JP4398112B2 - 液晶表示装置用基板 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板面上に配向規制用の線状突起が形成された液晶表示装置用基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、視野角が広く、コントラストの高い表示品質の優れたMVA(Multi−domain Vertical Alignment)方式の液晶表示装置が注目されている。MVA方式の液晶表示装置は、薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film Transistor)基板と、カラーフィルタ(CF;Color Filter)基板とを有し、両基板の対向面には垂直配向膜が設置されている。そして、両基板間には負の誘電率異方性を有する液晶が封入されている。MVA方式の液晶表示装置は、基板の表示領域上に形成された線状突起(土手パターン)やスリット等の配向規制用構造物により液晶を配向分割することで、広い視野角を実現している。
【0003】
図12は、MVA方式の液晶表示装置におけるCF基板112の構成を示す平面図であり、R(赤),G(緑),B(青)の3画素を示している。CF基板112上には、図中上下方向及び左右方向に延びた遮光膜(BM;Black Matrix)106が形成され、各画素領域114を画定している。各画素領域114には画素領域114端部に対して斜め(約45°)に、所定ピッチで複数の線状突起102が形成されている。また、図示していないが、CF基板112と対向して配置されているTFT基板は、線状突起102と半ピッチずれてほぼ平行に形成された複数の線状突起又はスリットを有している。線状突起102等の配向規制用構造物は、基板間に封入される液晶分子の配向を規制する。そのため、線状突起102の高さや幅等の断面形状を測定し管理することは、MVA方式の液晶表示装置の表示品質を保つために極めて重要である。
【0004】
線状突起102の高さや幅等の断面プロファイル(断面形状)は、触針式表面粗さ計を用いて測定される。図13は、図12に示したCF基板112をC−C線で切断した断面図であり、触針式表面粗さ計の触針110先端部が線状突起102上に位置決めされている状態を示している。なお、実際のC−C線は線状突起102を斜めに切断しているが、図13に示す断面は線状突起102の延伸方向に直交する断面を表している。図13に示すように、ガラス基板104上にはBM106が形成されている。BM106は、幅d1(例えば50〜100μm)の開口部を有している。画素領域114となる開口部には着色樹脂層によりCF108が形成されている。CF108は、開口部のほぼ中央部の幅d2(例えば30μm)の領域では平坦に形成されている。開口部端部のCF108は、BM106と重なるように形成されているため基板104面からの高さが開口部の中央部と異なり、凹凸を有している。CF108上には、液晶分子を配向規制する線状突起102が形成されている。線状突起102は、幅w1が例えば10μm、高さh1が例えば1.5μmで形成されている。
【0005】
この線状突起102の断面プロファイルは、図中上方に位置決めされている触針式表面粗さ計の触針110を線状突起102の延伸方向に垂直にスキャンすることにより測定される。触針110の先端部は、例えば10μm程度の曲率半径を有している。幅d1のCF108上に形成された幅w1(10μm程度)の線状突起102の断面プロファイルを測定するには、高い位置決め精度(座標移動精度)を有する触針式表面粗さ計が必要になる。なお、光学式膜厚計は位置決め精度が比較的よいが、CF108を形成する着色樹脂層が光を吸収するため、CF基板上の線状突起102の断面プロファイルを測定するのはほぼ不可能である。
【0006】
図14は、触針式表面粗さ計を用いて測定された線状突起102の断面プロファイルを示している。図14(a)は開口部のほぼ中央部で測定された断面プロファイルを示し、図14(b)は開口部の端部で測定された断面プロファイルを示している。α領域は線状突起102の形状を表しており、β領域は下地面であるCF108表面の形状を表している。図13で説明したように、開口部のほぼ中央部では、CF108表面が平坦である。そのため、図14(a)に示すように、高い精度で線状突起102の断面プロファイルが測定できる。一方、開口部端部近傍では、下層にBM106が形成されているか否かでCF108表面の基板面からの高さが異なるため、CF108は凹凸を有する。そのため、図14(b)に示すように、線状突起102の断面プロファイルの測定精度が低下する。したがって、線状突起102の断面プロファイルは、開口部のほぼ中央部で測定する必要があり、触針110の位置決め時の微小なずれが測定精度の低下につながる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に、重量の大きい触針110を備えた触針式表面粗さ計は高い位置決め精度を有しておらず、触針110を所望の位置に正確に位置決めするのは困難である。特に、画素が高精細化された液晶表示装置では、開口部が小型化し、触針110の位置決めはさらに困難になっている。そのため、線状突起102の断面形状の測定精度が低下するという問題が生じている。また、オペレータの手作業により位置決めを行っても、測定精度が確実に向上するとは言えず、しかも製造コストが増加するという問題が生じている。
【0008】
