JP2006201431A - 液晶表示パネル及びその製造方法 - Google Patents

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浩也 森本
Masaki Kajiyama
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Abstract

【課題】 配向膜の外周端での配向乱れを防止し表示品質の向上を図った液晶表示パネルを提供すること。
【解決手段】 電極及び配向膜が形成された第1、第2基板2A、2Bを備え、これらの基板が間にスペーサ7を介在して対向配設され且つ表示領域がシール材5のシール枠で囲まれ該枠内に液晶9が封入された液晶表示パネルにおいて、前記第1、第2基板2A、2Bの何れか一方又は双方の基板は、前記シール材5のシール枠の外周囲に前記配向膜と同じ材料で形成された補助膜8aが設けられている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、液晶表示装置に用いられる液晶表示パネル及びその製造方法に係り、さらに詳しくは、液晶表示パネルを構成する基板の構造技術に関するものである。
液晶表示装置に用いられる液晶表示パネルは、一般に、所定の間隙をあけて互いに対向配設された一対の基板と、これらの基板の周辺部に沿って形成され両基板を互いに接着するシール枠と、このシール枠によって囲まれた両基板の間隙内に封入された液晶とで構成されている(例えば、下記特許文献1参照)。
図6は下記特許文献1に記載されているアクティブマトリクス型カラー液晶表示パネルの一部断面図である。
この液晶表示パネル1Cは、画素電極(図示省略)、TFT半導体層3及び配向膜8Aが形成されたTFTアレー基板(以下、AR基板という)2Aと、同様に電極4、カラーフィルター(図示省略)及び配向膜8Bが形成されたカラーフィルター基板(以下、CF基板という)2Bとを備え、これらの基板2A、2Bは、その間にスペーサ7を介在して対向配設され、且つ表示領域の外周囲がシール材5のシール枠で囲まれて、このシール材5のシール枠内に液晶9が封入された構成を有している。
このような液晶表示パネルは、通常、大判のガラス基板、いわゆるマザー基板を2枚使用し、これらの基板に複数個のパネル領域を設定し、これらのパネル領域にそれぞれ電極或いは半導体層等を形成し、両基板を貼り合せ結合し、さらにこの結合された基板を分断することによって作られている
以下に、このような液晶表示パネルの製造方法の概要を説明する。
図7はマザー基板を示し、図7(a)はAR基板を示す平面図、図7(b)はCF基板を示す平面図である。
AR基板2Aは、図7(a)に示すように、大判のガラス基板に4個のパネル領域10a〜13aが設定され、これらの領域10a〜13aにそれぞれ電極、半導体層(TFT)等が形成されている。なお、この図ではこれらの電極、TFTが省略されている。これらの電極及び半導体層が形成された後に、その上に配向膜8Aが形成される。
また、CF基板2Bも同様にして、図7(b)に示すように、大判のガラス基板に、AR基板2Aの表示パネル領域10a〜13aに対応して4個のパネル領域10b〜13bが形成され、これらのパネル領域10b〜13bにそれぞれ画素電極、カラーフィルター等が形成されている。なお、これらの電極、カラーフィルターの図示は省略されている。これらの電極及びカラーフィルター等が形成された後、その上に配向膜8Bが形成される。
それぞれの基板2A、2Bに配向膜8A、8Bが形成された後、AR基板2A又はCF基板2Bの何れか一方又は双方の基板は、その配向膜8A(8B)の外周囲にシール材5が塗布され、その後、両基板2A、2Bはそれぞれの表示領域を対向して接着され、このシール材5が加熱硬化された後に、それぞれ個々のパネルに分断する工程を経て各液晶表示パネルが作製されている。
これらの製造工程のうち、配向膜8A、8Bの形成は、各基板2A、2Bにポリイミド等からなる配向膜材が塗布され、この膜材が加熱焼成された後に、液晶分子の配向処理を施すために、配向膜の表面を布で擦るラビングが行われる。
