JP5298593B2 - Pattern forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フィルム上に機能性のパターンを形成するパターン形成装置に関する。 The present invention relates to a pattern forming apparatus for forming a functional pattern on a film.
ウェブフィルム上に光配向膜材料を塗布し、形成したパターンに対して紫外線を照射することにより、配向機能を付与するパターン形成装置が知られている(例えば特許文献1参照)。
配向機能の制御は、フィルム表面への紫外線の入射角度の調整により行われるが、紫外線の光源側の構成を変更して入射角度を調整すると、光軸のずれによる配向精度の低下のおそれがある。 The alignment function is controlled by adjusting the incident angle of ultraviolet rays on the film surface. However, if the incident angle is adjusted by changing the configuration on the light source side of ultraviolet rays, the alignment accuracy may be lowered due to the deviation of the optical axis. .
そこで、本発明は高精度に紫外線の入射角度の調整が可能なパターン形成装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a pattern forming apparatus capable of adjusting the incident angle of ultraviolet rays with high accuracy.
本発明のパターン形成装置は、ロール状に巻かれたフィルム(W)を巻き出す巻出し部(2)と、前記巻出し部により巻き出されたフィルムにインクジェットノズル(41)からインクを噴射して塗布することで機能性のパターンを形成するパターン形成部(4)と、形成された前記パターンを乾燥する乾燥部(5)と、乾燥後の前記パターンに紫外線を照射する紫外線照射部(6)と、紫外線照射後のフィルムをロール状に巻き取る巻取り部(7)と、を備え、前記紫外線照射部には、紫外線の入射方向に対する前記フィルムの紫外線照射面(A)の傾斜角を変更する傾斜角変更手段(63a)が設けられ、前記傾斜角変更手段は、前記フィルムを巻き掛けて前記紫外線照射面を形成する複数本のガイドロール(63a、63b)の回転軸の位置を変更することにより、前記傾斜角を変更することにより上記課題を解決する。
The pattern forming apparatus according to the present invention includes: an unwinding unit (2) for unwinding a roll-wound film (W); and an ink jet from the inkjet nozzle (41) to the film unwound by the unwinding unit. A pattern forming part (4) for forming a functional pattern by coating, a drying part (5) for drying the formed pattern, and an ultraviolet irradiation part (6) for irradiating the dried pattern with ultraviolet light. ) And a winding part (7) for winding the film after the ultraviolet irradiation into a roll shape, and the ultraviolet irradiation part has an inclination angle of the ultraviolet irradiation surface (A) of the film with respect to the incident direction of the ultraviolet light. inclination angle changing means (63a) is provided to change the inclination angle changing means, the rotation axis of the plurality of guide rolls forming the ultraviolet illuminated surface wound around the film (63a, 63 b) By changing the position, to solve the above problems by be relocated to the tilt angle.
本発明のパターン形成装置によれば、紫外線の入射方向に対してフィルムの紫外線照射面を傾けることにより、紫外線の入射角度が変更される。これにより、配向機能を有するパターンを形成することが可能となる。特に、入射角度の変更によって、パターン上に形成される駆動液晶のプレチルト角を変更する自由度が高まる。よって、高精度に光軸調整された紫外線光源側構成を変更することなく高精度に紫外線の入射角度の調整が可能となる。また、ガイドロールの回転軸の位置を調整することで容易に、且つ高精度に光軸調整された紫外線光源側構成を変更することなく、紫外線照射面の傾斜角を調節することができる。
According to the pattern forming apparatus of the present invention, the incident angle of the ultraviolet light is changed by tilting the ultraviolet irradiation surface of the film with respect to the incident direction of the ultraviolet light. Thereby, a pattern having an alignment function can be formed. In particular, the degree of freedom to change the pretilt angle of the driving liquid crystal formed on the pattern is increased by changing the incident angle. Therefore, it is possible to adjust the incident angle of ultraviolet rays with high accuracy without changing the configuration of the ultraviolet light source side whose optical axis has been adjusted with high accuracy. In addition, the tilt angle of the ultraviolet irradiation surface can be adjusted easily by adjusting the position of the rotation axis of the guide roll and without changing the configuration of the ultraviolet light source on which the optical axis is adjusted with high accuracy.
