JP2005107015A - 機能性素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 上記目的を達成するために、本発明は、溶媒を含む機能層形成用塗工液を基材上に塗布する塗工液塗布工程と、前記機能層形成用塗工液を乾燥、固化させて機能層を形成する乾燥工程とを有する機能性素子の製造方法において、前記機能層の端部の変形を防止するため、前記機能層形成用塗工液が塗布された領域の周辺部に障壁を形成する障壁形成工程を有することを特徴とする機能性素子の製造方法を提供する。
【選択図】 図1
Description
本発明によれば、上記乾燥手段に障壁配置手段を有することから、上記機能層を乾燥させる際に、障壁を配置することができる。これにより、機能層形成用塗工液を乾燥させる際に、機能層形成用塗工液中に含有される溶媒の揮発速度を調整することが可能となり、効率的に機能層の端部が変形等することのない高品質な機能性素子を製造することが可能な機能性素子製造装置とすることができる。
まず、本発明の機能性素子の製造方法について説明する。本発明の機能性素子の製造方法は、溶媒を含む機能層形成用塗工液を基材上に塗布する塗工液塗布工程と、上記機能層形成用塗工液を乾燥、固化させて機能層を形成する乾燥工程とを有する機能性素子の製造方法において、上記機能層の端部の変形を防止するため、上記機能層形成用塗工液が塗布された領域の周辺部に障壁を形成する障壁形成工程を有するものである。
以下、本発明の機能性素子の製造方法の各工程について説明する。
まず、本発明の機能性素子の製造方法の特徴である障壁形成工程について説明する。本発明の機能性素子の製造方法における障壁形成工程は、後述する塗工液塗布工程および乾燥工程により形成される機能層の端部の形状が変形することを防止するために、塗工液塗布工程によって機能層形成用塗工液が塗布された領域の周辺部に障壁を形成する工程である。
以下、本工程により形成される障壁と、その障壁の形成方法について、詳しく説明する。
まず、本工程により形成される障壁について説明する。本工程により形成される障壁としては、機能層形成用塗工液が形成された領域の端部の形状の変形等を防止することが可能な材料であり、機能層形成用塗工液中に含有される溶媒によって侵食されない材料であれば、特に限定されるものではなく、例えば金属やセラミック、ガラス等の無機材料や、プラスチック等であってもよいが、本発明においては、特に金属であることが好ましい。これは、金属は加工が容易であり、また溶媒への耐性や耐熱性を有するからである。
次に、上述したような障壁の形成方法について説明する。本工程における上記障壁を、機能層形成用塗工液が塗布された領域の周辺部に形成する障壁の形成方法としては、上記障壁を目的とする位置に形成することが可能であれば、特に限定されるものではなく、例えば本発明においては、上述したような障壁を予め形成しておき、目的とする場所に配置する方法や、例えば障壁の一部分がX−Y−Z方向に移動可能なものを、機能層形成用塗工液が塗布された領域の形状に合せて配置する方法等が挙げられる。本発明においては、上記の中でも障壁を予め形成しておき、目的とする場所に配置する方法であることが、形成および取り外しの容易さから好ましい。
次に、本発明の塗工液塗布工程について説明する。本発明の塗工液塗布工程は、溶媒を含む機能層形成用塗工液を基材上に塗布する工程である。以下、本工程に用いられる機能層形成用塗工液、および基材について詳しく説明する。
まず、本工程に用いられる機能層形成用塗工液について説明する。本工程に用いられる機能層形成用塗工液は、溶媒を含むものであり、この機能層形成用塗工液を乾燥、固化させることにより、機能性素子の機能層とするものである。
上記機能層形成用塗工液の粘度として、具体的には0.1mPa・s〜1000mPa・sの範囲内、中でも0.1mPa・s〜100mPa・sの範囲内とすることが好ましい。このような粘度の機能層形成用塗工液を用いた場合、上述したように機能層の形状が変形しやすいからである。
次に、本発明に用いられる基材について説明する。本発明に用いられる基材は、上記機能層形成用塗工液が塗布されることが可能であれば、特に限定されるものではなく、例えば透明性や可撓性等は、製造される機能性素子の種類や目的等に合せて、適宜選択されるものである。
