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技術 パターン位相差フィルムの製造方法及び保護フィルム

出願人 大日本印刷株式会社
発明者 川西毅松尾雄一社領拓郎
出願日 2013年9月6日 (7年5ヶ月経過) 出願番号 2013-184992
公開日 2015年3月19日 (5年11ヶ月経過) 公開番号 2015-052693
状態 未査定
技術分野 レンズ以外の光学要素 液晶3(基板、絶縁膜及び配向部材) 偏光要素 液晶4(光学部材との組合せ) 液晶3-2(配向部材) 光学要素の表面処理
主要キーワード 加重機構 張力バランス 最大ずれ量 物理的応力 反射防止表面 軸受け部分 計測基準 左目用領域
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この項目の情報は公開日時点(2015年3月19日)のものです。
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図面 (7)

課題

パッシブ方式画像表示装置に適用されるパターン位相差フィルムに関して、従来に比して直進性を向上する。

解決手段

長尺フィルムによる透明基材2を順次処理してパターン位相差フィルム1を作製するパターン位相差フィルムの製造方法において、ロールより透明基材2を引き出して透明基材2の1方の面に、反射防止層7を作成する反射防止層作成工程と、透明基材2の他方の面に、配向層3を作成する配向層作成工程と、配向層3の上に、位相差層4を作成する位相差層作成工程と、ロールより保護フィルム材8を引き出して反射防止層7の上に配置する保護フィルム配置工程とを備え、保護フィルム材8における張力に対する張力バランスの絶対値が、10%以下である。

概要

背景

近年、パッシブ方式により3次元画像を表示する画像表示装置が提供されている。ここで図5は、液晶表示パネルを使用したパッシブ方式の画像表示装置を示す概略図である。パッシブ方式の画像表示装置は、垂直方向又は水平方向(この図5の例では、垂直方向)に連続する液晶表示パネルの画素を、順次交互に、右目用及び左目用割り当て、それぞれ右目用及び左目用の画像データで駆動し、これにより右目用の画像と左目用の画像とを同時に表示する。また液晶表示パネルのパネル面(視聴者側面)にパターン位相差フィルムを配置し、右目用の画素及び左目用の画素からの直線偏光による出射光を、右目用及び左目用で方向の異なる円偏光に変換する。これによりパッシブ方式では、対応する偏光フィルタを備えてなる眼鏡を装着して、右目用の画像と左目用の画像とをそれぞれ選択的に視聴者右目及び左目に提供し、3次元画像を表示する。

このためパターン位相差フィルムは、液晶表示パネルにおける画素の設定に対応して、遅相軸方向(屈折率が最大となる方向)が直交する2種類の帯状領域が順次交互に形成される。これによりパッシブ方式では、対応する偏光フィルタを備えてなる眼鏡を装着して、右目用の画像と左目用の画像とをそれぞれ選択的に視聴者の右目及び左目に提供する。なおここでこの隣接する帯状領域の遅相軸方向は、通常、水平方向に対して、+45度と−45度の組み合わせ、又は0度と+90度の組み合わせが採用される。なおこの図5の例では、通常の画像表示装置における呼称に習って画面の長辺方向を水平方向として示す。

このパッシブ方式は、応答速度の遅い画像表示装置でも適用することができ、さらにパターン位相差フィルムと円偏光メガネとを用いた簡易な構成で3次元表示することができる。なおパッシブ方式の画像表示装置では、図5の例による垂直方向に代えて、水平方向に連続する画素を順次交互に右目用及び左目用に振り分ける方法も採用される。

このパッシブ方式に係るパターン位相差フィルムは、画素の割り当てに対応して透過光位相差を与えるパターン状の位相差層が必要である。このパターン位相差フィルムに関して、特許文献1には、配向規制力を制御した光配向層ガラス基板上に形成し、この光配向層により液晶の配列をパターンニングして位相差層を作製する方法が開示されている。また特許文献2には、レーザー照射によりロール版の周側面に微細凹凸形状を形成し、この凹凸形状を転写してパターン状に配向規制力を制御した配向層を作製する方法が開示されている。また特許文献3には、パターン位相差フィルムの評価方法が提案されている。