ガイドロールの回転軸の位置を変更する形態において、前記傾斜角変更手段は、前記ガイドロールの回転軸を前記紫外線の入射方向に対して進退させてもよい。この形態によれば、ガイドロールが一次元方向にのみ動く機構であるため、簡易な構成で且つ、より高精度に傾斜角の調節ができる。 In the embodiment in which the position of the rotation axis of the guide roll is changed, the inclination angle changing means may advance and retract the rotation axis of the guide roll with respect to the incident direction of the ultraviolet rays. According to this aspect, since the guide roll is a mechanism that moves only in the one-dimensional direction, the inclination angle can be adjusted with a simple configuration and with higher accuracy.
本発明のパターン形成装置の一形態において、前記紫外線照射部には、前記紫外線照射面と紫外線を照射する光源との間の前記紫外線照射面側の近傍に遮光板(62b)が設けられていてもよい。この形態によれば、フィルムの進行方向に対して前後に可変的に開口できる遮光板を設けることによって、紫外線の照射量を調整することができ、最適な照射量を得ることができる。 In one form of the pattern formation apparatus of this invention, the ultraviolet irradiation part is provided with the light-shielding plate (62b) in the vicinity of the said ultraviolet irradiation surface side between the said ultraviolet irradiation surface and the light source which irradiates an ultraviolet-ray. Also good. According to this aspect, by providing the light shielding plate that can be variably opened back and forth with respect to the traveling direction of the film, the irradiation amount of ultraviolet rays can be adjusted, and the optimal irradiation amount can be obtained.
本発明のパターン形成装置の一形態において、前記紫外線照射部には、紫外線を偏光する偏光板(62a)が設けられ、前記偏光板は、照射される紫外線の光軸の回りに回転可能であってもよい。この形態によれば、偏光板が回転することにより、紫外線の偏光角度を調整することができる。従って、パターン内の配向方向を制御して、パターン内で配向方向が異なる複数の領域を形成することができ、液晶ディスプレイの視野角を向上させることができる。 In one embodiment of the pattern forming apparatus of the present invention, the ultraviolet irradiation section is provided with a polarizing plate (62a) that polarizes ultraviolet rays, and the polarizing plate is rotatable around the optical axis of the irradiated ultraviolet rays. May be. According to this embodiment, the polarization angle of the ultraviolet light can be adjusted by rotating the polarizing plate. Therefore, the alignment direction in the pattern can be controlled to form a plurality of regions having different alignment directions in the pattern, and the viewing angle of the liquid crystal display can be improved.
本発明のパターン形成装置の一形態において、前記紫外線照射部には、前記紫外線照射面を通過した紫外線を吸収する無反射板(62c)が設けられていてもよい。この形態によれば、偏光紫外線がフィルムを透過したあと、背面の部品に当たって反射し、再度フィルムに戻り、配向膜制御に影響を与えることを防ぐことができる。 In one form of the pattern formation apparatus of this invention, the said ultraviolet irradiation part may be provided with the non-reflective board (62c) which absorbs the ultraviolet-ray which passed the said ultraviolet irradiation surface. According to this aspect, after the polarized ultraviolet light passes through the film, it strikes and reflects the components on the back surface, returns to the film again, and can prevent the alignment film control from being affected.