このラビングは、図8(a)、図8(b)に示すように、通常、フェルトや木綿といった布21などが巻き付けられたローラ20を回転させ、テーブル(図示省略)等に置かれたガラス基板、例えば基板2Aをローラ20の回転方向とX方向に移動させることによって行われる。
特開平11−142851号公報(図4、段落〔0022〕〜〔0024〕)
しかしながら、このラビングは、液晶表示パネルの製造工程において、非常にノウハウが必要な工程となっている。例えば布の材質、毛の押し込み量(すなわち毛の曲がり具合)、ローラの回転速度、ラビング回数、ラビング圧力などによって配向の良否が左右されてしまうが、布の選択、ローラの回転速度制御及び圧力等の調整は、現在、経験的に見出された条件によって行われている。
したがって、このようなローラを用いたラビングは、物理的な擦りによるものであるため、ガラス基板面での静電気の発生、ポリイミド材のダスト等の発生が問題となり、また、機構的には、ローラ軸とテーブルの平行度は、概ね±0.01mm以内にする必要があるとされていることから、大面積のガラス基板を均一にラビングして配向させることは、機械設計上も大変難しいものとなっている。勿論、これらの配向作業も容易でない。
例えば、AR基板2Aにポリイミド等からなる配向膜材を塗布し、加熱焼成させると、その配向膜の端部8Aは、図8(a)に示すように、AR基板2Aの表面2aと配向膜8Aが形成された境界において、配向膜8Aが塗布された厚さ分の段差8が生ずる。
このような段差8がある状態でラビングすると、ローラ20は、配向膜8Aが形成された領域から配向膜が形成されていないAR基板2Aの表面2aへ回動する。このとき、段差8部分において、ローラ20は、基板表面2aへ転がり落ちるので、ローラ20の中心軸を結ぶ線a−a’は、AR基板2Aの表面に対して、平行状態から非平行状態へ移行し、その結果、ローラ20の布21が段差8の端部に当接して擦る角度が違ってしまう。このため、配向膜8Aの端部は、中央部分の配向と異なったものとなり、均一配向にならない。
また、ラビング時にローラ20は、図8(b)に示すように、配向膜8Aが形成されていないAR基板2Aの表面2aから配向膜8Aが形成された領域へ回動される。このため、ラビング時にローラ20が、AR基板2Aの表面2aを擦りながら、配向膜8Aの領域に到達すると、ガラス表面2aを擦った際に付着している残渣が配向膜8Aの領域へ持ち込まれ、この領域8Aに堆積してしまうことがある。このような残渣は、電極等をエッチングにより形成するときに発生し、基板の表面2aに残っている。
このような残渣がローラ20の布21に付着し配向膜8Aの領域へ持ち込まれると、残渣により表示不良を起こす原因となってしまうことがある。
さらに、両基板を貼り合わせる工程において、CF基板2Bの押圧により、シール材5がシール塗布領域5から飛び出して広がってしまうことがある。
図9は、シール材がシール塗布領域に収まっている場合と飛び出した場合における分断状況を示す断面図である。
接着時にシール材5がシール塗布領域5に収まっている場合は、図9(a)に示すように、AR基板2Aの切断は、基板2Aの裏面に切筋xを入れ、上方のCF基板2Bから所定の荷重Pを掛けるとシール材5が切筋x、すなわち、切断予定線から離れているので、正常に分断される。
しかしながら、シール塗布領域5と切筋xとの隙間は、極めて狭く、例えば0.4mm程度となっているので、図9(b)に示すように、シール材5がこのシール塗布領域5から飛び出して切筋xに重なってしまうことがある。このような場合、両基板は切筋x上でシール材5によって接着されるため、同様の方法により、上方の基板2Bに所定の荷重Pを掛けると、基板2Aが図9(a)に示すような正常な割れDとならず、ひび割れD、或いは欠けDが起こることがある。また、この荷重はシール材5を伝わってCF基板2Bへ達し、このCF基板2Bにひび割れ、或いは欠けが発生しまうことがある。
