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Dokumentenidentifikation DE19526748A1 01.02.1996
Titel Vorrichtung zum Verteilen von feinen Teilchen
Anmelder Alps Electric Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Suzuki, Akihiro, Sendai, Miyagi, JP;
Obara, Akihiro, Sendai, Miyagi, JP;
Kamata, Keiki, Furukawa, Miyagi, JP
Vertreter Klunker und Kollegen, 80797 München
DE-Anmeldedatum 21.07.1995
DE-Aktenzeichen 19526748
Offenlegungstag 01.02.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.02.1996
IPC-Hauptklasse B05C 19/04
IPC-Nebenklasse B05C 19/06   
IPC additional class // G02F 1/1339  
Zusammenfassung Eine Vorrichtung (10) zum Verteilen von feinen Teilchen weist einen zylindrischen Körper (12), eine Trichterdüse (14), die an dem unten befindlichen Teil des zylindrischen Körpers vorgesehen ist, und eine Ventilvorrichtung (16) auf, die ein zwischenraumerzeugendes Element aufweist, das so angeordnet ist, daß zwischen ihm und der Innenwand der Trichterdüse ein Zwischenraum (21) gewährleistet ist, der größer als der Durchmesser der feinen Teilchen ist. Bei dieser Vorrichtung ist vorgesehen, daß aufgrund einer Oszillation der Trichterdüse und/oder des zwischenraumerzeugenden Elementes die innerhalb der Trichterdüse vorhandenen feinen Teilchen durch diesen Zwischenraum hindurchgehen und von dem Vorderbereich der Trichterdüse ausgehend verteilt werden.
Es kann nicht nur der Verteilungszustand der feinen Teilchen gesteuert werden, sondern es ist ebenfalls möglich, die Effizienz der Anwendung der feinen Teilchen zu verbessern, gegen eine unzufriedenstellende Verteilung aufgrund Zusammenballens der feinen Teilchen oder dergleichen zu helfen, die Arbeitszeit zu verkürzen und eine Kostenreduzierung zu erzielen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verteilen von feinen Teilchen, vorzugsweise zum Verteilen von feinen Teilchen auf einem Substrat, und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Verteilen von feinen Teilchen in Form von Spalt-Abstandshaltern auf einem Substrat einer Flüssigkristallanzeige (LCD).

Der Stand der Technik

Wie in Fig. 14 schematisch dargestellt ist, weist eine Flüssigkristallanzeige im allgemeinen eine Flüssigkristallschicht 140 auf, die zwischen zwei Substraten 141 und 142 aus Glas angeordnet ist. In Abhängigkeit von der Art des verwendeten Flüssigkristalles oder dergleichen mehr wird eine zweckmäßige Stärke eines Zellenspaltes zwischen den beiden Substraten vorgegeben, wobei diese Stärke in Fig. 14 mit g bezeichnet ist und üblicherweise 5 µm oder so beträgt. Wenn aber die Stärke der Flüssigkristallschicht in einer Flüssigkristallanzeige, wie sie derzeit hergestellt wird, von einem derart vorgegebenen Wert abweicht, dann kann hinsichtlich des Kontrastes oder der Farbe zum Zeitpunkt der Anzeige Ungleichmäßigkeit auftreten.

Um den Zellenspalt mit der Stärke g mit hoher Genauigkeit konstant zu machen, werden Spalt-Abstandshalter verwendet, die in Form von feinen Harzteilchen vorliegen, die einen der vorgegebenen Stärke des Zellenspaltes fast gleichen Durchmesser besitzen. Im einzelnen ist, wie in Fig. 15 gezeigt, die Stärke g des Zellenspaltes dadurch konstant gehalten, daß Spalt-Abstandshalter 24, 24, . . . zwischen den beiden Substraten 141 und 142 angeordnet werden, welche zwischen sich eine Flüssigkristallschicht halten.

Es ist somit von größter Wichtigkeit, daß die Spalt-Abstandshalter 24 gleichförmig auf den Substraten verteilt werden, um den Zellenspalt zu kontrollieren oder die Qualität der Flüssigkristallanzeige zu verbessern.

In Fig. 16 ist eine bekannte Vorrichtung zum Anordnen von Spalt-Abstandshaltern 24 zwischen den Substraten 141 und 142 dargestellt, wobei sie als Vorrichtung 143 zum Verteilen von feinen Teilchen ausgebildet ist.

Unter Verwendung dieser Vorrichtung 143 zum Verteilen feiner Teilchen wird zuerst ein Substrat 142 in einer vorgegebenen unteren Position innerhalb eines Gehäuses 144 der Vorrichtung 143 angeordnet, wobei sodann das Gehäuse geschlossen wird. Im Anschluß daran werden die Spalt-Abstandshalter 24, die in einem Lösungsmittel 145, z. B. einem flüssigen "Flon" (Chlorfluorkohlenwasserstoff), monodispergiert sind, aus einer Düse 146, die in einem oberen Bereich des Gehäuses 144 angeordnet ist, ausgestoßen. Die somit aus der Düse 146 ausgestoßenen Spalt-Abstandshalter 24 fallen nach unten, während sie innerhalb des Gehäuses 144 suspendiert sind, erreichen sodann das Substrat 142 und werden auf diesem abgesetzt.

In diesem Falle werden die aus der Düse 146 ausgestoßenen Spalt-Abstandshalter 24 auf dem Substrat 142 verteilt, weil sie während des Herabfallens innerhalb des Gehäuses 144 diffundieren.

Zum Verteilen von Spalt-Abstandshaltern 24 in Aufeinanderfolge auf einer Mehrzahl von Substraten mit Hilfe dieser bekannten Vorrichtung wird das Substrat 142 mit den in der obigen Art und Weise auf ihm abgelagerten Spalt-Abstandshaltern 24 aus dem Gehäuse 144 entnommen, sodann werden die in dem Gehäuse 144 verbleibenden Spalt-Abstandshalter 24 durch eine Austrittsöffnung 147 entfernt, im Anschluß daran wird ein neues Substrat in das Gehäuse 144 eingebracht und die wie oben erläuterten Arbeitsvorgänge werden wiederholt.

Wie in Fig. 16 gezeigt, kann durch Mischen der Spalt-Abstandshalter 24 mit N&sub2;-Gas in der Düse 146, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des N&sub2;-Gases hoch ist, die Geschwindigkeit des Herabfallens der Spalt-Abstandshalter erhöht werden.

Auf das Substrat 142 mit den somit auf seiner Oberfläche verteilten Spalt-Abstandshaltern 24 wird sodann das andere Substrat 141 gelegt, so daß sich die Spalt-Abstandshalter in einer Lage zwischen den zwei Substraten befinden, woraufhin der Flüssigkristall in dem Raum zwischen den beiden Substraten druckdicht abgedichtet wird, wodurch sich die Anordnung einer derartigen Flüssigkristallanzeige ergibt, wie in Fig. 14 gezeigt, wobei diese Anordnung einen vorgegebenen Wert des Zellenspaltes g aufweist.

Bei der wie oben beschriebenen Vorrichtung 143 zum Verteilen von feinen Teilchen ist es jedoch schwierig, den Verteilungszustand zu kontrollieren, weil die Spalt-Abstandshalter 24 durch deren Suspension und Diffusion innerhalb des Gehäuses 144 verteilt werden. So ist es beispielsweise unmöglich, eine derartige Kontrolle durchzuführen, daß es ermöglicht wird, die Spalt-Abstandshalter 24 lediglich auf einem begrenzten Oberflächenbereich des Substrats 142, wie erforderlich, abzusetzen.

Daneben ist die Effizienz der Verwendung der Spalt-Abstandshalter 24 sehr gering, weil die Spalt-Abstandshalter, die in dem Gehäuse 144 verbleiben, bei jedem Austausch des Substrats 142 zum Zwecke des Absetzens einer konstanten Menge von Spalt-Abstandshaltern auf dem Substrat herausgeleert und weggeworfen werden. Gegenwärtig werden lediglich 6% oder so, höchstens lediglich etwa 18% der Spalt-Abstandshalter 24, welche in das Gehäuse 144 geblasen werden, auf dem Substrat 142 abgesetzt und effektiv genutzt.

Als Lösungsmittel 145, das beim Ausstoßen der Spalt-Abstandshalter 24 aus der Düse 146 verwendet wird, ist flüssiges "Flon" (Chlorfluorkohlenwasserstoff) als ein bevorzugtes Lösungsmittel verwendet worden. In jüngster Zeit ist jedoch die Verwendung von "Flon" unerwünscht, weil durch "Flon" ein Umweltproblem geschaffen wird, und es ist statt dessen die Verwendung von Wasser versucht worden. Jedoch verursacht die Verwendung von Wasser in beachtlichem Maße eine Zusammenballung der Spalt-Abstandshalter 24, so daß es schwierig wird, die Spalt-Abstandshalter 24 auf dem Substrat 142 zu verteilen und abzusetzen.

Weiterhin erfordert Wasser, im Unterschied zu flüssigem "Flon" oder dergleichen, eine lange Zeit zur Verdampfung und als eine Gegenmaßnahme kann es wirksam sein, ein Heizgerät oder dergl. in der Vorrichtung 143 zum Verteilen der feinen Teilchen oder ein Gebläse in dem Gehäuse 144 vorzusehen. In einem derartigen Falle ist es jedoch nachteilig, daß nicht nur die Kosten anwachsen, sondern daß ferner das Ausmaß einer Verbesserung der Effizienz gering ist.

Bei der im Vorangehenden geschilderten Vorrichtung ist die Verwendung des Gehäuses 144, welches die herabfallenden feinen Teilchen umgibt, wesentlich, um die Einwirkung eines unzweckmäßigen Luftstromes während des Herabfallens der feinen Teilchen zu vermeiden, und, um die Spalt-Abstandshalter 24 zu verteilen, ist es erforderlich, einen gewissen Abstand H&min; von der Düse 146 bis zu dem Substrat 142 zu gewährleisten. Infolgedessen ist es unmöglich gewesen, eine Reduktion der Größe der Vorrichtung zum Verteilen der feinen Teilchen zu erzielen. Bei der veranschaulichten Vorrichtung 143 beträgt die Höhe H&min; etwa 1 m.

Darüber hinaus wird es nicht nur den Spalt-Abstandshaltern erlaubt, durch Schwerkraft in natürlicher Weise herabzufallen, sondern es wird auch der Arbeitsvorgang mittels eines chargenweisen Verfahrens ausgeführt, zu welchem das Austauschen des Substrats 142, das Ausstoßen der Spalt-Abstandshalter 24 und das Entleeren bei jedem Arbeitsvorgang gehören. Infolgedessen sind, gemessen an einem industriellen Maßstab, die Produktionsgeschwindigkeit langsam (allein für das Herabfallenlassen der Spalt-Abstandshalter 24 sind etwa 20 Minuten erforderlich) und die Kosten hoch.

Aufgrund der Ausbildung der bekannten Vorrichtung, bei welcher die feinen Teilchen durch ein feines Loch abgegeben werden, das in einem zylindrischen Behälter für die Teilchen ausgebildet ist, ist es sehr wahrscheinlich, daß es aufgrund Zusammenballens der feinen Teilchen oder Absetzens dieser Teilchen auf der Oberfläche eines Ventils oder dergleichen, das in der Abgabeöffnung vorgesehen ist, zu einem Verstopfen kommt.

Derartige Nachteile können durch Zuführen von Preßluft in den zylindrischen Behälter beseitigt werden, wodurch verursacht wird, daß die Teilchen zwangsweise abgegeben werden. In einem derartigen Falle wird jedoch aufgrund der Zusammenballung der feinen Teilchen ein "Rattentunnel" für die Luft allein ausgebildet, wodurch eine zufriedenstellende Abgabe der feinen Teilchen unmöglich gemacht wird.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum Verteilen von feinen Teilchen zu schaffen, bei welcher insbesondere die oben geschilderten Nachteile, die bei Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik auftreten, vermieden werden.

Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Verteilen von feinen Teilchen auf einem Substrat zu schaffen, wobei diese Vorrichtung dazu befähigt sein soll, den Verteilungszustand zu überwachen, die feinen Teilchen zu fluidisieren, die Effizienz der Verwendung der feinen Teilchen zu erhöhen, gegen eine unzufriedenstellende Verteilung der Teilchen aufgrund deren Zusammenballung oder dergl. zu helfen, eine Verkürzung der Arbeitszeit und eine Reduzierung der Kosten zu erzielen.

Zur Lösung vorgenannter Aufgaben wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung geschaffen, die die Merkmale gemäß Anspruch 1 aufweist.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird insbesondere eine Vorrichtung zum Verteilen von feinen Teilchen vorgeschlagen, welche aufweist:

einen zylindrischen Körper, eine an dem unten befindlichen Teil des zylindrischen Körpers vorgesehene Trichterdüse und eine Ventileinrichtung mit einem zwischenraumerzeugenden Element, welches so ausgebildet und angeordnet ist, daß ein größerer Zwischenraum als der Teilchendurchmesser zwischen dem Element und der inneren Wandung der Trichterdüse gewährleistet ist, wobei durch Oszillation der Trichterdüse und/oder des zwischenraumerzeugenden Elementes die in der Trichterdüse vorhandenen feinen Teilchen durch den Zwischenraum hindurchgehen und aus einem Vorderbereich der Trichterdüse abgegeben werden. In diesem Fall ist es wünschenswert und vorteilhaft, daß das zwischenraumerzeugende Element durch eine Änderung des Innendruckes des zylindrischen Körpers zum Oszillieren bringbar ist.

Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorrichtung mit einer Druckreguliereinrichtung ausgestattet ist, um den Innendruck des zylindrischen Körpers einzustellen.

Ferner ist gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß eine Druckänderung in dem zylindrischen Körper dadurch erzeugt wird, daß in diesen zylindrischen Körper pulsierende Luft eingeleitet wird.

Weiterhin kann in bevorzugter Weise das Innere des zylindrischen Körpers mittels einer oder mehrerer, zur Druckübertragung befähigten Membrane oder befähigter Membranen in mehrere Kammern in der Weise unterteilt sein, daß wenigstens eine Kammer, mit welcher die Druckreguliereinrichtung verbunden wird, und wenigstens eine Kammer, in welcher die feinen Teilchen aufgenommen sind, sich voneinander unterscheiden.

Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht die Ventilvorrichtung vorzugsweise aus einem kugelförmigen Körper.

Ferner ist vorzugsweise die Ventilvorrichtung mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Oszillation versehen. Ferner kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß auch die Trichterdüse mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Oszillation versehen ist.

Darüber hinaus ist vorzugsweise ein piezoelektrisches Element vorgesehen, das mit einem hochfrequenten Strom beaufschlagt wird und als die Einrichtung zur Erzeugung einer Oszillation dient.

Weiterhin kann vorzugsweise eine dünne, röhrenförmige Düse an dem Vorderbereich der Trichterdüse vorgesehen sein.

Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Teilchenmengen- Monitor zum Ermitteln der Menge der abgegebenen feinen Teilchen vorgesehen, wobei dieser Monitor an dem Vorderbereich der Trichterdüse angeordnet ist.

Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorzugsweise der Innendurchmesser der zum Abgeben der feinen Teilchen dienenden Düse nicht größer als 500 µm und die feinen Teilchen sind im Durchmesser nicht größer als 10 µm.

In bevorzugter Weise ist die Länge der dünnen, röhrenförmigen Düse nicht kürzer als 5 mm.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist für den Fall besonders geeignet, daß die feinen Teilchen Spalt-Abstandshalter sind, die zwischen Substraten einer Flüssigkristallanzeige angeordnet sind.

Schließlich kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung noch vorgesehen sein, daß auf der Oberfläche des zwischenraumerzeugenden Elementes oder der Trichterdüse abgestufte Bereiche zum Bilden des Zwischenraumes ausgebildet sind.

Aufgrund der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Vorrichtung zum Verteilen von feinen Teilchen wird gewährleistet, daß aufgrund einer relativen Oszillation, die durch Oszillation der Ventilvorrichtung und/oder der Trichterdüse erzeugt wird, den in der Nähe des Zwischenraumes zwischen dem zwischenraumerzeugenden Element der Ventilvorrichtung und der Trichterdüse vorhandenen feinen Teilchen eine Fluidität verliehen wird, wodurch ein Eintreten der feinen Teilchen in den Zwischenraum zwischen dem zwischenraumerzeugenden Element und der Trichterdüse erleichtert wird. Ferner werden durch Ändern des Druckes der pulsierenden Luft die in dem Zwischenraum vorhandenen feinen Teilchen bewegt, während sie in dem Düsenbereich unterhalb des Ventils verteilt werden. Infolgedessen werden die innerhalb der Trichterdüse vorhandenen feinen Teilchen nach und nach aus dem Vorderbereich der Trichterdüse abgegeben, so daß die feinen Teilchen, die sich in einem zufriedenstellenden Verteilungszustand ohne Zusammenballung befinden, auf der Oberfläche eines Substrats oder dergleichen verteilt werden können.

Darüber hinaus bietet die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auch unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes Vorteile, da es nicht notwendig ist, daß die feinen Teilchen in einem Lösungsmittel, wie flüssigem "Flon" (Chlorfluorkohlenwasserstoff) oder Wasser, dispergiert werden. Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Reduzierung der Abmessungen und der Kosten, weil es nicht erforderlich ist, irgendeine Ausrüstung zur Lösungsmittelverdampfung zu verwenden.

Weil es aufgrund der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung möglich ist, die feinen Teilchen zu verteilen, ohne von einer Diffusion mit Schwerkraft Gebrauch zu machen, kann der Abstand zwischen der Düse und dem Substrat zum Absetzen der feinen Teilchen auf diesem wesentlich verkleinert werden. Infolgedessen ergeben sich bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung insbesondere folgende Vorteile: (1) der zum Absetzen der feinen Teilchen erforderliche Bereich kann sehr klein gemacht werden und es besteht daher die Möglichkeit, die feinen Teilchen lediglich auf einem gewünschten Oberflächenbereich des Substrats abzusetzen; (2) es kann eine große Menge der von der Düse abgegebenen feinen Teilchen auf dem Substrat abgesetzt werden und infolgedessen ergibt sich eine Verbesserung hinsichtlich der Effizienz der Verwendung der feinen Teilchen; (3) die Abmessungen der Vorrichtung können erheblich reduziert werden; (4) die zum Verteilen und Absetzen der feinen Teilchen erforderliche Arbeitszeit kann bedeutend verkürzt werden; (5) weil es nicht erforderlich ist, bei jedem Austausch des Substrats zum Absetzen von feinen Teilchen auf diesem einen Arbeitsschritt der Entleerung der restlichen feinen Teilchen und deren Entfernung vorzusehen, besteht die Möglichkeit, die Effizienz der Verwendung der feinen Teilchen zu verbessern und die Arbeitszeit in erheblichem Maße zu verkürzen.

Weil die feinen Teilchen bei gleichzeitiger schneller Strömung durch den sehr engen Zwischenraum hindurch abgegeben werden, werden diese Teilchen während des Abgebens in einem höheren Grade verteilt.

Weil darüber hinaus die feinen Teilchen zum Oszillieren gebracht werden, wenn sie innerhalb der Vorrichtung zum Verteilen der feinen Teilchen aufgenommen sind, wird ihre Zusammenballung bereits von dem Zeitpunkt an unterdrückt, zu dem sie in der Vorrichtung aufgenommen werden.

In dem Falle, daß die Vorrichtung von der Art ist, bei der eine Änderung des Innendruckes des zylindrischen Körpers verwendet wird, ist es möglich, die Abgabe und die Verteilung der feinen Teilchen mit Leichtigkeit und hoher Effizienz zu bewirken.

Darüber hinaus wird, wenn die Abgabe der feinen Teilchen durch die Ventilvorrichtung gestoppt wird, der Innendruck des zylindrischen Körpers negativ, so daß die feinen Teilchen, welche gerade durch die Ventilvorrichtung hindurchgegangen und nicht mehr notwendig sind, zurück in den zylindrischen Körper gezogen werden können, wodurch die Möglichkeit besteht, die Abgabe von feinen Teilchen im Überschuß herabzusetzen.

In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß durch die Verwendung einer Druckreguliereinrichtung die Möglichkeit besteht, die Kontrolle einer Druckänderung zu erleichtern, so daß es möglich ist, die Abgabe der feinen Teilchen genauer einzustellen.

Darüber hinaus ist es durch Verursachen einer Druckänderung während der Zufuhr von pulsierender Luft möglich, die Abgabe der feinen Teilchen in einer zufriedenstellenderen Art und Weise zu bewirken.

In Verbindung mit dem Abgeben der feinen Teilchen während eines Erzeugens einer Druckänderung in dem Inneren des zylindrischen Körpers - falls das Innere des zylindrischen Körpers in mehrere Kammern durch eine Membrane oder durch Membranen unterteilt ist, welche zur Druckübertragung in einer solchen Art und Weise befähigt sind, daß zumindest die Kammer, mit welcher die Druckreguliereinrichtung verbunden ist, und die Kammer, welche die feinen Teilchen enthält, voneinander unterschiedlich sind - ist es möglich, nachteilige Auswirkungen, wie etwa ein Rückfluß der feinen Teilchen zu der Druckreguliervorrichtung hin, zu vermeiden.

Darüber hinaus kann, falls ein kugelförmiges Ventil als die Ventilvorrichtung verwendet wird, eine sehr einfache Konstruktion erzielt werden, welche bedeutend zur Reduzierung der Kosten der Vorrichtung beiträgt.

Wenn die Ventilvorrichtung mit einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Oszillation versehen ist, kann die Menge der abgegebenen feinen Teilchen sehr genau gemacht werden.

Wenn die Trichterdüse mit einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Oszillation versehen ist, ist es gleichfalls möglich, die Menge der abgegebenen feinen Teilchen sehr genau zu machen.

In einem derartigen Falle kann durch Verwendung eines piezoelektrischen Elements als die Vorrichtung zur Erzeugung einer Oszillation, welche mit einem hochfrequenten Strom beaufschlagt wird, die Menge der abgegebenen feinen Teilchen in einer zufriedenstellenden Art und Weise eingestellt werden, ohne eine erhebliche Zunahme der Abmessungen und eine Kompliziertheit der Vorrichtung zu verursachen und ohne große Zunahme der Kosten.

Durch Anordnen einer feinen röhrenförmigen Düse an dem Vorderbereich der Trichterdüse besteht die Möglichkeit, die feinen Teilchen mit einer höheren Geschwindigkeit abzugeben und eine Monodispersion sowie eine weitere Verbesserung in dem verteilten Zustand der feinen Teilchen zu erreichen. Insbesondere können diese Funktionen noch dadurch begünstigt werden, daß die Länge der dünnen, röhrenförmigen Düse auf 5 mm oder mehr eingestellt wird.

Wenn ein Monitor zum Ermitteln der Menge der abgegebenen feinen Teilchen an dem Vorderbereich der Trichterdüse vorgesehen ist und die bezüglich der Menge der abgegebenen feinen Teilchen erhaltenen Daten rückgeführt werden, besteht die Möglichkeit, die Menge der abgegebenen feinen Teilchen jederzeit auf einen geeigneten Wert einzustellen.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist insbesondere dann geeignet, wenn der Durchmesser der feinen Teilchen kleiner als 10 µm ist, und in diesem Fall ist es zweckmäßig, daß der Innendurchmesser der zum Abgeben der feinen Teilchen dienenden Düse nicht größer ist als 5 µm.

Es läßt sich feststellen, daß die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere dann geeignet ist, wenn die feinen Teilchen Spalt-Abstandshalter sind, die zwischen den Substraten einer Flüssigkristallanzeige angeordnet sind.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, durch Ausbilden von abgestuften Bereichen zum Bilden eines Zwischenraumes an der Oberfläche des zwischenraumerzeugenden Elementes oder der Trichterdüse einen Minimalzwischenraum für den Durchgang der feinen Teilchen durch ihn zu gewährleisten. Zusätzlich besteht noch die Möglichkeit, daß, weil das zwischenraumerzeugende Element zentral in Bezug auf die Trichterdüse angeordnet werden kann, eine geeignete Menge der feinen Teilchen in einer konstanten Art und Weise abzugeben.

Diese und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nunmehr im Rahmen der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch näher erläutert, wobei zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Verteilen von feinen Teilchen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 schematisch einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Verteilen von feinen Teilchen gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 schematisch einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Verteilen von feinen Teilchen gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 schematisch einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Verteilen von feinen Teilchen gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Montage/Demontage der Vorrichtung zum Verteilen von feinen Teilchen gemäß der vierten Ausführungsform;

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Montage/Demontage einer bei der Vorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform verwendeten Ventilvorrichtung;

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer peripheren Ausrüstung, die zu der Vorrichtung zum Verteilen von feinen Teilchen gemäß der vierten Ausführungsform gehört und in Verbindung mit dieser angeordnet ist;

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Verteilen von feinen Teilchen gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Balgantriebsmechanismus, der bei der Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform verwendet wird;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer Trichterdüse, die bei der Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform verwendet wird;

Fig. 11 einen Längsschnitt durch die Trichterdüse gemäß Fig. 10;

Fig. 12 eine photographische Darstellung zur Veranschaulichung des Zustands von feinen Teilchen, die mittels einer herkömmlichen Vorrichtung zum Verteilen von feinen Teilchen verteilt sind;

Fig. 13 eine photographische Darstellung zur Veranschaulichung des Zustandes der durch die Vorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform verteilten feinen Teilchen;

Fig. 14 eine schematische Schnittansicht einer Flüssigkristallanzeige;

Fig. 15 eine auseinandergezogene, schematische Schnittansicht einer Flüssigkristallanzeige; und

Fig. 16 eine schematische Seitenansicht einer herkömmlichen Vorrichtung zum Verteilen von feinen Teilchen.

Fig. 1 veranschaulicht eine Vorrichtung zum Verteilen von feinen Teilchen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei diese Vorrichtung in Fig. 1 allgemein mit 10 bezeichnet ist und im wesentlichen einen zylindrischen Körper 12, eine an dem unten befindlichen Teil des zylindrischen Körpers 12 einstückig ausgebildete Trichterdüse 14 sowie eine Ventilvorrichtung 16 aufweist, die als Kugelventil ausgebildet und innerhalb der Trichterdüse 14 angeordnet ist.

Bei der Trichterdüse 14 handelt es sich um eine sich verjüngende "mörserartige" Düse. Obwohl bei dieser Ausführungsform die Düse 14 einstückig mit dem zylindrischen Körper 12 ausgebildet ist, besteht auch die Möglichkeit, daß ein von dem zylindrischen Körper 12 getrenntes Teil vorgesehen ist, welches dieselben Funktionen wie die Trichterdüse ausübt und an dem unten befindlichen Teil des zylindrischen Körpers angebracht sein kann.

Nach Maßgabe der Eigenschaften der verwendeten feinen Teilchen können die geeigneten Abmessungen und das Material der Ventilvorrichtung 16 in Form eines Kugelventils festgelegt werden. Als ein geeignetes Beispiel für das Material wird "SUS" erwähnt.