本発明のパターン形成装置の一形態において、前記乾燥部には、乾燥風を送風する送風機構(51)が設けられ、前記送風機構は、前記乾燥風の送風方向が前記フィルムの搬送方向と平行となるように送風してもよい。この形態によれば、フィルムの搬送方向と平行となるように乾燥風が送風される。従って、フィルムに沿った方向の気流を発生させることで、乾燥風によるパターン崩れを防止することができる。 In one form of the pattern formation apparatus of this invention, the said drying part is provided with the ventilation mechanism (51) which ventilates drying air, and the ventilation direction of the said ventilation mechanism is parallel to the conveyance direction of the said film. You may blow so that it may become. According to this aspect, the drying air is blown so as to be parallel to the film conveyance direction. Therefore, by generating an airflow in a direction along the film, it is possible to prevent pattern collapse due to dry air.
送風機構が設けられた形態において、前記送風機構の送風速度が、前記フィルムの搬送速度と同速度以上に設定されていてもよい。この形態によれば、パターン崩れを防止しつつ、乾燥効率を向上させることができる。 In the embodiment in which the air blowing mechanism is provided, the air blowing speed of the air blowing mechanism may be set to be equal to or higher than the film conveying speed. According to this embodiment, it is possible to improve drying efficiency while preventing pattern collapse.
なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。 In addition, in the above description, in order to make an understanding of this invention easy, the reference sign of the accompanying drawing was attached in parenthesis, but this invention is not limited to the form of illustration by it.
以上、説明したように、本発明のパターン形成装置においては、紫外線の入射方向に対してフィルムの紫外線照射面を傾けることにより、紫外線の入射角度が変更される。これにより、配向機能を有するパターンを形成することが可能となる。特に、入射角度の変更によって、パターン上に形成される駆動液晶のプレチルト角を変更する自由度が高まる。よって、高精度に光軸調整された紫外線光源側構成を変更することなく高精度に紫外線の入射角度の調整が可能となる。 As described above, in the pattern forming apparatus of the present invention, the incident angle of ultraviolet rays is changed by tilting the ultraviolet irradiation surface of the film with respect to the incident direction of ultraviolet rays. Thereby, a pattern having an alignment function can be formed. In particular, the degree of freedom to change the pretilt angle of the driving liquid crystal formed on the pattern is increased by changing the incident angle. Therefore, it is possible to adjust the incident angle of ultraviolet rays with high accuracy without changing the configuration of the ultraviolet light source side whose optical axis has been adjusted with high accuracy.
