(57)【要約】  本発明は、粒状材料（１６）を貯蔵するためのリザーバ（１２）と、ドージングディスク（２０）と、吸引装置（２４）とを備える、粒状材料（１６）をドージングするためのドージング装置（１０）に関する。ドージングディスク（２０）は、回転軸線（２２）を中心に回転可能である。リザーバ（１２）は、ドージングディスク（２０）に面したドージング開口（１４）を有し、ドージング開口（１４）は、ドージングディスク（２０）の表面と、ドージング開口（１４）を包囲する表面（２６）との間にドージングギャップが形成されるように、ドージングディスク（２０）の上方に配置されている。ドージング開口（１４）は、回転軸線(２２)に関して偏心的に配置されている。吸引装置（２４）は、ドージングディスク(２０)に面した開口(２５)を有し、開口（２５）は、ドージングディスク（２０）の上方に配置されておりかつ同様に回転軸線(２２)に関して偏心的に配置されている。ドージングギャップのサイズは、粒状材料（１６）の粒子（１７）の単層（１８）が、リザーバ（１２）からドージング開口（１４）を通ってドージングディスク（２０）の表面にドージングされるように選択される。吸引装置（２４）は、ドージングディスク（２０）の回転によって粒子（１７）が吸引装置（２４）へ搬送されるときに粒子（１７）の単層（１８）が吸引装置（２４）へ吸い込まれかつガス流と混合されるように、構成および配置されている。本発明の別の態様は、このようなドージング装置を含む噴霧装置および粒状材料を基板に提供する方法に関する。
2020515400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状材料（１６）をドージングするためのドージング装置（１０）であって、
前記粒状材料（１６）を貯蔵するためのリザーバ（１２）と、
ドージングディスク（２０）と、
吸引装置（２４）と、を備え、
前記ドージングディスク（２０）は、回転軸線（２２）を中心に回転可能であり、
前記リザーバ（１２）は、前記ドージングディスク（２０）に面したドージング開口（１４）を有し、
該ドージング開口（１４）は、前記ドージングディスク（２０）の表面と、前記ドージング開口（１４）を包囲する表面（２６）との間にドージングギャップが形成されるように、前記ドージングディスク（２０）の上方に配置されており、前記ドージング開口（１４）は、前記回転軸線（２２）に対して偏心的に配置されており、
前記吸引装置（２４）は、前記ドージングディスク（２０）に面した開口（２５）を有し、該開口（２５）は、前記ドージングディスク（２０）の上方に配置されておりかつ同様に前記回転軸線（２２）に対して偏心的に配置されており、
前記ドージングギャップのサイズは、前記粒状材料（１６）の粒子（１７）の単層（１８）が、前記リザーバ（１２）から前記ドージング開口（１４）を通って前記ドージングディスク（２０）の表面へドージングされるように選択されており、
前記吸引装置（２４）は、前記ドージングディスク(２０)の回転によって前記粒子（１７）が前記吸引装置（２４）へ搬送されたときに前記粒子（１７）の前記単層（１８）が前記吸引装置（２４）へ吸い込まれかつガス流と混合されるように構成および配置されている、
粒状材料（１６）をドージングするためのドージング装置（１０）。
【請求項２】
前記ドージングディスク（２０）は、０〜５μｍの範囲の表面平坦度を有するかつ／または０．１〜４μｍの範囲の表面粗さを有することを特徴とする、請求項１記載のドージング装置（１０）。
【請求項３】
前記表面が、複数の窪み（３４）を有するように、前記ドージングディスク（２０）の前記表面はパターン化されており、前記窪み（３４）の形状は、前記粒状材料（１６）のちょうど１つの粒子（１７）が前記窪み（３４）のうちの１つに嵌合するように選択されていることを特徴とする、請求項１または２記載のドージング装置（１０）。
【請求項４】
前記ドージングギャップのサイズは、前記粒子（１７）の平均直径より大きくかつ前記粒子（１７）の前記平均直径の２倍以下であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のドージング装置（１０）。
【請求項５】
前記吸引装置（２４）は、ベンチュリノズルであることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のドージング装置（１０）。
【請求項６】
ドージングされる粒子（１７）の量は、前記ドージングディスク（２０）の回転速度、前記ドージング開口（１４）の形状、前記回転軸線（２２）と前記ドージング開口（１４）の中心との間の距離、から選択されたパラメータおよびこれらのパラメータのうちの少なくとも２つの組合せを選択することによって制御されることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のドージング装置（１０）。
【請求項７】
前記リザーバ（１２）は、前記ドージング開口（１４）の近くの前記粒状材料（１６）の前記粒子（１７）を撹拌するための撹拌機（２８）を有することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のドージング装置（１０）。
【請求項８】
基板（１１２）の表面に粒状材料（１６）を提供するための噴霧装置（１００）であって、該噴霧装置（１００）は、請求項１から７までのいずれか１項記載のドージング装置（１０）であって、前記粒状材料（１６）を含むガス流を供給する、ドージング装置（１０）と、少なくとも１つのノズル（１０８）と、前記ドージング装置（１０）を前記少なくとも１つのノズル（１０８）に接続する少なくとも１つの供給ライン（１０４）と、前記少なくとも１つのノズル（１０８）に対して基板（１１２）を移動させるための手段と、を備える、基板（１１２）の表面に粒状材料（１６）を提供するための噴霧装置（１００）。
