JP2004062184A - Method and device for manufacturing filter, and method of manufacturing display device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶表示装置等の表示装置に対して適用されるカラーフィルター等のフィルターを製造するためのフィルター製造装置とフィルター製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子機器、例えば、コンピュータや、携帯用の情報機器等の発達に伴い、液晶表示装置、特にカラー液晶表示装置の使用が増加している。この種の液晶表示装置は、表示画像をカラー化をするためにカラーフィルターを用いている。
【0003】
カラーフィルターは、基板を有しこの基板に対してR(赤)、G(緑)、B(青)のインクを所定のパターンで着弾することで形成することがある。このような基板に対しインクを着弾する方式としては、インクジェット方式が採用されている。
【0004】
インクジェット方式を採用すると、インクジェットのヘッドから所定量のインクをフィルターに対して吐出して着弾させるのであるが、この基板は、例えば、特開平8−271724号公報で開示されているように、XYステージに搭載している。このXYステージが基板をX方向とY方向に移動して、インクジェットヘッドからのインクが基板の所定の位置に着弾できるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、インクジェットヘッドの吐出動作を安定化させるために、インクを着弾する作業の途中において、ヘッドのクリーニングやインクの吐出量の測定を行う必要がある。
【0006】
しかし、従来のこのような基板を搭載してX及びY方向の直交座標に関して移動できるXYステージを用いた場合には、ヘッド自体は移動できずに固定されている。このことから、インクの吐出及び着弾作業の途中で、ヘッドのクリーニングやインクの吐出量測定を行う場合には、一旦ヘッドからのインクの吐出を止めてカラーフィルターの製造を中止しなければならない。
【0007】
また、基板に対してインクの着弾が終了してその基板を取りはずして、次の基板をXYステージに設定する場合に、基板の着脱交換作業をスムーズに行えないと、フィルター製造効率を上げることができない。
【0008】
そこで、本発明の上記課題を解消して、インクジェットヘッドによるインクを吐出してフィルターの製造をしている途中で、インクジェットヘッドのメンテナンスやインクの吐出量の測定を容易に行うことができると共に、基板の着脱交換作業をスムーズかつ容易に行うことができるフィルター製造装置とフィルター製造方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明では、請求項1の発明のフィルター製造方法は、ブラックマトリックスで区切られた基板上のフィルターエレメントを、インクジェットヘッドから吐出されるインクによって形成するフィルターの製造方法において、ブラックマトリックスによって区切られた基板上に、インクを吐出させる充填工程と、インクを乾燥させる乾燥工程と、インクを乾燥させることによって形成した前記フィルターエレメントの上に保護膜を形成する保護膜形成工程と、を有し、フィルターエレメントが所定の膜厚になるように、充填工程、乾燥工程を繰り返すことを特徴とするフィルター製造方法である。
【0010】
請求項2の発明のフィルター製造装置では、乾燥工程において、基板は70℃程度で加熱乾燥される。
【0011】
請求項3の発明のフィルター製造装置では、保護膜形成工程は、スピンコート法、ロールコート法、または、リッピング法等の方法であることを特徴とする。
【0012】
請求項4の発明のフィルター製造装置では、ブラックマトリックスで区切られた基板上のフィルターエレメントを、インクジェットヘッドから吐出されるインクによって形成するフィルターの製造装置において、ブラックマトリックスによって区切られた前記基板上にインクを吐出させるインクジェットヘッド装置と、インクを乾燥させる乾燥手段と、インクを乾燥させることによって形成した前記フィルターエレメントの上に保護膜を形成する保護膜形成手段と、インクジェットヘッド装置と前記乾燥手段において、前記基板を移動させる移動手段と、を有しフィルターエレメントが所定の膜厚になるように、基板をインクジェットヘッド装置、前記乾燥手段、及び前記移動手段の間を移動させることを特徴とするフィルター製造装置。
【0013】
請求項5の発明のフィルター製造装置は、ブラックマトリックスで区切られた基板上のフィルターエレメントを、インクジェットヘッドから吐出されるインクによって形成するフィルターを備えた表示装置のの製造方法において、ブラックマトリックスによって区切られた前記基板上にインクを吐出させる充填工程と、インクを乾燥させる乾燥工程と、インクを乾燥させることによって形成した前記フィルターエレメントの上に保護膜を形成する保護膜形成工程と、を有し、フィルターエレメントが所定の膜厚になるように、充填工程、乾燥工程を繰り返す。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0015】
図1は、本発明のフィルター製造装置の好ましい実施の形態を示しており、図2は、図1のフィルター製造装置を簡略化して示している。
【0016】
図1と図2に示すように、フィルター製造装置10は、概略的にはベース12、第1移動手段14、第2移動手段16、電子天秤(重量測定手段)18、インクジェットヘッド20、キャッピングユニット22、クリーニングユニット(クリーニング手段)24、コントローラ26等を有している。
【0017】
