JP4882695B2 - 液晶装置の製造方法 - Google Patents

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本発明は、第1の基板と、該第1の基板にシール材を介して対向する第2の基板との間に、液晶を注入する液晶装置の製造方法に関する。
周知のように、例えば光透過型の液晶装置は、ガラス基板、石英基板等からなる2枚の基板間に液晶が介在されて構成されている。
また、液晶装置は、一方の基板に、例えば薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下、TFTと称す)等のスイッチング素子及び画素電極をマトリクス状に配置し、他方の基板に対向電極を配置して、両基板間に介在された液晶層による光学応答を画像信号に応じて変化させることで、画像表示を可能としている。
また、TFTを配置した第1の基板であるTFT基板と、このTFT基板に相対して配置される第2の基板である対向基板とは、別々に製造される。ここで、液晶装置を複数個製造する一例を挙げると、TFT基板及び対向基板は、例えば各大板の石英基板上に、所定のパターンを有する半導体薄膜、絶縁性薄膜又は導電性薄膜を積層することによって複数構成される。半導体薄膜、絶縁性薄膜又は導電性薄膜は、層毎に各種膜の成膜工程とフォトリソグラフィ工程を繰り返すことによって形成される。
次いで、大板に複数構成された対向基板を、大板から複数のチップ状の対向基板に分断する。その後、例えば液晶封入方式により、TFT基板と対向基板との間(以下、両基板間と称す)に液晶を介在させる場合には、TFT基板が複数構成された大板における各TFT基板上の表示領域外に、一部に切り欠きを有するよう略周状にシール材をそれぞれ塗布する。
次いで、TFT基板が複数構成された大板の基板に対し、TFT基板毎に、分断後の複数のチップ状の対向基板を、シール材を介してそれぞれ高精度(例えばアライメント誤差1μ以内)に貼り合わせる。その後、アライメントを施しながら、TFT基板毎に対し、複数の対向基板を押圧した状態で、シール材を硬化させる。
次いで、真空下において、各シール材の切り欠き(以下、液晶注入口と称す)の近傍に、液晶をそれぞれ滴下し、その後徐々に大気開放を行うことにより、液晶を、複数の両基板間におけるシール材により平面視した状態で囲まれた領域にそれぞれ注入する。
その後、各液晶注入口を、封止剤によってそれぞれ封止し、該封止剤を熱等により硬化させた後、大板から、対向基板が貼着されたTFT基板をそれぞれチップ状に分断することにより、複数の液晶装置は製造される。
ところで、両基板間に注入する液晶中には、酸素や窒素等のガスが、数十ppmの濃度で溶存されている。よって、数十ppmの濃度のガスが溶存する液晶を、そのまま、両基板間に注入してしまうと、注入後、ガスに起因して両基板間に液晶とともに気泡が発生して混入してしまい、その結果、液晶に配向不良等が生じ、液晶装置に表示不良が発生してしまう場合があった。
よって、従来では、液晶を真空下において数時間放置して、ガスの溶存量を減少させた後、液晶を注入する手法を用いているが、この手法を用いると、製造効率が悪いといった問題があった。
このような問題に鑑み、特許文献1には、両基板間のシール材に、気泡をトラップする気泡トラップ部を形成することにより、ガスが溶存された液晶をそのまま、両基板間に注入することができる液晶装置の製造方法が開示されている。このような製造方法によれば、液晶とともに両基板間に混入してしまった気泡は、気泡トラップ部により、表示に影響のない数ppmの濃度まで減少させることができるため、製造効率を低下させずに、両基板間に液晶を注入することができる。
特許第3099478号公報
しかしながら、特許文献1に開示された製造方法においては、シール材に気泡トラップを別途形成する工程を有するため、シール材塗布工程における工数が増大してしまい、やはり製造効率が低下してしまうといった問題があった。
