JP2005148480A - 液晶セル及び液晶セルを有する液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 所望の3種類の液晶組成物を互いが交わることなく容易に注入充填可能な液晶表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 第1及び第2の基板1,2間に、第1乃至第3の液晶組成物6R,6G,6Bを区画するための隔壁7,7,・・・を、前記第1の基板1にストライプ状に配設された第1の透明電極3の長手方向に対して平行に且つ第1の透明電極3,3間に形成し、前記隔壁7によって区画された第1及び第2の区画室8R,8G,8Bの長手方向一方端部に第1乃至第3の注入口9R,9G,9Bを形成する。
【選択図】 図2
【解決手段】 第1及び第2の基板1,2間に、第1乃至第3の液晶組成物6R,6G,6Bを区画するための隔壁7,7,・・・を、前記第1の基板1にストライプ状に配設された第1の透明電極3の長手方向に対して平行に且つ第1の透明電極3,3間に形成し、前記隔壁7によって区画された第1及び第2の区画室8R,8G,8Bの長手方向一方端部に第1乃至第3の注入口9R,9G,9Bを形成する。
【選択図】 図2
Description
本発明は、液晶セル及び液晶セルを有する液晶表示装置の製造方法に関するものである。
液晶表示装置のカラー表示方式には、カラーフィルタと光のON、OFF制御を行う液晶セルとの組合せからなるカラーフィルタ方式、R、G、Bの3色をそれぞれ独立に高速で点灯・消灯できるバックライトと液晶セルとの組合せからなるフィールドシーケンシャル方式、さらにはカラーフィルタ及び偏光板を用いない3層型のゲストホストモードや3層型のコレステリック液晶モードがある。
一般的にカラーフィルタを用いるカラー表示方式は、スイッチング素子である液晶セルを選ばない点では有利であるが、カラーフィルタによる光の損失により特に反射型液晶表示素子には不利に働く。よって、反射型液晶表示素子などには望ましい方式ではない。
一方、コレステリック液晶(カイラルネマティック液晶)はベース液晶に対して所定のカイラル成分を添加したもので、液晶がカイラルピッチに対応した色の光を反射するので、カラーフィルタ及び偏光板を用いずにR、G、Bの各色に対応した液晶セルを3層積層することで鮮明な反射型表示を行うことが可能になる。また、コレステリック液晶は電圧を一度印加して表示を描画すれば、電界を遮断しても表示を維持する性質(メモリー性)を有するため、低消費電力等の点で近年盛んに研究がなされている。
しかしながら、カラーフィルタ及び偏光板を用いない反面、R、G、Bの各色に対応した液晶セルを3枚積層するなど、液晶セルの構成が複雑となり薄型化が困難であるというデメリットを有する。さらに3層積層のためパネルコスト及びドライバーコストが高くなるなど量産に適さないという問題点がある。
上記課題に対して、特許文献1には、コレステリック液晶組成物を1層の液晶セル内に注入する方法が記載されている。
また、特許文献2には、GH(ゲストホスト)液晶を1枚の液晶セル内に充填する方法が記載されている。
特開2000−267120号公報
特開2000−162623号公報
しかしながら、上記特許文献1において、青色の光を選択反射するコレステリック液晶組成物が封入される封入領域は、1つの注入口からストライプ状封入領域へ枝分かれした構造であるため、減圧注入時の液晶充填が困難となる。そして、赤色のコレステリック液晶組成物の封入領域も同様の構造をしており、青色のコレステリック液晶組成物の封入領域よりも液晶注入口がセル端部にあるため問題はより深刻となる。さらに、緑色のコレステリック液晶組成物の封入領域に至っては、コの字構造が連続したジグザグ形状をしているため、コレステリック液晶を加熱し低粘度化しても、減圧注入方式では最終画素まで液晶を充填することが困難であるという課題がある。すなわち減圧時のパネル内脱気不足が生じ、各液晶組成物のセル内充填が不十分となり気泡混入の課題が残る。