【請求項９】
前記噴霧装置（１００）は、前記粒状材料（１６）の前記粒子（１７）を静電的に帯電させるための手段を備えることを特徴とする、請求項８記載の噴霧装置（１００）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの供給ライン（１０４）は、前記粒子（１７）が、前記少なくとも１つの供給ライン（１０４）の導電性材料との衝突によって帯電させられるように、少なくとも部分的に導電性材料から構成されていることを特徴とする、請求項９記載の噴霧装置（１００）。
【請求項１１】
前記噴霧装置（１００）は、前記少なくとも１つのノズル（１０８）に振動を加えるように構成および配置された振動システムを備えることを特徴とする、請求項８から１０までのいずれか１項記載の噴霧装置（１００）。
【請求項１２】
前記基板（１１２）までの前記少なくとも１つのノズル（１０８）の距離は、２５ｍｍ〜５００ｍｍであることを特徴とする、請求項８から１１までのいずれか１項記載の噴霧装置（１００）。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのノズル（１０８）の開放角度、前記基板（１１２）までの前記少なくとも１つのノズル（１０８）の距離、および２つ以上のノズルが存在する場合の、２つのノズル（１０８）の間の距離は、前記少なくとも１つのノズル（１０８）によって、前記粒状材料（１６）を含むエアロゾルスプレー（１１０）が発生させられる際に、前記エアロゾルスプレー（１１０）が、前記基板（１１２）の全幅をカバーしており、かつ、２つ以上のノズル（１０８）が存在する場合には、２つのノズル（１０８）によって発生させられる前記エアロゾルスプレー（１１０）の間に重なり合いが存在しないように選択されていることを特徴とする、請求項８から１２までのいずれか１項記載の噴霧装置（１００）。
【請求項１４】
前記噴霧装置（１００）は、少なくとも２つのノズル（１０８）を有し、各ノズル（１０８）は、供給ライン（１０４）を介して前記ドージング装置（１０）に接続されており、全ての前記ノズル（１０８）の前記供給ライン（１０４）の長さは等しいことを特徴とする、請求項８から１３までのいずれか１項記載の噴霧装置（１００）。
【請求項１５】
前記噴霧装置（１００）は、噴霧チャンバ（１０２）を有し、前記少なくとも１つのノズル（１０８）は前記噴霧チャンバ（１０２）内に配置されており、前記噴霧チャンバ（１０２）は、前記基板（１１２）を収容するように構成されており、前記噴霧チャンバ（１０２）は、前記粒状材料（１６）の過剰な粒子を閉じ込めるように構成されていることを特徴とする、請求項８から１４までのいずれか１項記載の噴霧装置（１００）。
【請求項１６】
基板（１１２）の表面に粒状材料（１６）を提供する方法であって、請求項８から１５までのいずれか１項記載の噴霧装置（１００）に粒状材料（１６）および基板（１１２）を供給する工程と、前記噴霧装置（１００）を使用して前記基板（１１２）の表面に前記粒状材料（１６）を提供する工程とを含む、基板（１１２）の表面に粒状材料（１６）を提供する方法。
【請求項１７】
前記基板（１１２）は、光学装置（２００）の基板であり、前記粒状材料（１６）の粒子（１７）は、前記光学装置（２００）の２つの基板を分離させるためのスペーサ（２１０）であることを特徴とする、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記粒状材料（１６）は、前記噴霧装置（１００）の前記ドージング装置（１０）において窒素ガスと混合されることを特徴とする、請求項１６または１７記載の方法。
【請求項１９】
前記基板（１１２）は、スマートガラスの基板であることを特徴とする、請求項１６から１８までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒状材料を貯蔵するためのリザーバと、ドージングディスクと、吸引装置とを備える、粒状材料をドージングするための装置に関する。本発明の別の態様は、このようなドージング装置を含む噴霧装置および粒状材料を基板の表面に提供する方法に関する。
【０００２】
R.Baetens他によるレビュー記事“Properties, requirements and possibilities of smart windows for dynamic daylight and solar energy control in buildings : A state-of-the-art review”、Solar Energy Materials & Solar Cells 94(2010)、第８７〜１０５頁には、ティンタブル・スマートガラスが記載されている。スマートガラスは、エレクトロクロミズムに基づく装置、液晶（ＬＣ）装置および電気泳動または懸濁粒子装置などの、光の透過率を調節するための複数の技術を利用することができる。液晶ベースの装置は、透過率の変化を生じる電場を提供することによって、２つの導電性電極の間の液晶分子の向きの変化を利用する。
【０００３】
ＬＣＤディスプレイ装置などの公知の液晶装置は、２つの基板を有し、２つの基板の間に挟まれた液晶層を備える。液晶層の適切な厚さを維持するために、スペーサがギャップ内に分配されている。一般的に、スペーサは、４μｍ〜５０μｍの直径を有する球形を有し、ＬＣＤディスプレイの場合、一般的に４μｍ〜５μｍのスペーサ直径が使用され、ＬＣウインドウの場合、一般的に１０μｍ〜５０μｍのスペーサ直径が使用される。
【０００４】