ベース(架台ともいう)12は、上述した第1移動手段14、第2移動手段16、電子天秤18、キャッピングユニット22、クリーニングユニット24等を収容する安全カバー28を備えており、作業者はこの安全カバー28の所定の部位の扉を開くことができるようになっている。
【0018】
コントローラ26はモニター30およびキーボード32、コンピュータ34等を備えている。
【0019】
ベース12の上には、第1移動手段14、電子天秤18、キャッピングユニット22、クリーニングユニット24および第2移動手段16が設定されている。ベース12の周囲にはロボット74と基板収容手段70が配置されている。
【0020】
第1移動手段14は、好ましくはベース12の上に直接設定されており、しかもこの第1移動手段14は、Y軸方向に沿って位置決めされている。
【0021】
これに対して第2移動手段16は、支柱16A,16Aを用いて、ベース12に対して立てて取り付けられており、しかも第2移動手段16は、ベース12の後部12Aにおいて取り付けられている。第2移動手段16の、X軸方向は、第1移動手段14のY軸方向とは直交する方向である。Y軸はベース12の前部12Bと後部12A方向に沿った軸である。これに対してX軸はベース12の左右方向に沿った軸であり、各々水平である。
【0022】
まず、図1と図2に示す第1移動手段14と、第2移動手段16について、図3を参照して説明する。
【0023】
図3は、第1移動手段14と、第2移動手段16及びインクジェットヘッド20等を示している。すでに述べたように、第2移動手段16の支柱16A,16Aは、ベース12の後部12A側に位置されている。
【0024】
図3の第1移動手段14は、ガイドレール40を有しており、第1移動手段14は、例えば、リニアモータを採用することができる。このリニアモータ形式の第1移動手段14のスライダー42は、ガイドレール40に沿って、Y軸方向に移動して位置決め可能である。
【0025】
スライダー42は、θ軸用のモータ44を備えている。このモータ44は、例えばダイレクトドライブモータであり、モータ44のロータはテーブル46に固定されている。これにより、モータ44に通電することでロータとテーブル46は、θ方向に沿って回転してテーブル46をインデックス(回転割り出し)することができる。
【0026】
図3のテーブル46は、基板48を位置決めして、しかも保持するものである。テーブル46は、吸着保持手段50を有しており、吸着保持手段50が作動することにより、テーブル46の穴46Aを通して、基板48をテーブル46の上に吸着して保持することができる。基板48は、テーブル46の位置決めピン46Bにより、テーブル46の上に正確に位置決めすることができる。
【0027】
テーブル46は、インクジェットヘッド20が、インクを捨打ち或いは試し打ちするための捨打ちエリア52を有している。この捨打ちエリア52は、X軸方向に並行でテーブル46の後端部側に設けられている。
【0028】
次に、図3の第2移動手段16は、支柱16A,16Aに固定されたコラム16Bを有しており、このコラム16Bは、リニアモータ形式の第2移動手段16を有している。スライダー60は、ガイドレール62Aに沿ってX軸方向に移動して位置決め可能であり、スライダー60は、インク吐出手段としてのインクジェットヘッド20を備えている。
【0029】
インクジェットヘッド20は、揺動位置決め手段としてのモータ62,64,66,68を有している。モータ62を作動すれば、インクジェットヘッド20は、Z軸に沿って上下動して位置決め可能である。このZ軸はX軸とY軸に対して各々直交する方向(上下方向)である。
【0030】
モータ64を作動すると、インクジェットヘッド20は、β方向に沿って揺動して位置決め可能である。モータ66を作動すると、インクジェットヘッド20は、γ方向に揺動して位置決め可能である。モータ68を作動すると、インクジェットヘッド20は、α方向に揺動して位置決め可能である。
【0031】
このように、図3のインクジェットヘッド20は、スライダー60において、Z軸方向に直線移動して位置決め可能で、α、β、γに沿って揺動して位置決め可能であり、インクジェットヘッド20のインク吐出面20Pは、テーブル46側の基板48に対して正確に位置あるいは姿勢をコントロールすることができる。
【0032】
次に、図2と図4の平面図を参照して、第1移動手段14の基板の着脱作業位置Pと、基板を収容する基板収容手段70間における基板の着脱交換(ロードアンドロード)作業について説明する。
【0033】
基板のロードアンドロード(給排出作業ともいう)は、基板給排出手段であるロボット74が行う。このロボット74は、図2と図4に示すように、例えばベース12の前方に位置されかつ基板収容手段70の前方に位置されている。
【0034】
基板収容手段70は、図2に示すように複数の基板48を収容しており、基板48を第1移動手段14の基板着脱作業位置Pと基板収容手段70の間でやりとりするようになっている。
【0035】
基板着脱作業位置Pはベースに関して第2移動手段16よりも前方に位置されており、基板着脱作業位置Pにおける基板48の着脱作業は、第2移動手段16とインクジェットヘッドの存在によっては邪魔されずに、ロボット74が自由に、かつ、効率よく行うことができる。すなわち、第2移動手段16とインクジェットヘッド20は、第1移動手段14の上方に位置され、しかもより好ましくは第2移動手段16は、ベース12の後部12Aに位置されており、これに対して、基板着脱作業位置Pは第1移動手段14のテーブル46付近であって、より好ましくはベース12の前部12Bに位置されているからである。
【0036】
このようにすることで、基板着脱作業位置Pと第2移動手段16の位置的に離すことができる。
【0037】