このようなパターン位相差フィルムは、高い品質が求められており、品質評価の基準の1つとして直進性が要求されている。ここでパターン位相差フィルムは、画面中央を基準にして画像表示パネルに配置されることにより、図6に示すように、画面中央の右目用及び左目用に係る帯状領域の境界Dについて、画面中央Oに設定した仮想直線に対するこの境界Dの最大ずれ量ΔL(画面上方向を正に取って表される)により直進性が評価される。なお直進性の計測基準の仮想直線は、画面両端の境界を結ぶ直線である。

直進性が劣化すると、画像表示装置では、パターン位相差フィルムを画像表示パネルに貼り付ける際のマージンが小さくなり、甚だしい場合にはクロストークが増大することになる。ここでクロストークは、本来、視聴者の右目及び左目に提供すべき画像表示パネルの出射光が、これとは逆の左目及び右目に漏れ込む現象であり、画像表示装置ではクロストークの増大により立体感喪失し、画質の劣化が知覚されることになる。特に、いわゆる4K2Kディスプレイでは、一段と直進性を向上することが求められる。

概要

パッシブ方式の画像表示装置に適用されるパターン位相差フィルムに関して、従来に比して直進性を向上する。長尺フィルムによる透明基材2を順次処理してパターン位相差フィルム1を作製するパターン位相差フィルムの製造方法において、ロールより透明基材2を引き出して透明基材2の1方の面に、反射防止層7を作成する反射防止層作成工程と、透明基材2の他方の面に、配向層3を作成する配向層作成工程と、配向層3の上に、位相差層4を作成する位相差層作成工程と、ロールより保護フィルム材8を引き出して反射防止層7の上に配置する保護フィルム配置工程とを備え、保護フィルム材8における張力に対する張力バランスの絶対値が、10%以下である。

目的

これによりパッシブ方式では、対応する偏光フィルタを備えてなる眼鏡を装着して、右目用の画像と左目用の画像とをそれぞれ選択的に視聴者の右目及び左目に提供する

効果

実績

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請求項1

長尺フィルムによる透明基材順次処理してパターン位相差フィルムを作製するパターン位相差フィルムの製造方法において、ロールより前記透明基材を引き出して前記透明基材の1方の面に、反射防止層を作成する反射防止層作成工程と、前記透明基材の他方の面に、配向層を作成する配向層作成工程と、前記配向層の上に、位相差層を作成する位相差層作成工程と、ロールより保護フィルム材を引き出して前記反射防止層の上に配置する保護フィルム配置工程とを備え、前記保護フィルム材における張力に対する張力バランスの絶対値が、10%以下であるパターン位相差フィルムの製造方法。

請求項2

ロールから引き出された透明基材の1方の面に順次配向層、位相差層が作製されてなるパターン位相差フィルムの、前記透明基材の他方の面に配置される保護フィルムであって、ロールに巻き取られて保持され、張力に対する張力バランスの絶対値が、10%以下に保持された保護フィルム。

技術分野

0001

本発明は、パッシブ方式による3次元画像表示装置に係るパターン位相差フィルムに関するものである。

背景技術

0002

近年、パッシブ方式により3次元画像を表示する画像表示装置が提供されている。ここで図5は、液晶表示パネルを使用したパッシブ方式の画像表示装置を示す概略図である。パッシブ方式の画像表示装置は、垂直方向又は水平方向(この図5の例では、垂直方向)に連続する液晶表示パネルの画素を、順次交互に、右目用及び左目用割り当て、それぞれ右目用及び左目用の画像データで駆動し、これにより右目用の画像と左目用の画像とを同時に表示する。また液晶表示パネルのパネル面(視聴者側面)にパターン位相差フィルムを配置し、右目用の画素及び左目用の画素からの直線偏光による出射光を、右目用及び左目用で方向の異なる円偏光に変換する。これによりパッシブ方式では、対応する偏光フィルタを備えてなる眼鏡を装着して、右目用の画像と左目用の画像とをそれぞれ選択的に視聴者右目及び左目に提供し、3次元画像を表示する。

