以上)が使用されている(特許文献1参照)。
特開平8−106101号公報
しかしながら、上記特許文献1において使用されているシール材の粘度では、実際には、シールパス現象が発生してしまう場合があり、シール材の粘度としては不十分であった。さらに、上記シール材の粘度では、液晶量とパネル内容積との関係において以下の問題が発生した。すなわち、基板上に配置する液晶量がパネル内容積を上回ると、液晶がシール内部に浸食してしまい、シール剤と基板との密着性を悪化させ、透湿性及び剥離において不都合が生じる場合があった。一方、液晶量がパネル内容積を下回ると、パネル内部が負圧の状態となりシール材をパネル内部に引き込んでしまう場合があり、表示部分にシール材が干渉してしまうという問題があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、上下基板の貼り合わせ時に高粘度のシール材を使用することにより、上述したシールパス、液晶のシール内部への浸食等の現象を抑制、又は防止する液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するために、第1基板及び第2基板の少なくとも一方にシ
ール材を形成する工程と、前記第1基板及び前記第2基板の少なくとも一方に液晶を配置する工程と、チャンバー内部に設けられた一対の対向するステージに前記第1基板と前記第2基板とをそれぞれ配置し、前記ステージを相対的に近接させることにより前記第1基板と前記第2基板とを前記シール材を介して貼り合わせる工程と、前記シール材を硬化させるシール材硬化工程と、を有し前記貼り合わせ工程において、前記シール材の貼り合わせ時の粘度を700Pa・s以上に制御することを特徴とする。
このような構成によれば、上下基板の貼り合わせ時において、シール材の粘度が700Pa・s以上と高粘度であるため、シール材の粘度が低粘度である場合に発生するシールパス現象を防止することが可能となる。また、これにより、液晶量がパネル内部の容積を上回る場合に発生する液晶がシール内部に浸食する現象、又は液晶量がパネル内部の容積より少ない場合に発生するシール材がパネル内部に引き込まれる現象を回避することが可能となる。
本発明は、前記シール材の形成工程において、前記シール材の貼り合わせ時よりも低
い粘度にて前記第1基板及び前記第2基板の少なくとも一方に前記シール材を形成することを特徴とする。
このような構成によれば、シール材の形成工程において、シール材の貼り合わせ時よりも低い粘度であるため、第1基板又は第2基板の少なくとも一方にシール材を円滑に形成することが可能となる。
また、前記シール材の形成工程は、前記第1基板及び前記第2基板の少なくとも一方に前記シール材を形成することを特徴とする。
このような構成によれば、第1基板及び第2基板の両基板にシール材を形成することができ、基板とシール材との界面の密着性を高めることが可能となり、これによって、シールパス等の発生を回避することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
[液晶表示装置]
まず、本発明に係る製造方法により得られる液晶表示装置について説明する。
図1は、本発明に係る液晶表示装置について、各構成要素とともに示す対向基板側から見た平面図であり、図2は図1のH−H’線に沿う断面図である。図3は、液晶表示装置の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図で、図4は、液晶表示装置の部分拡大断面図である。
図1及び2において、本実施の形態の液晶表示装置100は、対をなす下基板10(第1基板)と上基板20(第2基板)とが光硬化性の封止材であるシール材52によって貼り合わされ、このシール材52によって区画された領域内に封入材としての液晶(電気光学材料)50が封入、保持されている。シール材52は、基板面内の領域において閉ざされた枠状に形成されてなり、液晶注入口を備えないものとなっている。
シール材52の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる周辺見切り53が形成
されている。シール材52の外側の領域には、データ線駆動回路201及び実装端子20
2が下基板10の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する2辺に沿って走査線駆動回路204が形成されている。下基板10の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路204の間を接続するための複数の配線205が設けられている。また、上基板20のコーナー部の少なくとも1箇所においては、下基板10と上基板20との間で電気的導通をとるための基板間導通材206が配設されている。