図1に本発明の一形態に係るパターン形成装置の概略図を示す。パターン形成装置1は、所定の処理が施されたカラーフィルタ基板(以下、CF基板と省略する。)に対して、光配向膜を形成する。CF基板は、ウェブフィルムWの長手方向に連続的に形成されている。光配向膜は、液晶分子の配列を一定に揃える機能を持つ機能性のパターンである。パターン形成装置1は、ウェブフィルムWを巻き出す巻出し部としての巻出し装置2と、ウェブフィルムWの表面を改質して親水性を付与するコロナ装置3と、光配向膜をCF基板上に形成するパターン形成部4と、光配向膜を乾燥させる乾燥部5と、光配向膜に紫外線を照射する紫外線照射部6と、ウェブフィルムWを巻き取る巻取り部としての巻取り装置7とを備えている。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a pattern forming apparatus according to an embodiment of the present invention. The pattern forming apparatus 1 forms a photo-alignment film on a color filter substrate (hereinafter abbreviated as a CF substrate) that has been subjected to predetermined processing. The CF substrate is continuously formed in the longitudinal direction of the web film W. The photo-alignment film is a functional pattern having a function of uniformly aligning liquid crystal molecules. The pattern forming device 1 includes an
巻出し装置2は、ロール状に巻かれたウェブフィルムWを巻き出す。ウェブフィルムWは、ロール状に巻かれた状態で巻出し装置2に供給され、巻出し装置2と巻取り装置7との間を複数のガイドローラに掛け回されて図示しない駆動源により動力を得て搬送される。コロナ装置3は大気中にコロナ放電を発生させてウェブフィルムWの表面を改質する。コロナ装置3を設けた場合、CF基板表面の親水性が向上し、光配向膜材料がなじみやすくなる。
The
パターン形成部4は、インクとしての光反応性を有する液状の光配向膜材料を吐出するノズル41と、ノズル41に対向して設けられウェブフィルムWを支持するバックアップロール42と、光配向膜材料を貯留する図示しないタンクとを備えている。タンクから光配向膜材料がノズル41に供給される。ノズル41として、インクジェットノズルが利用される。図2にノズル41とバックアップロール42との位置関係を示す。バックアップロール42の中心Oから鉛直方向上側に延びる基準線Lと、中心Oとノズル41の吐出先端41aとを結ぶ線とのなす角度が−5度〜+30度の範囲にノズル41が設けられている。なお、乾燥部5側に傾く方向をプラス側とする。−5度よりもマイナス側に大きくなると、バックアップロール42にウェブフィルムWが抱かれる影響が大きくなり、塗布した光配向膜が液だれし、崩れやすくなる。一方、+30度よりもプラス側に大きくなると、バックアップロール42から離れすぎてしまい、ウェブフィルムWのばたつきが起こりやすく、ノズル41からの塗布精度が低下するおそれがある。従って、上述の範囲にノズル41を設置することで、パターン位置精度の向上とパターン崩れの防止を図ることができる。
The
また、ウェブフィルムWは、パターン形成部4から乾燥部5へ搬送されるウェブフィルムWの表面と、水平面とのなす角度が−10度〜+10度の範囲となるように搬送される。なお、水平面に対して上側へ傾く方向をプラス側とする。−10度〜+10の範囲に限ることにより、ウェブフィルムW上に形成されて乾燥前のパターンが液だれによって崩れにくくなる。例えば、パターン形成部4と乾燥部5との間にガイドローラを設けたり、バックアップロール42の位置を調整したりすることにより、ウェブフィルムWの角度調整をすることができる。
Further, the web film W is transported so that the angle formed between the surface of the web film W transported from the
乾燥部5は、複数の乾燥ゾーン5a、5b、5c、5dに分割されて設けられている。各乾燥ゾーン5a〜5dには、ウェブフィルムW上の光配向膜に乾燥風としての熱風を吹き付ける送風機構としての熱風ノズル51がウェブフィルムWの上面及び下面に位置するようにそれぞれ複数設けられている。電気、ガス、スチーム等により加熱された空気を図示しないファンでそれぞれ熱風ノズル51に送り込み、ウェブフィルムWの上面及び下面から熱風を吹き付ける。熱風の送風方向を、ウェブフィルムWの搬送方向と平行にしてもよく、この場合には、風速をウェブフィルムWの搬送速度と同等、あるいはそれ以上の速度に設定することが好ましい。なお、熱風の温度及び風速は乾燥ゾーン5a〜5d毎に設定可能である。一例として、乾燥ゾーン5aでは40度、5bでは60度、5cでは80度、5dでは120度と設定される。熱風の設定温度は、ウェブフィルムWの搬送方向下流側の乾燥ゾーン程、高く設定される。
The drying unit 5 is divided into a plurality of