本発明は上記問題点に着目してなされたものであり、両基板間に液晶を注入する際、製造効率の低下を防ぎながら、液晶とともに両基板間に混入されてしまう気泡の量を減少させることにより、液晶の配向不良に伴う表示不良を防止して、信頼性の向上を図る液晶装置の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明に係る液晶装置の製造方法は、第1の基板と、該第1の基板にシール材を介して対向する第2の基板との間に、液晶を注入する液晶装置の製造方法であって、大板に複数構成された前記第1の基板に対して、前記シール材を、液晶注入口が形成されるよう一部を切り欠いて周状にそれぞれ塗布するシール材塗布工程と、各前記シール材を介して、前記大板の一面上に、前記第1の基板毎に複数のチップ状の前記第2の基板を貼り合わせる第2の基板貼り合わせ工程と、前記大板の前記一面上における各前記第2の基板の各前記液晶注入口が形成された各第1の辺と交差する各第2の辺に臨むいずれかの位置に、真空下において液晶をそれぞれ滴下する液晶滴下工程と、前記液晶を、真空下において前記液晶の表面積を広げながら各前記液晶注入口までそれぞれ流動させる液晶流動工程と、各前記液晶注入口まで流動された前記液晶を、各前記液晶注入口から、それぞれ対向する前記第1の基板と前記第2の基板との間にそれぞれ注入する液晶注入工程と、を具備することを特徴とする。
本発明によれば、液晶を大板の一面上において、各液晶注入口からそれぞれ離間した位置にそれぞれ滴下し、液晶の表面積を広げながら各液晶注入口までそれぞれ流動させて液晶中に溶存するガスを減少させた後に、液晶を各基板間にそれぞれ注入することにより、各基板間に液晶をそれぞれ注入する際、製造効率の低下を防ぎながら、各両基板間に液晶とともに混入されてしまう気泡の量を減少させることができる。よって、両基板間に液晶に溶存されたガスに起因して発生し混入された気泡による液晶の配向不良に伴う液晶装置の表示不良を防止することができるため、信頼性の向上を図った液晶装置の製造方法を提供することができるといった効果を有する。
また、前記液晶滴下工程において、前記大板の前記一面上において前記液晶をそれぞれ滴下する位置は、隣り合う各前記液晶注入口から均等に最も離間する、各前記第2の基板の各前記第2の辺に臨む各中央領域であることを特徴とする。
本発明によれば、液晶を大板の一面上において、隣り合う各液晶注入口からそれぞれ均等に最も離間した位置にそれぞれ滴下し、液晶の表面積を広げながら各液晶注入口までそれぞれ流動させて液晶中に溶存するガスを減少させた後に、液晶を各基板間にそれぞれ注入することにより、各基板間に液晶をそれぞれ注入する際、製造効率の低下を防ぎながら、両基板間に液晶とともに混入されてしまう気泡の量を確実に効率良く減少させることができる。よって、両基板間に液晶に溶存されたガスに起因して発生し混入された気泡による液晶の配向不良に伴う液晶装置の表示不良を確実に防止することができるため、信頼性の向上を図った液晶装置の製造方法を提供することができるといった効果を有する。
さらに、前記大板は、ステージに載置されており、前記液晶流動工程は、前記ステージを傾けることにより、前記大板を傾けて行うことを特徴とする。
本発明によれば、確実かつ短時間において、液晶を該液晶の表面積を広げながら各液晶注入口までそれぞれ流動させることができる液晶装置の製造方法を提供することができるといった効果を有する。
また、前記液晶注入工程後に、各前記液晶注入口に対し、封止剤をそれぞれ塗布して、各前記液晶注入口を封止する封止剤塗布工程を具備していることを特徴とする
本発明によれば、気泡が減少された液晶が各両基板間に注入された状態で、確実に、各液晶注入口を封止剤によってそれぞれ封止することができる液晶装置の製造方法を提供することができるといった効果を有する。
以下、図面を参照にして本発明の実施の形態を説明する。尚、以下に示す実施の形態において液晶装置は、光透過型の液晶装置を例に挙げて説明する。
また、液晶装置において対向配置される一対の基板の内、一方の基板は、第1の基板である素子基板(以下、TFT基板と称す)を、また他方の基板は、TFT基板に対向する第2の基板である対向基板を例に挙げて説明する。
先ず、本実施の形態の製造方法により製造される液晶装置の全体の構成について説明する。図1は、本実施の形態の製造方法により製造される液晶装置の平面図、図2は、図1中のII-II線に沿って切断した断面図である。
図1、図2に示すように、液晶装置100は、例えば、石英基板やガラス基板等を用いたTFT基板10と、該TFT基板10に対向配置される、例えばガラス基板や石英基板等を用いた対向基板20との間の内部空間200(図6参照)に、液晶50が介在されて構成される。対向配置されたTFT基板10と対向基板20とは、シール材52によって貼り合わされている。