Der oben befindliche Bereich des zylindrischen Körpers 12 ist hermetisch abgedichtet und eine Druckreguliereinrichtung 18 ist mit diesem verbunden. Die Druckreguliereinrichtung 18 übt die Funktion aus, Luft intermittierend in Bezug auf das Innere des zylindrischen Körpers 12 zuzuführen und abzugeben, wodurch der Innendruck des zylindrischen Körpers variiert wird. Vorteilhafterweise wird pulsierende Luft mit einer Frequenz von 5 - 30 Hz zugeführt. Als Druckreguliereinrichtung ist ein allgemein üblicher Kompressor oder dergleichen brauchbar.

Innerhalb der Trichterdüse 14 und um die Ventilvorrichtung 16 herum ist eine große Menge an feinen Teilchen 24 aufgenommen.

Ferner ist an dem vorderen Bereich der Trichterdüse 14 eine feine röhrenförmige Düse 20 vorgesehen, die zu einem Substrat 22 hin gerichtet ist, um die feinen Teilchen 24 auf der Substratoberfläche zu verteilen. Die Abgabegeschwindigkeit der feinen Teilchen kann durch die feine röhrenförmige Düse erhöht werden, wobei deren Länge vorzugsweise nicht geringer als 5 mm ist.

In dem Falle, daß die Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform als eine Vorrichtung zum Verteilen von Spalt-Abstandshaltern verwendet wird, die zwischen den Substraten einer Flüssigkristallanzeige angeordnet werden, sind die Spalt-Abstandshalter in üblicher Weise nicht größer als 10 µm, jedoch ist in diesem Falle ein Innendurchmesser der feinen, röhrenförmigen Düse zu bevorzugen, der nicht größer als 500 µm ist.

Bei Verwendung dieser Vorrichtung 10 zum Verteilen feiner Teilchen gemäß dieser Ausführungsform wird zunächst der Innendruck des zylindrischen Körpers 12 mittels der Druckreguliereinrichtung 18 reduziert, woraufhin die Ventilvorrichtung 16 sich aufgrund des resultierenden negativen Druckes in dem zylindrischen Körper 12 leicht anhebt und ein Zwischenraum 21, der im Schnitt ringförmig ist, wobei die Ventilvorrichtung 16 die Mitte dieses Zwischenraumes 21 bildet, zwischen der Innenwand der Trichterdüse 14 und der Ventilvorrichtung 16 ausgebildet wird. Das Ausmaß einer derartigen Anhebebewegung der Ventilvorrichtung 16 ist dem Betrag des negativen Druckes in dem zylindrischen Körper 12 proportional und wird durch Steuern der Druckreguliereinrichtung 18 ein geeigneter Weise eingestellt.

Der Zwischenraum 21 zwischen der Innenwand der Trichterdüse 14 und der Ventilvorrichtung 16 ist so ausgebildet, daß er etwas größer als die Abmessung (Durchmesser) eines jeden feinen Teilchens ist. Dies wird deswegen vorgenommen, weil, falls der Zwischenraumabstand kleiner als die Abmessung der feinen Teilchen ist, die feinen Teilchen nicht durch den Zwischenraum 21 hindurchgehen können und, falls der Zwischenraumabstand das Zwei- oder Mehrfache der Abmessung eines jeden feinen Teilchens ist, die feinen Teilchen in einem zusammengeballten Zustand abgegeben werden und somit zu befürchten ist, daß eine Verschlechterung im Verteilungszustand eintritt. Beispielsweise ist es, falls die feinen Teilchen 24 Spalt-Abstandshalter einer Flüssigkristallanzeige sind, wobei jedes Teilchen 5 µm im Durchmesser beträgt, wünschenswert, daß der Abstand d zwischen der Ventilvorrichtung 16 und der Trichterdüse 14 bei Vorhandensein des Zwischenraums 21 etwa 7 µm ist.

Durch Einengen dieses Zwischenraums ist es möglich, die Geschwindigkeit der Abgabe der feinen Teilchen zu erhöhen, so daß eine Zusammenballung der feinen Teilchen in einem höheren Grade verhindert werden kann.

Die Menge der abgegebenen feinen Teilchen hängt von der Breite des Zwischenraums 21 ab, wobei diese Breite durch Einstellen des Innendruckes des zylindrischen Körpers und durch Auswählen einer geeigneten Form der Ventilvorrichtung und einer geeigneten Form der Innenwand der Trichterdüse eingestellt wird.

Wenn somit einmal der Zwischenraum 21 mit dem Abstand d, welcher es den feinen Teilchen erlaubt, durch ihn hindurchzugehen, zwischen der Ventilvorrichtung 16 und der Trichterdüse 14 ausgebildet ist, gehen die feinen Teilchen 24 durch den Zwischenraum 21, welcher ringförmig ist, sodann durch die feine röhrenförmige Düse 20, ferner werden sie anschließend aus dem Vorderbereich der Düse abgegeben, treffen sodann weich auf das Substrat 22 auf und werden auf diesem verteilt und abgesetzt.

Es ist zu erwähnen, daß nicht nur die feinen Teilchen 24 durch den Zwischenraum 21 hindurchgehen, sondern daß ebenfalls in dem Zwischenraum 21 ein Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit in Richtung zu der Außenseite hin erzeugt wird, wobei die Ventilvorrichtung 16 nach unten gezogen und gegen die Innenwand der Trichterdüse 14 aufgrund eines negativen Druckes gezogen wird, der durch den oben erwähnten Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit erzeugt wird. Infolgedessen verklemmen sich die feinen Teilchen 24 im Falle einer Einengung der Breite des Zwischenraumes 21, in Verbindung mit einer Herabsetzung der Geschwindigkeit des Luftstromes, in dem Zwischenraum 21, so daß der Zwischenraum blockiert wird und die feinen Teilchen nicht länger aus dem Vorderbereich der Trichterdüse 14 abgegeben werden.

Im Anschluß daran bewegt sich die Ventilvorrichtung 16, die gegen die Innenwand der Trichterdüse 14 gedrückt worden ist, von der Innenwand der Trichterdüse 14 mittels einer elastischen Kraft der Innenwand und/oder der Ventilvorrichtung 16 weg, so daß der Zwischenraum 21 wieder hergestellt wird und die feinen Teilchen 24 durch ihn abgegeben werden können.

Durch eine Wiederholung eines solchen Erzeugens und eines solchen Blockierens des Zwischenraums 21 werden die feinen Teilchen 24 zu dem Substrat hin ohne Zusammenballung abgegeben.

Aufgrund der Vorrichtung 10 zum Verteilen von feinen Teilchen gemäß dieser Ausführungsform werden, weil der Abstand für die Passage der feinen Teilchen 24 zwischen der Ventilvorrichtung 16 und der Innenwand der Trichterdüse 14 ein Abstand ist, der es den feinen Teilchen erlaubt, eines nach dem anderen hindurchzugehen, die feinen Teilchen aus dem Vorderbereich der Düse 14 in einem verteilten Zustand ohne Zusammenballung abgegeben und somit werden die Teilchen in einem zufriedenstellenden Zustand auf dem Substrat verteilt.

Weiterhin kann, weil die Verteilung der feinen Teilchen sich nicht auf die Suspension und Diffusion aufgrund Schwerkraft der Teilchen stützt, der Vorderbereich der Düse zum Abgeben der feinen Teilchen äußerst nahe zu dem Substrat hin gezogen werden. Infolge dessen besteht beispielsweise die Möglichkeit, eine Steuerung dahingehend auszuführen, daß die feinen Teilchen teilweise auf dem Substrat, soweit erforderlich, abgesetzt werden.

Beispielsweise kann in dem Fall, in dem die Vorrichtung 10 zum Abgeben der feinen Teilchen als eine Vorrichtung zum Abgeben von Spalt- Abstandshaltern für eine Flüssigkristallanzeige verwendet wird, der Abstand h zwischen dem Vorderbereich der Düse 20 und dem Substrat 22 auf 10 mm oder so eingestellt werden, wobei der Teilchenverteilungsbereich, der mit w angegeben ist, auf 10 mm oder so eingestellt werden kann.

Daher können, auch dann, wenn das Substrat verformt ist, die feinen Teilchen mit einer erwünschten Dichte auf einem erwünschten Platz dadurch abgesetzt werden, daß Einstellungen hinsichtlich eines Absetzens der feinen Teilchen teils in größerer Menge und teils in kleinerer Menge vorgenommen werden.

Außerdem können, weil die feine röhrenförmige Düse 20 vorgesehen ist, die feinen Teilchen 24 in einem Luftstrom mit einer höheren Geschwindigkeit verteilt werden, und es ist auch möglich, die Menge der abzugebenden feinen Teilchen zu verkleinern oder den Teilchenabgabebereich einzuengen, so daß die erwünschte Oberflächendichteverteilung und die Streubarkeit verbessert werden.

Weil die innerhalb des zylindrischen Körpers vorhandenen feinen Teilchen aufgrund einer Änderung im Innendruck zu einem kontinuierlichen Oszillieren gebracht werden, ist es möglich, eine Zusammenballung der Teilchen in dem zylindrischen Körper zu verhindern.

Darüber hinaus ist es möglich, weil die feinen Teilchen nicht suspendiert werden und weil der Abstand zwischen der Düse und dem Substrat kurz ist, die meisten der abgegebenen feinen Teilchen in effektiver Weise auf das Substrat zu verteilen, so daß die Effizienz der Anwendung der feinen Teilchen außerordentlich hoch ist.

Außerdem ist es, weil die feinen Teilchen sich nicht zusammenballen, nicht notwendig, die feinen Teilchen in einem Lösungsmittel zu verteilen, und es muß weder flüssiges "Flon" (Chlorfluorkohlenwasserstoff) noch Wasser verwendet werden. Somit ergibt sich auch kein Umweltproblem; außerdem sind Vorrichtungen wie zum Beispiel ein Heizgerät und/oder ein Gebläse nicht notwendig. Aufgrund einer derart außerordentlich einfachen Konstruktionsweise besteht die Möglichkeit, eine Herabsetzung sowohl hinsichtlich der Abmessungen als auch der Kosten zu erzielen. Es ist auch nicht notwendig, den Abstand zwischen der Düse und dem Substrat für die Verteilung der feinen Teilchen groß zu halten, so daß eine weitere Herabsetzung der Abmessungen erzielt werden kann.

Hinzu kommt, daß, weil es nicht erforderlich ist, die restlichen feinen Teilchen bei jedem Austausch des Substrats auszuleeren, nicht nur die für die Verteilung der feinen Teilchen erforderliche Arbeitszeit kurz ist, sondern daß ebenfalls die Möglichkeit besteht, eine kontinuierliche Arbeitsweise zu bewirken, was im Bereich einer industriellen Produktion außerordentlich vorteilhaft ist.

Eine in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung 26 zum Verteilen von feinen Teilchen weist im wesentlichen einen zylindrischen Körper 28, eine an dem unten befindlichen Teil des zylindrischen Körpers 28 einstückig ausgebildete Trichterdüse 30 sowie eine innerhalb der Trichterdüse 30 angeordnete Ventilvorrichtung 32 auf. Beider Vorrichtung 26 zum Verteilen feiner Teilchen weist die Ventilvorrichtung 32 im wesentlichen ein piezoelektrisches Element 33, ein halbkugelförmiges zwischenraumerzeugendes Element 34, das an dem einen Ende des piezoelektrischen Elements 33 vorgesehen ist, sowie ein piezoelektrisches Tragteil 36 auf, das an dem gegenüberliegenden Ende des piezoelektrischen Elements vorgesehen ist.

Das piezoelektrische Element 33 erfüllt zwei Funktionen. Die erste Funktion besteht darin, die angelegte Spannung zur Einstellung des Zwischenraumes einzustellen. Die zweite Funktion besteht darin, einen hochfrequenten Antrieb mit einer sehr kleinen Amplitude auszuführen, wobei die vorgenannte eingestellte Spannung als Vorspannung dient, um die nahe dem Ventilbereich vorhandenen feinen Teilchen zu fluidisieren.

Bei einer derartigen Oszillation mit einer sehr kleinen Amplitude wird der kugelförmige Tragbereich oder die Trichterdüse in Oszillationsbewegung versetzt, um Resonanz bei einem Oszillationsmodus zu erzeugen, der für die Fluidisierung der feinen Teilchen geeignet ist. Infolge dessen läßt sich die Fluidisierung durch eine leichte Spannungsänderung realisieren.

Das piezoelektrische Element 33 als eine Einrichtung zur Erzeugung einer Oszillation wiederholt nach Anlegen einer Spannung an ihm eine Ausdehnung und eine Zusammenziehung, in jeweils leichter Weise und vertikal gerichtet. Als Ergebnis der Oszillation des zwischenraumerzeugenden Elements 34, die durch das piezoelektrische Element 33 erzeugt wird, wird den im Bereich um das zwischenraumerzeugende Element 34 herum vorhandenen feinen Teilchen eine Fluidität auferlegt.

Das piezoelektrische Element 33 ist mit einer (nicht gezeigten) Elektrode versehen und diese Elektrode ist mit Hilfe einer durch das Tragteil 36 für das piezoelektrische Element gehenden Anschlußleitung mit einem Steuergerät 38 für das piezoelektrische Element verbunden, wobei das Steuergerät 38 an dem oben befindlichen Bereich des zylindrischen Körpers 28 vorgesehen ist. Das Steuergerät 38 für das piezoelektrische Element dient zur Steuerung der Oszillation des piezoelektrischen Elements und setzt die Amplitude und die Frequenz der Oszillation.