本発明においては、上述したように上記基材上に隔壁やパターン形成層が形成されていることが好ましく、これらを利用して、上記機能層形成用塗工液を塗布することが好ましい。具体的には、基材上に、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により液体との接触角が低下するように濡れ性が変化するパターン形成層が形成されており、塗工液塗布工程が、このパターン形成層の濡れ性が変化したパターンに沿って上記機能層形成用塗工液を塗布する場合や、上記基材上に隔壁が形成されており、塗工液塗布工程が、この隔壁のパターンに沿って上記機能層形成用塗工液を塗布する場合等である。以下、このような基材上に形成される隔壁およびパターン形成層について説明する。
まず、本発明に用いることが可能な隔壁について説明する。本発明に用いられる隔壁とは、上記機能層形成用塗工液の濡れ広がりを、隔壁側面または表面にて食い止めるものである。このような隔壁としては、例えば、断面形状が四角形状、T字形状、逆テーパ形状等のものを挙げることができる。さらに、より効果的に機能層形成用塗工液の濡れ広がりを防止するために、撥液性を保持させた隔壁としてもよい。このような隔壁は、隔壁自体を撥液性を保持する材料から形成する方法や、表面に撥液性処理を施し隔壁表面に撥液性を保持させる方法等により形成することが可能である。
次に、本発明に用いることが可能なパターン形成層について説明する。本発明においては、基材表面に機能層形成用塗工液と良好な濡れ性を有する親液性領域と、機能層形成用塗工液との濡れ性が悪い撥液性領域とのパターンが形成されたパターン形成層を設けることにより、撥液性領域への機能層形成用塗工液の濡れ広がりを防止し、パターニング精度を向上させる方法がある。このようなパターン形成層の形成方法としては、親液性が要求される領域に親液性の表面処理を施す方法や、エネルギー照射により表面の濡れ性が変化するパターン形成層を基材上に形成し、エネルギーのパターン照射により濡れ性の差によるパターンを形成する方法等が挙げられる。
パターン形成層を構成する濡れ性変化層は、光触媒の作用により表面の濡れ性が変化する層であれば特に限定されるものではないが、一般的にはエネルギーの照射に伴う光触媒の作用により、その濡れ性変化層表面における液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する層であることが好ましい。また、光触媒を活性化させるエネルギーを透過させる材料である必要がある。
YnSiX(4−n)
(ここで、Yはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基を示し、Xはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示す。nは0〜3までの整数である。)
で示される珪素化合物の1種または2種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。なお、ここでYで示される基の炭素数は1〜20の範囲内であることが好ましく、また、Xで示されるアルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基であることが好ましい。
本発明における濡れ性変化層には、さらに界面活性剤を含有させることができる。具体的には、日光ケミカルズ(株)製NIKKOL BL、BC、BO、BBの各シリーズ等の炭化水素系、デュポン社製ZONYL FSN、FSO、旭硝子(株)製サーフロンS−141、145、大日本インキ化学工業(株)製メガファックF−141、144、ネオス(株)製フタージェントF−200、F251、ダイキン工業(株)製ユニダインDS−401、402、スリーエム(株)製フロラードFC−170、176等のフッ素系あるいはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙げることができ、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。
本発明に用いられる光触媒含有層は、少なくとも光触媒とバインダとからなり、エネルギー照射により機能層形成用塗工液との接触角が低下する方向に濡れ性が変化するものである。このような光触媒含有層としては、上記濡れ性変化層に光触媒を含有させることにより得ることできる。そこで、バインダ等の濡れ性変化層と同様の構成のものについては、ここでの説明を省略し、以下、光触媒に関することについて説明する。