また、線状突起102は基板端辺に対して斜めに延伸して形成されている。したがって、触針式表面粗さ計の触針110を延伸方向に垂直にスキャンするためには、触針110を基板に対して相対的に斜めに移動させるか、又は線状突起102の延伸方向が触針式表面粗さ計のx軸又はy軸方向となるように、x−y面内で基板を所定角度(45°)回転させて固定する必要がある。そのため、線状突起102の断面形状の測定精度が低下するという問題が生じている。
【0009】
本発明の目的は、線状突起の断面形状を容易に精度良く測定できる液晶表示装置用基板を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、対向する基板とともに負の誘電率異方性を有する液晶を挟持する基板と、前記基板上に形成され、マトリクス状に配置された複数の画素領域を備えた表示領域と、前記液晶を配向規制するために前記表示領域内に形成された線状突起と、前記表示領域外に配置され、前記線状突起と同一の形成材料で形成され前記線状突起とほぼ同一の高さを有するダミー線状突起を備えた断面形状測定用領域とを有することを特徴とする液晶表示装置用基板によって達成される。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置用基板について図1乃至図7を用いて説明する。まず、本実施の形態による液晶表示装置用基板の概略の構成について図1及び図2を用いて説明する。図1は、本実施の形態による液晶表示装置用基板の構成を示している。図1に示すように、ガラス基板2上にはCF基板2面分の表示領域4が配置されている。表示領域4内には、複数の画素領域(図示せず)がマトリクス状に画定されている。表示領域4の外枠部にはBM6が形成されている。BM6の外側には断面形状測定用領域8が形成されている。
【0012】
図2は、本実施の形態による液晶表示装置用基板の断面形状測定用領域8を拡大して示している。図2(a)は断面形状測定用領域8を基板面に向かって見た構成を示しており、図2(b)は図2(a)のA−A線で切断した断面を示している。図2(a)に示すように、断面形状測定用領域8は、例えば十字形状に配置された2本のダミー線状突起12を有している。ダミー線状突起12は、配向規制用構造物として表示領域4内に形成される線状突起(図示せず)と同一の形成材料を用いて同時に形成されている。また、各ダミー線状突起12の延伸方向は、ガラス基板2の一端辺と平行又は垂直になっている。断面形状測定用領域8は、画素領域より大きく形成されており、例えば500μm×400μmの大きさを有している。断面形状測定用領域8は、触針式表面粗さ計の位置決め精度を考慮すると少なくとも200μm×200μmの大きさで形成されることが望ましい。
【0013】
図2(b)に示すように、ガラス基板2上には、CF形成層の着色樹脂層10(例えばR)が形成されている。着色樹脂層10上には、ダミー線状突起12が形成されている。ダミー線状突起12は、表示領域4内に形成されている線状突起とほぼ同一の高さを有している。また、ダミー線状突起12及び線状突起は熱可塑性樹脂で形成されるため、幅が大きく異なると高さが異なって形成されてしまうことがある。そのため、ダミー線状突起12は、線状突起とほぼ同一の幅で形成されることが望ましい。
【0014】
次に、本実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法について図3乃至図7を用いて説明する。図3乃至図7において、(a)は図2(b)と同一の断面を示しており、(b)は図13と同一の断面を示している。まず、図3(a)、(b)に示すように、ガラス基板2全面に例えばクロム(Cr)を塗布してパターニングし、BM6を形成する。次に、図4(a)、(b)に示すように、着色樹脂(例えばR)を全面に塗布してパターニングし、表示領域4のCF(R)と、断面形状測定用領域8の下地層となる着色樹脂層10とを形成する。続いて、他の着色樹脂(G,B)を同様に全面に塗布してパターニングし、不図示のCF(G,B)を形成する。図4(a)では、断面形状測定用領域8の着色樹脂層10が着色樹脂(R)で形成されているが、他の着色樹脂(G,B)で形成されてもよい。
【0015】
次に、図5(a)、(b)に示すように、例えば熱可塑性樹脂であるポジ型レジストを全面に塗布し、レジスト層13を形成する。次に、図6(a)、(b)に示すように、線状突起14のパターンとダミー線状突起12のパターンとがほぼ同一の幅で形成された露光用マスク16を用いて露光して現像し、幅や高さ等の断面形状がほぼ同一の線状突起14とダミー線状突起12とを形成する(図7(a)、(b))。以上説明した工程を経て、本実施の形態による液晶表示装置用基板が完成する。
【0016】
本実施の形態では、表示領域4の線状突起14の断面形状に代えて、線状突起14とほぼ同一の断面形状を有する断面形状測定用領域8のダミー線状突起12の断面形状を測定する。断面形状測定用領域8は画素領域より大きく形成されているため、画素の高精細化に関わらず、比較的位置決め精度の低い触針式表面粗さ計を用いて線状突起14の断面形状を容易に精度良く測定できる。また、オペレータの手作業による位置決めが不要であるため、製造コストも増加しない。
【0017】
さらに、本実施の形態によれば、ダミー線状突起12はガラス基板2の端辺と平行又は垂直に形成されているため、触針110を基板に対して相対的に斜めに移動させる必要がなく、また、基板をx−y面内で回転させて固定する必要もない。したがって、触針式表面粗さ計を用いて線状突起14の断面形状を容易に精度良く測定できる。
【0018】