TFT基板10の液晶50と接する領域に、液晶装置100の表示領域40を構成するTFT基板10の表示領域10hが構成されている。また、表面10f側における表示領域10hに、画素を構成するとともに、後述する対向電極21とともに液晶50に駆動電圧を印加する画素電極9aがマトリクス状に配置されている。
また、対向基板20の表面20f側における液晶50と接する領域に、液晶50に画素電極9aとともに駆動電圧を印加する対向電極21が設けられており、対向電極21の表示領域10hに対向する領域に、液晶装置100の表示領域40を構成する対向基板20の表示領域20hが構成されている。
TFT基板10の画素電極9a上に、ラビング処理が施された配向膜16が設けられており、また、対向基板20上の全面に渡って形成された対向電極21上にも、ラビング処理が施された配向膜26が設けられている。各配向膜16、26は、例えば、ポリイミド膜等の透明な有機膜からなる。
また、TFT基板10の表示領域10hにおいては、複数本の図示しない走査線と複数本の図示しないデータ線とが交差するように配線され、走査線とデータ線とで区画された領域に画素電極9aがマトリクス状に配置される。そして、走査線とデータ線との各交差部分に対応して図示しない薄膜トランジスタ(TFT)が設けられ、このTFT毎に画素電極9aが電気的に接続されている。
TFTは走査線のON信号によってオンとなり、これにより、データ線に供給された画像信号が画素電極9aに供給される。この画素電極9aと対向基板20に設けられた対向電極21との間の電圧が液晶50に印加される。
対向基板20に、液晶装置100の表示領域40を規定する額縁としての遮光膜53が設けられている。
液晶50がTFT基板10と対向基板20との間の空間200に、既知の液晶注入方式で注入される場合、シール材52は、シール材52の1辺の一部において欠落して塗布されている。
シール材52の欠落した箇所は、該欠落した箇所から貼り合わされたTFT基板10及び対向基板20との間の空間200において、平面視した状態でシール材52により囲まれた領域に液晶50を注入するための切り欠きである液晶注入口108を構成している。液晶注入口108は、液晶注入後、封止剤109によって封止される。
シール材52の外側の領域に、TFT基板10の図示しないデータ線に画像信号を所定のタイミングで供給して該データ線を駆動するドライバであるデータ線駆動回路101と外部回路との接続のための外部接続端子102とが、TFT基板10の液晶注入口108が位置する1辺に沿って設けられている。尚、外部接続端子102は、対向基板20に設けられていても構わない。
外部接続端子102に、液晶装置100を、プロジェクタ等の電子機器と電気的に接続する、図示しない特定の長さを有する柔軟なフレキシブル配線基板(Flexible Printed Circuits、以下FPCと称す)の一端が接続される。FPCの他端がプロジェクタ等の電子機器に接続されることにより、液晶装置100と電子機器とは電気的に接続される。
外部接続端子102が設けられたTFT基板10の1辺に隣接する2辺に沿って、TFT基板10の図示しない走査線及びゲート電極に、走査信号を所定のタイミングで供給することにより、ゲート電極を駆動するドライバである走査線駆動回路103、104が設けられている。走査線駆動回路103、104は、シール材52の内側の遮光膜53に対向する位置において、TFT基板10上に形成されている。
また、TFT基板10上に、データ線駆動回路101、走査線駆動回路103、104、外部接続端子102及び上下導通端子107を接続する配線105が、遮光膜53の3辺に対向して設けられている。
上下導通端子107は、シール材52のコーナー部の4箇所のTFT基板10上に形成されている。そして、TFT基板10と対向基板20相互間に、下端が上下導通端子107に接触し上端が対向電極21に接触する上下導通材106が設けられており、該上下導通材106によって、TFT基板10と対向基板20との間で電気的な導通がとられている。
次に、上述したように構成された液晶装置100の製造方法について、具体的には、TFT基板10と対向基板20との間の空間200に、液晶50を介在させる工程について、図3〜図8を用いて説明する。