Bei dieser Ausführungsform ist die Trichterdüse 30 durch einen Kegel aus "SUS" oder dergleichen gebildet. Über der Außenumfangsfläche der Trichterdüse 30 wird ein piezoelektrisches Element 40 als eine Einrichtung zur Erzeugung einer Oszillation angeordnet. Das piezoelektrische Element 40 dient zur Erzeugung einer Oszillation in der Trichterdüse 30, und, obwohl nicht gezeigt, sind hier noch weitere zur Oszillationserzeugung gehörende Komponenten vorhanden, wie eine Elektrode und ein Steuergerät für das piezoelektrische Element.

In einem oben befindlichen Bereich der Seitenwandung des zylindrischen Körpers 28 ist ein Lufteinlaß 46 ausgebildet und von einer (nicht gezeigten) Druckreguliereinrichtung herkommende, pulsierende Luft strömt durch den Lufteinlaß 46 in den zylindrischen Körper hinein. Die Luft wird von der Druckreguliereinrichtung her in den zylindrischen Körper 28 intermittierend eingeführt und abgegeben, wodurch der Innendruck des zylindrischen Körpers variiert wird.

Eine große Menge von feinen Teilchen 24 ist innerhalb der Trichterdüse 30 und um die Ventilvorrichtung 32 vorhanden.

An dem Vorderbereich der Trichterdüse 30 ist eine feine röhrenförmige Düse 20 vorgesehen, welche einem Substrat 22 gegenüberliegt, um die feinen Teilchen 24 auf die Oberfläche des Substrats zu verteilen. Dadurch, daß der Durchmesser der feinen röhrenförmigen Düse 30 sehr klein gemacht wird (etwa 200 µm Innendurchmesser), ist es möglich, die Abgabe der feinen Teilchen zu verstärken.

Ein Drucksensor 42 ist im Bereich der Seitenwandung des zylindrischen Körpers 28 vorgesehen. Der Drucksensor 42 dient zum Abfühlen des Innendruckes des zylindrischen Körpers 28 und dadurch, daß die von dem Drucksensor 42 erhaltene Information zu der Druckreguliereinrichtung zurückgeführt wird, wird die Möglichkeit geschaffen, den Innendruck des zylindrischen Körpers auf einem geeigneten Pegel aufrechtzuerhalten.

Bei der Vorrichtung 26 zum Verteilen von feinen Teilchen gemäß dieser Ausführungsform ist ein Teilchenmengenmonitor 44 an der feinen röhrenförmigen Düse 20 angebracht. Der Monitor 44 dient zum Erfassen der Menge der feinen Teilchen 24, die durch die Düse 20 gehen, und dadurch, daß die von dem Monitor 44 erhaltene Information zurück zu dem Steuergerät für das piezoelektrische Element oder zu der Druckreguliereinrichtung zurückgeführt wird, besteht die Möglichkeit, die Menge der feinen Teilchen 24, die auf dem Substrat 22 verteilt werden, bei einem geeigneten Wert zu halten.

Bei Anwendung der Vorrichtung 26 zum Verteilen feiner Teilchen bei dieser Ausführungsform läßt man zuerst die piezoelektrischen Elemente 33 und 40 oszillieren. Infolge dessen wird den feinen Teilchen eine Fluidität auferlegt und es wird für diese feinen Teilchen leichter, in den ringförmigen Zwischenraum 21 einzudringen, der zwischen der Innenwandung der Trichterdüse 30 und dem zwischenraumerzeugenden Element 34 der Ventilvorrichtung 32 ausgebildet ist, wobei das zwischenraumerzeugende Element das Zentrum bildet. Die Weite des Zwischenraums 21 wird beispielsweise mit Hilfe einer Druckreguliereinrichtung oder mit Hilfe eines Steuergeräts für ein piezoelektrisches Element in geeigneter Weise gesteuert.

Auf diese Art und Weise wird zwischen dem zwischenraumerzeugenden Element 34 der Ventilvorrichtung 32 und der Trichterdüse 30 der Zwischenraum 21 ausgebildet, dessen Breite einem Abstand entspricht, der die Passage von feinen Teilchen durch ihn hindurch erlaubt. Die feinen Teilchen verlaufen durch den Zwischenraum 21, sodann durch die feine röhrenförmige Düse 20, darauf folgend werden sie aus dem Vorderbereich der Düse abgegeben und auf dem Substrat 22 verteilt und abgesetzt. Im Anschluß daran wird ferner mittels einer Änderung des Innendrucks des zylindrischen Körpers 28, wobei eine derartige Änderung durch die Druckreguliereinrichtung und die Oszillation der piezoelektrischen Elemente 33 und 40 verursacht wird, dafür gesorgt, daß die in dieser Umgebung vorhandenen feinen Teilchen zu dem Zwischenraum hin strömen.

Infolge dessen gehen durch eine Änderung im Innendruck des zylindrischen Körpers 28 und durch Oszillation der piezoelektrischen Elemente 33 und 40 die innerhalb der Trichterdüse 30 vorhandenen feinen Teilchen 24 durch den Zwischenraum 21 mit einer hohen Geschwindigkeit ohne Zusammenballung hindurch und werden abgegeben.

Gemäß der Vorrichtung 26 zum Verteilen von feinen Teilchen in dieser Ausführungsform werden, ähnlich zu der Vorrichtung 10 gemäß der im Vorangehenden erläuterten, ersten Ausführungsform, die feinen Teilchen 24 ohne Zusammenballung verteilt und aus dem Vorderbereich der Düse abgegeben, so daß ihr Verteilungszustand auf dem Substrat gut ist.

Außerdem kann, weil die Verteilung der feinen Teilchen sich nicht auf die Suspension und Diffusion stützt, welcher die Schwerkraft der Teilchen zugrunde liegt, der Vorderbereich der Düse zum Abgeben der feinen Teilchen außerordentlich nahe an das Substrat herangeführt werden. Es ist daher beispielsweise möglich, eine derartige Steuerung durchzuführen, daß feine Teilchen teilweise auf dem Substrat je nach Erfordernis abgesetzt werden.

In Anbetracht der Tatsache, daß nicht nur der Innendruck des zylindrischen Körpers variiert, sondern daß ebenfalls das piezoelektrische Element 33 oszilliert, werden die innerhalb des zylindrischen Körpers vorhandenen feinen Teilchen kontinuierlich zu einer Oszillationsbewegung angeregt und sie werden daher daran gehindert, sich zusammenzuballen.

Außerdem können, weil die feinen Teilchen nicht suspendiert sind und weil der Abstand zwischen der Düse und dem Substrat kurz ist, die meisten der abgegebenen feinen Teilchen in wirksamer Weise auf dem Substrat verteilt werden und infolge dessen ist die Effizienz der Anwendung der feinen Teilchen außerordentlich hoch.

Ferner ist es, weil die feinen Teilchen sich nicht zusammenballen, weder erforderlich, die feinen Teilchen in einem Lösungsmittel dispergiert zu halten, noch ist es erforderlich, flüssiges "Flon" (Chlorfluorkohlenwasserstoff) oder sogar Wasser zu verwenden. Infolge dessen wird weder ein Umweltproblem auftreten noch ist es erforderlich, Vorrichtungen wie etwa ein Heizgerät und ein Gebläse vorzusehen. Es ist bei einer außerordentlich einfachen Konstruktionsweise möglich, die angestrebte Herabsetzung sowohl der Abmessungen als auch der Kosten zu erreichen. Es läßt sich ferner eine weitere Herabsetzung der Abmessungen erzielen, weil es nicht erforderlich ist, den Abstand zwischen der Düse und dem Substrat für die Verteilung der feinen Teilchen groß zu halten.

Darüber hinaus ist, weil es nicht erforderlich ist, die restlichen feinen Teilchen bei jedem Austausch des Substrats herauszuleeren, nicht nur die für die Verteilung der feinen Teilchen erforderliche Arbeitszeit kurz, sondern es ist ferner die Ausführung einer kontinuierlichen Arbeitsweise möglich. Dies ist im Rahmen einer industriellen Produktion außerordentlich vorteilhaft.

Darüber hinaus ist es, weil der Teilchenmengenmonitor 44 bei dieser Ausführungsform verwendet wird, möglich, einen Überschuß oder einen Mangel der auf dem Substrat abzusetzenden feinen Teilchen zu verhindern.

Obwohl bei der Vorrichtung 26 zum Verteilen feiner Teilchen, wie in Fig. 2 gezeigt ist, das zwischenraumerzeugende Element 34 bzw. die Trichterdüse 30 mit dem piezoelektrischen Element 33 bzw. 40 versehen ist, besteht die Möglichkeit zu einer abgewandelten Konstruktionsweise der Vorrichtung dahingehend, daß eines von beiden piezoelektrischen Elemente 33 oder 40 allein verwendet wird.

Eine in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung 48 zum Verteilen feiner Teilchen weist im wesentlichen einen zylindrischen Körper 50, eine an dem unten befindlichen Teil des zylindrischen Körpers 50 vorgesehene Trichterdüse 56 sowie eine innerhalb der Düse 56 angeordnete Ventilvorrichtung 58 auf.

Der zylindrische Körper 50 weist einen oben befindlichen zylindrischen Körper 52 und einen unten befindlichen zylindrischen Körper 54 auf, die miteinander unter Verwendung von Schraubbolzen 60 verbunden sind.

Eine "mörserartige" Trichterdüse 56 ist an dem unten befindlichen Teil des unteren zylindrischen Körpers 54 mittels Schraubbolzen 64 befestigt, wobei die Düse 56 zwischen dem genannten unteren Teil und einem Montagering 62 angeordnet ist.

Bei dieser Ausführungsform weist die Ventilvorrichtung 58 im wesentlichen ein zwischenraumerzeugendes Element 66 auf, das sich in nächster Nähe zu der Innenwand der Trichterdüse 56 befindet, um einen Zwischenraum zwischen ihm und der vorgenannten Innenwand zu bilden, ferner sowohl ein piezoelektrisches Element 68 zur Erzeugung einer Oszillation für das zwischenraumerzeugende Element 66 als auch ein piezoelektrisches Element 70 für die Einstellung der Höhe, sowie eine Membrane 72.

Das zwischenraumerzeugende Element 66 ist nicht auf eine spezielle Ausbildung beschränkt, wenn nur seine Oberfläche gleichmäßig und Härter als zumindest das feine Teilchen 24 ist, so daß ein leichter Durchgang der Teilchen erlaubt wird.

Das piezoelektrische Element 70 für die Einstellung der Höhe ist durch ein Querelement 74 getragen, das mittels Schraubbolzen 76 an dem unteren zylindrischen Körper 54 befestigt ist. Das piezoelektrische Element 70 ist im Schwingungsausschlag größer als das piezoelektrische Element 68 für die Oszillation und es stellt den Zwischenraum zwischen dem zwischenraumerzeugenden Element 66 und der Innenwand der Trichterdüse 56 auf eine geeignete Breite ein.

Im Falle der Verwendung dieser Vorrichtung zum Verteilen feiner Teilchen als eine Vorrichtung zum Verteilen von Spalt-Abstandshaltern für eine Flüssigkristallanzeige beträgt ein geeigneter Schwingungsausschlag des oszillierenden piezoelektrischen Elements 68 etwa 1 bis 3 µm und derjenige des zur Höhen-Einstellung dienenden piezoelektrischen Elements beträgt etwa 17,5 µm.

Die Membrane 72 (in der Stärke vorzugsweise 1 mm oder so) ist zu einer Druckübertragung befähigt und aus einem elastischen Material, wie Gummi, ausgebildet. Eine Biegung oder Auslenkung der Membrane 72 in vertikaler Richtung verursacht eine Änderung des Innendrucks einer unteren Kammer 80, die unterhalb der Membrane ausgebildet ist, und zwar in Übereinstimmung mit dem Innendruck einer oberen Kammer 78, die oberhalb der Membrane ausgebildet ist.

In dem oberen Bereich des oberen zylindrischen Körpers 52 ist ein Luftanschluß 82 mit einem Einlaß 81 vorgesehen und es ist eine (nicht gezeigte) Druckreguliereinrichtung für die Zufuhr und Abgabe von pulsierender Luft in Bezug auf das Innere des zylindrischen Körpers 50 mit dem Luftanschluß 82 verbunden.

In der Seitenwand der unteren Kammer 80 ist eine Nachfüllöffnung 83 zum Nachfüllen von feinen Teilchen ausgebildet. Während die Vorrichtung 48 zum Verteilen von feinen Teilchen in Gebrauch ist, wird die Nachfüllöffnung 83 mit einem Stopfen 84 abgedichtet, jedoch, wenn feine Teilchen in den zylindrischen Körper 50 nachzufüllen sind, wird der Stopfen 83 entfernt und eine geeignete Menge an feinen Teilchen wird in das Innere durch die Nachfüllöffnung 83 nachgefüllt, woraufhin ein Schließen und Abdichten mit dem Stopfen 84 folgt.

Bei Verwendung der Vorrichtung 48 zum Verteilen feiner Teilchen gemäß dieser dritten Ausführungsform werden die piezoelektrischen Elemente 70 und 68 zum Schwingen gebracht und zur gleichen Zeit wird die Membrane 72 durch die Druckreguliereinrichtung in Schwingungen versetzt, die mit dem Luftanschluß 82 verbunden ist, um den Innendruck der unteren Kammer 80 negativ zu machen, wodurch den feinen Teilchen, die im Bereich um das zwischenraumerzeugende Element 66 herum vorhanden sind, Fluidität verliehen wird.