次に、本発明の第2の実施の形態による液晶表示装置用基板について図8及び図9を用いて説明する。図8は、本実施の形態による液晶表示装置用基板の構成を示している。本実施の形態は、断面形状測定用領域8がBM6上に形成されていることを特徴としている。図8に示すように、ガラス基板2上にはCF基板2面分の表示領域4が配置されている。表示領域4の外枠部には例えば2〜3mmの幅を有するBM6が形成されており、BM6上にはCF基板1面に対して4個の断面形状測定用領域8が形成されている。
【0019】
図9は、本実施の形態による液晶表示装置用基板の断面形状測定用領域8を拡大して示している。図9(a)は断面形状測定用領域8を基板面に向かって見た構成を示しており、図9(b)は図9(a)のB−B線で切断した断面を示している。図9(b)に示すように、ガラス基板2と着色樹脂層10との間にBM6が形成されている。なお、断面形状測定用領域8の下層のBM6は開口されていてもよい。
【0020】
本実施の形態では、断面形状測定用領域8が、表示領域4に隣接するBM6上に形成されている。このため、断面形状測定用領域8に形成する着色樹脂層やレジスト層13の膜厚を表示領域4とほぼ同様にすることができ、線状突起14とダミー線状突起12の断面形状をほぼ同一にすることができる。そのため、線状突起14の断面形状をさらに精度良く測定できるようになる。
【0021】
次に、本発明の第3の実施の形態による液晶表示装置用基板について図10及び図11を用いて説明する。図10は、本実施の形態による液晶表示装置用基板の構成を示している。本実施の形態は、断面形状測定用領域9が、表示領域4に隣接して形成されていること、及びR,G,Bの各CF形成層を有することを特徴としている。図10に示すように、ガラス基板2上にはCF基板2面分の表示領域4が配置されている。表示領域4の外枠部には例えば2〜3mmの幅を有するBM6が形成されており、BM6上にはCF基板1面に対して4個の断面形状測定用領域9が表示領域4に隣接して形成されている。
【0022】
図11は、図10中で表示領域4の左端辺に隣接している断面形状測定用領域9を拡大して示している。図11に示すように、断面形状測定用領域9は、BM6上に形成されており、CF(R)形成層の着色樹脂層18と、CF(G)形成層の着色樹脂層19と、CF(B)形成層の着色樹脂層20とを有している。着色樹脂層18〜20は、表示領域端部の各画素のCF(R,G,B)をそれぞれ延長するようにパターニングして形成されている。着色樹脂層18〜20上には、ダミー線状突起12がそれぞれ形成されている。ダミー線状突起12の延伸方向は、基板の一端辺と平行又は垂直になっている。断面形状測定用領域9は、図中縦方向に3画素分の幅(例えば210μm)を有しており、図中横方向に例えば600μmの長さを有している。
【0023】
また、断面形状測定用領域9に隣接している表示領域4には、図中上下方向及び左右方向に延びたBM6が形成され、各画素領域を確定している。各画素領域には画素領域端部に対して斜め(約45°)に線状突起14が形成されている。BM6の開口部にはCF(R,G,B)が形成されている。
【0024】
本実施の形態では、断面形状測定用領域8が、表示領域4と隣接して形成されている。このため、断面形状測定用領域8に形成する着色樹脂層やレジスト層13の膜厚を表示領域4とほぼ同様にすることができ、線状突起14とダミー線状突起12の断面形状がほぼ同一にすることができる。そのため、線状突起14の断面形状をさらに精度良く測定できるようになる。
【0025】
また、本実施の形態では、断面形状測定用領域8にR,G,Bの着色樹脂層18〜20が形成され、各着色樹脂層18〜20上にそれぞれダミー線状突起12が形成されている。そのため、R,G,Bの各CF上で微妙に異なる線状突起14の断面形状を精度良く測定できる。
【0026】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、ダミー線状突起12が十字形状又は直線形状で形成されているが、本発明はこれに限らず、基板の一端辺と平行又は垂直であればL字形状やコの字形状等で形成されてもよい。
【0027】
また、上記実施の形態では、BM6がCrにより形成されているが、本発明はこれに限らず、BMがCF形成材料の積層により形成されてもよい。
【0028】
さらに、上記実施の形態では、CF基板を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、CF基板と比較すると表面に凹凸の少ないTFT基板にも適用可能である。その際には、断面形状測定用領域8は表示領域外であって端子等が形成されていない領域に配置される。
【0029】
以上説明した実施の形態による液晶表示装置用基板は、以下のようにまとめられる。
(付記1)
対向する基板とともに負の誘電率異方性を有する液晶を挟持する基板と、
前記基板上に形成され、マトリクス状に配置された複数の画素領域を備えた表示領域と、
前記液晶を配向規制するために前記表示領域内に形成された線状突起と、
前記表示領域外に配置され、前記線状突起と同一の形成材料で形成され前記線状突起とほぼ同一の高さを有するダミー線状突起を備えた断面形状測定用領域と
を有することを特徴とする液晶表示装置用基板。
【0030】
(付記2)
付記1記載の液晶表示装置用基板において、
前記ダミー線状突起は、前記線状突起とほぼ同一の幅を有すること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
【0031】
(付記3)