図3は、本実施の形態を示す液晶介在工程を示すフローチャート、図4は、大板に複数構成されたTFT基板毎に対向基板を貼着した状態を、液晶を滴下した状態で示す大板の平面図、図5は、図4中の一部を拡大して示した平面図、図6は、図5中の一部を拡大して示した斜視図、図7は、図6において滴下した液晶が、液晶注入口まで流動された状態を示す斜視図、図8は、図7において液晶注入口まで流動された液晶がTFT基板と対向基板との間の空間に注入された状態を示す斜視図である。
尚、以下に示す液晶装置の製造方法においては、TFT基板10と対向基板20との間の空間200に、液晶50を介在させる工程以外は、周知であるため、その説明は省略するか、簡単に説明する。
先ず、液晶介在工程に先立って、図4に示すように、例えば石英から構成された大板(以下、マザー基板と称す)110に複数構成されたTFT基板10に対し、それぞれ、図5に示すように、シール材52を、外部接続端子102が形成されたTFT基板10の1辺側に液晶注入口108が形成されるよう、一部を切り欠いて周状に塗布するシール材塗布工程を行う。
尚、マザー基板110には、該マザー基板110から、複数のTFT基板10をチップ状に分断するために用いる、既知のスクライブライン120が、平面視した状態で格子状に形成されている。
また、マザー基板110に複数構成されたTFT基板10には、上述したように、各種薄膜が、配向膜16が成膜されるまで複数積層されている。また、TFT基板10には、上述した外部接続端子102等の各種端子や、走査線駆動回路103、104等の各種配線も形成されている。
次いで、図4に示すように、マザー基板110の一面である表面110a上に、TFT基板10毎に、配向膜26まで各種薄膜が積層され、チップ状に分断された複数の対向基板20を、シール材52を介して貼り合わせる対向基板貼り合わせ工程を行う。その後、液晶介在工程を行う。
具体的には、先ず、図3のステップS1において、複数の対向基板20がTFT基板10毎に貼着されたマザー基板110を、図示しないチャンバ内のステージ60に、図4に示すように載置し、その後、チャンバ内を真空引きすることにより、真空下に、マザー基板110を配置させる。
次いで、ステップS2において、図4に示すように、マザー基板110の表面110a上の複数の滴下位置に、真空下において液晶50をそれぞれ滴下する液晶滴下工程を行う。具体的には、液晶滴下工程では、図5、図6に示すように、マザー基板110の表面110aにおいて、対向基板20の液晶注入口108が位置する第1の辺20kと交差する第2の辺20j、20iに臨むいずれかの位置、より具体的には、隣り合う複数の液晶注入口108から、シール材52に沿った距離が均等の距離を以て離間する第2の辺20j、20iの各中央領域20cに、真空下において液晶50を設定量それぞれ滴下する。
次いで、ステップS3において、真空下においてしばらくの間、放置することにより、液晶50の流動性を用いて、図7に示すように、複数滴下された液晶50を、該液晶50の表面積を広げながら液晶注入口108までそれぞれ流動させる液晶流動工程を行う。尚、図7は、液晶50を、Y1方向に流動させる図面となっているが、実際は、Y2方向にも流動し、図7において、Y2方向側に位置する液晶注入口108まで流動する。
尚、液晶流動工程において、真空中で液晶50の表面積が広げられることにより、液晶50中に数十ppmの濃度で溶存されている酸素や窒素等のガスは、数ppmの濃度まで減少されることが、実験により分かっている。
次いで、ステップS4において徐々に大気開放を行い、続いてステップS5において、液晶注入口108まで流動された複数の液晶50を、図8に示すように、複数のTFT基板10と対向基板20との間の空間200に、それぞれ液晶注入口108の口切りまで注入する液晶注入工程を行う。尚、図示しないが、複数の液晶50がY2方向にも流動されることにより、図8中Y2方向側に位置する各空間200にも、各液晶注入口108より液晶50を注入する。
また、空間200に注入される液晶50は、流動によって真空中において表面積が広げられたことにより、溶存されているガスが減少されているため、空間200に、液晶50とともに混入してしまう、ガスに起因して発生した気泡の量が、液晶50の配向に問題ないレベルまで減少されている。