0003

このためパターン位相差フィルムは、液晶表示パネルにおける画素の設定に対応して、遅相軸方向(屈折率が最大となる方向)が直交する2種類の帯状領域が順次交互に形成される。これによりパッシブ方式では、対応する偏光フィルタを備えてなる眼鏡を装着して、右目用の画像と左目用の画像とをそれぞれ選択的に視聴者の右目及び左目に提供する。なおここでこの隣接する帯状領域の遅相軸方向は、通常、水平方向に対して、+45度と−45度の組み合わせ、又は0度と+90度の組み合わせが採用される。なおこの図5の例では、通常の画像表示装置における呼称に習って画面の長辺方向を水平方向として示す。

0004

このパッシブ方式は、応答速度の遅い画像表示装置でも適用することができ、さらにパターン位相差フィルムと円偏光メガネとを用いた簡易な構成で3次元表示することができる。なおパッシブ方式の画像表示装置では、図5の例による垂直方向に代えて、水平方向に連続する画素を順次交互に右目用及び左目用に振り分ける方法も採用される。

0005

このパッシブ方式に係るパターン位相差フィルムは、画素の割り当てに対応して透過光位相差を与えるパターン状の位相差層が必要である。このパターン位相差フィルムに関して、特許文献1には、配向規制力を制御した光配向層ガラス基板上に形成し、この光配向層により液晶の配列をパターンニングして位相差層を作製する方法が開示されている。また特許文献2には、レーザー照射によりロール版の周側面に微細凹凸形状を形成し、この凹凸形状を転写してパターン状に配向規制力を制御した配向層を作製する方法が開示されている。また特許文献3には、パターン位相差フィルムの評価方法が提案されている。

0006

このようなパターン位相差フィルムは、高い品質が求められており、品質評価の基準の1つとして直進性が要求されている。ここでパターン位相差フィルムは、画面中央を基準にして画像表示パネルに配置されることにより、図6に示すように、画面中央の右目用及び左目用に係る帯状領域の境界Dについて、画面中央Oに設定した仮想直線に対するこの境界Dの最大ずれ量ΔL(画面上方向を正に取って表される)により直進性が評価される。なお直進性の計測基準の仮想直線は、画面両端の境界を結ぶ直線である。

0007

直進性が劣化すると、画像表示装置では、パターン位相差フィルムを画像表示パネルに貼り付ける際のマージンが小さくなり、甚だしい場合にはクロストークが増大することになる。ここでクロストークは、本来、視聴者の右目及び左目に提供すべき画像表示パネルの出射光が、これとは逆の左目及び右目に漏れ込む現象であり、画像表示装置ではクロストークの増大により立体感喪失し、画質の劣化が知覚されることになる。特に、いわゆる4K2Kディスプレイでは、一段と直進性を向上することが求められる。

先行技術

0008

特開2005−49865号公報
特開2010−152296号公報
特開2013−15564号公報

発明が解決しようとする課題

0009

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、パッシブ方式の画像表示装置に適用されるパターン位相差フィルムに関して、従来に比して直進性を向上することができるようにする。

課題を解決するための手段

0010

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、パターン位相差フィルムに設ける保護フィルムについては、張力に対する張力バランスの絶対値が小さな保護フィルムを適用する、との着想に至り、本発明を完成するに至った。

0011

(1)長尺フィルムによる透明基材順次処理してパターン位相差フィルムを作製するパターン位相差フィルムの製造方法において、
ロールより前記透明基材を引き出して前記透明基材の1方の面に、反射防止層を作成する反射防止層作成工程と、
前記透明基材の他方の面に、配向層を作成する配向層作成工程と、
前記配向層の上に、位相差層を作成する位相差層作成工程と、
ロールより保護フィルム材を引き出して前記反射防止層の上に配置する保護フィルム配置工程とを備え、
前記保護フィルム材における張力に対する張力バランスの絶対値が、10%以下である。