ロボット74の構造は、例えば図2に示すように、基台74A、中心軸部CL、第1アーム74B、第2アーム74Cを有し、第2アーム74Cは、例えば真空吸着パッド74Dを有している。ロボット74の真空吸着パッド74Dで基板48を吸着して、しかも第1アーム74B、第2アーム74Cを中心軸部CLに沿って回転し、かつ中心軸部CLをZ軸方向に上下動することで、基板収容手段70と、基板着脱作業位置Pの間で基板48のやりとりをスムーズかつ効率的に容易に行うことができる。
【0038】
図5は、図2のコンピュータ34と、ベース12側の制御盤80及び各種モータ等の電気的な接続例を示している。
【0039】
図5において、コンピュータ34は、ベース12側の制御盤80に接続されている。制御盤80は、ベース12の中に配置されており、その制御盤80に対して第1移動手段14(リニアモータ)、第2移動手段16(リニアモータ)及びθ軸用のモータ44が接続されている。また、インクジェットヘッド20に関連する図3に示すモータ62,64,66,68が制御盤80に接続されている。第1移動手段14と、θ軸モータ44は、制御盤80からの指令により作動してカラーフィルター製造用の基板48を搭載したテーブル46をY軸方向に移動し、かつ、θ方向にインデックスする。
【0040】
第2移動手段16の4つのモータ62,64,66,68は、制御盤80からの指令により作動してインクジェットヘッド20を、テーブル46の上の基板48に対して姿勢制御するようになっている。
【0041】
また、図4で示した基板排出手段であるロボット74は、たとえば図5のようにコンピュータ34の指令により動作の制御ができる。
【0042】
つぎに、インクジェットヘッド20の構造例について、図5と図6を参照して説明する。
【0043】
インクジェットヘッド20は、たとえば、ピエゾ素子(圧電素子)を用いたヘッドであり、図6(A)に示すように本体90のインク吐出面20Pには、複数のノズル91が形成されている。これらのノズル91に対してそれぞれピエゾ素子92が設けられている。
【0044】
図6(B)に示すようにピエゾ素子92は、ノズル91とインク室93に対応して配置されている。そしてこのピエゾ素子92に対して図6(C)に示すように印加電圧Vhを印加することで、図6(D),(F)及び(E)に示すようにして、ピエゾ素子92を矢印Q方向に伸縮させることで、インクを加圧して所定量のインク滴99をノズル91から吐出させるようになっている。
【0045】
図5のインクジェットヘッド20は、インク供給部97に接続されており、このインク供給部97からインクが図6のインク室93に供給される。インク供給部97には、温度計96と粘度計95が接続されている。温度計96と粘度計95は、インク供給部97内に収容されているインクの温度および粘度を計測して、そのインクの状態のフィードバック信号S1,S2としてインク管理コントローラ98に供給する。
【0046】
インク管理コントローラ98は、インクの状態のフィードバック信号S1,S2に基づいて、コンピュータ34に対してインクの温度や粘度の状態を制御用の情報として与える。コンピュータ34は、制御盤80を通して、ピエゾ素子駆動回路101に対してピエゾ素子駆動信号S3を送る。ピエゾ素子駆動回路101は、このピエゾ素子駆動信号S3に基づいて、図6のピエゾ素子92に対してその時のインクの温度や粘度に応じた大きさの印加電圧Vhを供給することで、インクの温度や粘度に応じて所定量のインク滴99を吐出すことができる。
【0047】
つぎに、図7〜図9を参照して、基板に対してインクを供給することで、カラーフィルタを製造する例について説明する。
【0048】
図7の基板48は、透明基板であり適度の機械的強度と共に光透過性の高いものを用いる。基板48としては、例えば、透明ガラス基板、アクリルガラス、プラスチック基板、プラスチックフィルム及びこれらの表面処理品等が適用できる。
【0049】
たとえば、図8に示すように長方形形状の基板48上に、生産性をあげる観点から複数個のカラーフィルター領域105をマトリックス状に形成する。これらのカラーフィルター領域105は、後でガラス48を切断することで、液晶表示装置に適合するカラーフィルターとして用いることができる。
【0050】
カラーフィルター領域105には、たとえば図8に示すように、RのインクとGのインクおよびBのインクを所定のパターンで形成して配置している。この形成パターンとしては、図6に示すように従来公知のストライプ型のほかに、モザイク型やデルタ型あるいはスクウェアー型等がある。
【0051】
図7は、基板48に対して図8のカラーフィルター領域105を形成する工程の一例を示している。
【0052】
図7(a)では、透明の基板48の一方の面に対して、ブラックマトリックス110を形成したものである。カラーフィルターの基礎となる基板48の上には、光透過性のない樹脂(好ましくは黒色)を、スピンコート等の方法で、所定の厚さ(たとえば2μm程度)に塗布して、フォトリソグラフィー法等の方法でマトリックス状にブラックマトリックス110を設ける。ブラックマトリックス110の格子で囲まれる最小の表示要素がフィルターエレメントといわれており、たとえばX軸方向の巾30μm、Y軸方向の長さ100μm程度の大きさの窓である。
【0053】
ブラックマトリックス110を形成した後は、たとえば、ヒータにより熱を与えることで、基板48の上の樹脂を焼成する。
【0054】
図7(b)に示すように、インク滴99は、フィルターエレメント112に着弾する。インク滴99の量は、加熱工程におけるインクの体積減少を考慮した充分な量である。
【0055】
図7(c)の加熱工程では、カラーフィルター上のすべてのフィルターエレメント112に対してインク滴99が充填されると、ヒータを用いて加熱処理を行う。基板48は、所定の温度(例えば70℃程度)に加熱する。インクの溶媒が蒸発すると、インクの体積が減少する。体積減少の激しい場合には、カラーフィルターとして充分なインク膜の厚みが得られるまで、インク吐出工程と、加熱工程とを繰り返す。この処理により、インクの溶媒が蒸発して、最終的にインクの固形分のみが残留して膜化する。