In diesem Falle kann das hinsichtlich des Schwingungsausschlages kleinere oszillierende piezoelektrische Element 68 hauptsächlich die Anzahl der Oszillationen und die Amplitude für die Verleihung der Fluidität in Übereinstimmung mit den Abmessungen und dem Material der feinen Teilchen einstellen, während das zur Höhen-Einstellung dienende piezoelektrische Element 70, das in der Amplitude größer ist, hauptsächlich die Breite des Zwischenraumes einstellen kann.

Jedes piezoelektrische Element 68 bzw. 70 wird mit Hilfe eines (nicht gezeigten) piezoelektrischen Steuergerätes oder dergleichen, das mit dem jeweiligen Element verbunden ist, genau gesteuert.

Auf diese Art und Weise gehen die feinen Teilchen 24 durch den Zwischenraum hindurch, der zwischen dem zwischenraumerzeugenden Element 66 der Ventilvorrichtung 58 und der Trichterdüse 56 ausgebildet ist, wobei dieser Zwischenraum von einer Weite ist, welche die Passage der feinen Teilchen durch ihn hindurch erlaubt, und wobei die feinen Teilchen sodann von dem Zwischenraum aus abgegeben und auf dem Substrat verteilt und abgesetzt werden.

Anschließend passieren bei einer Druckänderung, die von der oberen Kammer 78 zu der unteren Kammer 80 übertragen wird, und bei Oszillation des piezoelektrischen Elements 68 die innerhalb der Trichterdüse 56 vorhandenen feinen Teilchen den Zwischenraum mit hoher Geschwindigkeit ohne Zusammenballung und werden sodann abgegeben.

In Übereinstimmung mit der Vorrichtung 48 zum Verteilen feiner Teilchen gemäß dieser dritten Ausführungsform, ähnlich der wie oben beschriebenen Vorrichtung in der ersten Ausführungsform, werden die feinen Teilchen 24 ohne Zusammenballung verteilt und aus dem Vorderbereich der Düse abgegeben, so daß ein zufriedenstellender Zustand der Teilchenverteilung auf dem Substrat erreicht wird.

Weil die Verteilung der feinen Teilchen sich nicht auf die Suspension und Diffusion stützt, welche auf der Schwerkraft der Teilchen basiert, kann der Vorderbereich der Düse zum Abgeben der feinen Teilchen in eine Position extrem nahe an dem Substrat herangebracht werden. Es ist daher möglich, eine Steuerung durchzuführen, so daß feine Teilchen teilweise auf dem Substrat abgesetzt werden, wenn dies notwendig ist.

Darüber hinaus werden die feinen Teilchen nicht suspendiert und der Abstand zwischen der Düse und dem Substrat ist kurz. Daher können die meisten der abgegebenen feinen Teilchen effektiv auf dem Substrat verteilt werden und somit ist die Effizienz der Anwendung der feinen Teilchen außerordentlich hoch.

Weiterhin ist es, weil die feinen Teilchen nicht zusammenballen, nicht erforderlich, die feinen Teilchen in einem Lösungsmittel dispergiert zu halten, und es muß weder flüssiges "Flon" (Chlorfluorkohlenwasserstoff) noch Wasser benutzt werden. Dementsprechend treten weder Umweltprobleme auf noch ist es notwendig, solche Vorrichtungen wie etwa ein Heizgerät und ein Gebläse zu verwenden. Infolge dessen ist es bei einer außerordentlich einfachen Konstruktion möglich, eine Reduzierung sowohl der Abmessungen als auch der Kosten zu erzielen. Es kann eine weitere Reduzierung der Abmessungen erzielt werden, weil es nicht notwendig ist, den Abstand zwischen der Düse und dem Substrat für die Verteilung der feinen Teilchen groß zu halten.

Darüber hinaus ist, weil es nicht notwendig ist, die restlichen feinen Teilchen bei jedem Austausch des Substrats auszuleeren, nicht nur die für die Verteilung der feinen Teilchen erforderliche Arbeitszeit kurz, sondern es ist auch die Ausführung einer kontinuierlichen Arbeitsweise möglich. Dies ist bei der industriellen Produktion ein sehr bedeutender Vorteil.

Die Breite des Zwischenraumes kann mit außerordentlich hoher Genauigkeit durch Steuern des piezoelektrischen Elements 70 eingestellt werden, so daß die eine Zusammenballung der feinen Teilchen verhindernde Wirkung noch weiter erhöht werden kann.

Wenn die Membrane 72 zum Unterteilen des Inneren des zylindrischen Körpers 50 in eine obere Kammer 78 und eine untere Kammer 80 vorhanden ist, wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, dann besteht die Möglichkeit, das Rückstromphänomen der feinen Teilchen von der Einlaßöffnung 81 zu der Druckreguliereinrichtung hin zu verhindern, wenn der Druck durch diese Druckreguliereinrichtung geändert wird.

Weil die Verwendung der Membrane es erlaubt, die Luft zu der unteren Kammer 80 lediglich in einer Menge zuzuführen, die ausreichend ist, um eine Druckänderung in dieser Kammer zu erzeugen, ist es möglich, die Menge an zugeführter Luft zu reduzieren, so daß eine hohe Effizienz erreicht werden kann.

Es ist ferner möglich, die Druckänderung in der unteren Kammer 80 mit einer höheren Genauigkeit einzustellen.

Wenn die Abgabe von feinen Teilchen gestoppt wird, dann kann eine kleine Menge von feinen Teilchen, die unterhalb des zwischenraumerzeugenden Elements 66 vorhanden sind, als unnötige feine Teilchen abgegeben werden. Wenn jedoch die oben erwähnte Membrane verwendet wird, wird der Innendruck der unteren Kammer 80 negativ und die restlichen feinen Teilchen werden in Richtung zur unteren Kammer 80 zurückgezogen. Infolge dessen ist es möglich, eine wie oben erläuterte, unnötige Abgabe von feinen Teilchen zu unterdrücken.

Die Verwendung der Membrane ist weiterhin insofern vorteilhaft, als es möglich ist, daß, wenn die Druckänderung in dem zylindrischen Körper 50 durch die Druckreguliereinrichtung gestoppt wird, die Druckänderung in der unteren Kammer 80 in einer kürzeren Zeit beendet wird, so daß eine Verzögerung hinsichtlich des Beendens der Abgabe der feinen Teilchen 24 vermindert werden kann.

Eine in den Fig. 4 bis 6 gezeigte Vorrichtung 86 zum Verteilen feiner Teilchen weist im wesentlichen einen äußeren Zylinder 87, der ein zylindrischer Körper ist, eine Trichterdüse 88, die an dem unten befindlichen Teil des äußeren Zylinders 87 vorgesehen ist, sowie eine Ventilvorrichtung 89 auf, die innerhalb der Trichterdüse 88 angeordnet ist.

Wie in Fig. 5 gezeigt, sind in der Seitenwand des äußeren Zylinders 87 eine Nachfüllöffnung 90 zum Nachfüllen feiner Teilchen, eine Luftzufuhr-Ausnehmung 91 sowie eine Drucksensor-Ausnehmung 92 ausgebildet. Ferner ist in dem unteren Bereich des Inneren des äußeren Zylinders 87 ein Bereich 93 mit reduziertem Durchmesser ausgebildet.

Ein oberer Zylinder 94 ist in dem oberen Bereich des äußeren Zylinders 87 angeordnet. Der obere Zylinder 94 weist einen scheibenartigen Abdeckteil 95 und einen zylindrischen Seitenwandteil 96 auf. In dem Seitenwandteil 96 sind eine Luftzufuhrbohrung 97 und eine Drucksensorbohrung 98 ausgebildet.

In der Oberseite des Abdeckteils 95 sind nach oben vorstehende Montageteile 99 ausgebildet, in welche eine im wesentlichen rechteckige Drückplatte 100 eingepaßt ist.

Darüber hinaus ist an der Oberseite des oberen Zylinders 97 ein Verschlußelement 101 vorgesehen. In dem Verschlußelement 101 ist eine Durchgangsbohrung 102 ausgebildet, in welcher ein Mikrometer 103 in einer solchen Art und Weise montiert ist, daß das untere Ende des Mikrometerkopfes 104 des Mikrometers 103, das somit montiert ist, zum Anschlag gegen die Drückplatte 100 gelangt.

Wenn der obere Zylinder 94 in den äußeren Zylinder 87 eingepaßt wird, geht, weil die Länge der Drückplatte 100 größer ist als der Durchmesser des oberen Zylinders 94, der obere Zylinder in den äußeren Zylinder 87 und beide Enden 105, 105 der Drückplatte 100 kommen zum Anschlag an den Seitenwand-Stirnseiten 106 des äußeren Zylinders 87 und werden mittels Schraubbolzen oder dergl. befestigt.

Zu diesem Zeitpunkt ist es erforderlich, dafür Sorge zu tragen, daß die Luftzufuhrbohrung 97 des oberen Zylinders 94 und die Luftzufuhr-Ausnehmung 91 des äußeren Zylinders 87 miteinander in Verbindung stehen und daß eine ähnliche Verbindung zwischen der Drucksensorbohrung 98 des oberen Zylinders 94 und der Drucksensor-Ausnehmung 92 des äußeren Zylinders 87 gegeben ist.

Ein innerer Zylinder 107 ist in dem unteren Bereich des Inneren des äußeren Zylinders 87 angeordnet und ein Ventilmechanismus 118, der weiter unten noch beschrieben wird, ist in dem inneren Zylinder 107 angeordnet. Darüber hinaus ist eine Membrane 109 an der Oberseite des inneren Zylinders 107 durch einen ringförmigen Zylinder 108 angeordnet. Der ringförmige Zylinder 108 weist eine Nachfüllöffnung 110 zum Nachfüllen feiner Teilchen auf, welche in dessen Seitenwand ausgebildet ist, wobei der ringförmige Zylinder 108 unter Verwendung von Verbindungsmitteln wie etwa Schraubbolzen und dergleichen, an dem inneren Zylinder 107 befestigt ist.

Der innere Zylinder 107 wird innerhalb des äußeren Zylinders 87 so angeordnet, daß sich eine Kommunikation zwischen der zum Nachfüllen feiner Teilchen dienenden Nachfüllöffnung 110 des ringförmigen Zylinders 108 und der zum Nachfüllen feiner Teilchen dienenden Nachfüllöffnung 90 des äußeren Zylinders 87 ergibt. Die Membrane 109 ist zwischen dem ringförmigen Zylinder 108 und dem oberen Zylinder 94 gehalten. Infolge dessen wird eine obere Kammer 111 sowohl durch die Oberseite der Membrane 109 als auch durch den oberen Zylinder 94 begrenzt, während eine untere Kammer 112 durch die Unterseite der Membrane 109, den inneren Zylinder 107 und die Trichterdüse 88 begrenzt wird.

In diesem Falle befindet sich die obere Kammer 111 in Kommunikation mit dem Äußeren durch die Luftzufuhrbohrung 97 und die Drucksensorbohrung 92, während die untere Kammer 112 mit dem Äußeren durch die Nachfüllöffnungen 90 und 110 für die feinen Teilchen kommuniziert, wobei diese Nachfüllöffnung miteinander in Kommunikation stehen.

Wenn die feinen Teilchen zu der Vorrichtung 86 zum Verteilen feiner Teilchen zuzuführen sind, dienen die Nachfüllöffnungen 90 und 110 als Einlaßöffnungen für die feinen Teilchen, während dann, wenn eine Zufuhr feiner Teilchen nicht auszuführen ist, die Nachfüllöffnung 110 mit einem (nicht gezeigten) Stopfen abgedichtet ist.

Die Trichterdüse 88, die an ihrem Vorderbereich mit einer feinen röhrenförmigen Düse 20 versehen ist, ist an dem unteren Bereich des äußeren Zylinders 87 durch einen O-Ring 114 oder einen O-Ringkragen 113 angebracht und mit einem Konusring 116 befestigt. Die Trichterdüse 88 und der O-Ringkragen 113 sind unter Verwendung von Verbindungsmitteln 115, wie etwa Schraubbolzen, aneinander befestigt. In ähnlicher Weise sind der Konusring 116 und die untere Stirnseite des äußeren Zylinders 87 aneinander unter Verwendung von Verbindungsmitteln 117, wie etwa Schraubbolzen, befestigt.

Der Ventilmechanismus 118, der an dem inneren Zylinder 107 montiert ist und als eine oszillierende Einrichtung dient, ist im wesentlichen durch eine Kombination einer im wesentlichen U-förmigen Basis 120 mit sich nach auswärts erstreckenden Schulterabschnitten 119, eines piezoelektrischen Elements 121 und eines Rahmens 122 gebildet, wie in Fig. 6 gezeigt ist.

Zwei Seitenwände 123, 123 und ein unten befindlicher Bereich 124 der Basis 120 weisen derartige jeweilige Abmessungen und Gestalten auf, daß es dem piezoelektrischen Element 121 erlaubt wird, in dem durch sie begrenzten Bereich angeordnet zu werden. Weiterhin ist ein Rahmen 122 mit der Basis 120 so kombiniert, daß hierin das piezoelektrische Element 121 eingeschlossen wird, das in dem vorgenannten Bereich angeordnet ist.

Eine Einsetzöffnung 126 ist in einem unten befindlichen Bereich 125 des Rahmens 122 ausgebildet und ein vorstehender Bereich 127, der von der Unterseite 124 der Basis 120 vorsteht, ist in die Einsetzöffnung 126 eingesetzt, wenn die Basis 120 und der Rahmen 122 miteinander kombiniert sind. Weiterhin ist ein halbkugelförmiges zwischenraumerzeugendes Element 128 an dem unteren Ende des vorstehenden Bereiches 127 ausgebildet und erstreckt sich von der Innenseite zu der Außenseite durch die Einsetzöffnung 126 hindurch.