0012

(1)によれば、張力に対する張力バランスの小さな保護フィルムの適用により、透明基材の他方の面側に配置した場合に、透明基材に大きな物理的応力を与えないようにして、直進性の劣化を防止することができ、その結果、直進性を向上することができる。

0013

(2)ロールから引き出された透明基材の1方の面に順次配向層、位相差層が作製されてなるパターン位相差フィルムの、前記透明基材の他方の面に配置される保護フィルムであって、
ロールに巻き取られて保持され、張力に対する張力バランスの絶対値が、10%以下に保持された。

0014

(2)によれば、透明基材の他方の面に配置した場合に、透明基材に大きな物理的応力を与えないようにして、直進性の劣化を防止することができ、その結果、直進性を向上することができる。

発明の効果

0015

本発明は、ロールにより提供される長尺透明フィルム材の連続した処理により生産されるパターン位相差フィルムに関して、従来に比して直進性を向上することができる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の第1実施形態に係るパターン位相差フィルムの説明に供する図である。
図1のパターン位相差フィルムの製造工程を示すフローチャートである。
張力バランスの説明に供する図である。
張力バランスと直進性との関係を示す図である。
パッシブ方式による3次元画像表示の説明に供する図である。
直進性の定義の説明に供する図である。

実施例

0017

〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態に係る画像表示装置に適用されるパターン位相差フィルムを示す図である。この第1実施形態に係る画像表示装置は、垂直方向(図1においては左右方向が対応する方向である)に連続する液晶表示パネルの画素が、順次交互に、右目用の画像を表示する右目用画素、左目用の画像を表示する左目用画素に振り分けられて、それぞれ右目用及び左目用の画像データで駆動される。これにより画像表示装置は、右目用の画像を表示する帯状の領域と、左目用の画像を表示する帯状の領域とに表示画面が交互に区分され、右目用の画像と左目用の画像とを同時に表示する。この画像表示装置は、この液晶表示パネルのパネル面(視聴者側面)に、パターン位相差フィルム1が配置され、このパターン位相差フィルム1により右目用及び左目用の画素からの出射光にそれぞれ対応する位相差を与える。これによりこの画像表示装置は、パッシブ方式により所望の立体画像を表示する。

0018

ここでパターン位相差フィルム1は、TAC(トリアセチルセルロース)、アクリルシクロオレフィンポリマー等の透明フィルムからなる基材2の一方の面上に、配向層3、位相差層4、感圧接着剤層5、セパレータフィルム6が順次設けられる。パターン位相差フィルム1は、セパレータフィルム6を引き剥がして感圧接着剤層5を露出させ、この感圧接着剤層5により画像表示パネルのパネル面に貼り付けられて保持される。

0019

パターン位相差フィルム1は、屈折率異方性を保持した状態で固化硬化)された液晶材料により位相差層4が形成され、この液晶材料の配向を配向層3の配向規制力によりパターンニングする。なおこの液晶分子の配向を図1では細長楕円により誇張して示す。このパターンニングにより、パターン位相差フィルム1は、液晶表示パネルにおける画素の割り当てに対応して、一定の幅により、右目用の領域Aと左目用の領域Bとが順次交互に帯状に形成され、右目用及び左目用の画素からの出射光にそれぞれ対応する位相差を与える。