米国特許第７６９２７５８号明細書（US 7,692,758 B2）には、スペーサを分配するための方法および装置が記載されている。装置は、研削されるステージを有し、スペーサが分配される基板は、ステージに配置されていてもよい。移動させられてもよいノズルユニットは、ステージの上方に配置されている。微粉の形式のスペーサは、空気または窒素などのガスの空気流によってノズルへ搬送される。ノズルの端部における電極は、空気において負イオンを生じ、スペーサを帯電させる。帯電させられたスペーサは、互いの間の斥力によって、規則的な間隔で、研削された基板に分配させられる。典型的なスペーサ密度は、ｍｍ2当たり１０〜２０００粒子の範囲である。
【０００５】
規則的なスペーサ分布を達成するために、ノズルへのスペーサの均一な供給が必要である。独国特許出願公開第４２３７１１１号明細書（DE 42 37 111 A1）から、微粉の層による対象物のコーティングのための装置が公知である。粉末は、リザーバからプレート上へ排出され、プレートは、粉末をホッパ内へ排出するために振動する。粉末および空気が混合チャンバへ供給され、次いで、粉末を含む空気流が、混合チャンバに接続されたノズルへ供給される。
【０００６】
ＬＣウィンドウを含むウィンドウは、通常、典型的なＬＣＤディスプレイより大きく、数平方メートルを超える面積を有することがある。液晶ベースのスマートガラスの場合、大きなサイズと、ウィンドウにおいて容易に検出される光学的欠陥とにより、スペーサの均一な分配は困難である。
【０００７】
液晶ベースのスマートガラスは、単位面積当たりのスペーサの数の低い標準偏差でかつスペーサの凝集が全くまたは少なくとも実質的に存在せずに、スペーサが規則的な形式で分配されることを要求する。複数のスペーサの凝集は、直接的に目に見え、回避されなければならない。さらに、スペーサの数の標準偏差は、スペーサがほとんどまたは全く存在しない領域を回避するために低くなければならない。このような領域は、ギャップサイズのばらつきを生じ、視覚的人工産物を生じる。
【０００８】
スペーサを分配するための公知の装置は、単位面積当たりのスペーサの数の必要な僅かな標準偏差およびスペーサの凝集の必要とされる僅かな数を達成することはできない。したがって、液晶装置のためのスペーサなどの粒状材料の粒子をドージングするための改良されたドージング装置が必要とされている。さらに、基板をコーティングするために必要な量のスペーサを排出するために要求される時間（タクトタイム）を短縮することができるドージング装置が必要とされている。
【０００９】
粒状材料をドージングするためのドージング装置が提案される。ドージング装置は、粒状材料を貯蔵するためのリザーバと、ドージングディスクと、吸引装置とを備える。ドージングディスクは、回転軸線を中心に回転可能である。リザーバは、ドージングディスクに面したドージング開口を有し、ドージング開口は、ドージングディスクの表面と、ドージング開口を包囲する表面との間にドージングギャップが形成されるように、ドージングディスクの上方に配置されている。ドージング開口は、回転軸線に対して偏心的に配置されている。吸引装置は、ドージングディスクに面した開口を有し、吸引装置の開口は、ドージングディスクの上方に配置されておりかつ同様に回転軸線に対して偏心的に配置されている。ドージングギャップのサイズは、粒状材料の粒子の単層が、リザーバからドージング開口を通ってドージングディスクの表面へドージングされるように選択されており、吸引装置は、ドージングディスクの回転によって粒子が吸引装置へ搬送されるときに、粒子の単層が、吸引装置へ吸い込まれ、ガス流、好ましくは一定のガス流と混合されるように構成および配置されている。
【００１０】
粒状材料の粒子は、リザーバからドージング開口を通ってドージングディスクへ排出される。ドージング開口がドージングディスクの上方に配置されているので、粒子は、重力によってドージングディスクへ落下する。粒子の排出は、リザーバに配置された撹拌機によって補助されてもよい。
【００１１】
ドージング開口の形状が円形であるならば、ドージング開口の直径は、好ましくは２ｍｍ〜２０ｍｍ、特に好ましくは５〜１０ｍｍに選択される。代替的に、ドージング開口は、あらゆるその他の形状であってもよく、ドージング開口のサイズは、最大寸法として規定され、最大寸法は、好ましくは、この寸法を通って延びる線がドージングディスクの回転軸線と交差するように向けられている。例えば、ドージング開口は、楕円形を有してもよい。
【００１２】
ドージング開口の中心は、ドージングディスクの回転軸線に関して偏心的に配置されている。ドージング開口の中心と、回転軸線との間の距離は、好ましくは、１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲である。吸引装置の開口の中心の距離は、ドージング開口のものと同じであるように選択される。吸引装置の開口の直径は、吸引装置の開口の直径がドージング開口の直径と同じであるまたはドージング開口の直径より僅かに大きくなるように、ドージング開口のサイズに適応させられている。ドージング開口の直径より大きくなるように吸引装置の開口の直径を選択することによって、環境ガス（空気）の吸込みが増大される。
【００１３】
ドージングディスクへ排出される粒子は、ドージングディスクの回転によって吸引装置へ搬送される。ドージング開口を包囲する壁部と、ドージングディスクの表面との間の距離は、ドージングギャップのサイズを規定している。ドージングギャップのサイズは、粒子の単層のみがドージングディスクによって搬送されるように選択される。ドージング開口の表面は、粒子のあらゆる別の層がドージングディスクの回転に追従することを妨害し、これにより、吸引装置へのさらなる粒子の搬送を妨害するスキージのように機能する。粒子の単層のみが、規定された幅および高さを有するドージングディスクへ排出される。次いで、この単層は、吸引装置へ搬送される。単層の幅は、ドージング開口の直径によって規定され、高さは、粒子のサイズによって規定される。