紫外線照射部6は、ウェブフィルムWの光配向膜形成面に対して対向して設置される。図3に紫外線照射部6の構成を模式的に示す。紫外線照射部6は、紫外線を照射するための光源部61と、紫外線を偏光する偏光板62aと、紫外線の照射量を調節する遮光板62bと、紫外線を吸収する無反射板62cと、紫外線照射部6に面するウェブフィルムWの紫外線照射面Aを形成するガイドロール63a、63bとを備えている。光源部61には、紫外線を照射する光源61a、特定の周波数を通過させるバンドパスフィルター61bと、シャッター61cと、紫外線の光線の向きを変更する反射ミラー61dとが設けられている。光源61aとして、各種公知の紫外線光源が利用できる。偏光板62aは、光源61aとウェブフィルムWとの間に設けられている。図3では、紫外線の入射方向に対して垂直に設けられるが、傾斜角を持って設けられてもよい。偏光板62aは、照射される紫外線の光軸の回りに回転可能に構成される。偏光板62aが回転することにより、紫外線の偏光角度が変更される。紫外線照射面Aと紫外線を照射する光源61aとの間の紫外線照射面A側の近傍には、遮光板62bが設けられている。遮光板62bは、フィルムの進行方向に対して前後に可変的に開口できるように構成される。遮光板62bを設けることによって、紫外線の照射量を調整することができ、最適な照射量を得ることができる。無反射板62cは、紫外線照射面Aの裏面側、つまり、ウェブフィルムWの裏面側に設けられている。無反射板62cとしてはカーボン系の塗料を塗布し、表面を粗面化したもの等が挙げられる。無反射板62cを設けることによって、偏光紫外線がウェブフィルムWを透過したあと、背面の部品に当たって反射し、再度ウェブフィルムWに戻り、配向膜制御に影響を与えることを防ぐことができる。
The ultraviolet irradiation part 6 is installed facing the photo-alignment film forming surface of the web film W. FIG. 3 schematically shows the configuration of the ultraviolet irradiation unit 6. The ultraviolet irradiation unit 6 includes a
ガイドロール63aには、ガイドロール63aの回転軸の位置を移動させる移動機構が設けられ、傾斜角変更手段として機能する。ガイドロール63bを固定し、ガイドロール63aの回転軸の位置を紫外線照射面Aに対して後退、あるいは前進させることにより、紫外線照射面Aを傾けることができる。ガイドロール63aの回転軸を紫外線の入射方向に対して進退させてもよい。なお、ガイドロール63bについても同様に、回転軸の位置を移動する移動機構を設けてもよい。2つのガイドロールを調整することにより、紫外線照射面Aを調整して傾斜角を変更することができる。2つのガイドロールのいずれか一方のみに移動機構を設けてもよい。なお、移動機構は、モータ、ねじ等で構成される公知の各種移動機構を利用してよい。この場合、上記2本のガイドロール63a、63bの回転軸の位置の移動が、上記紫外線光源61aの光軸に対して、ウェブフィルムWが回転軸中心になるように、調整されることが好ましい。つまり、ガイドロール63a、63bの中間に紫外線の光軸が位置するように調整するとよい。このようにすると、紫外線照射面Aに対する紫外線照射量の不均一を最小にすることができるからである。このことによって、インクジェットによって形成された光配向膜層が液晶のプレチルド角度を制御できることになる。
The
パターン形成装置1の動作について説明する。ロール状に巻かれたウェブフィルムWが巻出し装置2にて巻き出されて、コロナ装置3にて表面改質処理がなされる。パターン形成部4では、ノズル41により光配向膜材料がウェブフィルムW上のCF基板に噴射されて塗布される。ノズル41は、CF基板上に光配向膜として任意のパターンを形成する。光配向膜の形成されたCF基板は、順次乾燥部5に搬送される。
The operation of the pattern forming apparatus 1 will be described. The web film W wound in a roll shape is unwound by the unwinding
乾燥部5では、光配向膜材料の溶剤を蒸発させて除去することで光配向膜を乾燥させて定着させる。ウェブフィルムWの表面は、水平を保ちながら搬送される。各乾燥ゾーン5a〜5dでは、ウェブフィルムWの搬送方向と平行に熱風が送風される。ウェブフィルムWに沿った方向の気流を発生させることで、乾燥風によるパターン崩れが防止される。
In the drying section 5, the photo-alignment film is dried and fixed by evaporating and removing the solvent of the photo-alignment film material. The surface of the web film W is conveyed while keeping the level. In each of the drying
紫外線照射部6では、光配向膜に紫外線を照射する。光源61aから照射される紫外線は、偏光板62aを通過して光配向膜に入射する。偏光板62aを回転させることにより、偏光角度を調整することができる。従って、光配向膜内の配向方向を制御して、パターン内で配向方向が異なる複数の領域を形成することができ、液晶ディスプレイの視野角を向上させることができる。また、ガイドロール63aの位置を変更することにより、紫外線照射面Aの傾斜角が変更され、紫外線照射面Aが紫外線の入射方向に対して傾く。紫外線照射面Aに入射する紫外線の入射角θを調節することができ、配向膜上に形成される駆動液晶のプレチルト角を変更する自由度が高まる。なお、ガイドロール63aの位置を移動することにより変更可能な紫外線入射角は、−45度〜+45度の範囲が好ましい。なお、ウェブフィルムWの搬送方向下流側へ傾く方向をプラス側とする。この範囲を外れると、ガイドロール63aに抱かれるウェブフィルムWの量が少なくなり、ウェブフィルムWがガイドロール63aに対して滑りやすくなるおそれがある。