0020

パターン位相差フィルム1は、光配向材料により光配向材料層が作製された後、いわゆる光配向の手法によりこの光配向材料層に直線偏光による紫外線を照射し、これにより光配向の手法を適用して配向層3が形成される。ここでこの光配向材料層に照射する紫外線は、その偏光の方向が右目用の領域Aと左目用の領域Bとで90度異なるように設定され、これにより位相差層4に設けられる液晶材料に関して、右目用の領域Aと左目用の領域Bとで対応する向きに液晶分子を配向させ、透過光に対応する位相差を与える。なお光配向材料は、光配向の手法を適用可能な各種の材料を適用することができるものの、この実施形態では、一旦配向した後には、紫外線の照射によって配向が変化しない、例えば光2量化型の材料を使用する。なおこの光2量化型の材料については、「M.Schadt, K.Schmitt, V. Kozinkov and V. Chigrinov : Jpn. J. Appl.Phys., 31, 2155 (1992)」、「M. Schadt, H. Seiberle and A. Schuster : Nature, 381, 212 (1996)」等に開示されており、例えば「ROP-103」(Rolic technologies Ltd.社製)の商品名により既に市販されている。

0021

さらにこの実施形態において、パターン位相差フィルム1は、基材2の他方の面に、反射防止層7、保護フィルム8が順次設けられる。ここで反射防止層7は、外光写り込みによる視認性の劣化を防止するための防眩性ハードコート層と、いわゆるクリア反射防止表面材の塗布により白っぽさを低減してコントラストを向上させる低反射層との積層により構成され、これによりこの実施形態では透明感を確保して反射率を低減し、高品位の画像を表示する。

0022

保護フィルム8は、生産過程において、この反射防止層7の他の部位への張り付きを防止し、さらには生産過程、搬送過程等において、パターン位相差フィルム1の傷つきを防止するために配置される。保護フィルム8は、この実施形態では、後工程での透過光による光学特性欠陥)の検査の妨げにならないように、透明であって、かつ配向性の小さなフィルムが適用される。より具体的に、ポリエチレンフィルム、PET(Polyethylene terephthalate)フィルム等を適用することができる。また配向性にあっては、リタデーション値Reが3000nm以下であり、かつ遅相軸が位相差層の遅相軸に対して45度±15度であれば、生産工程に設けた検査装置により十分に欠陥を検出することができるものの、より好ましくは2600nm以下であり、かつ遅相軸が位相差層の遅相軸に対して45度±10度であることが望ましい。

0023

図2は、このパターン位相差フィルム1の製造工程を示すフローチャートである。パターン位相差フィルム1の製造工程は、ロールに巻き取った長尺フィルムにより基材2が提供され、反射防止層作成工程SP2において、基材2に防眩性ハードコート層、低反射層が順次作成されて反射防止層7が作成される。なお低反射層にあっては、防眩性ハードコート層、低反射層に係る各種の構成を広く適用することができる。

0024

製造工程では、続く配向層作成工程SP3において、光配膜に係る塗工液がダイ等により塗布された後、乾燥され、これにより光配向材料層が作製される。続いてこの配向層作成工程SP3は、露光工程により紫外線を照射して光配向層が作製される。ここで露光工程では、マスクを使用した直線偏光による紫外線の照射により、右目用領域又は左目用領域に対応する領域を選択的に露光処理した後、偏光方向が直交する直線偏光による紫外線を全面に照射することにより、実行される。

0025

続いてこの製造工程は、位相差層作製工程SP4において、ダイ等により液晶材料の塗工液を塗工した後、紫外線の照射によりこの液晶材料を硬化させ、位相差層4が作製される。製造工程は、続く保護フィルム配置工程SP5において、保護フィルム8に設けられた粘着層により保護フィルム8が配置される。また続く接着層作成工程SP6において、感圧接着剤層5、セパレータフィルム6を順次配置する。また続く切断工程SP7において、所望の大きさに切り出してパターン位相差フィルム1が作製される。

0026

〔直進性の向上〕
ところでパターン位相差フィルム1における直進性は、図6について上述したように、画面中央の右目用及び左目用に係る帯状領域の境界について、画面中央に設定した仮想直線に対する境界の最大ずれ量により評価される。この仮想直線に対するこの境界のずれは、境界が蛇行したり、湾曲したりすることにより発生するものの、配向層作成工程では、境界は何ら蛇行、湾曲することなく、直線的に作成される。これにより直進性の劣化は、配向層作成工程の後における基材2の変形によるものと考えられる。