【００１４】
粒子のサイズは、粒子の直径として規定される。粒子が球形を有さないならば、粒子のサイズは、粒子の最大可能円周の直径として規定されてもよい。理想的には、粒状材料の全ての粒子が同じサイズを有する。一般的に、粒状材料の粒子は、あるサイズ分布を有する。以下では、“粒子のサイズ”という用語は、粒子の平均サイズを意味する。光学装置において使用されるスペーサの場合、粒子直径は、一般的に公称粒径の±１．０％の小さな公差のみを有する。
【００１５】
ドージングディスクが回転させられているとき、ドージングギャップのサイズが、１０μｍ未満、好ましくは５μｍ未満、特に好ましくは２μｍ未満だけ変化するように、ドージングディスクは平坦な表面を有しかつドージング開口はドージングディスクに関して配置されている。
【００１６】
ドージングディスクの回転速度は、好ましくは、５〜２０ｒｐｍの範囲である。
【００１７】
好ましくは、ドージングディスクの表面粗さＲａは、０．１〜４μｍの範囲、特に好ましくは、２〜３．５μｍの範囲である。Ｒａは、線プロフィルに沿って測定された表面粗さの算術平均である。
【００１８】
表面粗さは、ドージングギャップサイズのばらつきを好ましい範囲内に保つために、大きすぎてはならない。ドージングディスクと、粒状材料の粒子とのある摩擦は、粒子がドージングディスクから滑ることを防止するために有利であると考えられる。表面に規定された粗さを提供することによって、粒子は、より高い回転速度において振り落とされることが防止される。
【００１９】
ドージングディスクの適切な材料は、ステンレス鋼である。
【００２０】
好ましくは、表面が複数の窪みを有するように、ドージングディスクの表面はパターン化されており、窪みの形状は、粒状材料のちょうど１つの粒子が窪みのうちの１つに嵌合するように選択されている。粒状材料の粒子が球形であるならば、窪みは、好ましくは、粒径の５０％以上の深さを有する窪みの場合、粒子の直径と等しいまたは粒子の直径より僅かに大きい直径を有する球形を有する。粒径の５０％未満の深さを有する窪みの場合、窪みの直径は、粒子直径より小さく選択されてもよい。
【００２１】
粒子の単層の均一さは、さらに、パターン化された表面を有するドージングディスクの使用によって高められる。各窪みは、粒状材料のちょうど１つの粒子のためのスペースを規定している。加えて、ドージング開口を包囲する壁部は、スキージとして機能し、粒子のあらゆる付加的な層を拭い取る。
【００２２】
ドージングディスクの表面がパターン化されていないならば、ギャップのサイズは、ドージングディスクの表面と、ドージング開口を包囲する壁部との間の最短距離によって規定される。ドージングディスクの表面がパターン化されているならば、ギャップのサイズが、ドージングディスクの表面と、ドージング開口を包囲する壁部との間の最短距離と、窪みの深さとの合計によって規定されるように、窪みの深さが考慮されなければならない。全ての窪みが同じ深さを有さないならば、平均深さが用いられる。
【００２３】
粒子の単層のみをドージング開口の下方から吸引装置へ搬送させるために、ドージングギャップのサイズは、粒子の平均直径より大きくかつ粒子の平均直径の２倍以下であるように選択される。
【００２４】
吸引装置は、好ましくは、ベンチュリノズルとして構成されている。空気または窒素などの、空気の流れがベンチュリノズルに提供されると、粒子は、ドージングディスクに面した開口を通る側部流としてベンチュリノズルへ吸い込まれる。流れは、圧力および流量によって規定されてもよい。空気流の圧力は、好ましくは、０．１〜２ｂａｒの範囲、特に好ましくは、０．２５〜１ｂａｒの範囲である。
【００２５】
単位時間当たりのドージングされる粒子の量は、好ましくは、ドージングディスクの回転速度、ドージング開口のサイズおよび形状、回転軸線とドージング開口の中心との間の距離、から選択されたパラメータおよびこれらのパラメータのうちの少なくとも２つの組合せを選択することによって制御される。
【００２６】
リザーバは、好ましくは、粒状材料の粒子を撹拌し、ひいてはドージングディスクへの粒子の排出を補助するための撹拌機を有する。好ましくは、撹拌機は、ドージング開口の近くに配置されている。
【００２７】
さらに、少なくともドージング開口の近くにおける内壁のリザーバの材料は、ポリマなどの、非導電性材料から形成されていることが好ましい。撹拌機は、リザーバの内壁をこすり、これにより、別の粒子を解放してもよい。非導電性材料を使用することにより、導電性粒子による粒状材料の汚染が回避される。液晶セルの製造において使用するためのドージングスペーサの場合、セルの２つの基板の間の望ましくない電気的短絡が回避されるので、このことは有利である。
【００２８】
ドージング装置は、好ましくは、エンクロージャに配置されており、ドージングディスクは、好ましくは、窒素などの乾燥したかつ／または不活性の雰囲気中に収容されている。乾燥した環境は、粒子の塊を防止するまたは少なくとも減じる。窒素などの不活性雰囲気は、安全な乾燥環境を保証するために使用されてもよい。
【００２９】
発明の別の態様は、基板の表面に粒状材料を提供するための噴霧装置を提供する。噴霧装置は、前述のドージング装置のうちの１つを含む。ドージング装置は、粒状材料を含むガス流を供給する。噴霧装置は、さらに、少なくとも１つのノズルと、ドージング装置を少なくとも１つのノズルに接続する少なくとも１つの供給ラインと、少なくとも１つのノズルに対して基板を移動させるための手段とを備える。