次に、本発明の乾燥工程について説明する。本発明における乾燥工程は、上記塗布工程により塗布された機能層形成用塗工液を乾燥、固化させて機能層を形成する工程である。
次に、本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。本発明のカラーフィルタの製造方法は、上述した機能性素子の製造方法により製造された機能性素子の機能層が着色層であることを特徴とするものである。
次に、本発明の機能性素子製造装置について説明する。本発明の機能性素子製造装置は、溶媒を含む機能層形成用塗工液を基材上に塗布する塗工液塗布手段と、塗布された上記機能層形成用塗工液を乾燥させて固化させる乾燥手段とを有する機能性素子製造装置であって、上記乾燥手段にX−Y―Z方向に相対的に移動し、上記機能層形成用塗工液が塗布された領域の周辺部に障壁を配置する障壁配置手段を有するものである。
1.基材の調製(親液性パターンの形成)
イソプロプルアルコール30gにフルオロアルキルシラン(商品名TSL−8233 GE東芝シリコーン(株))0.4gとテトラメトキシシラン(商品名TSL−8114 GE東芝シリコーン(株))3gと光触媒無機コーティング材(商品名ST−K01)20gとを混合し、100℃で60分間攪拌し、光触媒含有層組成物とした。
300x400x0.7mmの無アルカリガラスの透明な基材上に上記光触媒含有層組成物を塗布し、光触媒含有層を形成した。この状態で、光触媒含有層は撥インキ性(40mN/mの濡れ指数標準液での接触角:74°)を示した。次に、紫外線を90x200000μm、100μmピッチで1024本のライン状マスクパターンを介して照射したところ、光触媒含有層上に親液性(40mN/mの濡れ指数標準液での接触角10°以下)のラインパターンが形成された。
128個の吐出孔を有するピエゾ駆動型ヘッドを用い、インクジェット法により上記基材上に機能層形成用塗工液として、カラーフィルタ層形成用熱硬化型インクジェットインクを塗布した。塗工液は親液性部分に均一に濡れ広がった。
上記インクジェット法により機能層形成用塗工液が塗布された基材を80℃のホットプレート上に置き、機能層形成用塗工液塗布エリアの四方50μm離した位置に高さ1mm、厚さ10mmのSUS製金属板を配置し、10分間静置した後、金属板を取り除き、230℃のオーブンで30分間焼成し、カラーフィルタを得た。
上記のようにして形成されたカラーフィルタ層の断面形状を測定した結果、中心部および端部の断面形状は均一であった。
1.基材の調製(親液性パターンの形成)
300x400x0.7mmの無アルカリガラスの透明な基材上に、実施例1と同様の光触媒含有層組成物を用いて、光触媒およびバインダを含有する光触媒含有層を形成した。この状態で、光触媒含有層は撥インキ性(40mN/mの濡れ指数標準液での接触角:74°)を示した。次に、紫外線を90x200000μm、100μmピッチで1024本のライン状マスクパターンを介して照射したところ、光触媒含有層上に親液性(40mN/mの濡れ指数標準液での接触角10°以下)のラインパターンが形成された。
128個の吐出孔を有するピエゾ駆動型ヘッドを用い、インクジェット法により上記基材上に機能層形成用塗工液として、カラーフィルタ層形成用熱硬化型インクジェットインクを塗布した。塗工液は親液性部分に均一に濡れ広がった。
上記インクジェット法により機能層形成用塗工液が塗布された基材を80℃のホットプレート上に置き、機能層形成用塗工液塗布エリアの四方50μm離した位置に高さ1mm、厚さ10mmのガラス板を配置し、10分間静置した後、ガラス板を取り除き、230℃のオーブンで30分間焼成し、カラーフィルタを得た。
上記のようにして形成されたカラーフィルタ層の断面形状を測定した結果、中心部および端部の断面形状は均一であった。
1.基材の調製(親液性パターンの形成)
300x400x0.7mmの無アルカリガラスの透明な基材上に実施例1と同様の光触媒含有層組成物を用いて、光触媒およびバインダを含有する光触媒含有層を形成した。この状態で、光触媒含有層は撥インキ性(40mN/mの濡れ指数標準液での接触角:74°)を示した。次に、紫外線を90x200000μm、100μmピッチで1024本のライン状マスクパターンを介して照射したところ、光触媒含有層上に親液性(40mN/mの濡れ指数標準液での接触角10°以下)のラインパターンが形成された。
