JP3835087B2 - ラビング装置並びに液晶装置の製造方法及び液晶装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶装置の技術分野に属し、特に配向膜のラビング処理の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
液晶装置は、対向基板とアクティブマトリクス基板との間に液晶層を挟持して構成され、液晶層に電圧を印加し液晶分子の光学特性を変化させることにより表示を行う。対向基板及びアクティブマトリクス基板の液晶層に接する面上には配向膜が配置され、配向膜により液晶分子の配列が決定される。配向膜は、ポリイミドといった有機膜の表面を、布などで所定の方向に擦するラビング方法を施すことにより形成される。
【0003】
具体的なラビング方法は次の通りである。まず、ラビング装置の載置台にポリイミド膜を有する基板をポリイミド膜を上にして配置する。次に、ローラーのまわりにラビング布が取りつけられたラビングローラーをポリイミド膜と接するように配置し、ラビングローラーを所定の方向に移動させて、ポリイミド膜を擦ることにより、ラビング処理された配向膜を形成する。そして、このようなラビング装置においては、ある一枚の基板を基準にしてラビングローラーと基板の位置関係を所定の値に設定し、常にこの値を固定させた状態で他の基板のラビング処理を行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、基板間で厚みが異なるため、ラビングローラーと基板の位置関係を所定の値に設定してラビング処理を行うと、基板間でラビング強度のばらつきが発生していた。
【0005】
例えば、厚さが薄い基板と厚い基板とを比較すると、薄い基板では、厚い基板と比較してラビング布と配向膜との接触長の値が小さくなるため、ラビング強度が小さくなる。このため、液晶分子の配向が弱くなり、液晶分子のチルトむら、及びリバースツイストドメインが発生する原因となる。一方、厚い基板では、ラビング強度が大きくなるため、液晶の配向が強くなりすぎて、配向膜の削れによる微小な異物の発生、及び液晶分子のチルト低下要因になる。液晶駆動デバイスにTFTを用い画素間、あるいはライン間で極性反転駆動した場合、横電界の発生によりディスクリネーションが発生する。このようなチルトむら、リバースツイスト、ディスクリネーションは、液晶装置の表示品位を著しく劣化させてしまう。特に、このような液晶装置を投射型表示装置のライトバルブとして用いた場合、投射型表示装置では拡大投影されるため、液晶の配向むらは致命的な表示不良となってしまう。
【0006】
このように、従来のラビング装置によるラビング方法では、常に一定した表示特性を有する液晶装置を得ることができず、生産効率が悪いという問題があった。
【0007】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、常に一定の表示特性を有する液晶装置を得ることができるラビング装置及びラビング方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、本発明は以下のような構成を採用している。
【0009】
本発明のラビング装置は、一方の面に配向膜が形成された基板が、配向膜を上にして載置される載置台と、前記基板に接し、前記基板の一端部から他端部に向かって移動することにより前記配向膜をラビング処理するラビングローラーと、前記基板の一端部における前記ラビングローラーの回転トルクを検出するトルク検出機構と、前記検出結果に基づき、前記回転トルクが所定の範囲となるように、前記ラビングローラーまたは前記載置台を移動させる移動機構とを具備する。
本発明のラビング装置は、一方の面に配向膜が形成された基板が、配向膜を上にして載置される載置台と、
前記基板に接し、前記基板の一端部から他端部に向かって移動することにより前記配向
膜をラビング処理するラビングローラーと、
前記基板が前記載置台に搬送され載置された後に、前記基板の一端部における前記ラビングローラーの回転トルクを検出するトルク検出機構と、
前記検出結果に基づき、前記回転トルクが所定の範囲となるように、前記ラビングロー
ラーまたは前記載置台を移動させる移動機構と、