【0056】
図7(d)の保護膜形成工程では、インク滴99を完全に乾燥させるために、所定の温度で所定時間加熱を行う。乾燥が終了するとインク膜が形成されたカラーフィルターの基板48の保護及びフィルター表面の平坦化のために、保護膜120を形成する。この保護膜120の形成には、たとえば、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法等の方法を採用することができる。
【0057】
図7(e)の透明電極形成工程では、スパッタ法や真空吸着法等の処方を用いて、透明電極130を保護膜120の全面にわたって形成する。
【0058】
図7(f)のパターニング工程では、透明電極130は、さらにフィルターエレメント112の開口部に対応させた画素電極にパターニングされる。
【0059】
なお、液晶表示パネルの駆動にTFT(Thin Film Transistor)等を用いる場合ではこのパターニングは不用である。
【0060】
つぎに、図2にもどり、電子天秤18、クリーニングユニット24およびキャッピング22とアライメント用カメラ23について簡単に説明する。
【0061】
電子天秤18は、インクジェットヘッド20のノズルから吐出されたインク滴99(図6参照)の一滴の重量を測定して管理するために、例えば、インクジェットヘッド20のノズル91から、2000滴分のインク滴99を受ける。電子天秤18は、この2000滴のインク滴99の重量を2000の数字で割ることにより、一滴のインク滴99の重量を正確に測定することができる。このインク滴99の測定量に基づいて、インクジェットヘッド20からの吐出するインク滴99の量を最適にコントロールする。
【0062】
クリーニングユニット24は、インクジェットヘッド20の図6に示すノズル91等のクリーニングをフィルター製造中や待機時に定期的にあるいは随時に行うことができる。キャッピング22は、図3のインクジェットヘッド20のインク吐出面20Pが乾燥しないようにするために、フィルターを製造しない待機時にこのインク吐出面20Pにキャップをかぶせるものである。
【0063】
インクジェットヘッド20が、第2移動手段16により、X軸方向に移動することで、インクジェットヘッド20を電子天秤18、クリーニングユニット24あるいはキャッピングユニット22の上部に選択的に位置決めさせることができる。つまり、フィルター製造作業の途中であっても、インクジェットヘッド20をたとえば電子天秤18側に移動すれば、インク滴の重量を測定できる。またインクジェットヘッド20をクリーニングユニット24上に移動すれば、インクジェットヘッド20のクリーニングを行うことができる。インクジェットヘッド20をキャッピングユニット22の上に移動すれば、インクジェットヘッド20のインク吐出面20Pにキャップを取り付けて乾燥を防止する。
【0064】
アライメント用カメラ23は、基板48にあらかじめ形成されているアライメントマークを検出して、基板48の位置を検知するものである。
【0065】
つぎに、図8を参照して、図示したフィルターの製造装置の動作例について説明する。
【0066】
図9のステップST1では、図2のロボット74の真空吸着パッド74Dが、基板収容手段70の新しい基板48を吸着して、ベース12の着脱作業位置Pに搬送する。つまり、基板48が第1移動手段14のテーブル46の上に給材される。この基板48は、図3の位置決めピン46Bに対して突き当てられることで、基板48は、テーブル46に対して位置決めされる。しかも、モータ44が作動して、基板48の端面がY軸方向に並行になるように設定する。以上が図9のステップST2、ステップST3の基板の位置決めおよび基板アライメントである。
【0067】
そしてコンピュータ34は、アライメント用カメラ23からの情報と図2の観察カメラ27からの等の情報に基づいて、インクを吐出する作業の開始位置を図8のステップST4において計算する。
【0068】
一方、図9のステップST5では、インクジェットヘッド20がX軸方向に沿って移動して、電子天秤18の上部に位置される。そして、図9のステップST6,ST7,ST8で示すようにパラメータのロード、指定ノズルの選択および電子天秤18のカウンターをクリアする。そして、ステップST9にて指定滴数(指定のインク滴の数)の吐出を行う。これにより、図2の電子天秤18は、たとえば2000滴のインクの重量を計測して、インク滴1滴当たりの重量を計算する。そのようなインク滴1滴の重量計算を測定対象のインクジェットヘッド20の全ノズルに対して、図9のステップST10,ST11およびST12を経て終了すると、図9のステップST13で描画開始位置に図3のインクジェットヘッド20が、X軸方向に沿って移動し、基板48は、第1移動手段14よりY軸方向に適宜に移動して位置決めされると共にインクジェットヘッド20は、第2移動手段16によりX軸方向に適宜移動して位置決めされる。
【0069】
これにより、ステップST14,ST15で基板上の全ての図6に示すように複数のカラーフィルター領域105をたとえばストライプ型で形成する。
【0070】
図1ないし図3のフィルター製造装置10は、インクジェットヘッド20は好ましくはR(赤)、あるいはG(緑)、B(青)のいずれか一色を吐出するようにしている。基板48が一定速度領域で移動される状態で、インクジェットヘッド20は、吐出目標位置の上空で、基板48に対して例えばR(赤)のインクを連続して吐出する。
【0071】
図6に示すような全てのカラーフィルター領域105の内のたとえばR(赤)のインクを形成した後には、図2のロボット74が基板48の着脱作業位置Pから取り外して基板収容手段70側に移動して収める。収めた基板48は、次のフィルター製造装置に移してG(緑)やB(青)をカラーフィルター領域に形成してゆく。
【0072】