一方、上記特許文献2ではR、G、Bの各色が仕切られた部屋は、注入口が1箇所しかない点で上記特許文献1と共通しており、該注入口から各色に対応した区画セルへ枝分かれさせる構造となっている。このため減圧注入時のパネル内脱気不足が生じ液晶充填が困難になる課題がある。本構造は液晶セルが小型の場合にのみ有効と思われ、大型の液晶セルへの液晶注入の際にはやはりパネル内脱気不足が懸念される。
さらには、緑色の液晶を注入後に基板を分断する工程において、緑色の液晶の注入口を封止していても封止部を含めて分断されるため、青色の液晶を注入する際に緑色の液晶の注入口から液晶が染み出し、青色の液晶と混じることは明らかである。また分断後に気泡が混入するといった課題もある。さらに、カットラインによっては赤色の液晶の封止部も分断してしまい、3種類の液晶組成物が混入するおそれがある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数種類の液晶組成物を互いが交わることなく容易に液晶セル内に注入充填可能な液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、具体的には、複数の透明電極が一対の基板のそれぞれにストライプ状に配設され、前記透明電極の長手方向が互いに交差するように前記一対の基板が貼り合わされ、前記一対の基板間に複数種類の液晶組成物が注入される液晶セルにおいて、前記一対の基板間には、前記一対の基板のうち何れか一方の基板に設けられた前記透明電極に対して平行に且つ前記一方の基板に配設された互いに隣接する前記透明電極間に配設された複数の隔壁により複数の区画室が形成され、前記区画室の長手方向両端のうち何れか一端に注入口が形成されていることを特徴とするものである。
これにより、減圧時の液晶セル内脱気不足が解消され、複数の液晶組成物を液晶セル内に容易に注入することができる。
また、前記複数種類の液晶組成物のうち1種類の液晶組成物をその種類に対応する前記区画室内に注入するための注入口が、前記区画室の長手一方向側に形成され、他の種類の液晶組成物をそれぞれ対応する前記区画室内に注入するための注入口が、前記区画室の長手他方向側に形成されていることを特徴とするものである。
また、3種類の前記液晶組成物のうち1種類の液晶組成物をその種類に対応する前記区画室内に注入するための注入口が、前記区画室の長手一方向側に形成され、他の2種類の液晶組成物をそれぞれ対応する前記区画室内に注入するための注入口が、前記区画室の長手他方向側に形成されていることを特徴とするものである。
これにより、前記区画室の長手一方向側に形成される前記基板の接続端子を破壊することなく、3種類以上の液晶組成物を1枚の液晶セル内に注入することが可能となる。
また、前記隔壁は、ポリマー又はシール材から形成されていることを特徴とするものである。
また、前記液晶組成物は、R、G、Bの光を選択反射するようにカイラルピッチが調整されたコレステリック液晶又は異なる色の二色性色素を添加したゲストホスト液晶を含むことを特徴とするものである。
さらに、単純マトリックスで駆動することを特徴とするものである。
これにより、安価で製造が比較的容易な液晶表示装置を提供することができる。
また、複数の透明電極が一対の基板のそれぞれにストライプ状に配設され、前記透明電極の長手方向が互いに交差するように前記一対の基板が貼り合わされ、前記一対の基板間に複数種類の液晶組成物が注入される液晶セルと、前記一対の基板のうち何れか一方の基板に設けられた前記透明電極に対して平行に且つ互いに隣接する前記透明電極間に配設された複数の隔壁と、前記複数の隔壁によって前記一対の基板間に区画形成された複数の区画室と、前記複数種類の液晶組成物のうち1種類の液晶組成物をその種類に対応する前記区画室内に注入するために前記区画室の長手一方向側に形成され、さらに他の種類の液晶組成物をそれぞれ対応する前記区画室内に注入するために前記区画室の長手他方向側にそれぞれ形成された複数の注入口と、前記複数の区画室にそれぞれ注入される複数種類の液晶組成物とを有する液晶表示装置を製造する方法であって、前記複数種類の液晶組成物のうち1種類の液晶組成物を、前記長手一方向側の注入口から前記区画室内に注入する工程と、他の種類の液晶組成物を、前記長手他方向側のそれぞれ対応する注入口から前記区画室内に注入する工程とを含むことを特徴とするものである。