【００３０】
少なくとも１つのノズルに対して基板を移動させるための手段は、例えば、コンベヤであってもよく、コンベヤは、基板を移動させるように構成および配置されている。コンベヤは、あらゆるローラ、ロールズ・オン・アクシスおよび／または（複数−単数）ベルトコンベヤであることができる。代替的に、基板を移動させるための手段は、真空チャックまたは浮動テーブルなどの基板キャリヤとして構成されてもよい。浮動テーブルにおいて、基板は、空気流によって持ち上げられかつ移動させられる。
【００３１】
噴霧装置は、スプレーバーを有してもよく、少なくとも１つのノズルがスプレーバーに取り付けられてもよい。少なくとも１つのノズルに対して基板を移動させるための手段は、スプレーバーを移動させる並進ステージとして構成されてもよい。少なくとも１つのノズルが、スプレーバーなしに取り付けられるならば、少なくとも１つのノズルが並進ステージに取り付けられてもよい。
【００３２】
さらに、スプレーバーは、並進ステージに取り付けられてもよい。このような実施の形態において、基板は、まず、上述のように基板を移動させるための手段を使用することによって噴霧チャンバ内へまたは噴霧チャンバ外へ搬送される。粒状材料の提供中、基板は静止したままであり、並進ステージは、少なくとも１つのノズルに対して基板を移動させるための手段として使用される。
【００３３】
好ましくは、基板を移動させるための手段は、少なくとも１つのノズルに対する基板の移動速度が２ｍ／分〜６ｍ／分の範囲であるように構成されている。
【００３４】
噴霧装置は、好ましくは、粒状材料の粒子を静電的に帯電させるための手段を備える。
【００３５】
好ましくは、粒子を静電的に帯電させるための手段は、少なくとも１つの供給ラインを有し、少なくとも１つの供給ラインは、粒子が、供給ラインの導電性材料との衝突によって帯電させられるように、少なくとも部分的に、導電性材料から構成されている。好ましくは、導電性材料は、大地電位に接続されている。粒子は、供給ラインの導電性材料の壁部と衝突しながらドージング装置から少なくとも１つのノズルへの移動中に静電的に帯電させられる（摩擦電気効果）。有利には、同じ電荷を有する粒子は、粒子間に斥力を示し、これは、粒子が集合するまたは塊になることを防止する。
【００３６】
好ましくは、基板は、噴霧装置において電気的に隔離されている。粒子は、基板の表面に付着する。粒子は、基板が上下逆さに反転されかつタップされたときにも付着する。ファンデルワールス力が粒子付着の原因であると考えられる。
【００３７】
好ましくは、噴霧装置は、振動システムを有する。振動システムは、少なくとも１つのノズルに振動を加えるように構成および配置されている。有利には、ノズルの詰まりのリスクがノズルの振動によって減じられる。好ましくは、少なくとも１つのノズルが噴霧バーに取り付けられており、噴霧バーは振動システムに取り付けられている。有利には、スプレーバーに取り付けられた全てのノズルに振動を加えるために、１つの振動システムのみが必要とされる。
【００３８】
噴霧装置は、好ましくは、基板までの少なくとも１つのノズルの距離を調節するための手段を有する。ノズルが噴霧バーに取り付けられてもよいので、距離を調節するための手段は、基板までの噴霧バーの距離が調節されるように構成および配置されてもよい。好ましくは、基板までの少なくとも１つのノズルの距離は、２５ｍｍ〜５００ｍｍの範囲、好ましくは１００ｍｍ〜３００ｍｍの範囲、最も好ましくは１５０〜２５０ｍｍの範囲で調節可能である。
【００３９】
少なくとも１つのノズルは、ノズルから出た粒子を含むガス流の形状を規定する開放角度を有する。少なくとも１つのノズルの開放角度、基板までの少なくとも１つのノズルの距離、および２つ以上のノズルが存在するならば、２つのノズルの間の距離は、好ましくは、少なくとも１つのノズルによって発生させられた粒状材料を含むエアロゾルスプレーが、基板の全幅をカバーするように選択される。好ましくは、２つ以上のノズルが存在するならば、２つのノズルによって発生させられるエアロゾルスプレーの間の重なり合いは存在しない。２つのノズルの間の距離は、ノズルステッチとも呼ばれる。
【００４０】
２つ以上のノズルが使用されるならば、２つのノズルのエアロゾルスプレーの重なり合いは回避されるべきである。なぜならば、重なり合う領域において、基板へ排出される粒子の濃度が高まるからである。同様に、２つのノズルの２つのエアロゾルスプレーの間のギャップは回避されるべきである。なぜならば、ギャップの領域に、粒子が排出されないまたは濃度の低い粒子のみが排出されるからである。
【００４１】
ドージング装置が２つ以上のノズルを有するならば、個々の供給ラインを介して各ノズルをドージング装置に接続することが好ましい。好ましくは、ディストリビュータがドージング装置に接続されており、各供給ラインはディストリビュータに接続されている。さらに、全てのノズルの全ての供給ラインは等しい長さであることが好ましい。全ての供給ラインの等しい長さを選択することによって、異なるノズル間の不規則さが回避され、基板におけるより均一な粒子分配が達成される。
【００４２】
粒状材料の粒子による周囲の汚染を回避するために、噴霧装置は、好ましくは、噴霧チャンバを有する。噴霧チャンバは、基板を収容するように構成されている。少なくとも１つのノズルおよび少なくとも１つのノズルに対して基板を移動させるための手段は、噴霧チャンバ内に配置されている。噴霧チャンバは、好ましくは、あらゆる過剰な粒子を噴霧チャンバ内に閉じ込めるためにシールされている。
【００４３】