なお、データ線駆動回路201及び走査線駆動回路204を下基板10の上に形成する代わりに、例えば、駆動用LSIが実装されたTAB(Tape Automated Bonding)基板と下基板10の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。なお、液晶表示装置100においては、使用する液晶50の種類、すなわち、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード/ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。
また、液晶表示装置100をカラー表示用として構成する場合には、上基板20において、下基板10の後述する各画素電極に対向する領域に、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタをその保護膜とともに形成する。
このような構造を有する液晶表示装置100の画像表示領域においては、図3に示すように、複数の画素100aがマトリクス状に構成されているとともに、これらの画素100aの各々には、画素スイッチング用のTFT30が形成されており、画素信号S1、S2、…、Snを供給するデータ線6aがTFT30のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画素信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。また、TFT30のゲートには走査線3aが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線3aにパルス的に走査信号G1、G2、…、Gmをこの順に線順次で印加するように構成されている。
画素電極9は、TFT30のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子で
あるTFT30を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線6aから供給される
画素信号S1、S2、…、Snを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして
画素電極9を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号S1、S2、…、Snは、
図2に示す上基板20の対向電極21との間で一定期間保持される。なお、保持された画素信号S1、S2、…、Snがリークするのを防ぐために、画素電極9と対向電極21との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量60が付加されている。例えば、画素電極9の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも3桁も長い時間だけ蓄積容量60により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い液晶表示装置100を実現することができる。
図4は液晶表示装置100の部分拡大断面図であって、ガラス基板10’を主体として構成される下基板10上には、ITO(インジウム錫酸化物)を主体とする透明電極にて構成された画素電極9がマトリクス状に形成されており(図3参照)、これら各画素電極9に対して画素スイッチング用のTFT30(図3参照)がそれぞれ電気的に接続されている。また、画素電極9が形成された領域の縦横の境界に沿って、データ線6a、走査線3a及び容量線3bが形成され、TFT30がデータ線6a及び走査線3aに対して接続されている。すなわち、データ線6aは、コンタクトホール8を介してTFT30の高濃度ソース領域1aに電気的に接続され、画素電極9は、コンタクトホール15及びドレイン電極6bを介してTFT30の高濃度ドレイン領域に電気的に接続されている。なお、画素電極9の表層にはポリイミド主体として構成される膜に対してラビング処理を行った配向膜12が形成されている。
一方、上基板20においては、上基板20側のガラス基板20’上であって、下基板10上の画素電極9の縦横の境界領域と対向する領域に、ブラックマトリクス又はブラックストライプと称せられる遮光膜23が形成され、その上層側にはITO膜からなる対向電極21が形成されている。また、対向電極21の上層側には、ポリイミド膜からなる配向膜22が形成されている。そして、下基板10と上基板20との間には、液晶50がシール材52(図1参照)により基板内に封入されている。
[液晶表示装置の製造装置]
次に、上記液晶表示装置100の製造方法に使用する液晶表示装置の製造装置について、図面を参照して説明する。図5は、真空チャンバーが閉じた状態を示す概略構成図である。