0027

係る観点より製造工程を種々に検討して直進性との相関を検討した結果、直進性は、保護フィルム8の張力バランスとの間で、高い相関性が見られ、張力に対する張力バランスの絶対値が大きくなると、直進性の劣化が激しいことが判った。

0028

ここでリールに巻き取ってなるフィルム材は、幅方向で僅かながら弛みが存在する。このためパターン位相差フィルム1の製造工程では、図3に示すように、テンションローラ11により保護フィルム8を長手方向に引き伸ばし、このような弛みを解消して基材2に配置する。このためテンションローラ11は、搬送過程の保護フィルム8を引き伸ばす方向に保護フィルム8に張力を与えるように構成される。すなわちパターン位相差フィルムの製造工程では、テンションローラ11の両端の軸受け部分に、それぞれテンションローラ11の回転軸に張力を付与する加重機構が設けられ、さらに張力を計測するロードセルが設けられる。ここでこのロードセルにより検出される張力をFM及びRDにより表して、パターン位相差フィルム1の製造工程では、FM+FDにより保護フィルム8に対する張力が管理される。張力バランスは、弛みをなくすために保護フィルム8に加える、幅方向両端における張力の差分値(FM−FDで表される)である。

0029

張力に対する張力バランスの絶対値が大きい場合には、保護フィルム8をまっすぐに引き伸ばすのに、幅方向両端で大きな応力差が必要であることから、保護フィルム8の幅方向の一端に対して、他端側が大きく弛んでいることになる。このような保護フィルム8を引き伸ばして基材2に配置する場合、基材2にあっては、保護フィルム8による応力により直進性が大きく劣化することになる。

0030

これによりこの実施形態では張力に対する張力バランスの絶対値が一定値以下の保護フィルム8を使用してパターン位相差フィルムを作製する。より具体的に、張力に対する張力バランスの絶対値を10%以下の保護フィルム8によりパターン位相差フィルム1を作製し、これにより直進性を±30μm以下とする。

0031

ここで保護フィルム8に使用される透明フィルム材は、幅方向の寸法が大きなロール状の原反からフィルム材を引き出して幅方向に複数に分割した後、所望の長さによりリールに巻き取って作製される。パターン位相差フィルム1の製造工程では、このリールに巻き取る際の張力バランスにより、パターン位相差フィルム1の生産に使用する保護フィルム材を選択する。

0032

図4は、直進性の計測結果を示す箱ひげ図であり、−30μm〜0μm、0μm〜30μm、30μm以上に直進性を区分して、各区分ごとに保護フィルム8の張力バランスの計測結果を示す図である。この図4によれば、張力バランスの絶対値が5N以下の保護フィルム8によりパターン位相差フィルム1を作製すれば直進性を±30μm以下に設定できることが判る。ここでこの張力バランスは、張力(FM+FD)を50Nに設定した場合であり、これにより張力に対する張力バランスの絶対値を10%以下とすることにより、直進性を±30μm以下に設定できることが判る。

0033

以上の構成によれば、透明フィルム材における張力に対する張力バランスの絶対値を10%以下とすることにより、従来に比して直進性を向上することができる。

0034

〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態の構成を種々に組み合わせたり、変更したりすることができる。

0035

すなわち上述の実施形態では、マスクを使用した露光処理の後、全面を露光処理して光配向膜を作製する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これとは逆に全面を露光処理した後、マスクを使用して露光処理して光配向膜を作製する場合、さらにはマスクを使用した露光処理の繰り返しにより光配向膜を作製する場合等に広く適用することができる。

0036

また上述の実施形態では、光配向膜により配向膜を作製する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ラビング処理痕の賦型処理により配向膜を作製する場合にも広く適用することができる。

0037

また上述の実施形態では、位相差層を作製した後、反射防止層を作製する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、事前に基材に反射防止層を作製するようにして、この基材に配向膜、位相差層を作製する場合にも広く適用することができる。

0038

1、1A、1Bパターン位相差フィルム
2基材
3配向膜
4位相差層
11 テンションローラ

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