前記載置台を前記載置台の平面内で所定角度回転させて前記基板に対するラビング方向を設定することにより、前記回転トルクの前記検出の後に前記所定角度回転を行う回転機構と、前記移動機構及び前記回転機構を動作させる制御手段と、を具備するラビング装置であって、前記制御手段は、前記トルク検出機構による検出結果に基づいて前記移動機構により前記載置台を移動させた後に、前記回転機構を回転させることを特徴とする。
また、本発明の液晶装置の製造方法は、
(a)配向膜を上にして載置台上に載置された配向膜を有する液晶装置用基板の一端部に接して配置されるラビングローラの回転トルク値を検出する工程と、
(b)前記回転トルク値により、前記基板と前記ラビングローラーとの距離を制御する工程と、
(c)前記回転トルク値を検出する工程及び前記距離を制御する工程の後に、前記載置台を前記載置台の平面内で所定角度回転させて前記基板に対するラビング方向を設定する工程と、
(d)前記回転トルク値が所定の範囲になったときの前記距離を保持して、前記基板の一端部から他端部へ向かって、ラビングローラーが相対的に移動する工程と、
を有することを特徴とする。
【0010】
このような構成によれば、基板毎にラビングローラーと載置台の位置調整を実施し、回転トルクを所定の範囲に設定する、すなわちラビング圧力を所定の範囲にすることが可能となる。例えば厚さばらつきのある複数の基板を処理しても、常に一定のラビング圧力にてそれぞれの基板にラビング処理を行うことがでる。その結果、基板間のラビング強度ばらつきがなく、常に安定した製品特性の液晶装置を提供できるという効果を有する。更に、トルク値の検出を、基板の一端部で行うため、液晶装置用基板のラビング処理が必要とされない表示領域外でこの検出が行われることになる。そして、この検出結果をもとに基板とラビングローラとの距離が制御され、更にトルク値が検出されて、所定の範囲内のトルク値となった時点で、ラビングローラが移動してラビング処理が施される。したがって、ラビングローラが基板の一端部に接し、他端部に向かって配向膜上を移動するという動作の流れの中で、トルク値の検出工程、ラビングローラーと基板の距離制御工程、及びラビング処理工程を行うことができるので、効率良くかつ適正なラビング強度にてラビング処理を施すことができる。
【0011】
本発明の液晶装置用基板のラビング方法は、(a)配向膜を有する液晶装置用基板の一端部に接して配置されるラビングローラの回転トルク値を検出する工程と、(b)前記回転トルク値により、前記基板と前記ラビングローラーとの距離を制御する工程と、(c)前記回転トルク値が所定の範囲となるまで、前記(a)工程、(b)工程を繰り返す工程と、(d)前記回転トルク値が所定の範囲になったときの前記距離を保持して、前記基板の一端部から他端部へ向かって、ラビングローラーが相対的に移動する工程と、を有することを特徴とする。
【0012】
本発明のこのような構成によれば、基板毎に回転トルクを検出し、基板とラビングローラーとの距離を制御することにより、ラビング圧力を所定の範囲に設定することができる。例えば厚さばらつきのある複数の基板を処理しても、常に一定の回転トルク値、すなわち一定のラビング圧力にてそれぞれの基板にラビング処理を行うことが可能となる。その結果、基板間のラビング強度ばらつきがなく、常に製品特性が安定した液晶装置を得ることができるという効果を有する。
また、本発明の液晶装置用基板のラビング方法は、一連の前記(a)〜(d)の工程は、同一の前記基板毎に行われることを特徴とする。
かかる構成によれば、例えば厚さばらつきのある複数の基板を処理しても基板間のラビング強度ばらつきがなく、常に表示品質が安定した液晶装置を得ることができる。
【0013】
更に、前記(d)工程において、前記回転トルク値が所定の範囲になったときの前記距離が記録され、前記基板に対する前記ラビングローラーの移動方向が設定された後、前記距離を保持して、前記ラビングローラーが相対的に移動することを特徴とする。本構成によれば、あらゆるラビング方向、及びバイアスラビングへの対応が可能となる。
【0014】
また、前記液晶装置用基板は、アクティブ領域と、前記回転トルクを検出するための検出領域とを有することを特徴とする。本構成によれば、ラビングトルク測定用の検出領域を形成したことにより、検出領域でラビングローラーと基板の位置関係が調整される為、表示部を含むアクティブ領域には一定強度のラビング処理が可能となる効果を有する。