さらに、噴霧チャンバは、好ましくは、噴霧チャンバが容易にクリーニングされてもよいように構成されている。容易なクリーニングのために、噴霧チャンバは、好ましくは、電解研磨されたステンレス鋼などの研磨された表面または同等の品質の表面を有する。噴霧チャンバの表面への粒子付着を回避するために、噴霧チャンバは、好ましくは、反発効果を生じるために、帯電防止性であるまたは粒子と等しく帯電させられている。
【００４４】
発明の別の態様において、基板の表面に粒状材料を提供する方法が提供される。方法は、説明された噴霧装置のうちの１つに粒状材料および基板を供給する工程と、噴霧装置を使用して基板の表面に粒状材料を提供する工程とを含む。
【００４５】
好ましくは、処理される基板は、液晶セルなどの光学装置の基板である。好ましくは、粒状材料の粒子は、光学装置の２つの基板を分離させるためのスペーサである。
【００４６】
光学装置は、スマートガラス、特に、液晶セルを有する液晶スマートガラスであってもよい。さらに、光学装置は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であってもよい。基板は、好ましくは、矩形であり、矩形の側部の長さは、５ｃｍ〜５００ｃｍの範囲、特に好ましくは４０ｃｍ〜４００ｃｍの範囲、最も好ましくは１００ｃｍ〜２５０ｃｍの範囲であってもよい。基板は、任意の形状であることができ、矩形は、最も高い粒子効率を生じると考えられる。例えば、両方の基板が同じ開始幅を有するが、三角形は、矩形よりも大きな“ギャップ”を有する。
【００４７】
本発明の装置および方法は、基板の表面に粒状材料を提供するために使用される噴霧装置および方法と比較して、より高い速度で粒状材料を排出することができる。これにより、タクトタイムの短縮が可能となる。タクトタイムは、所望の粒子分布で基板に粒状材料を排出するために必要とされる時間である。例えば、許容可能な分布を達成するために基板上でスペーサノズルを複数回旋回させることに基づく公知の装置は、約１４分のタクトタイムで１．８ｍ2の基板を処理することができる。提案された装置および方法は、約３０秒のタクトタイムで１．８ｍ2の基板の処理を可能にする。
【００４８】
好ましくは、粒状材料は、噴霧装置のドージング装置において窒素ガスと混合される。窒素は、乾燥した環境を保証するために好ましい。代替的に、圧縮されたクリーンな乾燥した空気が使用されてもよい。圧縮された乾燥した空気が推進物として適しているが、推進物として窒素を使用する追加的な利点は、酸素が存在しないことにより、潜在的な（ダスト）燃焼の発生の防止である。
【００４９】
提案されたドージング装置、提案された噴霧装置および提案された方法は、例えば、合成材料、特にポリマ、ガラスまたは金属から形成された広範囲の球形および非球形の粒状物のために使用されてもよい。適切な基板は、例えば、シングルシートまたはロール・トゥ・ロール用途における、ガラス、プラスチック、木材、金属、紙、厚紙、ＰＣＢ、ＬＣＤなどである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】ドージング装置の概略的な断面図である。
【図２】ドージング装置の斜視図である。
【図３】ドージングディスクへの粒子の排出を示す図である。
【図４】パターン化されたドージングディスクへの粒子の排出を示す図である。
【図５】噴霧装置の概略図である。
【図６】液晶セルの断面図である。
【図７】基板におけるスペーサ分配および検査区域を示す図である。
【００５１】
図１は、ドージング装置１０を概略的な断面図で示している。ドージング装置１０は、リザーバ１２、ドージングディスク２０および吸引装置２４を有する。リザーバ１２および吸引装置２４は、ドージングディスク２０の上方に配置されている。ドージングディスク２０は、鉛直方向回転軸線２２を中心に回転してもよい。
【００５２】
リザーバ１２は、ドージング開口１４に向かって通じた漏斗セクション１３を有する。ドージング開口１４は、ドージングディスク２０の上面に面している。リザーバ１２内には、粒状材料１６が貯蔵されている。粒状材料１６は、重力によってドージング開口１４を通ってドージングディスク２０へ排出される。図１の実施の形態において、粒状材料１６の排出を補助するためにリザーバ１２内に撹拌機２８が取り付けられている。撹拌機２８がリザーバ１２の内壁１５をこすることによる導電性粒子の発生を回避するために、少なくとも、撹拌機２８の近くの内壁１５の部分は、好ましくは、非導電性材料から形成されている。
【００５３】
粒状材料１６は、粒状材料１６の単層１８の形式でドージングディスク２０に排出される。単層１８は、ドージングディスク２０を回転させることによってドージング開口１４の下側から吸引装置２４へ搬送される。
【００５４】
吸引装置２４は、ドージングディスク２０に面した開口２５を有する。吸引装置２４内において、ガス圧力はドージングディスク２０の近くのガス圧力より減じられ、これにより、ガスの流れが吸引装置へ吸い込まれる。ガスの流れは、単層１８の粒子を吸引装置２４へ一緒に引き込み、ガスおよび粒子の混合物を生じる。ガスは、例えば、乾燥した空気または窒素である。
【００５５】
単層１８によって、確定された量の粒状材料１６の粒子が、吸引装置２４へ搬送され、次いで、確定された量のガスと混合され、これにより、僅かな偏差の確定された粒子密度を有するガスおよび粒子の混合物が形成される。
【００５６】
図１に見られるように、ドージング開口１４の平面および吸引装置２４の開口２５の平面は、ドージングディスク２０の平面に対して平行に向けられている。さらに、リザーバ１２および吸引装置２４の双方は、回転軸線２２に対して偏心的に配置されている。ドージング開口１４の中心および吸引装置２４の開口２５の中心は、回転軸線２２から同じ距離を有する。