本実施の形態の液晶表示装置の製造装置においては、図5に示すように、真空チャンバー60(チャンバー)は上側チャンバー62と下側チャンバー64とに分割されており、この上側チャンバー62と下側チャンバー64とが一体化されることにより構成される。上側チャンバー62及び下側チャンバー64は、それぞれ断面がコ字型の容器状に形成された本体部66、68から構成され、それぞれの本体部66、68の開口部が対向するように対向配置されている。
下側チャンバー64は、本体部68の底面部を貫通する支持シャフト78によって固定されている。略直方体形状の下加圧版72(ステージ)は、この支持シャフト78の先端部に取り付けられている。そして、下基板10は、この下加圧版72上に載置される。なお、下加圧版72及び上加圧版70は、上基板20及び下基板10をそれぞれ挟持するための粘着部材等を備えているが、この詳細については発明の理解を容易にするため省略する。
また、下側チャンバー64には、一対の仮置き台74が内部に設けられている。仮置き台74は、高さ方向に立設する立設部82と、この立設部82に垂直に内側に屈曲する屈曲部84とを備えた略L字状に形成されている。一対の仮置き台74の屈曲部84の高さは、下加圧版72上に載置される下基板10のシール材52及び液晶50の表面(不図示)よりも上側に位置するように設置される。また、仮置き台74は、高さの変動及び仮置き台74同士の間隔の増大又は減少が可能である。この仮置き台74の屈曲部84上には、上基板20が一時的に載置される。
なお、下側チャンバー64には、真空ポンプ(不図示)が接続されており、この真空ポンプを動作させることにより真空チャンバー60内を真空引きできるようになっている。
上側チャンバー62は、本体部66の天井部を貫通する押圧シャフト76によって固定されている。略直方体からなる上加圧版70(ステージ)は、この押圧シャフト76の下端に取り付けられている。そして、押圧シャフト76は、上側チャンバー62のコ字状の本体部66と一体的に昇降運動することも可能であり、本体部66とは独立して昇降運動することも可能である。上加圧版70は、粘着部材等(不図示)を備えており、押圧シャフト76の降下とともに上加圧版70も降下し、仮置き台74の屈曲部84上に載置されている上基板20を吸着し保持する。
また、上加圧版70と下加圧版72の各々は、内部にヒーター80(温度制御手段)を内蔵している。さらに、ヒーター80は、上加圧版70及び下加圧版72の各々の表面の温度を検出する温度検出部(不図示)と、この温度検出部に接続され、温度検出部によって検出された温度に基づいて加圧版の表面温度を制御する制御部(不図示)とを備えている。
以下、下加圧版72の表面の温度制御の動作について説明する。
制御部は予め下加圧版72の表面温度の目標値を設定する。この目標値は、下加圧版72に載置される下基板10の熱伝導、この下基板10に配置されるシール材52の熱伝導及びシール材52の材料等に基づいて設定される。そして、制御部は、温度検出部が検出した下加圧版72の表面温度を、予め設定した目標値と比較する。この結果、制御部は、検出された表面温度が目標値よりも低い場合には、さらに、ヒーター80を作動し、下加圧版72の表面温度を上げる。一方、検出した表面温度が目標値よりも高い場合には、制御部は、ヒーター80を停止等させ、加圧版の表面温度を下げる。このような動作が繰り返されることにより、下加圧版72の表面温度は、常に一定に保持される。
このように、本実施の形態の液晶表示装置の製造装置は、両加圧版に載置又は保持される基板上の表面温度及びこの基板上に配置されるシール材52の温度についても一定に保持することができる。また、シール材52の粘度はシール材52の温度に依存する。そのため、シール材52の温度を制御することにより、外部環境の温度変化に影響されることなく、シール材52の粘度を制御することが可能となる。
なお、上加圧版70に内蔵されるヒーター80についても、上述した動作により、上基板20の表面温度を外部環境の温度変化に影響されることなく一定に保持することが可能となる。
[液晶表示装置の製造方法]
以下、本発明の液晶表示装置の製造方法を説明する。なお、本実施の形態においては、下基板10にシール材52を配置し、真空チャンバー60内部で上基板20と下基板10とを貼り合わせるまでの工程について詳細に説明し、その他の工程については省略する。
まず、上記工程を説明する前に、本実施の形態において使用するシール材52について表1を参照して説明する。表1は、粘度の異なるシール材52を用いた4インチの液晶表示パネルを試作し、基板上に描画(形成)したシール材52の任意の4点における粘度とシールパス、液晶50の浸食、及びシール材52の引き込み等の現象との関係を検査し、その結果を示したものである。
なお、表中に示すシール材52の粘度は25℃の条件下で測定した値である。また、表中の×、△、及び○は、液晶表示パネルの良品率を表し、×は、良品率が0〜20%、△は良品率が20〜60%、○は良品率が60〜100%である。