本発明は、このような従来技術が抱える課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、配向膜の外周端での配向乱れを防止し表示品質の向上を図った液晶表示パネルを提供することにある。
また、本発明は、生産性に優れ、歩留まりの高い液晶表示パネルの製造方法を提供することにある。
前記課題を解決するために、本願発明の請求項1に記載の液晶表示パネルは、電極及び配向膜が形成された第1、第2基板を備え、これらの基板が間にスペーサを介在して対向配設され且つ表示領域がシール枠で囲まれ該枠内に液晶が封入された液晶表示パネルにおいて、
前記第1、第2基板の何れか一方又は双方の基板は、前記シール枠の外周囲に前記配向膜と同じ材料で形成された補助膜が設けられていることを特徴とする。
また、本願発明の請求項2に記載の発明は、請求項1の液晶表示パネルに係り、前記シール枠は、該シール枠の一側部が前記補助膜の一側部と重なって形成されていることを特徴とする。
本願発明の請求項3に記載の液晶表示パネルの製造方法は、下の(1)〜(8)の工程を含むことを特徴とする。すなわち、
(1)大判の第1基板に複数個の表示領域を有するパネル領域を設定し、各表示領域に液晶駆動用の電極を形成する工程、
(2)前記各表示領域及びこの表示領域の外周にあるシール塗布領域を除いたシール塗布領域外に配向膜材を塗布し、この膜材を焼成させ、前記表示領域内に配向膜及び前記シール塗布領域外に補助膜を形成する工程、
(3)前記第1基板の配向膜の配向を行うラビング工程、
(4)前記第1基板とほぼ同じ大きさを有する大判の第2基板に複数個の表示領域を有するパネル領域を設定し、各表示領域に液晶駆動用の電極を形成する工程、
(5)前記第2基板の各表示領域に配向膜材を塗布し、この膜材を焼成させて配向膜を形成する工程、
(6)前記第2基板の配向膜の配向を行うラビング工程、
(7)前記(3)、(6)のラビング工程が終了した前記第1、第2基板のそれぞれの表示領域を対向させ、シール塗布領域にシール材を塗布して貼り合せ、前記シール材を硬化させて貼り合せる工程、
(8)前記工程(7)で貼り合わせた前記第1、第2基板をそれぞれのパネル領域から切断して個々のパネルに分断する工程を含むことを特徴とする。
また、本願発明の請求項4に記載の発明は、請求項3の液晶表示パネルの製造方法に係り、前記工程(5)は、前記シール塗布領域外に前記配向膜と同じ膜材を塗布し焼成させて補助膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
請求項1の発明によれば、前記シール枠の外周囲に設けられる補助膜は配向膜と同じ材料で形成されているので、補助膜の形成が容易になる。
この補助膜を設けることにより、パネル製造工程の配向膜ラビング時には、シール枠に隣接する配向膜の端部を中央部の表示領域のラビングとほぼ同じ条件でラビングできるので、端部の配向を中央部の配向とほぼ同じにできる。その結果、この配向膜の端部において配向の乱れがなくなり表示領域を該端部まで広げることができるので、有効表示領域の拡大が可能になる。
また、基板の表面上には、製造工程において、エッチングで発生した残渣が残っていることがあるが、このような残渣が残っていてラビング時にラビングローラに残渣が付着しても、この補助膜により配向膜8Aの領域への持ち込みが阻止され、配向膜の領域に残渣が堆積することによる表示不良の発生を未然に防止できる。
さらに、シール枠の外へ液晶駆動用電極が導出されていても、この電極が補助膜で覆われるので電極の電蝕を防止できる。
請求項2の発明によれば、請求項1の効果に加え、配向膜と補助膜との隙間が小さくなるので、配向膜の端部は、中央部の表示領域のラビングとほぼ同じ条件でラビングできるようになり、端部の配向をより均一にできる。
請求項3の発明によれば、補助膜は配向膜と同じ材料で形成されているので、補助膜の形成が容易になる。