以上のようにして、インクジェットヘッド20は第2移動手段16によりX軸方向に単独で移動して位置決め可能であるので、インクジェットヘッド20を図2のクリーニングユニット24でクリーニングしてメンテナンスしたり、あるいはキャッピングユニット22でキャップを付けたり、そして電子天秤18でインク滴の重量を測定する作業を、カラーフィルター形成作業時の途中で適宜行うことができる。つまりインクジェットヘッド20は、クリーニングユニット24、キャッピングユニット22あるいは電子天秤18側の上空にX軸方向に単独で送ることができる。このことから、カラーフィルターの製造動作を休止せずにインクジェットヘッド20のメンテナンスやインク滴の重量測定等を容易にかつスムーズに効率よく行うことができる。 また、基板着脱作業位置Pが、インクジェットヘッド20と第2移動手段16の前方側に位置しており、第2移動手段16は第1移動手段14からはなれた上方にあるので、基板48の着脱作業は、この第2移動手段16やインクジェットヘッド20に邪魔されずに簡単に行うことができる。このためにインクジェットヘッド20の位置等に制約されることなく、基板48の交換をスムーズに、かつ、容易に効率良く行うことができる。
【0073】
本発明は、上記実施の形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
【0074】
本発明のフィルター製造装置は、たとえば液晶表示装置用のカラーフィルターの製造に限定されるものではなく、たとえば、EL(エレクトロルミネッセンス)表示素子に応用が可能である。EL表示素子は、蛍光性の無機および有機化合物を含む薄膜を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有し、前記薄膜に電子および正孔(ホール)を注入して再結合させることにより励起子(エキシトン)を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出(蛍光・燐光)を利用して発光させる素子である。こうしたEL表示素子に用いられる蛍光性材料のうち、赤、緑および青色の発光色を呈する材料を本発明の製造装置を用いて、TFT等の素子基板上にインクジェットパターニングすることで、自発光フルカラーEL表示素子を製造することができる。本発明におけるフィルターの範囲にはこのようなEL表示素子の基板をも含むものである。
【0075】
本発明のフイルター製造装置は、EL材料が付着しやすいように、樹脂レジスト、画素電極および下層となる層の表面に対し、プラズマ、UV処理、カップリング等の表面処理を行う工程を有するものであってもよい。
【0076】
そして、本発明のカラーフィルター製造装置を用いて製造したEL表示素子は、セグメント表示や全面同時発光の静止画表示、例えば絵、文字、ラベル等といったローインフォメーション分野への応用、または点・線・面形状をもった光源としても利用することができる。さらに、パッシブ駆動の表示素子をはじめ、TFT等のアクティブ素子を駆動に用いることで、高輝度で応答性の優れたフルカラー表示素子を得ることが可能である。
【0077】
さらに、本装置のインクジェットパターニング技術に金属材料や絶縁材料を供すれば、金属配線や絶縁膜等のダイレクトな微細パターニングが可能となり、新規な高機能デバイスの作製にも応用できる。
【0078】
また、図示したフィルター製造装置のインクジェットヘッド20は、R.G.Bの内の1つの種類のインクを吐出することができるようになっているが、この内の2種類あるいは3種類のインクを同時に吐出することももちろんできる。
【0079】
また、フィルター製造装置10の第1移動手段14と第2移動手段16はリニアモータを用いているがこれに限らず他の種類のモータやアクチュエータを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフィルター製造装置の好ましい実施の形態を詳しく示す図。
【図2】図1のフィルター製造装置をよりわかりやすく示す図。
【図3】図2のフィルター製造装置の第1移動手段と第2移動手段、インクジェットヘッドと基板等を示す斜視図。
【図4】第1移動手段、第2移動手段、ロボット、基板収容手段等を示す平面図。
【図5】コンピュータと制御盤および各種制御対象等を示す図。
【図6】インクジェットヘッドの構造を示す図。
【図7】基板を用いてカラーフィルターを製造する一例を示す図。
【図8】基板と基板上のカラーフィルター領域の一部を示す図。
【図9】フィルター製造装置の動作例を示す図。
【符号の説明】
14・・・第1移動手段
16・・・第2移動手段
20・・・インクジェットヘッド
46・・・テーブル
48・・・基板
74・・・ロボット(基板給排出手段)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a filter manufacturing apparatus and a filter manufacturing method for manufacturing a filter such as a color filter applied to a display device such as a liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
With the development of electronic devices such as computers and portable information devices, the use of liquid crystal display devices, especially color liquid crystal display devices, is increasing. This type of liquid crystal display device uses a color filter to color a display image.