【0015】
また、前記アクティブ領域は、表示画素領域と該表示画素領域の表示を制御する周辺駆動回路領域とを有することを特徴とする。このような構成によれば、駆動回路一体型液晶装置にも適用できる。
【0016】
また、前記検出領域は、前記液晶装置用基板端部に形成されてなることを特徴とする。このような構成によれば、検出領域は基板端部に位置するため、このような領域で回転トルク値を検出することにより、ラビングローラーが他端部に向かって配向膜上を移動するという動作の流れの中で、回転トルク値の検出工程、ラビングローラーと基板の位置調整工程、及びラビング処理工程を行うことができるので、効率良くかつ適正なラビング強度にてラビング処理を施すことができる。
【0017】
また、前記(a)〜(d)工程は、異なる液晶装置用基板毎に行われることを特徴とする。このような構成によれば、厚みの異なる基板を処理する場合であっても、基板間のラビング強度ばらつきがなく、常に製品特性が安定した液晶装置を得ることができるという効果を有する。
【0018】
本発明の液晶装置用基板は、上述の液晶装置用基板のラビング方法により製造されることを特徴とする。このような構成とすることにより、異なる基板間におけるラビング強度のばらつきがないので、常に製品特性が安定した液晶装置用基板を得ることができる。
【0019】
本発明の液晶装置は、上述の液晶装置用基板を用いることを特徴とする。このような液晶装置は、良好で安定した表示品質を得ることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。また本発明の一実施形態として、液晶装置用基板にTFTアレイ基板を使用した場合について説明する。
【0021】
まず、本発明のラビング装置を用いてラビング処理された基板が組み込まれた液晶装置の構造について図4〜図6を用いて簡単に説明する。図6はラビング処理時における本発明の液晶装置用基板の斜視図である。アクテイブ領域100には複数のTFTアレイ、及び周辺駆動ドライバが形成されている。また、基板端部にはラビングローラーの回転トルクを検出する為の検出領域101が形成されている。ラビング処理後のTFTアレイ基板は、液晶装置組立時などに必要に応じてラビングロ−ラーの回転トルク検出部101の一部が切断される場合がある。図4は、液晶装置の画像形成領域を構成する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、配線等の等価回路である。図4は、データ線、走査線、画素電極、遮光膜等が形成されたTFTアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図、図5は液晶装置の表示領域中の縦断面図である。尚、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適宜設定している。
【0022】
図5に示すように、液晶装置31は、液晶装置用基板としてのTFTアレイ基板10と、これに対向配置される対向基板20とを備え、両基板間に液晶層50が挟持されて構成されている。TFTアレイ基板10及び対向基板20は、それぞれ液晶層50と接する側に配向膜16及び22を有している。配向膜16及び22は、それぞれ互いに交差する方向にラビング処理が施されており、液晶層50は、画素電極9aからの電界が印加されていない状態で配向膜16及び22により所定の配向状態を採る。
【0023】
図6に示すように、本発明の液晶装置用基板はアクテイブ領域100、基板端部にはラビングローラーの回転トルクを検出する為の検出領域101が形成されている。
【0024】