128個の吐出孔を有するピエゾ駆動型ヘッドを用い、インクジェット法により上記基材上に機能層形成用塗工液として、カラーフィルタ層形成用熱硬化型インクジェットインクを塗布した。塗工液は親液性部分に均一に濡れ広がった。
上記インクジェット法により機能層形成用塗工液が塗布された基材を80℃のホットプレート上に置き、機能層形成用塗工液塗布エリアの四方50μm離した位置に高さ10mm、厚さ10mmのSUS製金属板を配置し、10分間静置した後、金属板を取り除き、230℃のオーブンで30分間焼成し、カラーフィルタを得た。
上記のようにして形成されたカラーフィルタ層の断面形状を測定した結果、中心部および端部の断面形状は均一であった。
1.基材の調製(親液性パターンの形成)
300x400x0.7mmの無アルカリガラスの透明な基材上に実施例1と同様の光触媒含有層組成物を用いて、光触媒およびバインダを含有する光触媒含有層を形成した。この状態で、光触媒含有層は撥インキ性(40mN/mの濡れ指数標準液での接触角:74°)を示した。次に、紫外線を90x200000μm、100μmピッチで1024本のライン状マスクパターンを介して照射したところ、光触媒含有層上に親液性(40mN/mの濡れ指数標準液での接触角10°以下)のラインパターンが形成された。
128個の吐出孔を有するピエゾ駆動型ヘッドを用い、インクジェット法により上記基材上に機能層形成用塗工液として、カラーフィルタ層形成用熱硬化型インクジェットインクを塗布した。塗工液は親液性部分に均一に濡れ広がった。
上記インクジェット法により機能層形成用塗工液が塗布された基材を80℃のホットプレート上に置き、機能層形成用塗工液塗布エリアの四方50μm離した位置に高さ10mm、厚さ10mmのガラス板を配置し、10分間静置した後、ガラス板を取り除き、230℃のオーブンで30分間焼成し、カラーフィルタを得た。
上記のようにして形成されたカラーフィルタ層の断面形状を測定した結果、中心部および端部の断面形状は均一であった。
1.基材の調製(親液性パターンの形成)
300x400x0.7mmの無アルカリガラスの透明な基材上に実施例1と同様の光触媒含有層組成物を用いて、光触媒およびバインダを含有する光触媒含有層を形成した。この状態で、光触媒含有層は撥インキ性(40mN/mの濡れ指数標準液での接触角:74°)を示した。次に、紫外線を90x200000μm、100μmピッチで1024本のライン状マスクパターンを介して照射したところ、光触媒含有層上に親液性(40mN/mの濡れ指数標準液での接触角10°以下)のラインパターンが形成された。
128個の吐出孔を有するピエゾ駆動型ヘッドを用い、インクジェット法により上記基材上に機能層形成用塗工液として、カラーフィルタ層形成用熱硬化型インクジェットインクを塗布した。塗工液は親液性部分に均一に濡れ広がった。
上記インクジェット法により機能層形成用塗工液が塗布された基材を80℃のホットプレート上に置き、機能層形成用塗工液塗布エリアの四方200μm離した位置に高さ10mm、厚さ10mmのSUS製金属板を配置し、10分間静置した後、金属板を取り除き、230℃のオーブンで30分間焼成し、カラーフィルタを得た。
上記のようにして形成されたカラーフィルタ層の断面形状を測定した結果、中心部および端部の断面形状は均一であった。
1.基材の調製(親液性パターンの形成)
300x400x0.7mmの無アルカリガラスの透明な基材上に実施例1と同様の光触媒含有層組成物を用いて、光触媒およびバインダを含有する光触媒含有層を形成した。この状態で、光触媒含有層は撥インキ性(40mN/mの濡れ指数標準液での接触角:74°)を示した。次に、紫外線を90x200000μm、100μmピッチで1024本のライン状マスクパターンを介して照射したところ、光触媒含有層上に親液性(40mN/mの濡れ指数標準液での接触角10°以下)のラインパターンが形成された。
300x400x0.3mmのガラス基板中102500x200100μmの面積分くり抜くことにより作製されたフレームを、前記ガラス基板上に形成された親液性ラインパターンの各端部よりそれぞれ100μm外側にフレームの内側が位置するように配置し、128個の吐出孔を有するピエゾ駆動型ヘッドを用い、インクジェット法により上記基材上に機能層形成用塗工液として、カラーフィルタ層形成用熱硬化型インクジェットインクを塗布した。塗工液は親液性部分に均一に濡れ広がった。