【００５７】
図２は、ドージング装置１０の斜視図を示している。リザーバ１２および吸引装置２４は、ドージングディスク２０の上方に取り付けられている。リザーバは、粒状材料の単層１８をドージングディスク２０へ排出する。粒状材料の単層１８は、ドージングディスク２０の回転によってリザーバ１２の下方から吸引装置２４の下方の位置に向かって搬送される。空気または窒素などのガス流は、吸引装置２４へ流入し、単層１８の粒子を吸引装置２４内へ搬入する。
【００５８】
図３は、ドージングディスク２０への粒子の排出状況の拡大された概略図を示している。リザーバ１２の漏斗セクション１３は、ドージングディスク２０の表面の上方に配置されたドージング開口１４に向かって通じている。ドージング開口１４は、ドージングディスク２０の表面から所定の距離３０に取り付けられており、ドージングギャップを形成している。
【００５９】
粒状材料の粒子１７は、リザーバ１２からドージング開口１４を通ってドージングディスク２０の表面へ落下する。ドージングディスク２０の回転によって、粒子１７は、ドージング開口１４の下方から離れるように移動させられる。回転方向は矢印２３によって示されている。図３に示された例において、粒子１７は球状であり、粒子１７のサイズは、粒子１７の直径によって規定される。
【００６０】
ドージングギャップのサイズは、粒子１７の単層１８のみがドージングディスク２０によって搬送されるように選択される。ドージング開口１４を包囲する表面２６は、スキージのように機能する。スキージは、粒子１７のあらゆる別の層がドージングディスク２０の回転に追従することを妨害し、これにより、吸引装置２４への余計な粒子の搬送を阻止する。
【００６１】
好ましくは、ドージングギャップのサイズは、ドージング開口１４の表面２６とドージングディスク２０の表面との間の距離が、粒子１７の直径より大きくかつ粒子１７の直径の２倍以下であるように選択される。ドージングギャップの選択されたサイズにより、表面２６またはスキージは、単層１８を形成するこれらの粒子１７を超過した余分な粒子１７を拭い取る。
【００６２】
図３に示された実施の形態において、ドージングディスク２０が回転したときに粒子１７が所定の位置にとどまるように十分な摩擦を提供するためにドージングディスク２０の表面は粗さ３２を有する。好ましくは、ドージングディスク２０の表面粗さＲａは、０．１〜４μｍの範囲、特に好ましくは、２〜３．５μｍの範囲である。Ｒａは、直線プロフィルに沿って測定された表面粗さの算術平均である。
【００６３】
図４において、ドージングディスク２０の代替的な実施の形態が示されている。ドージングディスク２０の表面は、パターン化されており、複数の窪み３４を特徴とする。ちょうど１つの粒子１７が窪み３４のうちの１つに嵌合するように、窪み２３は粒状材料の粒子１７の形状と合致している。ドージングディスク２０の表面までのドージング開口１４の距離は、窪みの底部からドージング開口１４までの間で測定される。
【００６４】
図２に関して既に説明したように、ドージングディスク２０は矢印２３によって示したように回転し、粒子１７をドージング開口１４の下方から吸引装置２４まで搬送する。ドージング開口１４を包囲する表面２６は、単層１８以外の付加的な層を形成するあらゆる過剰な粒子を拭き取る。
【００６５】
図５は、ドージング装置１０、ディストリビュータ１２０および噴霧チャンバ１０２を有する噴霧装置１００を示している。噴霧チャンバ１０２内において、複数のノズル１０８がスプレーバー１０６に取り付けられている。さらに、コンベヤ１１４は、噴霧チャンバ１０２内に配置されており、基板１１２を受け取りかつ基板１１２を、噴霧チャンバ１０２を通して搬送するように構成されている。
【００６６】
各ノズル１０８は、別個の供給ライン１０４を通じてディストリビュータ１２０に接続されている。ドージング装置１０は、ディストリビュータ１２０に接続されており、ガスと、粒状材料の粒子１７との混合物をディストリビュータ１２０へ供給する。
【００６７】
各ノズル１０８は、特定の開放角度を有するエアロゾルスプレー１１０を形成するように構成されている。ノズル１０８と基板１１２との間の距離１１６および２つのノズル１０８の間の距離１１８は、エアロゾルスプレー１１０が基板１１２の全幅をカバーする一方で、２つのノズル１０８のエアロゾルスプレー１１０の重なり合いまたはエアロゾルスプレー１１０の間のギャップが回避されるように、選択されている。
【００６８】
粒状材料の粒子１７によって基板１１２の表面を被覆するために、基板１１２は、コンベヤ１１４によって、エアロゾルスプレー１１０を通って移動させられる。基板１１２の表面における粒子１７の密度は、供給されるガスと粒子との混合物を調節しかつコンベヤ１１４の移動速度を調節することによって制御されてもよい。
【００６９】
基板１１２の表面を被覆するプロセスは、噴霧チャンバ１０２内で行われる。噴霧チャンバ１０２は、環境の汚染を回避するために、基板１１２に供給されなかったあらゆる過剰な粒子を閉じ込める。
【００７０】
図６は、液晶装置２００の一例を示している。液晶装置２００は、第１の基板２０２と、第２の基板２０４と、２つの基板２０２，２０４の間に挟まれた液晶層２０６とを有する。粒子１７は、２つの基板２０２，２０４の間に配置されており、２つの基板２０２，２０４の間に一定の幅のギャップを維持するためのスペーサ２１０として機能する。液晶は、形成されたギャップ内に配置されている。液晶装置２００は、加えて、ギャップを閉鎖するシール２０８を有する。
【００７１】