これにより、前記区画室の長手一方向側に形成される前記基板の接続端子を破壊することなく、3種類以上の液晶組成物を1枚の液晶セル内に注入することが可能となる。
また、複数の透明電極が一対の基板のそれぞれにストライプ状に配設され、前記透明電極の長手方向が互いに交差するように前記一対の基板が貼り合わされ、前記一対の基板間に複数種類の液晶組成物が注入される液晶セルと、前記一対の基板のうち何れか一方の基板に設けられた前記透明電極に対して平行に且つ互いに隣接する前記透明電極間に配設された複数の隔壁と、前記複数の隔壁によって前記一対の基板間に区画形成された第1乃至第3の区画室と、前記第1及び第2の区画室の長手他方向側にそれぞれ形成された第1及び第2の注入口及び前記第3の区画室の長手一方向側に形成された第3の注入口と、前記第1乃至第3の注入口をそれぞれ塞ぐ第1乃至第3の封止材と、前記第1乃至第3の区画室にそれぞれ注入される第1乃至第3の液晶組成物とを有する液晶表示装置を製造する方法において、前記第2の注入口を第2の封止材で塞ぐ第1の封止工程と、前記第1の注入口から前記第1の区画室内に前記第1の液晶組成物を注入する第1の注入工程と、前記第1の封止材の引き込み距離が前記第2の封止材の引き込み距離より大きくなるように、前記第1の注入口を前記第1の封止材で塞ぐ第2の封止工程と、前記第1の封止材を残して前記一対の基板の前記長手他方向側を分断し、前記第2の注入口を開口する分断工程と、前記第2の注入口から前記第2の区画室内に前記第2の液晶組成物を注入する第2の注入工程と、前記第2の注入口を前記第2の封止材で塞ぐ第3の封止工程とを含むことを特徴とするものである。
さらに、前記第2の封止工程は、前記液晶セルを加熱又は減圧することにより前記第1の封止材の引き込み距離を調整する工程を含むことを特徴とするものである。
これにより、前記透明電極の長手他方向側から2種類の液晶組成物が互いに交わることなく容易に液晶セル内に液晶充填することが可能になる。
また、前記第3の封止工程後に前記第3の注入口から前記第3の区画室内に第3の液晶組成物を注入する第3の注入工程と、前記第3の注入口を第3の封止材で塞ぐ第4の封止工程とをさらに含むことを特徴とするものである。
これにより、安価で製造が比較的容易な液晶表示装置を提供することができる。
以上説明したように、本発明によれば、これまで2種類以上の液晶組成物を1枚の液晶セルに注入することが困難であった課題が解決される。特にカイラルピッチの調整されたコレステリック液晶組成物を積層構造なしで1層化できるため、パネル製造工程を簡略化することができる。これにより、パネル及びドライバーコストを低減する上で有利となる。
さらに本発明により鮮明なカラー表示やメモリー性などの卓越したディスプレイ媒体を安価に提供することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置としての液晶セル20の概要図である。ここで、1は第1の基板、2は第2の基板である。前記第1の基板1の内側表面には、複数の第1の透明電極3,3,・・・がストライプ状に配設されており、前記第2の基板2の内側表面には、複数の第2の透明電極4,4,・・・がストライプ状に配設されている。そして、第1及び第2の基板1,2は、第1及び第2の透明電極3,4の長手方向が互いに交差するようにシール材5で貼り合わされている。
そして、前記第1及び第2の基板1,2には、第1及び第2の透明電極3,4の長手一方向側(図1では上側及び左側)に、液晶駆動を制御するドライバーに接続するための第1及び第2の接続端子1a,2aが形成されている。
図2は、本発明の実施の形態に係る液晶セル20の断面構造図である。第1及び第2の基板1,2間には、R、B、G各色に対応した第1乃至第3の液晶組成物6R,6B,6Gを区画するための隔壁7が、前記第1の基板1に形成された第1の透明電極3の長手方向に対して平行に且つ互いに隣接する第1の透明電極3,3間に形成されている。
前記第1乃至第3の液晶組成物6R,6B,6Gとしては、それぞれR、B、Gの光を選択反射するようにカイラルピッチが調整されたコレステリック液晶又は異なる色の二色性色素を添加したゲストホスト液晶を用いることができる。