In the ultraviolet irradiation unit 6, the photo-alignment film is irradiated with ultraviolet rays. The ultraviolet rays irradiated from the
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本形態では、光配向膜を形成するパターン形成装置で説明したがこれに限定されない。例えば、ITO膜や保護膜等のパターンを形成する装置にも適用できる。液晶ディスプレイに限定されるものではなく、プラスチックフィルムに機能性のパターンを形成するものであれば、本発明に係るパターン形成装置は使用できる。本形態では、紫外線照射面Aを形成するガイドロール63aにて紫外線照射面Aを傾けたが、これに限られず、例えば、紫外線照射面Aを傾けるための調整部材をウェブフィルムWの表面側、あるいは裏面側に設けてもよい。調整部材をウェブフィルムWに押し付けて紫外線照射面Aを傾け、入射角θを変更することができる。調整部材は、ローラ、ガイド部材等で構成することができる。
The present invention is not limited to the above-described form and can be implemented in various forms. For example, in this embodiment, the pattern forming apparatus for forming the photo-alignment film has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to an apparatus for forming a pattern such as an ITO film or a protective film. The pattern forming apparatus according to the present invention can be used as long as the functional pattern is formed on the plastic film without being limited to the liquid crystal display. In this embodiment, the ultraviolet irradiation surface A is inclined by the
1 パターン形成装置
2 巻出し部
4 パターン形成部
5 乾燥部
6 紫外線照射部
7 巻取り部
41 ノズル(インクジェットノズル)
63a ガイドロール(傾斜角変更手段)
A 紫外線照射面
W ウェブフィルム(フィルム)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
63a Guide roll (inclination angle changing means)
A UV irradiation surface W Web film (film)
Claims (7)
前記紫外線照射部には、紫外線の入射方向に対する前記フィルムの紫外線照射面の傾斜角を変更する傾斜角変更手段が設けられ、
前記傾斜角変更手段は、前記フィルムを巻き掛けて前記紫外線照射面を形成する複数本のガイドロールの回転軸の位置を変更することにより、前記傾斜角を変更することを特徴とするパターン形成装置。 An unwinding section for unwinding a film wound in a roll shape, and a pattern forming section for forming a functional pattern by spraying and applying ink from an inkjet nozzle to the film unwound by the unwinding section; A drying unit for drying the formed pattern, an ultraviolet irradiation unit for irradiating the dried pattern with ultraviolet rays, and a winding unit for winding the film after ultraviolet irradiation into a roll,
The ultraviolet irradiation unit is provided with an inclination angle changing means for changing the inclination angle of the ultraviolet irradiation surface of the film with respect to the incident direction of ultraviolet rays ,
The inclination angle changing means changes the inclination angle by changing the positions of the rotation axes of a plurality of guide rolls that form the ultraviolet irradiation surface by winding the film. .
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