図4に示すように、液晶装置用基板10のアクティブ領域100は、表示画素領域とこの表示画素領域の表示を制御する周辺駆動回路領域とからなる。表示画素領域には、互いに交差する複数の走査線3と複数のデータ線6とが配置され、各交差部毎に画素電極9aが配置され、この画素電極9aを制御するための薄膜トランジスタ(以下、TFT)30が配置され、更に走査線3とほぼ平行に容量線3bが配置されている。そして、周辺駆動回路領域には、走査線3に走査信号G1、G2、…Gnを供給する走査線駆動回路104、データ線6に画像信号S1、S2…、Snを供給するデータ線駆動回路105が配置されている。図5に示すように、TFTアレイ基板10では、石英基板60上にTFT30に対応して配置される遮光膜11aと、遮光膜11a上に配置される下地絶縁膜12と、下地絶縁膜12上に配置されるTFT30の一部を構成する半導体層1と、半導体層1を覆うゲート絶縁膜2と、ゲート絶縁膜2上に配置される走査線3の一部をなすゲート電極3a及び容量線3bと、ゲート電極3a及び容量線3bとを覆う絶縁膜4とが形成されている。更に、絶縁膜4上にはデータ線6が配置され、データ線6は絶縁膜4に形成されるコンタクトホール5を介して半導体層1のソース領域1dと電気的に接続されている。更に、データ線6上には層間絶縁膜7が配置され、層間絶縁膜7上に配置される画素電極9aは絶縁膜4及び層間絶縁膜7に形成されるコンタクトホール8により半導体層1のドレイン領域1eと電気的に接続されている。そして、画素電極9a上には、基板前面にポリイミド膜からなる配向膜16が配置されている。この配向膜16は、走査線3に沿った方向でラビング処理が施されており、詳細な処理方法については後述する。半導体層1は、チャネル領域1aを挟むように両側に低濃度不純物領域1b、1c、更にこれらを挟んで高濃度不純物領域1d、1eが配置されたLDD構造となっている。また、半導体層1の一部は容量用電極1fとして機能し、容量線3bとゲート絶縁膜2を介して蓄積容量70を形成している。一方、検出領域110には、表示用スイッチング素子領域に形成される下地絶縁膜12、絶縁膜4、層間絶縁膜7、配向膜16が延在して配置され、各膜はベタ膜状に形成されている。
【0025】
一方、対向基板20は、例えばガラス基板80上に、格子状に設けられた遮光層23と、これを覆うように配置された対向電極21と、更に対向電極21上に配置されたポリイミド膜からなる配向膜22とから構成される。配向膜22は、TFTアレイ基板側に配置される配向膜16に施されるラビング処理方向とほぼ直交した方向にラビング処理が施されている。
【0026】
TFTアレイ基板10及び対向基板20それぞれに形成される配向膜16、22は、次に示すラビング装置を用いてラビング処理が施され、以下、TFTアレイ基板10をラビング処理する場合を例に挙げて説明する。
【0027】
本発明のラビング装置48は、図1に示すように、TFTアレイ基板10を載置し、上下方向(図中、Aで示す矢印方向)及び基板平面と平行な直線方向(図中、Bで示す矢印方向)に移動可能な移動機構を有する載置台としてのステージ40と、TFTアレイ基板10と接するように配置されたラビング布がローラに巻きついたラビングローラー41と、ラビングローラーを回転させる回転用モーター(図示せず)とを具備する。更に、ラビング装置48には、回転用モーターのトルクを検出するトルク検出機構としてのトルク検出回路42と、ステージの位置を検出する位置検出回路43と、トルク検出回路42及び位置検出回路43により検出されたデータが入力され、これらのデータを処理するコンピュータ44と、コンピュータ44により処理されたデータに基づきステージの動作を制御す制御回路45と、制御回路45により指示されてステージを上下方向に移動させる移動機構としての上下移動モーター46と、制御回路45により指示されたステージを基板平面と平行な直線方向に移動させる移動機構としての基板面方向移動モーター47とを具備する。トルク検出回路42では、基板10のラビング処理開始側の一端部におけるトルクを検出し、このトルクを検出する箇所は、図6に示したアクティブ領域100と別領域に形成された検出領域101である。
【0028】
次に、図1及び図2を用いて、ラビング装置の動作について説明する。
【0029】
まず、配向膜16となるポリイミド膜が基板全面に形成された図6に示すTFTアレイ基板10を用意する。工程フロー図2について説明する。図2の(1)工程に示すように、このTFTアレイ基板10を配向膜16を上面にして、図1に示すラビング装置48のステージ40上に、TFTアレイ基板10が搬送され、載置される。この際、ステージ40とラビングローラー41とは十分に離間されている。
【0030】