[0003]
The color filter has a substrate, and may be formed by landing R (red), G (green), and B (blue) inks on the substrate in a predetermined pattern. As a method of landing ink on such a substrate, an ink jet method is employed.
[0004]
When the ink jet system is adopted, a predetermined amount of ink is ejected from a head of the ink jet to a filter and landed thereon. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Mounted on stage. The XY stage moves the substrate in the X direction and the Y direction so that the ink from the inkjet head can land on a predetermined position on the substrate.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to stabilize the ejection operation of the ink jet head, it is necessary to clean the head and measure the ejection amount of the ink during the operation of landing the ink.
[0006]
However, in the case where a conventional XY stage mounted with such a substrate and movable with respect to the orthogonal coordinates in the X and Y directions is used, the head itself cannot be moved and is fixed. For this reason, when cleaning the head or measuring the amount of ink discharge during the ink discharge and landing operations, it is necessary to temporarily stop the discharge of the ink from the head and stop the production of the color filter.
[0007]
In addition, when the ink is landed on the substrate and the substrate is removed and the next substrate is set on the XY stage, if the work of removing and replacing the substrate cannot be performed smoothly, the filter manufacturing efficiency may be increased. Can not.
[0008]
Therefore, while solving the above-described problems of the present invention, while manufacturing a filter by discharging ink by an ink jet head, maintenance of the ink jet head and measurement of the ink discharge amount can be easily performed, and An object of the present invention is to provide a filter manufacturing apparatus and a filter manufacturing method capable of smoothly and easily performing a mounting and removing operation of a substrate.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided a filter manufacturing method according to the first aspect of the present invention, wherein a filter element on a substrate partitioned by a black matrix is formed by ink ejected from an inkjet head. A filling step of discharging ink on the substrate, a drying step of drying the ink, and a protective film forming step of forming a protective film on the filter element formed by drying the ink; A filter manufacturing method characterized by repeating a filling step and a drying step so that the element has a predetermined film thickness.
[0010]
In the filter manufacturing apparatus according to the second aspect of the present invention, in the drying step, the substrate is heated and dried at about 70 ° C.
[0011]
In the filter manufacturing apparatus according to the third aspect of the present invention, the protective film forming step is a method such as a spin coating method, a roll coating method, or a ripping method.
[0012]
In the filter manufacturing apparatus according to the fourth aspect of the present invention, in the filter manufacturing apparatus for forming a filter element on a substrate separated by a black matrix by ink ejected from an inkjet head, the filter element may be formed on the substrate separated by a black matrix. An inkjet head device for discharging ink, a drying unit for drying the ink, a protective film forming unit for forming a protective film on the filter element formed by drying the ink, the inkjet head device, and the drying unit. And a moving means for moving the substrate, wherein the substrate is moved between the inkjet head device, the drying means, and the moving means such that the filter element has a predetermined film thickness. manufacturing device.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a display device including a filter in which filter elements on a substrate separated by a black matrix are formed by ink ejected from an inkjet head, the filter manufacturing apparatus according to the fifth aspect of the present invention includes: A filling step of discharging ink on the substrate, a drying step of drying ink, and a protective film forming step of forming a protective film on the filter element formed by drying ink. The filling step and the drying step are repeated so that the filter element has a predetermined thickness.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 shows a preferred embodiment of the filter manufacturing apparatus of the present invention, and FIG. 2 shows the filter manufacturing apparatus of FIG. 1 in a simplified manner.