この補助膜を設けることにより、パネル製造工程の配向膜のラビング時には、シール枠に隣接する配向膜の端部を中央部の表示領域のラビングとほぼ同じ条件でラビングできるので、端部の配向を均一にできる。その結果、この配向膜の端部において配向の乱れがなくなり、表示領域を端部まで広げることができ、有効表示領域の拡大が可能になる。
また、基板表面上には、エッチングで発生した残渣が残っていることがあるが、このような残渣が残っていてラビング時にラビングローラに残渣が付着しても、補助膜により残渣露出面積が小さくなるので、ラビング時にラビングローラへの残渣転写量が軽減され、これにより表示領域への残渣再転写が抑制される。
さらに、シール枠の外へ液晶駆動用電極が導出されていても、この電極が補助膜で覆われるので電極の電蝕を防止できる。さらにまた、両基板を貼り合わせる工程において、基板の押圧によりシール材がシール塗布領域から飛び出して広がりが拡大し基板の分断線に重なっても、この重なる箇所には、補助膜が形成されているので、この補助膜により基板のひび割れ、欠けをなくすることができる。
すなわち、基板に対する補助膜材とシール材との接着強度は、通常、補助膜材の方が弱くなるので、分断力の伝達はこの補助膜で一時阻止されて他に波及せず被分断基板のひび割れ、欠けを防止できる。また、被分断基板と対向する対向基板に対しては、この補助膜により分断力の伝達が一時阻止されているので、この対向基板に及ばずこの基板のひび割れ、欠け等を防止できる。
請求項4の発明によれば、第2基板においても、請求項3の作用効果を奏することが可能になる。
以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための液晶表示パネル及びその製造方法を例示するものであって、本発明をこの液晶表示パネル及びその製造方法に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。
図1は、本発明の実施例1に係る液晶表示パネルを示す一部断面図である。ここでは、アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルを例として説明するが、他の方式を採用した液晶表示パネルにも同様に適用し得るものである。
この液晶表示パネル1は、上記従来技術の液晶表示パネル1Cとシール枠の外側に補助膜8aを設けた構成が異なり、他は同じであるので、同一の構成は同一の符号を付して、その説明を援用することとし、異なる構成について詳述する。
この液晶表示パネル1は、画素電極(図示省略)、半導体層3及び配向膜8Aが形成されたAR基板2Aと、電極4及びカラーフィルター(図示省略)及び配向膜8Bが形成されたCF基板2Bとを備え、これらの基板は、その間にスペーサ7を介在させて対向配設され、且つ表示領域の外周囲をシール材5のシール枠で囲ってこの枠内に液晶9が封入され、さらに、AR基板2Aのシール材5のシール枠の外側に補助膜8aが設けられた構成を有している。
この補助膜8aは、配向膜8Aと同じ材料で形成され、また、この配向膜8Aとほぼ同じ厚さになっている。
このような補助膜8aを配向膜8Aと同じ材料で形成することにより、補助膜8aの形成が容易となり、且つ、配向膜8Aのラビング時に端部も均一に配向できる。その結果、この配向膜8Aの端部において配向の乱れがなくなり、表示領域を端部まで広げることができ、有効表示領域の拡大が可能になる。
以下に、この液晶表示パネル1の製造方法を説明する。
図2はマザー基板を示し、図2(a)はAR基板の平面図、図2(b)はCF基板の平面図である。
マザー基板は、AR基板2AとCF基板2Bとからなり、これらの基板2A、2Bは、従来技術の両基板とほぼ同じであり、AR基板2Aのシール塗布領域の外周囲に補助膜8aが形成された構成が異なり、他は同じ構成を有している。そこで、重複説明を避け、同一の部分は同じ符号を付して、その説明を援用することとして、異なる構成について説明する。
AR基板2Aは、それぞれのパネル領域において、各シール材塗布領域5の外周囲に補助膜8aが形成される。
この補助膜8aは、配向膜8Aと同じ材料、例えばポリイミドを用い、この配向膜8Aの塗布の際に、シール塗布領域5の外に塗布される。その幅長は、任意であるが、高さは、配向膜8Aとほぼ同一に形成される。