このように、表1から明らかなように、シール材52の粘度が25℃で700Pa・s以上の場合に、シールパス、液晶25の浸食、及びシール材52の引き込み等の現象を防止することが可能となる。従って、本実施の形態においては、上下基板の貼り合わせ時のシール材52の粘度が23℃で800Pa・s以上のシール材52を使用する。なお、貼り合わせ時のシール材52の粘度の上限としては、20万Pa・sまでのシール材52の粘度であれば使用することが可能である。
Figure 2005275238
本実施形態の液晶表示装置の製造方法は、下基板10と上基板20に液晶50を封止するシール材52をそれぞれ描画するシール材の描画工程と、描画したシール材52の予備硬化工程と、一対の基板上の少なくとも一方に液晶50を配置する液晶配置工程と、これらの工程を経た一対の基板をシール材52を介して一体化するように貼り合わせる貼り合わせ工程と、シール材52を硬化させるシール材硬化工程とを有する。
(シール材の描画工程)
シール材の描画工程において、液滴吐出装置又はディスペンサーは、下基板10上の遮光性材料からなる周辺見切り53の外周部にシール材52を描画する。この描画するシール材52の幅としては0.1〜0.4mmが好ましく、シール材52の厚さとしては0.01〜0.04mmが好ましい。また、上記液滴吐出装置等は、シール材52の粘度を調整するためのヒーター80ーを備えている。ヒーター80は、上記液滴吐出装置等のノズルからシール材52を吐出することが可能な粘度までシール材52を加熱する。なお、シール材52を形成する方法としては、スクリーン印刷機による印刷方式等の各種方法が適用可能である。
また、シール材52は、粘性を有するエポキシ系やアクリル系の樹脂、又はエポキシ系樹脂とアクリル系樹脂とからなる樹脂を用いる。この樹脂の種類としては、紫外線による硬化(UV硬化)処理と熱による硬化処理とを併用して硬化させるUV硬化&熱硬化型あるいはUV硬化処理のみで硬化を行う100%UV硬化型がある。本実施の形態においてはUV硬化&熱硬化型を使用している。
シール材52を基板上に描画した後、液晶50のセル厚を制御するために、シール材52によって区画された領域にギャップ制御材(スペーサ)を配置する。また、ギャップ制御材は、セルギャップの寸法と略同じ直径の略球形状の物質をシール材に混入させ、このシール材52を基板上に配置することも可能である。さらに、セル厚を制御するためにギャップ制御材に代えて、基板から柱状に突出して形成されたもの等使用することも可能である。
(シール材の予備硬化工程)
次に、シール材の予備硬化工程を行う。このシール材52の予備硬化工程は、シール材52を描画し、10〜120秒(時間)が経過した後に行われる。予備硬化工程においては、ホットプレート等の加熱手段により、例えば、80〜120℃の温度で15〜60秒間シール材52を加熱する。このようにして、予備硬化工程において、シール材52を弾力性や接着性を維持しつつ適度に硬化させる。なお、所定の出力において所定時間、このシール材52に紫外線を照射して、シール材52を硬化させることも好ましい。また、上記実施の形態では、UV硬化&熱硬化型のシール材52を使用したが、熱硬化型からなるシール材52を使用して、予め所定の温度にてこのシール材52を加熱して硬化(プリベーク)させても良いし、光硬化型からなるシール材52を使用して、所定時間紫外線を照射してシール材52を硬化させても良い。
(液晶配置工程)
次に、液晶配置工程を行う。液晶配置工程においては、液滴吐出装置又はディスペンサーは、下基板10上のシール材52で区画された領域に液晶50を配置する。液晶50は、セル内の容積を上回らず、かつ下回らない適量を配置する必要がある。液晶50の量がセル内の容積を上回る場合には、液晶50のシール材52内部への侵食等し、液晶50の量がセル内の容積を下回る場合には、シール材52がセル内部に引き込まれてしまうからである。
(基板の貼り合わせ工程)
次に、上下基板の貼り合わせ工程を行う。基板の貼り合わせ工程においては、まず、上基板20と下基板10とを真空チャンバー60内部に搬送する。そして、下基板10は、真空チャンバー60に設けられた下加圧版72上に載置され、上基板20は、仮置き台74の屈曲部84上に載置される。仮置き台74に上基板20が載置されると、上加圧版70は、押下シャフト76を降下することにより降下し、上加圧版70の下面を上基板20に近接させる。そして、上加圧版70は、上基板20を吸着してこの状態を保持する。
このときに、上加圧版70及び下加圧版72の表面の温度は、ヒーター80により一定の温度に保持されている。従って、この両加圧版に載置又は保持された上下基板上の温度は、一定に保持され、さらには、シール材52の粘度についても一定に保持される。
本実施の形態において、ヒーター80は、シール材52の温度が23℃になるように両加圧版の表面温度を制御する。このようにして、シール材52の粘度を800Pa・s以上の高粘度に制御することが可能となる。
続けて、上加圧版70は、上基板20を保持した状態を維持したまま、再度上昇し仮置き台74から離間する。なお、仮置き台74は、上基板20の下基板10との貼り合わせ時の昇降動作に干渉しないように退避させる。