Flexible Tragteile 130, 130 sind an den Seitenwänden 129, 129 des Rahmens 122 angebracht, um eine Positionsabweichung des Rahmens 122 zu verhindern.

An der somit aus Basis 120 und Rahmen 122 gebildeten Kombination ist eine Fixierplatte 131 befestigt.

Die Schulterbereiche 119, 199 der Basis 120 sind an dem inneren Zylinder 107 unter Verwendung von Verbindungsmitteln, wie Schraubbolzen und dergleichen, befestigt, wodurch der Ventilmechanismus 118 innerhalb des inneren Zylinders gehalten ist.

Die Vorrichtung 86 zum Verteilen feiner Teilchen wird gemeinsam mit verschiedenen peripheren Geräten verwendet, wie etwa denjenigen, die beispielsweise in Fig. 7 gezeigt sind. Wie hierin veranschaulicht ist, ist die Vorrichtung 86 in einer Arbeitseinrichtung 132 angeordnet, die im wesentlichen eine Basisplatte 133 und einen Arbeitsaufbau 134 aufweist. Ein Substrat, auf dem feine Teilchen zu verteilen sind, ist auf der Basisplatte 133 plaziert.

Der Arbeitsaufbau 134 mit der in dessen Bereich angeordneten Vorrichtung 86 zum Verteilen feiner Teilchen dient dazu, die Vorrichtung 86 in der Längs-, Quer- oder Vertikalrichtung bis zu einer geeigneten Stellung zu bewegen, um die Vorrichtung und das auf der Basisplatte 133 befindliche Substrat 22 relativ zueinander so zu positionieren, daß eine optimale Arbeitsposition erreicht wird.

Selbstverständlich kann eine andere, ebenfalls zu bevorzugende Arbeitsweise darin bestehen, daß die Positionen des Substrats 22 und der Vorrichtung 86 zum Verteilen feiner Teilchen relativ zueinander durch Bewegen des Substrats 22 auf der Basisplatte 133 eingestellt werden.

Die Luftzufuhrbohrung 97 für die Vorrichtung 86 zum Verteilen feiner Teilchen ist mit einem Luftsteuergerät 135 verbunden, während eine (nicht gezeigte) Elektrode, die in dem piezoelektrischen Element 121 des Ventilmechanismus 118 vorgesehen ist, mit einem Steuergerät 136 für ein piezoelektrisches Element verbunden. Darüber hinaus ist, obwohl nicht dargestellt, die Drucksensorbohrung mit einem Drucksensor verbunden und das Luftsteuergerät 136, das Steuergerät 136 für das piezoelektrische Element und der Drucksensor sind mit einer zentralen Steuereinheit 137 verbunden, so daß eine einheitliche Steuerung ermöglicht ist.

Bei dieser Ausführungsform weist eine Druckreguliereinrichtung ein solches Luftsteuergerät 135 und einen solchen Drucksensor auf.

Die zentrale Steuereinheit 137 ist mit einem Drucker 138 verbunden, um die verschiedenen Daten, einschließlich Druck und Abgabeströmung aufzuzeichnen.

Bei Anwendung der Vorrichtung 86 zum Verteilen feiner Teilchen gemäß dieser vierten Ausführungsform wird zuerst die Drückplatte 100 gedrückt, um die Position des äußeren Zylinders 87 so fein einzustellen, daß ein optimaler Zwischenraum mittels des Mikrometers 103 erhalten wird, das an der Oberseite der Vorrichtung 86 vorgesehen ist.

Sodann wird der Innendruck der oberen Kammer 111 mittels des Luftsteuergeräts 135 variiert und zur gleichen Zeit wird das piezoelektrische Element 121 durch das Steuergerät 136 für das piezoelektrische Element um Oszillieren gebracht. Infolge dessen gehen die feinen Teilchen 24 durch den Zwischenraum hindurch und werden abgegeben, verteilt und auf dem Substrat 22 abgesetzt.

Sodann wird durch eine Druckänderung in der unteren Kammer 112, wie bei diese Druckänderung von der oberen Kammer 111 durch die Membrane 109 übertragen wird, und durch Oszillation des piezoelektrischen Elements 121 den feinen Teilchen kontinuierlich eine Fluidität verliehen. Infolge dessen gehen die feinen Teilchen 24, die innerhalb der Trichterdüse 128 vorhanden sind, durch den Zwischenraum mit hoher Geschwindigkeit ohne Zusammenballung und werden abgegeben.

Der Innendruck der oberen Kammer 111 wird kontinuierlich durch den Drucksensor abgefühlt und auf der Grundlage der erhaltenen Druckdaten steuert die zentrale Steuereinheit 137 das Luftsteuergerät 135 und das Steuergerät 136 für das piezoelektrische Element, woraufhin eine Informationsrückführung erfolgt, wodurch eine solche Steuerung durchgeführt wird, daß sich stets ein optimaler Druck und eine Oszillation des piezoelektrischen Elements ergibt.

Gemäß dieser Ausführungsform der Vorrichtung 86 zum Verteilen feiner Teilchen, ähnlich zu der weiter oben beschriebenen ersten Ausführungsform der Vorrichtung 10, werden die feinen Teilchen 24 ohne Zusammenballung verteilt und aus dem Vorderbereich der Düse abgegeben, wodurch ein zufriedenstellender Verteilungszustand der Teilchen auf dem Substrat geboten wird.

Insbesondere erlaubt es die Verwendung der feinen röhrenförmigen Düse 20, daß die feinen Teilchen mit einer höheren Geschwindigkeit abgegeben werden und somit eine Zusammenballung, wenn überhaupt, beseitigt werden kann, so daß der Zustand der Teilchenverteilung in einem höheren Maße verbessert werden kann.

Darüber hinaus ist es möglich, weil die Verteilung der feinen Teilchen sich nicht auf Suspension und Diffusion stützt, welcher die Schwerkraft der Teilchen zugrunde liegt, den Vorderbereich der Düse zum Abgeben der feinen Teilchen in nächster Nähe zu dem Substrat zu positionieren. Es ist daher beispielsweise möglich, eine derartige Steuerung durchzuführen, daß die feinen Teilchen je nach Erfordernis teilweise auf dem Substrat abgesetzt werden.

Weiterhin können, weil keine Suspension der feinen Teilchen erfolgt und weil der Abstand zwischen der Düse und dem Substrat kurz ist, die meisten der abgegebenen feinen Teilchen effektiv auf dem Substrat verteilt werden und die Abgabe der feinen Teilchen kann beständig in einer konstanten Menge erfolgen, wie erforderlich. Somit ist die Effizienz der Verwendung der feinen Teilchen außerordentlich hoch. Bei der Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann diese Effizienz der Anwendung 50% oder so sein, wodurch eine erhebliche Reduktion der Materialkosten erlaubt wird (20% derjenigen beim Stand der Technik).

Weil die feinen Teilchen schwer zusammenzuballen sind, ist es nicht notwendig, die feinen Teilchen in einem Lösungsmittel dispergiert zu halten, und es braucht weder flüssiges "Flon" (Chlorfluorkohlenwasserstoff) noch Wasser verwendet zu werden. Daher treten keine Umweltprobleme auf und es ist auch nicht notwendig, Geräte wie etwa ein Heizgerät und ein Gebläse zu verwenden. Es ist daher bei einer außerordentlich einfachen Konstruktionsweise möglich, eine Reduktion sowohl hinsichtlich der Abmessungen als auch der Kosten zu erzielen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, weil es nicht notwendig ist, den Abstand zwischen der Düse und dem Substrat zum Verteilen der feinen Teilchen kurz zu halten, eine weitere Reduktion hinsichtlich der Abmessungen zu erzielen.

Beispielsweise kann im Falle der Bildung von Spalt-Abstandshaltern in einer Flüssigkristallanzeige die Höhe H bzw. die Breite W der Arbeitseinrichtung 132 gemäß Fig. 7 auf etwa 50 cm bzw. auf etwa 40 cm gesetzt werden. Infolge dessen läßt sich eine bahnbrechende Reduzierung der Abmessungen, wie sie bisher nicht erreicht werden konnte, realisieren.

Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, die restlichen feinen Teilchen bei jedem Austausch des Substrats herauszuleeren und somit ist nicht nur die Arbeitszeit für die Verteilung der feinen Teilchen kurz, sondern es ist auch möglich, eine kontinuierliche Arbeitsweise unter Verwendung der Arbeitseinrichtung 132 als Teil einer Produktionsstraße auszuführen. Dies ist im Rahmen einer industriellen Produktion außerordentlich vorteilhaft.

Ferner ist es möglich, weil die Breite des Zwischenraumes durch Steuern des piezoelektrischen Elements 121 eingestellt werden kann, die Abgabe der feinen Teilchen 24 viel feiner zu steuern.

Insbesondere kann die Menge der abgegebenen feinen Teilchen noch viel kleiner gemacht werden. Die minimale Menge der auf dem Substrat abgesetzten feinen Teilchen ist bisher 0,3 mg oder so gewesen, während entsprechend der Vorrichtung zum Abgeben feiner Teilchen gemäß dieser Ausführungsform diese Minimalinenge 0,0001 mg oder so betragen kann.

Darüber hinaus ist bei dieser Ausführungsform die Membrane 109 vorgesehen, welche das Innere des äußeren Zylinders 87 in eine obere Kammer 111 und eine untere Kammer 112 unterteilt, so daß es, wenn der Innendruck durch die Druckreguliereinrichtung negativ gemacht worden ist, möglich ist, das Rückstromphänomen der feinen Teilchen von der Luftzufuhrbohrung 97 oder der Drucksensorbohrung 98 in Richtung zu dem Luftsteuergerät 135 oder dem Drucksensor hin zu verhindern.

Bei Vorhandensein der Membrane 109 wird darüber hinaus die obere Kammer 112 lediglich mit Luft in einer solchen Menge versorgt, daß sie ausreichend ist, um eine Druckänderung zu erzeugen, so daß es möglich ist, die Menge der zugeführten Luft zu vermindern.

Außerdem ist es möglich, die Druckänderung in der unteren Kammer 112 mit einer hohen Genauigkeit einzustellen.

Wenn die Abgabe der feinen Teilchen mittels der Ventilvorrichtung 89 gestoppt wird, befindet sich eine kleine Menge an feinen Teilchen (beispielsweise die Teilchen innerhalb der feinen röhrenförmigen Düse 20) unterhalb des zwischenraumerzeugenden Elements 128 und jene Teilchen können als unnötige Teilchen abgegeben werden. Bei der Vorrichtung zum Verteilen feiner Teilchen, bei der die Membrane 109 verwendet wird, wird jedoch der Innendruck der inneren Kammer 112 negativ und die restlichen feinen Teilchen werden daher in Richtung zu der unteren Kammer 112 zurückgezogen. Infolge dessen ist es möglich, die unnötige Abgabe von feinen Teilchen zu verhindern.

Aufgrund des Vorhandenseins der Membrane 102 ist es daher, wenn die Druckänderung in dem zylindrischen Körper 87 durch die Druckreguliereinrichtung gestoppt wird, möglich, die Druckänderung in der unteren Kammer 112 in einer kürzeren Zeit zu beenden, und somit ist es möglich, die Verzögerung zum Zeitpunkt des Beendens der Abgabe der feinen Teilchen zu verringern.

Darüber hinaus erlaubt die Verwendung des Mikrometers 103, wie bei dieser Ausführungsform, eine Zwischenraumeinstellung in der Größenordnung von einigen 10 µm, wobei eine solche Zwischenraumeinstellung durch die Verwendung des piezoelektrischen Elements 121 allein nicht durchgeführt werden kann. Daher läßt sich der Kammerdruck einstellen und es ist möglich, eine Änderung in der Art der feinen Teilchen, eine Änderung in der Dichte der feinen Teilchen, die zu verteilen sind, und dergleichen mehr in geeigneter Weise zu bewältigen. Somit ist es möglich, die Vielseitigkeit der Vorrichtung nach der Erfindung zu erhöhen.

Eine in Fig. 8 gezeigte Vorrichtung 150 zum Verteilen feiner Teilchen weist im wesentlichen einen zylindrischen Körper 151, eine Trichterdüse 152, die an dem unten befindlichen Teil des zylindrischen Körpers 151 vorgesehen ist, sowie eine Ventilvorrichtung 153 auf, welche als ein kugelförmiges zwischenraumerzeugendes Element ausgebildet ist, das innerhalb dieser Trichterdüse 122 angeordnet ist.

Bei der Vorrichtung 150 zum Verteilen feiner Teilchen gemäß dieser Ausführungsform ist ein Balg 154 mit einer balgartigen Außenseite und einem geschlossenen oberen Bereich innerhalb des zylindrischen Körpers 151 angeordnet, wodurch eine Kammer 155 zum Aufnehmen der feinen Teilchen als ein geschlossener Raum begrenzt ist. Als Balg 154 wird ein metallischer Balg bevorzugt, beispielsweise ein Balg, der aus Phosphorbronze, rostfreiem Stahl oder Kupfer gebildet ist.

Mit dem Oberteil des Balgs 154 ist eine hin- und hergehende Antriebsstange 156 verbunden, welche beispielsweise zu einem Balgantriebsmechanismus 157 gehört, wie dieser in Fig. 9 gezeigt ist.