また、前記隔壁7は、フォトリソグラフィー処理等により形成されており、その材質としてはポリマーやシール材などを用いることができる。
前記第1及び第2の基板1,2の内側表面には、それぞれ配向膜12が形成されている。そして、前記隔壁7,7,・・・と第1及び第2の基板1,2(配向膜12,12)とに囲まれた領域に第1乃至第3の液晶組成物6R,6B,6Gを区画する第1乃至第3の区画室8R,8B,8Gが形成されている。
図3は、液晶セル20の隔壁構造を示す模式図である。区画室8R,8B,8Gの長手方向両端のうち何れか一端には、それぞれ第1乃至第3の液晶組成物6R,6B,6Gを注入する第1乃至第3の注入口9R,9B,9Gが形成されている。具体的には、第1及び第2の注入口9R,9Bは、前記第1及び第2の区画室8R,8Bの長手他方向側(図3では下側)に形成されており、第3の注入口9Gは前記第3の区画室8Gの長手一方向側(図3では上側)に形成されている。
また、第3の注入口9Gから第3の区画室8G内に注入された第3の液晶組成物6Gの前記長手他方向側への流出を阻止している区画壁10は、後述する第1及び第2の基板1,2の分断ラインよりも前記長手一方向側に位置している。
次に、前記第1乃至第3の液晶組成物6R,6B,6Gを前記液晶セル20内に区画注入する手順について説明する。
図4〜図11は、第1乃至第3の液晶組成物6R,6B,6Gの各注入工程での模式図である。
まず、図4に示すように、第2の注入口9BをUV硬化性の第2の封止材11Bで塞ぐ。前記第2の封止材11Bの粘度は比較的低いものを用い、ディスペンサー塗布装置など塗布位置精度の高い装置を用いて封止作業を行うことが好ましい。
なお、本実施形態では、液晶セル20には7インチの大きさのものを用いた。また、第1乃至第3の注入口9R,9B,9Gをそれぞれ塞ぐ第1乃至第3の封止材11R,11B,11Gとしては、粘度が25cps〜60cpsのものを用いることとし、第2の封止材11Bとして粘度60cpsのものを用いた。このときの第2の封止材11Bの引き込み距離は約2mmであった。ここで、粘度があまりにも低いと毛細管現象によって第2の封止材11Bが第2の区画室8B内に多く浸透するため注意が必要となる。また、第3の注入口9Gのラインに第2の封止材11Bが侵入したとしても、液晶表示に影響を及ぼさないのでそのまま次工程に進んでも問題はない。
次に、図5に示すように、第1の液晶組成物(例えばRED液晶)6Rを、減圧注入方式により第1の注入口9Rから第1の区画室8R内に充填する。ここで、減圧注入方式とは、液晶セル20と第1の液晶組成物6Rとを真空脱気した後で、第1の液晶組成物6Rに液晶セル20を浸漬し、続いて大気開放することで内圧と外圧との差によって液晶充填する手法である。本実施形態では、注入時真空度を10-3〜10-5Torrに設定して実験を行った。
前記第1の液晶組成物6Rを第1の区画室8R内に充填した後、図6に示すように、UV硬化性の第1の封止材11R(例えば粘度25cpsのもの)を第1及び第2の基板1,2(図3に図示)の前記長手他方向側の端面全面に塗布して第1の注入口9Rを封止する。なお、第2の注入口9Bはすでに第2の封止材11Bで塞いでいるので、第1の液晶組成物6Rの注入時はディスペンサー装置など高精度な塗布装置を使用しなくても構わない。
ここで、図6のように第1の注入口9Rの第1の封止材11Rの引き込み距離を第2の注入口9Bの第2の封止材11Bの引き込み距離より大きくするために、第1の封止材11Rを塗布した後、液晶セル20を60℃〜70℃程度に加熱して第1の封止材11Rを液晶セル20内に引き込ませ、UVにより硬化させる。このときの第1の封止材11Rの引き込み距離は約10mmであった。また、第1の封止材11Rを第1の注入口9Rに塗布した後で液晶セル20の外側より加圧し、さらに減圧させることにより第1の封止材11Rを引き込ませてもよい。
次に、図7に示すように、第1の注入口9Rの第1の封止材11Rを残して予め設定した分断ライン15で第1及び第2の基板1,2をカットする。これにより、第2の注入口9Bを再度開口させる。