次に、押下シャフト76は、上側チャンバー62を降下させ、下側チャンバー64とOリング86を介して接合させる。すなわち、真空チャンバー60が閉じた状態となる。この状態で、真空ポンプ(不図示)は、真空チャンバー60内部の圧力を下げていき、所定の基準圧力(例えば1Pa)まで減圧させる。真空チャンバー60内部の減圧が完了した後、押下シャフト76は、再度上加圧版70を降下させていき、上加圧版70に保持された上基板20と下基板10と当接させて、加圧して貼り合わせを行う。
貼り合わせに必要な所定時間が経過した後に、上加圧版70は、保持している上基板20を離脱させる。そして、上加圧版70は、押下シャフト76の上昇とともに上昇し、所定の基準位置にまで復帰させる。その後、真空ポンプは、真空チャンバー60内部の圧力を外部と同様の圧力(大気圧)にする。また、押下シャフト76は、上側チャンバー62を下側チャンバー64に対して上昇させて両者を分離し、真空チャンバー60を開いた状態とする。その後、上記方法により貼り合せた上基板20と下基板10とは、真空チャンバー60内部から搬送される。
(シール材硬化工程)
次に、上基板20と下基板10とを貼り合わせ、真空チャンバー60の内部から両基板を取り出した後、シール材硬化工程を行う。このシール材硬化工程においては、UVランプや、加熱装置、可視光照射装置など、種々の装置を用いた方法が使用できるが、本実施形態においてはUVランプを用いた紫外線照射によってシール材52を硬化させる。紫外線照射は、例えば2000〜10000mJ/cm程度の照射条件で行う。
このように、本実施の形態の液晶表示装置の製造方法は、上下基板の貼り合わせ時において、シール材の粘度が700Pa・s以上と高粘度であるため、シール材の粘度が低粘度の場合に発生するシールパス現象を防止することが可能となる。また、液晶量がパネル内部の容積を上回る場合に発生する液晶がシール内部に浸食する現象、又は液晶量がパネル内部の容積より少ない場合に発生するシール材がパネル内部に引き込まれる現象を回避することが可能となる。
なお、本発明の技術範囲は、上記実施の形態に限定されるもではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
本発明に係る液晶表示装置の平面図である。 図1のH−H´線に沿う断面図である。 同、液晶表示装置の複数の画素における等価回路図である。 同、液晶表示装置の部分拡大断面図である。 本発明に係る液晶製造装置の真空チャンバーを示す概略構成図である。
符号の説明
10…下基板(第1基板)、 20…上基板(第2基板)、 52…シール材、 60…真空チャンバー(チャンバー)、 62…上側チャンバー、 64…下側チャンバー、 70…上加圧版(ステージ)、 72…下加圧版(ステージ)、 80…ヒーター

Claims (3)

  1. 第1基板及び第2基板の少なくとも一方にシール材を形成する工程と、
    前記第1基板及び前記第2基板の少なくとも一方に液晶を配置する工程と、
    チャンバー内部に設けられた一対の対向するステージに前記第1基板と前記第2基板
    とをそれぞれ配置し、前記ステージを相対的に近接させることにより前記第1基板と前記第2基板とを前記シール材を介して貼り合わせる工程と、
    前記シール材を硬化させるシール材硬化工程と、を有し
    前記貼り合わせ工程において、前記シール材の貼り合わせ時の粘度を700Pa・s以上
    に制御することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  2. 前記シール材の形成工程において、前記シール材の貼り合わせ時よりも低い粘度にて
    前記第1基板及び前記第2基板の少なくとも一方に前記シール材を形成することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法。
  3. 前記シール材の形成工程は、前記第1基板及び前記第2基板の少なくとも一方に前記シール材を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶表示装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007199710A (ja) * 2005-12-27 2007-08-09 Mitsui Chemicals Inc 液晶表示パネルの製造方法およびそのシール剤
JP2017142383A (ja) * 2016-02-10 2017-08-17 Aiメカテック株式会社 真空貼合装置、その装置を用いた真空貼合システム、及び、そのシステムを用いた真空貼合方法

Cited By (2)

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