次に(2)工程に示すように、基板10とラビングローラー41とが接する程度にステージ40を所定位置まで上昇させる。この際、ラビングローラー41は基板10の検出領域101に位置し、この一端部側がラビング処理の開始側となる。
【0031】
次に、(3)工程に示すように、検出領域101におけるラビングローラの回転モーターのトルク値がトルク検出回路42により測定される。また、ステージ位置は位置検出回路43によって検出される。
【0032】
次に、(4)工程、(5)工程に示すように、検出領域101におけるトルク値とステージ位置のデータがコンピュータ44に入力され、トルク値が所定トルク値範囲に適合されるかどうか判断される。
【0033】
ここで、コンピュータ44により所定トルク値範囲に適合すると判断されると、制御回路45により基板面方向移動モーター47が作動し、(6)工程に示すように、ステージは、所定速度で基板面と平行な方向(図1中、矢印Bで示される方向)に移動される。移動は、図6の矢印に示すように、基板の一端部から他端部に向かって一方向に行われ、これにより配向膜にラビング処理が施される。
【0034】
次に、ラビング処理が終了すると、(7)工程に示すように、ステージが下降され、(8)工程に示すようにラビング処理された基板がステージ40から搬出される。
【0035】
一方、(5)工程において、所定トルク値範囲に適合されないと判断されると、測定されたトルク値とステージ位置のデータを基に、制御回路45により上下移動モーター46が作動し、(9)工程に示すようにステージが上昇または下降される。そして、再び(3)工程に戻って、トルク値が測定される。このようにトルク値が所定トルク値範囲内になるまで(3)工程、(4)工程、(5)工程、(9)工程は順に繰り返される。
【0036】
ここで、上述の構成に加え、ステージが回転する機構を設けることもできる。ステージを回転することにより、基板に対して所望のラビング方向を提供することができ、この場合の工程について図3を用いて説明する。尚、図3に示す工程(1)〜(5)は上述の工程フロー図2に示す工程(1)〜(5)と同様であるため、ここでは説明を省略し、工程(6)以降から説明する。
【0037】
工程(6)にて所定トルク値範囲に適合した場合におけるステージ位置dがコンピュータ44に記録される。ここで、ステージ位置dが記録されることにより、基板とラビングローラとの距離が間接的に記録されることになる。次に、工程(7)にて一旦ステージがラビングローラーと基板が接触しなくなる所定の位置まで下降する。
【0038】
次に、工程(8)にてステージが、ステージ平面内で所定角度回転する。これにより、基板に対するラビングローラーの移動方向が設定される。
【0039】
次に、工程(9)にてステージが記録された位置dまで上昇する。
【0040】
次に、工程(10)に示すように、ステージは、所定速度で基板面と平行な方向(図1中、矢印Bで示される方向)に移動される。これにより配向膜にラビング処理が施される。
【0041】
次に、ラビング処理が終了すると、(11)工程に示すように、ステージが下降され、(12)工程に示すようにラビング処理された基板がステージ40から搬出される。一方、(5)工程において、所定トルク値範囲に適合されないと判断されると、図2と同様な工程フローが繰り返される。
【0042】
これらのラビングに関する一連の動作は、基板毎に行われる。本実施形態においては、異なる基板毎に回転トルクを所定の範囲に設定することができるため、例えば厚さばらつきのある複数の液晶装置用基板を処理しても、常に一定の回転トルク値、すなわちラビング圧力にてそれぞれの基板のラビング処理を行うことが可能である。その結果、基板間のラビング強度ばらつきがなく、常に表示品質が安定した液晶装置を得ることができる。また、トルク値の検出を、製品構成上ラビング処理が必要ない基板の一端部で行い、このトルク値の検出に基づいて所望のトルク値で表示領域中のラビング処理を行うため、トルク検出とラビング処理を連続した動作で行うことができ、製造効率が良い。
【0043】
また、ラビング時のラビング処理を施す基板は、1枚の基板から複数個の液晶装置用基板を形成できる多面取り基板であっても良いし、1枚の基板から1枚の液晶装置用基板がとれる単個取りであっても良い。
【0044】