そして、図8に示すように、第2の液晶組成物(例えばBLUE液晶)6Bを、減圧注入方式により第2の注入口9Bから第2の区画室8B内に充填する。
次に、図9に示すように、粘度60cpsのUV硬化性の第2の封止材11Bを第1及び第2の基板1,2(図3に図示)の前記長手他方向側の端面全面に塗布して第1及び第2の注入口9R,9Bを封止する。そして、UVにより第2の封止材11Bを硬化させる。
次に、図10に示すように、第3の液晶組成物(例えばGREEN液晶)6Gを、減圧注入方式により第3の注入口9Gから第3の区画室8G内に充填する。
最後に、図11に示すように、粘度25cpsのUV硬化性の第3の封止材11Gを第3の注入口9Gに塗布してUVにより硬化させる。
ここで、第3の封止材11Gの塗布量が多い場合、第1の接続端子1aと液晶駆動を制御するドライバーとの接続不良が発生するため、ディスペンサー装置などで精度よく第3の封止材11Gの塗布作業を行うことが好ましい。
なお、本発明の実施形態では、第1の基板1の透明電極3の長手方向一方端部に第1乃至第3の注入口9R,9B,9Gを形成したが、第2の基板2の透明電極4の長手方向一方端部に第1乃至第3の注入口9R,9B,9Gを形成してもよい。
以上により、所望の3種類の液晶組成物を互いに混在させることなく1枚の液晶セル内に充填することができる。
以上説明したように、本発明の液晶表示装置は、カラーフィルタ及び偏光板を用いずにカラー化できる液晶表示デバイスとして利用することができる。
1 第1の基板
2 第2の基板
3 第1の透明電極
4 第2の透明電極
5 シール材
6R 第1の液晶組成物
6B 第2の液晶組成物
6G 第3の液晶組成物
7 隔壁
8R 第1の区画室
8B 第2の区画室
8G 第3の区画室
9R 第1の注入口
9B 第2の注入口
9G 第3の注入口
2 第2の基板
3 第1の透明電極
4 第2の透明電極
5 シール材
6R 第1の液晶組成物
6B 第2の液晶組成物
6G 第3の液晶組成物
7 隔壁
8R 第1の区画室
8B 第2の区画室
8G 第3の区画室
9R 第1の注入口
9B 第2の注入口
9G 第3の注入口
Claims (12)
- 複数の透明電極が一対の基板のそれぞれにストライプ状に配設され、前記透明電極の長手方向が互いに交差するように前記一対の基板が貼り合わされ、前記一対の基板間に複数種類の液晶組成物が注入される液晶セルにおいて、
前記一対の基板間には、前記複数種類の液晶組成物をそれぞれ区画する複数の区画室が形成され、
前記液晶組成物を前記区画室内に注入するための注入口が、前記区画室毎に形成されていることを特徴とする液晶セル。 - 請求項1に記載された液晶セルにおいて、
前記区画室は、前記一対の基板のうち何れか一方の基板に設けられた前記透明電極に対して平行に配設された複数の隔壁により区画形成されていることを特徴とする液晶セル。 - 請求項2に記載された液晶セルにおいて、
前記隔壁は、前記一方の基板に配設された互いに隣接する前記透明電極間に形成されており、
前記注入口は、前記区画室の長手方向両端のうち何れか一端に形成されていることを特徴とする液晶セル。 - 請求項2又は3に記載された液晶セルにおいて、
前記複数種類の液晶組成物のうち1種類の液晶組成物をその種類に対応する前記区画室内に注入するための注入口が、前記区画室の長手一方向側に形成され、
他の種類の液晶組成物をそれぞれ対応する前記区画室内に注入するための注入口が、前記区画室の長手他方向側に形成されていることを特徴とする液晶セル。 - 請求項2又は3に記載された液晶セルにおいて、
3種類の前記液晶組成物のうち1種類の液晶組成物をその種類に対応する前記区画室内に注入するための注入口が、前記区画室の長手一方向側に形成され、
他の2種類の液晶組成物をそれぞれ対応する前記区画室内に注入するための注入口が、前記区画室の長手他方向側に形成されていることを特徴とする液晶セル。 - 請求項2乃至5のうち何れか1項に記載された液晶セルにおいて、
前記隔壁は、ポリマー又はシール材から形成されていることを特徴とする液晶セル。 - 請求項1乃至6のうち何れか1項に記載された液晶セルにおいて、