[0016]
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the filter manufacturing apparatus 10 includes a base 12, a first moving
[0017]
The base (also referred to as a gantry) 12 includes a
[0018]
The controller 26 includes a
[0019]
On the base 12, a first moving means 14, an
[0020]
The
[0021]
On the other hand, the second moving
[0022]
First, the first moving means 14 and the second moving means 16 shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIG.
[0023]
FIG. 3 shows the first moving
[0024]
The first moving
[0025]
The slider 42 includes a
[0026]
The table 46 of FIG. 3 positions and holds the
[0027]
The table 46 has a discard area 52 for the ink jet head 20 to discard or test eject ink. The discard area 52 is provided on the rear end side of the table 46 in parallel with the X-axis direction.
[0028]
Next, the second moving means 16 in FIG. 3 has a column 16B fixed to the
[0029]
The ink jet head 20 has
[0030]
When the
[0031]
As described above, the ink jet head 20 shown in FIG. 3 can be positioned by linearly moving in the Z-axis direction and can be positioned by swinging along α, β, and γ in the slider 60. The position or orientation of the ejection surface 20P can be accurately controlled with respect to the
[0032]
Next, with reference to the plan views of FIGS. 2 and 4, a substrate loading / unloading operation (load and load) operation between the substrate loading / unloading operation position P of the first moving
[0033]
The
[0034]
The substrate accommodating means 70 accommodates a plurality of
[0035]
The substrate attaching / detaching operation position P is located ahead of the second moving means 16 with respect to the base, and the attaching / detaching operation of the
[0036]
In this manner, the substrate attaching / detaching operation position P and the second moving
[0037]
The structure of the
[0038]
FIG. 5 shows an example of electrical connection between the
[0039]
5, the
[0040]
The four
[0041]
The operation of the
[0042]
Next, an example of the structure of the inkjet head 20 will be described with reference to FIGS.
[0043]
The inkjet head 20 is, for example, a head using a piezo element (piezoelectric element), and a plurality of
[0044]
As shown in FIG. 6B, the
[0045]
The ink jet head 20 in FIG. 5 is connected to an ink supply unit 97, and ink is supplied from the ink supply unit 97 to the
[0046]
The ink management controller 98 gives the temperature and viscosity of the ink to the
[0047]
Next, an example of manufacturing a color filter by supplying ink to a substrate will be described with reference to FIGS.
[0048]
The
[0049]
For example, as shown in FIG. 8, a plurality of
[0050]
In the
[0051]
FIG. 7 shows an example of a process for forming the
[0052]
In FIG. 7A, a
[0053]
After the formation of the
[0054]
As shown in FIG. 7B, the
[0055]
In the heating step in FIG. 7C, when all the
[0056]
In the protective film forming step of FIG. 7D, heating is performed at a predetermined temperature for a predetermined time in order to completely dry the
[0057]
In the transparent electrode forming step of FIG. 7E, the
[0058]
In the patterning step of FIG. 7F, the
[0059]
This patterning is unnecessary when a TFT (Thin Film Transistor) or the like is used for driving the liquid crystal display panel.
[0060]
Next, returning to FIG. 2, the
[0061]
The
[0062]
The cleaning unit 24 can clean the
[0063]
The inkjet head 20 can be selectively positioned above the
[0064]
The alignment camera 23 detects the position of the
[0065]
Next, an operation example of the illustrated filter manufacturing apparatus will be described with reference to FIG.
[0066]
In step ST1 of FIG. 9, the vacuum suction pad 74D of the
[0067]
Then, the
[0068]
On the other hand, in step ST5 of FIG. 9, the inkjet head 20 moves along the X-axis direction and is positioned above the
[0069]
Thus, in steps ST14 and ST15, a plurality of
[0070]
In the filter manufacturing apparatus 10 shown in FIGS. 1 to 3, the ink jet head 20 preferably discharges one of R (red), G (green), and B (blue). In a state where the
[0071]
After forming, for example, R (red) ink in all the
[0072]
As described above, the inkjet head 20 can be independently moved and positioned in the X-axis direction by the second moving means 16, so that the inkjet head 20 can be cleaned and maintained by the cleaning unit 24 in FIG. The operation of attaching a cap by the capping unit 22 and measuring the weight of ink droplets by the
[0073]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the claims.
[0074]
The filter manufacturing apparatus of the present invention is not limited to manufacturing a color filter for a liquid crystal display device, for example, and can be applied to, for example, an EL (electroluminescence) display element. An EL display element has a configuration in which a thin film containing a fluorescent inorganic or organic compound is sandwiched between a cathode and an anode, and electrons and holes are injected into the thin film and recombined to form excitons. (Exciton), and emits light by utilizing light emission (fluorescence / phosphorescence) when the exciton is deactivated. Of the fluorescent materials used in such EL display elements, a material that emits red, green, and blue luminescent colors is inkjet-patterned onto an element substrate such as a TFT using the manufacturing apparatus of the present invention, so that self-luminous full-color light is emitted. An EL display element can be manufactured. The range of the filter in the present invention includes the substrate of such an EL display element.