Der Balgantriebsmechanismus 157 weist im wesentlichen einen Motor 158, ein exzentrisches, konisches Steuerflächenelement 159, eine gezahnte Kupplung 160 zum Kuppeln des Motors 158 und des Steuerflächenelements 159, einen Steuerflächenelementfolger 161, der dazu betätigt ist, auf der Außenumfangsfläche des Steuerflächenelements 159 zu gleiten, sowie die hin- und hergehende Antriebsstange 156 auf, die mit dem unteren Ende des Steuerflächenelementfolgers 161 verbunden ist.

Entsprechend dem Balgantriebsmechanismus 157 vollführt das exzentrische, konische Steuerflächenelement 159 eine exzentrische Rotationsbewegung durch die gezahnte Kupplung 160 nach Betätigung des Motors 158. Bei dieser exzentrischen Rotationsbewegung wiederholt die hin- und hergehende Antriebsstange 156, die mit dem Steuerflächenelementfolger 161 verbunden ist, der sich in Anschlag mit dem Steuerflächenelement 159 befindet, die hin- und hergehenden Bewegungen in Auf- und Abwärtsrichtung, so daß der Balg 154 sich in der vertikalen Richtung ausdehnt und zusammenzieht, um eine Änderung des Innendruckes der innerhalb des Balgs 154 gebildeten Kammer 155 zu erzeugen, welche die feinen Teilchen aufnimmt. Dies bedeutet, daß eine Druckreguliereinrichtung zum Ändern des Innendruckes des zylindrischen Körpers 151 sowohl durch den Balg 154 als auch den Balgantriebsmechanismus 157 gebildet ist.

Ein piezoelektrisches Element 40 als eine oszillierende Einrichtung ist an der Außenumfangsfläche der Trichterdüse 152 angebracht, um diese Düse in Oszillation zu versetzen, so daß es erleichtert ist, einen Resonanzoszillationsmodus der Trichterdüse 152 zu erzeugen und den innerhalb der Trichterdüse vorhandenen feinen Teilchen eine Fluidität effektiv aufzuerlegen.

In diesem Fall ist es für die Oszillationsrichtung günstig, wenn sie zu der geneigten Seite der Trichterdüse 152 im rechten Winkel verläuft. Es ist möglich, die Resonanz der Trichterdüse 152 selbst dann zu erzeugen, wenn die Amplitude des piezoelektrischen Elements 40 klein ist, und es genügt daher eine kleine Treiberspannung für das piezoelektrische Element.

Obwohl nicht gezeigt, sind eine Elektrode und ein Steuergerät für das piezoelektrische Element mit dem piezoelektrischen Element 40 verbunden.

Bei der Vorrichtung 150 zum Verteilen feiner Teilchen gemäß dieser Ausführungsform sind darüber hinaus abgestufte Bereiche 162 von der Art, wie sie in den Fig. 10 und 11 gezeigt sind, an der Innenwand der Trichterdüse 152 ausgebildet. Die abgestuften Bereiche 162 stehen leicht einwärts vor und bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind sie in drei Richtungen radial ausgebildet. Das zwischenraumerzeugende Element 153 ist auf den abgestuften Bereichen 162 montiert. Die Höhe eines jeden abgestuften Bereichs 162 gewährleistet eine Minimalbreite d des Zwischenraumes zwischen dem zwischenraumerzeugenden Element 153 und der Innenwand der Trichterdüse, ferner wird eine Höhe von 10 µm oder so als geeignet betrachtet, obwohl die infragestehende Höhe ferner von den verwendeten feinen Teilchen abhängt.

In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind die abgestuften Bereiche durch drei geradlinige Bereiche gebildet, jedoch stellt diese Ausführungsform in keiner Weise eine Beschränkung dar. So können beispielsweise drei oder mehr punktförmige Bereiche ausgebildet sein, sofern sie nur das zwischenraumerzeugende Element 153 so halten können, daß ein vorgegebener Zwischenraum zwischen dem zwischenraumerzeugenden Element und der Innenwand der Trichterdüse 152 aufrechterhalten wird.

Die abgestuften Bereiche 162 können das zwischenraumerzeugende Element 153 zentral in Bezug auf die Trichterdüse 152 halten. Beispielsweise können die abgestuften Bereiche 162 durch Bearbeitung mittels elektrischer Entladung ausgebildet sein.

Obwohl bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel die abgestuften Bereiche 162 auf der Seite der Trichterdüse 152 ausgebildet sind, so können sie aber auch auf der Seite des zwischenraumerzeugenden Elements ausgebildet sein. Insbesondere ist es durch Ausbilden von Vorsprüngen auf der Oberfläche des zwischenraumerzeugenden Elements möglich, eine Minimaldistanz zwischen dem zwischenraumerzeugenden Element und der Trichterdüse zu gewährleisten. In diesem Falle können die abgestuften Bereiche auch durch Plattieren oder dergleichen ausgebildet sein.

Darüber hinaus ist bei der Vorrichtung 150 zum Verteilen feiner Teilchen gemäß dieser Ausführungsform eine Zwischenraumsteuereinrichtung 163 vorgesehen, die dazu dient, zu verhindern, daß der Abstand zwischen dem zwischenraumerzeugenden Element 153 und der Trichterdüse 152 zu groß wird. Die Zwischenraumsteuereinrichtung 163 drängt das zwischenraumerzeugende Element 153 abwärts. Es wird eine Feder oder ein derartiges elastisches Material wie Gummi verwendet. Insbesondere ist eine Drahtfeder wie etwa eine Klavierdrahtfeder geeignet.

In Fig. 8 ist ferner eine Zuführanordnung 164 zum Zuführen der feinen Teilchen veranschaulicht. Die Zuführanordnung 164 zum Zuführen der feinen Teilchen weist im wesentlichen eine Zuführleitung 168 auf, beispielsweise ein Zuführrohr, wobei diese Zuführleitung 168 in eine Nachfüllöffnung 183 zum Nachfüllen feiner Teilchen eingeführt ist, welche in dem unteren Bereich der Seitenwand des zylindrischen Körpers 151 ausgebildet ist und sich in einer Position befindet, die höher als das zwischenraumerzeugende Element 153 liegt; ferner weist die Zuführanordnung 164 zum Zuführen feiner Teilchen eine auf der Zuführleitung 168 angeordnete Befestigungsmanschette 166, einen auf dieser Befestigungsmanschette 166 angeordneten Vorratsbehälter 165 für die feinen Teilchen sowie eine Ausstoßstange 167 auf, die dazu befähigt ist, sich durch die Zuführleitung 168 hindurch hin- und herzubewegen.

Der Vorratsbehälter 165 für die feinen Teilchen enthält die zu verteilenden feinen Teilchen und, nachdem sein Inhalt verbraucht und er daher leer geworden ist, wird er durch einen ähnlichen, feine Teilchen enthaltenden Behälter ersetzt.

Die Befestigungsmanschette 166 kann sich gemeinsam mit dem Vorratsbehälter 165 für die feinen Teilchen um die Achse der Zuführleitung 168 drehen. Während des Betriebs der Vorrichtung ist die Befestigungsmanschette 166 so fixiert, daß der Mündungsbereich des Vorratsbehälters 165 für die feinen Teilchen nach abwärts weist, während er, wenn der Behälter 165 zu entfernen ist, zusammen mit der Befestigungsmanschette 166 gedreht wird, bis der Mündungsbereich des Behälters nach aufwärts weist, und dann wird der Behälter entsprechend dem mit Gewinde versehenen Bereich gedreht und entfernt. In diesem Zustand wird ein anderer Behälter 165 montiert, der feine Teilchen enthält.

Bei Betätigung des wie oben geschilderten Mechanismus ist es zum Zeitpunkt des Austausches eines Behälters 165 durch einen anderen nicht erforderlich, den Behälter so zu drehen, daß er auf dem Kopf steht, und dies bedeutet, daß keine feinen Teilchen verschüttet werden. Darüber hinaus ist es, weil der zur Behälterbefestigung dienende Bereich der Befestigungsmanschette 166 nach Entfernen des Behälters 165 nach unten weist, möglich zu verhindern, daß in der Luft schwebender Staub und dergleichen in die Zuführleitung 168 hineinfallt.

Die Ausstoßstange 167 dient dazu, die feinen Teilchen 24 in die Aufnahmekammer 155 für die feinen Teilchen zu stoßen, die von dem Vorratsbehälter 165 für die feinen Teilchen zu der Zuführleitung 168 überführt worden sind. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, werden durch eine nach links gerichtete Bewegung der Ausstoßstange 165 die feinen Teilchen in die Kammer 155 gestoßen, während sich darauffolgend die Stange nach rechts bewegt, bis sich ein Endbereich der Stange zu einer Stelle weiter als der Behälter 165 bewegt, wodurch es den feinen Teilchen erlaubt wird, in die Zuführleitung 168 eingebracht zu werden, woraufhin sich die Stange erneut nach links bewegt, um die feinen Teilchen in die Kammer 155 zu stoßen.

Bei der Vorrichtung 150 zum Verteilen feiner Teilchen gemäß dieser fünften Ausführungsform gehen die feinen Teilchen 24, welche aus dem Vorratsbehälter 165 für die feinen Teilchen in die Aufnahmekammer 155 zum Aufnehmen der feinen Teilchen mit Hilfe der Ausstoßstange 167 eingebracht worden sind, durch den Zwischenraum hindurch, der zwischen der Innenwand der Trichterdüse 152 und dem zwischenraumerzeugenden Element 153 ausgebildet ist, und werden von dem Vorderbereich der Trichterdüse 152 durch die feine röhrenförmige Düse 20 abgegeben.

Weil die feinen Teilchen in geeigneter Weise aus dein Vorratsbehälter 165 für die feinen Teilchen in die Aufnahmekammer 155 für die feinen Teilchen eingeführt werden, ist nicht zu befürchten, daß der Arbeitsvorgang aufgrund eines Mangels an feinen Teilchen unterbrochen wird. Darüber hinaus ist alles, was erforderlich ist, wenn die feinen Teilchen 24 aus dem Behälter 165 herausgelaufen sind, lediglich ein Austausch des Behälters 165 durch einen anderen Behälter 165, der feine Teilchen enthält, und somit besteht keine Befürchtung für eine Verzögerung des Arbeitsvorganges.

Außerdem ist es, weil die abgestuften Bereiche 162 an der Innenwand der Trichterdüse 162 ausgebildet sind, ganz unwahrscheinlich, daß der Abstand zwischen dem zwischenraumerzeugenden Element 153 und der Innenwand der Trichterdüse 152 zu eng wird, es liegt aber auch keinerlei Wahrscheinlichkeit vor, daß der Zwischenraum zu groß wird, weil die Zwischenraumsteuereinrichtung 163 vorgesehen ist. Infolge dessen wird eine geeignete Menge an feinen Teilchen kontinuierlich abgegeben.

Weiterhin wird es bei der Vorrichtung 150 zum Verteilen feiner Teilchen gemäß dieser Ausführungsform, weil weder ein oszillierendes piezoelektrisches Element noch ein Kugelpositionseinstellmechanismus in der Aufnahmekammer 155 für die feinen Teilchen vorhanden sind, leichter, die Zufuhr der feinen Teilchen zu bewerkstelligen.

Außerdem besteht die Möglichkeit, weil der Innendruck der Aufnahmekammer 155 für die feinen Teilchen mit der Ausdehnung und Zusammenziehung des Balges 154 mit Hilfe des Balgantriebsmechanismus 157 variiert, die feinen Teilchen zu verteilen.

Insbesondere kann bei der Vorrichtung 150 gemäß dieser Ausführungsform, weil eine mechanische Energiequelle für den Antrieb des Balges 154 verwendet wird, die Ansprechcharakteristik auf eine Änderung im Innendruck der die feinen Teilchen aufnehmenden Kammer 155 beschleunigt werden.

Wenn der Balg 154 ein metallischer Balg ist, dann kann die Resonanzfrequenz auf 50 Hz oder mehr gesetzt werden, und es ist möglich, den Strahlpuls zu beschleunigen, während eine volumetrische Änderung aufrechterhalten wird, die gleich derjenigen einer Gummimembrane ist.

Ferner oszilliert die Trichterdüse 152 gemeinsam mit der Oszillation des piezoelektrischen Elements 40, so daß den feinen Teilchen 24 Fluidität verliehen wird.

Gemäß der Vorrichtung 150 zum Verteilen feiner Teilchen gemäß dieser fünften Ausführungsform wird, ähnlich zu der Vorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben worden ist, weil die feinen Teilchen 24 ohne Zusammenballung dispergiert werden und aus dem Vorderbereich der Düse abgegeben werden, ein guter Verteilungszustand der Teilchen auf dem Substrat erzielt.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, weil die Verteilung der feinen Teilchen sich nicht auf die Suspension und Diffusion stützt, welcher die Schwerkraft der feinen Teilchen zugrunde liegt, den Vorderbereich der Düse zum Abgeben der feinen Teilchen extrem nahe an das Substrat heranzubringen, und daher wird es möglich, erforderlichenfalls eine Steuerung für ein teilweises Absetzen der Teilchen auf dem Substrat zu realisieren.

Darüber hinaus ist es möglich, weil die feinen Teilchen nicht suspendiert sind und weil der Abstand zwischen der Düse und dem Substrat kurz ist, die meisten der abgegebenen feinen Teilchen effektiv auf dem Substrat zu verteilen. Infolge dessen ist die Effizienz der Anwendung der feinen Teilchen außerordentlich hoch.