AR基板2Aに、配向膜8A及び補助膜8aを形成し、焼成させた後に、液晶分子の配向処理を施すために、配向膜の表面を布で擦るラビングを実施する。
このラビングは、従来方法と同じであるが、補助膜8aが形成されているので、配向膜8Aの端部と補助膜8aとの間の隙間が狭く、ラビングローラ20は、この隙間を跨いで配向膜を擦ることになる。図3は、このラビングを模式して示した側面図である。
図3(a)に示すように、ラビング時にローラ20は、配向膜8Aが形成された領域からシール塗布領域5へX方向に回動するが、ローラ20の直径が配向膜8Aの端部と補助膜8aとの間の隙間より大きいので、このローラ20は、配向膜8Aから基板表面2aに転がり落ちることなく、この隙間を跨いで配向膜8Aの端部を擦る。すなわち、ローラ20の中心軸を結ぶ線a−a’は、AR基板2Aの表面に対して、常に平行状態を保持しながら回動する。その結果、ローラ20の布21が配向膜8Aの端部に当接して擦る角度も中央部分とほぼ同じなり、中央部分と配向角度がほぼ同一なり、均一な配向となる。
また、図3(b)に示すように、ラビング時にローラ20は、AR基板2Aの表面2aから配向膜8Aが形成された領域へX方向に回動するが、AR基板2Aの表面2aを擦った際にローラ20の布21に付着した残渣は、補助膜8aによって配向膜8Aの領域へ持ち込みが阻止される。したがって、残渣が配向膜8Aの領域に持ち込まれることによる表示不良を起すことを未然に防止できる。
次いで、AR基板2Aによるに配向膜8A及び補助膜8aを形成した後、AR基板2A又はCF基板2Bの何れか一方又は双方の基板は、その配向膜8A(8B)の外周囲にシール材5を塗布し、その後、両基板2A、2Bはそれぞれの表示領域を対向させて接着し、このシール材5を加熱硬化した後に、それぞれ個々のパネルに分断する。
この貼り合わせ工程において、CF基板2Bの押圧により、シール材5がシール塗布領域5から飛び出して広がり、図4に示すように、シール材5が通常のシール塗布領域5から飛び出して切筋xに重なってしまうことがある。
しかし、シール材5がシール塗布領域5から飛び出して広がり切筋xに重なっても、この重なる箇所は、補助膜8aが形成されているので、この補助膜8aにより基板のひび割れ、欠けをなくすることができる。
すなわち、基板に対する補助膜材とシール材5との接着強度では、通常、補助膜材の方が弱くなるので、分断力は、その伝達がこの補助膜8aで一時阻止されて他に波及せず被分断基板のひび割れ、欠けを防止できる。また、被分断基板と対向する対向基板に対しては、この補助膜8aにより分断力の伝達が一時阻止されているので、この対向基板に及ばずこの基板のひび割れ、欠け等を防止できる。
図5は本発明の実施例2に係る液晶表示パネルを示す一部断面図である。
この液晶表示パネル1Aは、CF基板2Bに補助膜8bが形成され、また、AR基板2Aの補助膜8aがシール材5のシール枠と一部重なって設けられた構成が異なり、他は同じであるので、同一の構成は同一の符号を付して、説明を援用することとし、異なる構成について詳述する。
液晶表示パネル1Aは、CF基板2Bのシール材5のシール枠の外周囲に補助膜8bが形成される。また、この液晶表示パネル1Aは、AR基板2Aに設けられた補助膜8aは、シール材5のシール枠と一部重なるようにして設けられる。
この補助膜8bを設けることにより、パネル製造工程の配向膜ラビング時には、シール枠に隣接する配向膜8bの端部を中央部の表示領域のラビングとほぼ同じ条件でラビングできるようになるので、端部の配向を均一にできる。その結果、この配向膜8A、8Bの端部において配向の乱れがなくなり、表示領域を端部まで広げることができ、有効表示領域の拡大が可能になる。
また、基板2A、2Bの表面上には、エッチングで発生した残渣が残っていることがあるが、このような残渣が残っていても、補助膜8a、8bを設けることにより、ラビング時にラビングローラに付着した残渣がこの補助膜8a、8bで配向膜8Aの領域への持ち込みが阻止され、配向膜8Aの領域に残渣が堆積されることによる表示不良の発生を未然に防止できる。