その後、ステップS6において、各液晶注入口108に対して、上述した封止剤109をそれぞれ塗布して、図1に示すように、封止剤109により各液晶注入口108を封止する封止剤塗布工程を行う。
この際、液晶注入工程において、液晶50が液晶注入口108に対し、口切りまで注入されていることから、大気開放した状態であっても、気泡が空間200に入ってしまうことがない。
最後に、マザー基板110の表面110a上に残された液晶50を、吸引等により除去し、その後、スクライブライン120に沿って対向基板20が貼着されたTFT基板10を、チップ状に分断することにより、複数の液晶装置100は製造される。
このように、本実施の形態においては、マザー基板110に複数構成されたTFT基板10と、該TFT基板10毎に貼着された複数の対向基板との間の各空間200に、液晶50をそれぞれ注入するに際し、真空下において液晶50を、マザー基板110の表面110a上における複数の対向基板20の第2の辺20i、20jに臨むいずれかの位置にそれぞれ滴下し、真空下において液晶50を、表面積を広げながら液晶注入口108までそれぞれ流動させた後、液晶注入口108から、各空間200に、液晶50をそれぞれ注入すると示した。
このことによれば、真空中において液晶50の表面積を広げながら各液晶注入口108までそれぞれ流動させて、液晶50中に溶存するガスの量を減少させた後に、液晶50をそれぞれ各空間200に注入することにより、従来のガスを除去する工程が不要となるため、各空間200に液晶50をそれぞれ注入する際、製造効率の低下を防ぎながら、各空間200に液晶50とともに混入されてしまうガスに起因して発生する気泡の量を減少させることができる。
よって、液晶50に溶存されたガスに起因して発生し各空間200に混入された気泡による液晶50の配向不良に伴う液晶装置100の表示不良を、特別なガス除去装置や設備を用いることなく防止することができるため、簡単な方法にて信頼性の向上を図ることができる液晶装置100の製造方法を提供することができる。
また、本実施の形態においては、液晶滴下工程において、マザー基板110の表面110a上において、第2の辺20i、20jにおける隣り合う各液晶注入口108から均等の距離を以て最も離間する位置に、液晶50をそれぞれ滴下すると示した。
このことによれば、マザー基板110の表面110a上において、隣り合う各液晶注入口108からそれぞれ均等の距離を以て最も離間した位置にそれぞれ液晶50を滴下し、液晶50の表面積を可能な限り広げながら各液晶注入口108までそれぞれ流動させて、液晶50中に溶存するガスの量を減少させた後に、液晶50をそれぞれ各空間200に注入することにより、各空間200に液晶50をそれぞれ注入する際、製造効率の低下を防ぎながら、各空間200に液晶50とともに混入されてしまう気泡の量を確実に効率良く減少させることができる。
よって、液晶50に溶存されたガスに起因して発生し各空間200に混入された気泡による液晶50の配向不良に伴う液晶装置100の表示不良を、特別なガス除去装置や設備を用いることなく確実に防止することができるため、信頼性の向上を図った液晶装置100の製造方法を提供することができる。
さらに、本実施の形態においては、各空間200に液晶50をそれぞれ注入した後、各液晶注入口108を、封止剤109で封止する封止剤塗布工程を有していると示した。
このことによれば、気泡が減少された液晶50が各空間200にそれぞれ注入された状態で、確実に、各液晶注入口108を封止剤109によってそれぞれ封止することができる液晶装置100の製造方法を提供することができる。
尚、以下、変形例を示す。
本実施の形態においては、液晶滴下工程において、マザー基板110の表面110a上における対向基板20の第2の辺20i、20jに臨むいずれかの位置に、液晶50を滴下すると示した。
これに限らず、液晶注入口108以外の領域であれば、対向基板20の第1の辺20kに臨む位置に液晶50を滴下しても構わないし、さらには、対向基板20上に液晶50を滴下しても構わない。即ち、液晶注入口108から離間した位置であれば、どこに液晶50を滴下しても構わない。
このことによれば、本実施の形態における対向基板20の第2の辺20i、20jの中央領域20cに液晶50を滴下した場合よりは、液晶50の表面積の広がりが小さくなるため、液晶50に溶存するガスを減少させる効果が劣ることになるが、本実施の形態と略同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態においては、液晶流動工程において、液晶50の滴下後、真空下においてしばらくの間、マザー基板110を放置することにより、液晶50を、各液晶注入口108に流動させると示した。