前記液晶組成物は、R、G、Bの光を選択反射するようにカイラルピッチが調整されたコレステリック液晶又は異なる色の二色性色素を添加したゲストホスト液晶を含むことを特徴とする液晶セル。 - 請求項1乃至7のうち何れか1項に記載された液晶セルにおいて、
単純マトリックスで駆動することを特徴とする液晶セル。 - 複数の透明電極が一対の基板のそれぞれにストライプ状に配設され、前記透明電極の長手方向が互いに交差するように前記一対の基板が貼り合わされ、前記一対の基板間に複数種類の液晶組成物が注入される液晶セルと、
前記一対の基板のうち何れか一方の基板に設けられた前記透明電極に対して平行に且つ互いに隣接する前記透明電極間に配設された複数の隔壁と、
前記複数の隔壁によって前記一対の基板間に区画形成された複数の区画室と、
前記複数種類の液晶組成物のうち1種類の液晶組成物をその種類に対応する前記区画室内に注入するために前記区画室の長手一方向側に形成され、さらに他の種類の液晶組成物をそれぞれ対応する前記区画室内に注入するために前記区画室の長手他方向側にそれぞれ形成された複数の注入口と、
前記複数の区画室にそれぞれ注入される複数種類の液晶組成物とを有する液晶表示装置を製造する方法であって、
前記複数種類の液晶組成物のうち1種類の液晶組成物を、前記長手一方向側の注入口から前記区画室内に注入する工程と、
他の種類の液晶組成物を、前記長手他方向側のそれぞれ対応する注入口から前記区画室内に注入する工程とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 複数の透明電極が一対の基板のそれぞれにストライプ状に配設され、前記透明電極の長手方向が互いに交差するように前記一対の基板が貼り合わされ、前記一対の基板間に複数種類の液晶組成物が注入される液晶セルと、
前記一対の基板のうち何れか一方の基板に設けられた前記透明電極に対して平行に且つ互いに隣接する前記透明電極間に配設された複数の隔壁と、
前記複数の隔壁によって前記一対の基板間に区画形成された第1乃至第3の区画室と、
前記第1及び第2の区画室の長手他方向側にそれぞれ形成された第1及び第2の注入口及び前記第3の区画室の長手一方向側に形成された第3の注入口と、
前記第1乃至第3の注入口をそれぞれ塞ぐ第1乃至第3の封止材と、
前記第1乃至第3の区画室にそれぞれ注入される第1乃至第3の液晶組成物とを有する液晶表示装置を製造する方法において、
前記第2の注入口を第2の封止材で塞ぐ第1の封止工程と、
前記第1の注入口から前記第1の区画室内に前記第1の液晶組成物を注入する第1の注入工程と、
前記第1の封止材の引き込み距離が前記第2の封止材の引き込み距離より大きくなるように、前記第1の注入口を前記第1の封止材で塞ぐ第2の封止工程と、
前記第1の封止材を残して前記一対の基板の前記長手他方向側を分断し、前記第2の注入口を開口する分断工程と、
前記第2の注入口から前記第2の区画室内に前記第2の液晶組成物を注入する第2の注入工程と、
前記第2の注入口を前記第2の封止材で塞ぐ第3の封止工程とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 請求項10に記載された液晶表示装置の製造方法において、
前記第2の封止工程は、前記液晶セルを加熱又は減圧することにより前記第1の封止材の引き込み距離を調整する工程を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 請求項10又は11に記載された液晶表示装置の製造方法において、
前記第3の封止工程後に前記第3の注入口から前記第3の区画室内に第3の液晶組成物を注入する第3の注入工程と、
前記第3の注入口を第3の封止材で塞ぐ第4の封止工程とをさらに含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
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- 2003-11-17 JP JP2003386810A patent/JP2005148480A/ja active Pending
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