[0075]
The filter manufacturing apparatus of the present invention includes a step of performing a surface treatment such as plasma, UV treatment, and coupling on the surface of a resin resist, a pixel electrode, and a layer serving as a lower layer so that an EL material is easily attached. There may be.
[0076]
The EL display element manufactured using the color filter manufacturing apparatus of the present invention can be applied to a low-information field such as a segment display and a simultaneous image emission still image display, for example, a picture, a character, and a label, or a dot, line, or line. It can also be used as a light source having a planar shape. Further, by using an active element such as a TFT for driving, such as a passively driven display element, a full-color display element having high luminance and excellent responsiveness can be obtained.
[0077]
Furthermore, if a metal material or an insulating material is provided to the inkjet patterning technology of the present apparatus, direct fine patterning of a metal wiring, an insulating film, and the like can be performed, and the device can be applied to the production of a novel high-performance device.
[0078]
The ink jet head 20 of the illustrated filter manufacturing apparatus has a R.D. G. FIG. B can discharge one type of ink, but it is of course possible to discharge two or three types of ink at the same time.
[0079]
Further, the first moving means 14 and the second moving means 16 of the filter manufacturing apparatus 10 use linear motors, but the present invention is not limited to this, and other types of motors and actuators can be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing in detail a preferred embodiment of a filter manufacturing apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the filter manufacturing apparatus of FIG. 1 more clearly.
FIG. 3 is a perspective view showing a first moving unit and a second moving unit, an inkjet head, a substrate, and the like of the filter manufacturing apparatus of FIG. 2;
FIG. 4 is a plan view showing a first moving unit, a second moving unit, a robot, a substrate housing unit, and the like.
FIG. 5 is a diagram showing a computer, a control panel, various control objects, and the like.
FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of an inkjet head.
FIG. 7 illustrates an example of manufacturing a color filter using a substrate.
FIG. 8 is a diagram showing a substrate and a part of a color filter region on the substrate.
FIG. 9 is a diagram showing an operation example of the filter manufacturing apparatus.
[Explanation of symbols]
14 First moving means 16 Second moving means 20
Claims (5)
前記ブラックマトリックスによって区切られた前記基板上に、インクを吐出させる充填工程と、
前記インクを乾燥させる乾燥工程と、
前記インクを乾燥させることによって形成した前記フィルターエレメントの上に保護膜を形成する保護膜形成工程と、を有し、
前記フィルターエレメントが所定の膜厚になるように、前記充填工程、前記乾燥工程を繰り返すことを特徴とするフィルター製造方法。In a filter manufacturing method for forming a filter element on a substrate separated by a black matrix by ink ejected from an inkjet head,
A filling step of discharging ink on the substrate separated by the black matrix,
A drying step of drying the ink,
A protective film forming step of forming a protective film on the filter element formed by drying the ink,
A filter manufacturing method, wherein the filling step and the drying step are repeated so that the filter element has a predetermined film thickness.
前記ブラックマトリックスによって区切られた前記基板上にインクを吐出させるインクジェットヘッド装置と、
前記インクを乾燥させる乾燥手段と、
前記インクを乾燥させることによって形成した前記フィルターエレメントの上に保護膜を形成する保護膜形成手段と、
前記インクジェットヘッド装置と前記乾燥手段において、前記基板を移動させる移動手段と、を有し
前記フィルターエレメントが所定の膜厚になるように、前記基板を前記インクジェットヘッド装置、前記乾燥手段、及び前記移動手段の間を移動させることを特徴とするフィルター製造装置。In a filter manufacturing apparatus that forms a filter element on a substrate separated by a black matrix by ink ejected from an inkjet head,
An inkjet head device for discharging ink onto the substrate separated by the black matrix,
Drying means for drying the ink,
Protective film forming means for forming a protective film on the filter element formed by drying the ink,
The inkjet head device, the drying unit, and a moving unit that moves the substrate, the inkjet head device, the drying unit, and the moving unit so that the filter element has a predetermined thickness. An apparatus for producing a filter, wherein the apparatus is moved between means.
前記ブラックマトリックスによって区切られた前記基板上にインクを吐出させる充填工程と、
前記インクを乾燥させる乾燥工程と、
前記インクを乾燥させることによって形成した前記フィルターエレメントの上に保護膜を形成する保護膜形成工程と、を有し、
前記フィルターエレメントが所定の膜厚になるように、前記充填工程、前記乾燥工程を繰り返すことを特徴とするフィルターを備えた表示装置の製造方法。In a method of manufacturing a display device including a filter that forms a filter element on a substrate separated by a black matrix by ink ejected from an inkjet head,
A filling step of discharging ink onto the substrate separated by the black matrix,
A drying step of drying the ink,
A protective film forming step of forming a protective film on the filter element formed by drying the ink,
A method of manufacturing a display device comprising a filter, wherein the filling step and the drying step are repeated so that the filter element has a predetermined thickness.
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2003
- 2003-06-30 JP JP2003187845A patent/JP3832453B2/en not_active Expired - Lifetime
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