付記1又は2に記載の液晶表示装置用基板において、
前記ダミー線状突起は、前記基板の一端辺と平行又は垂直に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
【0032】
(付記4)
付記1乃至3のいずれか1項に記載の液晶表示装置用基板において、
前記断面形状測定用領域は、前記画素領域より大きく形成されていること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
【0033】
(付記5)
付記1乃至4のいずれか1項に記載の液晶表示装置用基板において、
前記基板上に形成され前記画素領域端部を遮光する遮光膜と、前記画素領域に形成されたカラーフィルタとをさらに有すること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
【0034】
(付記6)
付記5記載の液晶表示装置用基板において、
前記断面形状測定用領域は、前記遮光膜上に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
【0035】
(付記7)
付記5又は6に記載の液晶表示装置用基板において、
前記断面形状測定用領域は、前記カラーフィルタ形成層を有し、
前記ダミー線状突起は、前記カラーフィルタ形成層上に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
【0036】
(付記8)
付記7記載の液晶表示装置用基板において、
前記断面形状測定用領域は、R,G,Bの前記カラーフィルタ形成層を有すること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
【0037】
(付記9)
対向して配置された一対の基板と、前記一対の基板間に封止された負の誘電率異方性を有する液晶とを備えた液晶表示装置であって、
前記基板として、付記1乃至8のいずれか1項に記載の液晶表示装置用基板を備えること
を特徴とする液晶表示装置。
【0038】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、線状突起の断面形状を容易に精度良く測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置用基板の構成を示す図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置用基板の構成を示す図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図7】本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置用基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態による液晶表示装置用基板の構成を示す図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態による液晶表示装置用基板の構成を示す図である。
【図10】本発明の第3の実施の形態による液晶表示装置用基板の構成を示す図である。
【図11】本発明の第3の実施の形態による液晶表示装置用基板の構成を示す図である。
【図12】従来の液晶表示装置用基板の構成を示す図である。
【図13】従来の液晶表示装置用基板において触針式表面粗さ計で線状突起の断面形状を測定する際の状態を示す断面図である。
【図14】従来の液晶表示装置用基板において触針式表面粗さ計で測定した線状突起の断面プロファイルを示す図である。
【符号の説明】
2 ガラス基板
4 表示領域
6 BM
8、9 断面形状測定用領域
10、18、19、20 着色樹脂層
12 ダミー線状突起
13 レジスト層
14 線状突起
16 露光用マスク
Claims (5)
- 対向する基板とともに負の誘電率異方性を有する液晶を挟持する基板と、
前記基板上に形成され、マトリクス状に配置された複数の画素領域を備えた表示領域と、
前記液晶を配向規制するために前記表示領域内に形成された線状突起と、
前記表示領域外に配置され、前記線状突起と同一の形成材料で形成され前記線状突起と少なくともほぼ同一の高さを有し、前記線状突起の断面形状を測定するためのダミー線状突起を備えた断面形状測定用領域と
を有することを特徴とする液晶表示装置用基板。 - 請求項1記載の液晶表示装置用基板において、
前記ダミー線状突起は、前記線状突起とほぼ同一の幅を有すること
を特徴とする液晶表示装置用基板。 - 請求項1又は2に記載の液晶表示装置用基板において、
前記ダミー線状突起は、前記基板の一端辺と平行又は垂直に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置用基板。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の液晶表示装置用基板において、
前記基板上に形成され前記画素領域端部を遮光する遮光膜と、前記画素領域に形成されたカラーフィルタとをさらに有すること
を特徴とする液晶表示装置用基板。 - 請求項4記載の液晶表示装置用基板において、
前記断面形状測定用領域は、前記カラーフィルタ形成層を有し、
前記ダミー線状突起は、前記カラーフィルタ形成層上に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置用基板。
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