さらに、シール枠の外へ液晶駆動用電極が導出されていても、この電極が補助膜8a、8bで覆われることにより、電極の電蝕を防止できる。
図1は本発明の実施例1に係る液晶表示パネルを示す一部断面図、 図2はマザー基板を示し、図2(a)はAR基板の平面図、図2(b)はCF基板の平面図、 図3はこのラビングを模式して示した側面図であり、図3(a)はラビング時にローラが配向膜が形成された領域からシール塗布領域へX方向に回動する状態を示した図、図3(b)はラビング時にローラがAR基板の表面から配向膜が形成された領域へX方向に回動する状態を示した図、 図4は基板の分断を説明する断面図、 図5は本発明の実施例2に係る液晶表示パネルを示す一部断面図、 図6は従来技術のアクティブマトリクス型カラー液晶表示パネルの一部断面図、 図7は従来技術のマザー基板を示し、図7(a)はAR基板側の平面図、図7(b)はCF基板の平面図、 図8は従来技術の基板の配向膜にラビングの際の配向膜端部のラビングを模式した断面図であり、図8(a)はローラが基板表面へ転がり落ちる状態を示す図、図8(b)はローラがシール塗付領域に堆積した状態を示す図、 図9はシール材がシール塗布領域に収まっている場合と飛び出した場合における分断状況を示す断面図であり、図9(a)はシール塗布領域に収まっている場合を示した図、図9(b)はシール塗布領域を飛び出した場合を示した図である。
符号の説明
1 液晶表示パネル
2A、2B 基板
3 半導体層
4 電極
5 シール材
8A、8B 配向膜
8a、8b 補助膜

Claims (4)

  1. 電極及び配向膜が形成された第1、第2基板を備え、これらの基板が間にスペーサを介在して対向配設され且つ表示領域がシール枠で囲まれ該枠内に液晶が封入された液晶表示パネルにおいて、
    前記第1、第2基板の何れか一方又は双方の基板は、前記シール枠の外周囲に前記配向膜と同じ材料で形成された補助膜が設けられていることを特徴とする液晶表示パネル。
  2. 前記シール枠は、該シール枠の一側部が前記補助膜の一側部と重なって形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示パネル。
  3. 以下の(1)〜(8)の工程を含むことを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
    (1)大判の第1基板に複数個の表示領域を有するパネル領域を設定し、各表示領域に液晶駆動用の電極を形成する工程、
    (2)前記各表示領域及びこの表示領域の外周にあるシール塗布領域を除いたシール塗布領域外に配向膜材を塗布し、この膜材を焼成させ、前記表示領域内に配向膜及び前記シール塗布領域外に補助膜を形成する工程、
    (3)前記第1基板の配向膜の配向を行うラビング工程、
    (4)前記第1基板とほぼ同じ大きさを有する大判の第2基板に複数個の表示領域を有するパネル領域を設定し、各表示領域に液晶駆動用の電極を形成する工程、
    (5)前記第2基板の各表示領域に配向膜材を塗布し、この膜材を焼成させて配向膜を形成する工程、
    (6)前記第2基板の配向膜の配向を行うラビング工程、
    (7)前記(3)、(6)のラビング工程が終了した前記第1、第2基板のそれぞれの表示領域を対向させ、シール塗布領域にシール材を塗布して貼り合せ、前記シール材を硬化させて貼り合せる工程、
    (8)前記工程(7)で貼り合わせた前記第1、第2基板をそれぞれのパネル領域から切断して個々のパネルに分断する工程。
  4. 前記工程(5)は、前記シール塗布領域外に前記配向膜と同じ膜材を塗布し焼成させて補助膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項3に記載の液晶表示パネルの製造方法。
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