これに限らず、マザー基板110が載置されるステージ60(図4参照)を、各液晶注入口108の方向、具体的にはY1方向に傾けて、即ちマザー基板110を傾けて、滴下した液晶50を積極的に、各液晶注入口108に流動させても構わない。
このことによれば、確実かつ短時間において、液晶50を該液晶50の表面積を広げながら各液晶注入口108までそれぞれ流動させることができる液晶装置100の製造方法を提供することができる
また、液晶装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上述した液晶装置は、TFT(薄膜トランジスタ)等のアクティブ素子(能動素子)を用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示モジュールを例に挙げて説明したが、これに限らず、TFD(薄膜ダイオード)等のアクティブ素子(能動素子)を用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示モジュールであっても構わない。
本実施の形態の製造方法により製造される液晶装置の平面図。 図2は、図1中のII-II線に沿って切断した断面図。 本実施の形態を示す液晶介在工程を示すフローチャート。 大板に複数構成されたTFT基板毎に対向基板を貼着した状態を、液晶を滴下した状態で示す大板の平面図。 図4中の一部を拡大して示した平面図。 図5中の一部を拡大して示した斜視図。 図6において滴下した液晶が、液晶注入口まで流動された状態を示す斜視図。 図7において液晶注入口まで流動された液晶がTFT基板と対向基板との間の空間に注入された状態を示す斜視図。
符号の説明
10…TFT基板、20…対向基板、20k…第1の辺、20i、20j…第2の辺、20c…中央領域、50…液晶、52…シール材、60…ステージ、100…液晶装置、108…液晶注入口、109…封止剤、110…マザー基板、110a…マザー基板の表面、200…TFT基板と対向基板との間の内部空間。

Claims (4)

  1. 第1の基板と、該第1の基板にシール材を介して対向する第2の基板との間に、液晶を注入する液晶装置の製造方法であって、
    大板に複数構成された前記第1の基板に対して、前記シール材を、液晶注入口が形成されるよう一部を切り欠いて周状にそれぞれ塗布するシール材塗布工程と、
    各前記シール材を介して、前記大板の一面上に、前記第1の基板毎に複数のチップ状の前記第2の基板を貼り合わせる第2の基板貼り合わせ工程と、
    前記大板の前記一面上における各前記第2の基板の各前記液晶注入口が形成された各第1の辺と交差する各第2の辺に臨むいずれかの位置に、真空下において液晶をそれぞれ滴下する液晶滴下工程と、
    前記液晶を、真空下において前記液晶の表面積を広げながら各前記液晶注入口までそれぞれ流動させる液晶流動工程と、
    各前記液晶注入口まで流動された前記液晶を、各前記液晶注入口から、それぞれ対向する前記第1の基板と前記第2の基板との間にそれぞれ注入する液晶注入工程と、
    を具備することを特徴とする液晶装置の製造方法。
  2. 前記液晶滴下工程において、前記大板の前記一面上において前記液晶をそれぞれ滴下する位置は、隣り合う各前記液晶注入口から均等に最も離間する、各前記第2の基板の各前記第2の辺に臨む各中央領域であることを特徴とする請求項1に記載の液晶装置の製造方法。
  3. 前記大板は、ステージに載置されており、
    前記液晶流動工程は、前記ステージを傾けることにより、前記大板を傾けて行うことを特徴とする請求項1または2に記載の液晶装置の製造方法。
  4. 前記液晶注入工程後に、各前記液晶注入口に対し、封止剤をそれぞれ塗布して、各前記液晶注入口を封止する封止剤塗布工程を具備していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶装置の製造方法。
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