図７は、第１の基板２０２におけるスペーサとして機能する粒子１７の分配を示している。液晶装置２００における一定のギャップ幅を保証するために、スペーサの分配は均一でなければならない。分析のために、第１の基板２０２の表面に９個の検査区域３０１〜３０９が分配されている。各検査区域３０１〜３０９における粒子１７の数は、それぞれの検査区域の顕微鏡画像を撮影し、その顕微鏡画像における粒子１７を数えることによって決定される。
【００７２】
各検査区域における粒子１７の数および分布が分析される。１つの区域における粒子１７の数が少なすぎると、液晶装置２００に加えられる力により、この区域におけるギャップが圧縮されることがある。したがって、ギャップの幅は、意図したものよりも小さくなって、その結果、液晶装置２００に目に見える欠陥が生じる。１つの検査区域における粒子１７の数が多すぎると、粒子を包囲する液晶の特性が妨害されることがあり、その結果、液晶装置の目に見える光学的欠陥を生じる。
【００７３】
さらに、粒子１７の凝集が回避されなければならない。凝集は、２つ以上の粒子１７の塊である。これらの凝集は、通常、裸眼で見えるように十分に大きく、したがって、目に見える光学的欠陥である。区域＃３０９において、４個の粒子１７の凝集が示されている。
【００７４】
実施例
ガラス基板を試験粉末によって被覆するために、スプレーバーに配置された１６個のノズルを有する噴霧装置が使用される。２つのノズルの間の距離（ノズルピッチ）は、９４ｍｍに設定される。したがって、この検査セットアップによって被覆されてもよい基板の最大幅は、約１５００ｍｍである。粉末粒子は、ドージング装置のリザーバ内に配置されている。ドージング装置は、ガスおよびスペーサ粒子の混合物を噴霧装置へ提供するために使用される。
【００７５】
ドージング開口と、ドージング装置の吸引装置の開口とは、回転軸線から２０ｍｍの距離に取り付けられている。ドージングディスクの回転速度およびドージングディスクの表面とドージング開口との間のドージングギャップのサイズは、調節可能である。吸引装置として、ベンチュリノズルが、調節可能なベンチュリ圧力と共に使用される。
【００７６】
ノズルとガラス基板との間の距離は、調節可能である。ノズルに対してガラス基板を移動させるために、コンベヤベルトが使用される。
【００７７】
粒子の達成された分配を分析するために、約５ｍｍ2の面積を撮像する顕微鏡カメラが、基板の複数の異なる位置に配置される。顕微鏡カメラの画像は、ＵＳＢ顕微鏡を使用して獲得され、次いで、分析される。記録されたフレームにおいて、検査される各位置について、粒子の数が数えられる。さらに、２つ以上の粒子の凝集の存在が記録される。
【００７８】
４００ｍｍ×４００ｍｍのサイズの４枚のガラス基板に、ポリイミドが被覆される。液晶のためのアライメント層を形成するために、ポリイミドはこすられる。
【００７９】
この実施例では、検査粉末として、ドイツのKSL staubtechnik gmbhから提供されている裏移り防止パウダＳ５／２０が使用される。使用されるこの粉末は、天然澱粉に基づく。中央粒径は２０．６μｍであり、１０μｍ未満のサイズを有する粒子の量は、６．３体積％である。
【００８０】
１６本のノズルが使用されており、基板ガラスに対するノズルの距離は２００ｍｍに設定され、コンベヤの速度は、６ｍ／分の速度でノズルに対してガラス基板を移動させるように設定される。
【００８１】
ドージング装置は、５ｒｐｍに設定されたドージングディスクの回転速度と、３０μｍのドージングギャップのサイズとにおいて作動させられる。ベンチュリ圧力は、０．４５ｂａｒに設定される。
【００８２】
約５ｍｍ2の撮影面積を有する９個の測定区域が、ガラス基板の表面にわたって３つの横列（Ａ，Ｂ，Ｃ）および３つの縦列（１，２，３）で均一に分配されている。各区域におけるスペーサの数が数えられ、凝集が記録される。測定結果は、表１〜４に列挙されている。各基板のための１つの区域における粒子の平均数およびそれぞれの標準偏差は、表５に示されている。粒子の凝集は観察されていない。
【００８３】
【表１】
2020515400.tif 000003
【００８４】
【表２】
2020515400.tif 000004
【００８５】
【表３】
2020515400.tif 000005
【００８６】
【表４】
2020515400.tif 000006
【００８７】
【表５】
2020515400.tif 000007
【符号の説明】
【００８８】
１０  ドージング装置
１２  リザーバ
１３  漏斗
１４  ドージング開口
１５  内壁
１６  粒状材料
１７  粒状材料の粒子
１８  粒状材料の単層
２０  ドージングディスク
２２  回転軸線
２３  回転方向
２４  吸引装置
２５  開口
２６  表面
２８  撹拌機
３０  ドージングギャップ
３２  表面粗さ
３４  窪み
１００  噴霧装置
１０２  噴霧チャンバ
１０４  供給ライン
１０６  スプレーバー
１０８  スプレーノズル
１１０  エアロゾルスプレー
１１２  基板
１１４  コンベヤ
１１６  ノズルから基板までの距離
１１８  ノズルステッチ
１２０  ディストリビュータ
２００  液晶装置
２０２  第１の基板
２０４  第２の基板
２０６  液晶層
２０８  シール
２１０  スペーサ
【図１】
2020515400.tif 000008
【図２】
2020515400.tif 000009
【図３】
2020515400.tif 000010
【図４】
2020515400.tif 000011
【図５】
2020515400.tif 000012
【図６】
2020515400.tif 000013
【図７】
2020515400.tif 000014
【国際調査報告】
2020515400.tif 000015
2020515400.tif 000016