Ferner ist es, weil die feinen Teilchen sich nicht zusammenballen, nicht notwendig, die Teilchen in einem Lösungsmittel dispergiert zu halten, und infolge dessen besteht weder eine Notwendigkeit zur Verwendung von flüssigem "Flon" (Chlorfluorkohlenwasserstoff) noch eine Notwendigkeit zur Verwendung von Wasser. Daher treten keinerlei Umweltprobleme auf und es ist nicht notwendig, Vorrichtungen wie etwa ein Heizgerät und ein Gebläse zu verwenden. Somit ist es bei einer extrem einfachen Konstruktionsweise möglich, eine Reduzierung der Abmessungen und der Kosten zu erzielen. Außerdem kann, weil es nicht notwendig ist, den Abstand zwischen der Düse und dem Substrat zum Verteilen der feinen Teilchen groß zu halten, eine weitere Reduzierung der Abmessungen der Vorrichtung erreicht werden.

Ferner ist, weil die restlichen feinen Teilchen nicht bei jedem Austausch des Substrats herausgeleert werden müssen, nicht nur die für die Verteilung der feinen Teilchen erforderliche Arbeitszeit kurz, sondern es ist ebenfalls möglich, eine kontinuierliche Betriebsweise durchzuführen. Dies stellt einen ganz erheblichen Vorteil bei der industriellen Produktion dar.

Versuchsbeispiel

Bei Verwendung der Vorrichtung 143 (Fig. 16) zum Verteilen feiner Teilchen, wie oben erläutert, als eine herkömmliche Vorrichtung und der Vorrichtung 86 zum Verteilen feiner Teilchen gemäß der vierten Ausführungsform, wie oben beschrieben, wurden Spalt-Abstandshalter mit einem Durchmesser von 6 µm auf Glassubstrate gestreut und der Zustand ihrer Verteilung wurde beobachtet.

Fig. 12 zeigt den Verteilungszustand, der unter Verwendung einer herkömmlichen Vorrichtung erzielt wird, während Fig. 13 den Verteilungszustand zeigt, der unter Verwendung der Vorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform erreicht wird.

Aus den Fig. 12 und 13 ergibt sich eindeutig, daß gemäß der herkömmlichen Vorrichtung viele der Spalt-Abstandshalter sich zusammenballen und nicht gleichförmig verteilt werden, daß jedoch bei der Vorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform die Spalt-Abstandshalter ohne Zusammenballung gleichförmiger verteilt werden.

Wie weiter oben erläutert, ist die Vorrichtung zum Verteilen feiner Teilchen gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem zylindrischen Körper, einer Trichterdüse, die an dem unten befindlichen Teil des zylindrischen Körpers vorgesehen ist, und mit einer Ventilvorrichtung ausgestattet, die ein zwischenraumerzeugendes Element aufweist, das so angeordnet ist, daß ein größerer Zwischenraum als der Durchmesser der feinen Teilchen zwischen ihr und der Innenwand der Trichterdüse gewährleistet ist, wobei aufgrund einer Oszillation der Trichterdüse und/oder des zwischenraumerzeugenden Elementes die in der Trichterdüse aufgenommenen feinen Teilchen durch den oben genannten Zwischenraum hindurchgehen und aus dem Vorderbereich der Düse abgegeben werden.

Weil die innerhalb der Trichterdüse vorhandenen feinen Teilchen nach und nach aus dem Vorderbereich der Düse abgegeben werden, ist es möglich, zusammenballungsfreie feine Teilchen auf die Oberfläche eines Substrats oder dergleichen in einem guten Verteilungszustand aufzustreuen.

Die feinen Teilchen müssen nicht in einem Lösungsmittel wie flüssigem "Flon" (Chlorfluorkohlenwasserstoff) oder Wasser dispergiert gehalten werden. Dies ist vom Standpunkt des Umweltschutzes außerordentlich wünschenswert. Darüber hinaus ist keine Ausrüstung für eine Lösungsmittelverdampfung erforderlich, so daß es möglich ist, die angestrebte Reduzierung hinsichtlich Abmessungen und Kosten zu erzielen.

Gemäß der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, weil die feinen Teilchen verteilt werden können, ohne sich auf Diffusion zu stützen, welcher die Schwerkraft der Teilchen zugrundeliegt, den Abstand zwischen der Düse und dem Substrat, auf welchem die Teilchen abzusetzen sind, erheblich zu verkürzen.

Infolge dessen kann der Bereich für die Absetzung der feinen Teilchen vermindert werden und es wird möglich, die feinen Teilchen lediglich auf einem erwünschten Oberflächenbereich des Substrats abzusetzen. Ferner kann eine große Anzahl der von der Düse abgegebenen feinen Teilchen auf dem Substrat abgesetzt werden und somit die Effizienz der Anwendung der feinen Teilchen verbessert werden. Außerdem können die Abmessungen der Vorrichtung erheblich vermindert werden. Ferner läßt sich die Arbeitszeit, die für die Verteilung und Absetzung der feinen Teilchen notwendig ist, erheblich verkürzen. Weil keine Notwendigkeit dafür vorliegt, einen Schritt des Herausleerens und des Entfernens der restlichen feinen Teilchen bei jedem Austausch des Substrats vorzusehen, ist es möglich, eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Effizienz der Anwendung der feinen Teilchen und eine weitere Verkürzung der Arbeitszeit zu erreichen. Darüber hinaus ergibt sich eine verbesserte Massenproduktivität und eine Verminderung eines ungünstigen Einflusses auf die Umwelt.

Weil die feinen Teilchen zusammen mit einem Hochgeschwindigkeitsluftstrom durch einen sehr engen Zwischenraum hindurch abgegeben werden, werden die Teilchen in einem überaus zufriedenstellenden Zustand verteilt und abgegeben.

Darüber hinaus wird, weil die feinen Teilchen bereits dann zum Oszillieren veranlaßt werden, wenn sie innerhalb der Vorrichtung zum Verteilen der feinen Teilchen aufgenommen werden, ihre Zusammenballung während des Aufnehmens verhindert.

In dem Falle, in dem eine Änderung des Innendrucks des zylindrischen Körpers zum Oszillieren der Ventilvorrichtung benutzt wird, ist es möglich, die Abgabe und Verteilung der feinen Teilchen leicht und mit hoher Effizienz zu bewerkstelligen.

Darüber hinaus ist es möglich, daß dann, wenn die Abgabe der feinen Teilchen durch die Ventilvorrichtung gestoppt worden ist, die feinen Teilchen, welche gerade durch die Ventilvorrichtung hindurchgegangen sind und die jetzt unnötig sind, zu dem zylindrischen Körper zurückgebracht werden, wodurch die Abgabe von feinen Teilchen im Überschuß herabgesetzt werden kann.

In diesem Zusammenhang wird es, wenn eine Druckreguliereinrichtung zum Erzeugen der Druckänderung verwendet wird, leichter, die Druckänderung zu steuern, das heißt, die Abgabe der feinen Teilchen kann viel genauer eingestellt werden.

Wenn die Druckänderung durch die Zufuhr von pulsierender Luft erzeugt wird, ist es möglich, die Abgabe der feinen Teilchen in einer wesentlich zufriedenstellenderen Art und Weise zu bewirken.

In dem Falle, daß die feinen Teilchen abgegeben werden, während eine Druckänderung im Inneren des zylindrischen Körpers erzeugt wird, wenn das Innere des zylindrischen Körpers in eine Mehrzahl von Kammern durch eine Membrane oder Membranen unterteilt ist, die dazu befähigt ist oder sind, eine Druckübertragung in einer solchen Art und Weise zu ermöglichen, daß zumindest eine Kammer, mit welcher die Druckreguliereinrichtung verbunden ist, und eine Kammer, welche die feinen Teilchen enthält, voneinander unterschiedlich sind, dann besteht die Möglichkeit, eine Rückströmung der feinen Teilchen zu der Druckreguliereinrichtung hin zu verhindern.

Ferner besteht die Möglichkeit, wenn die Ventilvorrichtung durch einen kugelförmigen Körper gebildet ist, eine sehr einfache Konstruktionsweise zu erreichen, welche in bedeutendem Maße zur Reduzierung der Kosten für die Vorrichtung beiträgt.

Wenn die Ventilvorrichtung mit einer oszillierenden Einrichtung versehen ist, kann außerdem die Menge der abgegebenen feinen Teilchen sehr genau eingehalten werden.

Gleichfalls kann eine derartige hochgenaue Abgabemenge der feinen Teilchen auch dadurch erzielt werden, daß eine oszillierende Einrichtung auf der Trichterdüsenseite vorgesehen wird.

In diesem Zusammenhang ist es möglich, wenn ein mit einem hochfrequenten Strom beaufschlagtes piezoelektrisches Element als die oszillierende Einrichtung verwendet wird, die Menge der abgegebenen feinen Teilchen in einer sehr zufriedenstellenden Art und Weise einzustellen.

Wenn eine dünne röhrenförmige Düse an dem Vorderbereich der Trichterdüse vorgesehen ist, ist es möglich, die feinen Teilchen mit einer höheren Geschwindigkeit abzugeben und infolge dessen den Verteilungszustand der Teilchen zu verbessern. Diese Wirkung kann insbesondere noch dadurch verbessert werden, daß die Länge der feinen röhrenförmigen Düse auf 5 mm oder mehr festgesetzt wird.

Wenn außerdem ein Monitor zum Ermitteln bzw. eine Einrichtung zum Messen der Menge der abgegebenen feinen Teilchen an dem Vorderbereich der Trichterdüse vorgesehen wird, dann läßt es sich durch eine Rückkopplung der erhaltenen Daten ermöglichen, die Menge der abgegebenen feinen Teilchen auf einem geeigneten Wert aufrechtzuerhalten.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist insbesondere dann sehr brauchbar, wenn der Teilchendurchmesser nicht größer als 10 µm ist, und es ist in diesem Falle zweckmäßig, eine Düse zum Abgeben der feinen Teilchen mit einem Innendurchmesser zu verwenden, der nicht größer als 500 µm ist.

Es läßt sich feststellen, daß die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere dann geeignet ist, wenn die feinen Teilchen Spalt-Abstandshalter sind, die zwischen den Substraten einer Flüssigkristallanzeige angeordnet sind.

Ferner besteht die Möglichkeit, wenn zwischenraumerzeugende, abgestufte Bereiche an der Oberfläche des zwischenraumerzeugenden Elementes oder der Trichterdüse ausgebildet sind, eine Minimalbreite des Zwischenraums für die Passage der feinen Teilchen durch ihn hindurch zu gewährleisten. Hinzu kommt, daß, weil das zwischenraumerzeugende Element zentral in Bezug auf die Trichterdüse angeordnet werden kann, es möglich ist, die Menge der abgegebenen feinen Teilchen angemessen und konstant aufrechtzuerhalten.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zum Verteilen von feinen Teilchen, mit folgenden Merkmalen:
    1. - ein zylindrischer Körper (12);
    2. - eine Trichterdüse (14), die an dem unten befindlichen Teil des zylindrischen Körpers (12) vorgesehen ist;
    3. - und eine Ventilvorrichtung (16) mit einem zwischenraumerzeugenden Element, das so angeordnet ist, daß ein Zwischenraum (21) zwischen ihm und der Innenwand der Trichterdüse (14) gebildet ist, wobei dieser Zwischenraum (21) größer als der Durchmesser der feinen Teilchen ist,
    4. - wobei durch Oszillation der Trichterdüse (14) und/oder des zwischenraumerzeugenden Elementes die innerhalb der Trichterdüse vorhandenen feinen Teilchen durch diesen Zwischenraum (21) hindurchgehen und aus einem Vorderbereich der Trichterdüse (14) abgegeben werden.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischenraumerzeugende Element durch eine Änderung des Innendruckes des zylindrischen Körpers (12) zum Oszillieren bringbar ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Druckreguliereinrichtung zum Einstellen des Innendruckes des zylindrischen Körpers (12) aufweist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Innendruckes des zylindrischen Körpers (12) durch Zuführen von pulsierender Luft in den zylindrischen Körper (12) induzierbar ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des zylindrischen Körpers (50) mit Hilfe einer oder mehrerer, zur Druckübertragung befähigten Membrane oder befähigter Membranen (72) in eine Mehrzahl von Kammern (78, 80) in einer solchen Art und Weise unterteilt ist, daß wenigstens eine Kammer (78), mit welcher die Druckreguliereinrichtung verbunden ist, und wenigstens eine Kammer (80), in welcher die feinen Teilchen aufgenommen sind, voneinander unterschiedlich sind.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung (16) ein Kugelventil ist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung (16; 58) mit einer Oszillationseinrichtung (68) versehen ist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trichterdüse (14) mit einer Oszillationseinrichtung versehen ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillationseinrichtung durch ein piezoelektrisches Element (68) verwendet wird, das mit einem hochfrequenten Strom beaufschlagbar ist.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Vorderbereich der Trichterdüse (14) eine dünne, röhrenförmige Düse (20) vorgesehen ist.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Vorderbereich der Trichterdüse (14) ein Monitor zum Ermitteln der Menge der abgegebenen feinen Teilchen vorgesehen ist.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Düse (20) zum Abgeben der feinen Teilchen nicht größer als 500 µm ist.
  13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der feinen Teilchen nicht größer als 10 µm ist.
  14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der dünnen röhrenförmigen Düse (20) nicht kleiner als 5 mm ist.
  15. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 143, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Teilchen Spalt-Abstandshalter (24) sind, die zwischen Substraten einer Flüssigkristallanzeige angeordnet sind.
  16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß abgestufte Bereiche (162) zum Bilden des Zwischenraumes an der Oberfläche des zwischenraumerzeugenden Elementes (153) oder der Trichterdüse (152) ausgebildet sind.






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