以上説明したラビング方法を施した液晶装置は、適正なラビング処理が施されるため表示特性が良く、液晶配向むらが表示特性に大きく影響する投射型表示装置に適用するのに特に効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態におけるラビング装置を示す模式図である。
【図2】実施形態におけるラビング方法を示すフローチャート図である。
【図3】他の実施形態におけるラビング方法を示すフローチャート図である。
【図4】液晶装置の表示用スイッチング素子領域中の等価回路図である。
【図5】液晶装置の縦断面図である。
【図6】TFTアレイ基板の概略斜視図である。
【符号の説明】
16、22…配向膜
10…TFTアレイ基板
20…対向基板
31…液晶装置
40…ステージ
41…ラビングローラー
42…トルク検出回路
43…位置検出回路
44…コンピュータ
45…制御回路
46…上下移動モーター
47…基板面方向移動モーター
48…ラビング装置
100…アクティブ領域
101…検出領域
104、105…周辺駆動回路領域
Claims (8)
- 一方の面に配向膜が形成された基板が、配向膜を上にして載置される載置台と、 前記基板に接し、前記基板の一端部から他端部に向かって移動することにより前記配向膜をラビング処理するラビングローラーと、
前記基板が前記載置台に搬送され載置された後に、前記基板の一端部における前記ラビングローラーの回転トルクを検出するトルク検出機構と、
前記検出結果に基づき、前記回転トルクが所定の範囲となるように、前記ラビングローラーまたは前記載置台を移動させる移動機構と、
前記載置台を前記載置台の平面内で所定角度回転させて前記基板に対するラビング方向を設定することにより、前記回転トルクの前記検出の後に前記所定角度回転を行う回転機構と、
前記移動機構及び前記回転機構を動作させる制御手段と、
を具備するラビング装置であって、
前記制御手段は、前記トルク検出機構による検出結果に基づいて前記移動機構により前記載置台を移動させた後に、前記回転機構を回転させることを特徴とするラビング装置。 - (a)配向膜を上にして載置台上に載置された配向膜を有する液晶装置用基板の一端部に接して配置されるラビングローラの回転トルク値を検出する工程と、
(b)前記回転トルク値により、前記基板と前記ラビングローラーとの距離を制御する工程と、
(c)前記回転トルク値を検出する工程及び前記距離を制御する工程の後に、前記載置台を前記載置台の平面内で所定角度回転させて前記基板に対するラビング方向を設定する工程と、
(d)前記回転トルク値が所定の範囲になったときの前記距離を保持して、前記基板の一端部から他端部へ向かって、ラビングローラーが相対的に移動する工程と、
を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。 - 前記(d)工程において、
前記回転トルク値が所定の範囲になったときの前記距離が記録され、
前記基板に対する前記ラビング方向が設定された後、
前記距離を保持して、前記ラビングローラーが相対的に移動することを特徴とする請求請2記載の液晶装置の製造方法。 - 前記液晶装置用基板は、アクティブ領域と、前記回転トルクを検出するための検出領域とを有することを特徴とする請求項3記載の液晶装置の製造方法。
- 前記アクティブ領域は、表示画素領域と該表示画素領域の表示を制御する周辺駆動回路領域とを有することを特徴とする請求項4に記載の液晶装置の製造方法。
- 前記検出領域は、前記液晶装置用基板端部に形成されてなることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の液晶装置の製造方法。
- 前記(a)〜(d)工程は、異なる液晶装置用基板毎に行われることを特徴とする請求項2から請求項6のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。
- 請求項2から請求項7のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法により製造されることを特徴とする液晶装置。
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