上記インクジェット法により機能層形成用塗工液が塗布された基材をフレーム毎80℃のホットプレート上に10分間静置し、フレームを取り外した後、230℃のオーブンで30分間焼成し、カラーフィルタを得た。
上記のようにして形成されたカラーフィルタ層の断面形状を測定した結果、中心部および端部の断面形状は均一であった。
1.基材の調製(親液性パターンの形成)
300x400x0.7mmの無アルカリガラスの透明な基材上に実施例1と同様の光触媒含有層組成物を用いて、光触媒およびバインダを含有する光触媒含有層を形成した。この状態で、光触媒含有層は撥インキ性(40mN/mの濡れ指数標準液での接触角:74°)を示した。次に、紫外線を90x200000μm、100μmピッチで1024本のライン状マスクパターンを介して照射したところ、光触媒含有層上に親液性(40mN/mの濡れ指数標準液での接触角10°以下)のラインパターンが形成された。
128個の吐出孔を有するピエゾ駆動型ヘッドを用い、インクジェット法により上記基材上に機能層形成用塗工液として、カラーフィルタ層形成用熱硬化型インクジェットインクを塗布した。塗工液は親液性部分に均一に濡れ広がった。
上記インクジェット法により機能層形成用塗工液が塗布された基材を80℃のホットプレート上に10分間静置し、230℃のオーブンで30分間焼成し、カラーフィルタを得た。
上記のようにして形成されたカラーフィルタ層の断面形状を測定した結果、ライン両端から1.5mmの範囲内の画素において、外側に傾くように変形した状態でインキが固化されており、画素内で局部的な層の厚さの違いが見られ、端部に薄い白い箇所が形成された。また、各ラインの端部の膜厚は、中心部の膜厚の約3倍程度に盛り上がって固化されており、画素間においても局部的な層の厚さの違いが見られた。
2…塗工液塗布手段
3…機能層形成用塗工液
4…乾燥手段
5…障壁
6…機能層
Claims (9)
- 溶媒を含む機能層形成用塗工液を基材上に塗布する塗工液塗布工程と、前記機能層形成用塗工液を乾燥、固化させて機能層を形成する乾燥工程とを有する機能性素子の製造方法において、前記機能層の端部の変形を防止するため、前記機能層形成用塗工液が塗布された領域の周辺部に障壁を形成する障壁形成工程を有することを特徴とする機能性素子の製造方法。
- 前記基材上に、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により液体との接触角が低下するように濡れ性が変化するパターン形成層が形成されており、前記塗工液塗布工程が、前記パターン形成層の濡れ性が変化したパターンに沿って前記機能層形成用塗工液を塗布する工程であることを特徴とする請求項1に記載の機能性素子の製造方法。
- 前記基材上に、隔壁が形成されており、前記塗工液塗布工程が、前記隔壁のパターンに沿って、前記機能層形成用塗工液を塗布する工程であることを特徴とする請求項1に記載の機能性素子の製造方法。
- 前記機能層形成用塗工液が、吐出法により塗布されることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載の機能性素子の製造方法。
- 前記吐出法は、インクジェット法であることを特徴とする請求項4に記載の機能性素子の製造方法。
- 請求項1から請求項5までのいずれかの請求項に記載の機能性素子の製造方法により製造された機能性素子の前記機能層が着色層であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
- 前記着色層が、ストライプ状に形成されるストライプ型着色層であり、前記障壁形成工程が、少なくとも前記ストライプ型着色層の各ストライプの端部側に障壁を形成する工程であることを特徴とする請求項6に記載のカラーフィルタの製造方法。
- 前記着色層が、ストライプ状に形成されるストライプ型着色層であり、前記障壁形成工程が、少なくとも前記ストライプ型着色層の側部側に障壁を形成する工程であることを特徴とする請求項6に記載のカラーフィルタの製造方法。
- 溶媒を含む機能層形成用塗工液を基材上に塗布する塗工液塗布手段と、塗布された前記機能層形成用塗工液を乾燥させて固化させる乾燥手段とを有する機能性素子製造装置であって、前記乾燥手段にX−Y―Z方向に相対的に移動し、前記機能層形成用塗工液が塗布された領域の周辺部に障壁を配置する障壁配置手段を有することを特徴とする機能性素子製造装置。
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