(57)【要約】  本発明は、少なくとも１種の液晶材料を含む媒体（３０）で液晶セル（４０）を充填するための方法に関する。液晶セル（４０）は、空洞を形成するように周縁シール（４４）によって互いに接合された２つの基板（４２）を備え、液晶セル（４０）は、少なくとも１つの充填開口（４６）を備える。方法の第１のステップａ）では、少なくとも１つの液晶セル（４０）が、真空チャンバ（１２）の内部に配置される。次のステップｂ）では、真空チャンバ（１２）が排気される。排気が完了した後に、ステップｃ）では、少なくとも１つの液晶セル（４０）の少なくとも１つの充填開口（４６）が、媒体（３０）に接触させられる。次のステップｄ）では、真空チャンバ（１２）内の圧力が上昇させられ、真空チャンバ（１２）内の上昇圧力により、媒体（３０）が、少なくとも１つの液晶セル（４０）の内部の空洞を充填する。真空チャンバ（１２）の内部に残っている酸素の量を示す信号が、真空チャンバ（１２）の内部に取り付けられた酸素センサ（２０）によって提供され、前記信号に基づいて、真空チャンバ（１２）の排気の完了が特定される。本発明の更なる態様は、少なくとも１種の液晶材料を含む媒体（３０）で液晶セル（４０）を充填するための装置（１０）と、少なくとも１種の液晶材料を含む媒体（３０）で液晶セル（４０）を充填するための処理での酸素センサ（２０）の使用とに関する。
2021535440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の液晶材料を含む媒体（３０）で液晶セル（４０）を充填するための方法であって、前記液晶セル（４０）は、空洞を形成するように周縁シール（４４）によって互いに接合された２つの基板（４２）を備え、前記液晶セル（４０）は、少なくとも１つの充填開口（４６）を備え、
ａ）少なくとも１つの液晶セル（４０）を真空チャンバ（１２）の内部に配置するステップと、
ｂ）前記真空チャンバ（１２）を排気するステップと、
ｃ）前記真空チャンバ（１２）の排気が完了した後に、前記少なくとも１つの充填開口（４６）を、少なくとも１種の液晶材料を含む前記媒体（３０）に接触させるステップと、
ｄ）前記真空チャンバ（１２）内の圧力を上昇させるステップであって、前記真空チャンバ（１２）内の上昇圧力により、前記媒体（３０）が、前記少なくとも１つの液晶セル（４０）の内部の前記空洞を充填する、ステップと、
を含む方法において、
前記真空チャンバ（１２）の内部に残っている酸素の量を示す信号が、前記真空チャンバ（１２）の内部に取り付けられた酸素センサ（２０）によって提供され、前記信号に基づいて、前記真空チャンバ（１２）の前記排気の完了が特定されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記真空チャンバ（１２）の前記排気は、前記真空チャンバ（１２）の内部の酸素の量を示す前記信号が所定の閾値未満である場合に完了したとみなされる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記閾値は、前記真空チャンバ（１２）の内部の酸素の量を示す前記信号を、前記真空チャンバ（１２）の内部に取り付けられた圧力センサの信号と比較することによって特定される、請求項２記載の方法。
【請求項４】
一次排気が、周囲圧から１０ｍｂａｒ〜５０ｍｂａｒの範囲内の中間圧までの圧力範囲内で行われ、前記一次排気の完了後に二次排気が行われ、真空ポンプ（１８）は、前記一次排気中に低容量で動作させられ、前記真空ポンプ（１８）は、前記二次排気中にフル容量で動作させられる、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記排気が完了したとみなされた後の前記真空チャンバ（１２）の内部の圧力は、１．０・１０−４ｍｂａｒ以上である、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記媒体（３０）は、前記真空チャンバ（１２）の内部に配置されたトレイ（１６）内に提供され、前記少なくとも１つの液晶セル（４０）は、前記充填開口（４６）が底部にあるように配置されており、前記液晶セル（４０）を下げるかまたは前記トレイ（１６）を上げることで前記充填開口（４６）を前記媒体（３０）に浸すことにより、前記充填開口（４６）は、前記媒体（３０）に接触させられる、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記媒体（３０）が前記液晶セル（４０）を充填した後に、前記少なくとも１つの充填開口（４６）は封止される、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
２つ以上の液晶セル（４０）が、同一の真空チャンバ（１２）内で同時に処理される、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記真空チャンバ（１２）の内部の圧力を上昇させるために、前記真空チャンバ（１２）に窒素ガスまたは超清浄圧縮空気が導入される、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１種の液晶材料を含む媒体（３０）で液晶セル（４０）を充填するための装置（１０）であって、
真空チャンバ（１２）と、
前記真空チャンバ（１２）の内部に配置され、前記媒体（３０）を保持するためのトレイ（１６）と、
前記媒体（３０）に少なくとも１つの液晶セル（４０）の充填開口（４６）を浸すための手段と、
真空ポンプ（１８）と、
酸素センサ（２０）と、
制御ユニット（２２）と、
を備え、
前記制御ユニット（２２）は、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法のステップを実施するように適合されている、装置（１０）。
【請求項１１】
前記酸素センサ（２０）は、電位差測定ジルコニア固体電解質セルに基づいている、請求項１０記載の装置（１０）。
【請求項１２】
前記充填開口（４６）を浸すための手段は、前記充填開口（４６）が前記トレイ（１６）の内部に位置するように前記少なくとも１つの液晶セル（４０）を保持するマウントおよび前記トレイ（１６）の内部の前記媒体（３０）の充填レベルを制御するための手段として構成されている、請求項１０または１１記載の装置（１０）。
【請求項１３】
前記充填開口（４６）を浸すための手段は、前記少なくとも１つの液晶セル（４０）を前記トレイ（１６）内に下げるように構成されたリフトとして構成されている、請求項１０または１１記載の装置（１０）。
【請求項１４】
前記充填開口（４６）を浸すための手段は、前記充填開口（４６）が前記トレイ（１６）の内部に位置するように前記トレイ（１６）を上げるように構成されたリフトとして構成されている、請求項１０または１１記載の装置（１０）。
【請求項１５】
少なくとも１種の液晶材料を含む媒体（３０）で液晶セル（４０）を充填するための処理での酸素センサ（２０）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１種の液晶材料を含む媒体で液晶セルを充填するための方法であって、液晶セルが、空洞を形成するように周縁シールによって接合された２つの基板を備え、液晶セルが、少なくとも１つの充填開口を備える、方法に関する。本発明の更なる態様は、少なくとも１種の液晶材料を含む媒体で液晶セルを充填するための装置と、少なくとも１種の液晶材料を含む媒体で液晶セルを充填するための処理における酸素センサの使用とに関する。
【０００２】
R. Baetensらによるレビュー論文「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) 87-105頁は、着色可能なスマートウィンドウについて記述している。スマートウィンドウは、エレクトロクロミズムに基づくデバイス、液晶デバイスおよび電気泳動または懸濁粒子デバイスなど、光透過率を調整するための幾つかの技術を利用することができる。液晶ベースのデバイスは、２つの導電性電極間の液晶分子における透過率の変化をもたらす電界を適用することによる、液晶分子の配向の変化を用いる。
【０００３】
ＬＣＤディスプレイ装置および液晶ベースのスマートウィンドウなどの既知の液晶デバイスは、液晶層を挟む２つの基板を備える。液晶セルを形成するために、２つの基板は、互いに平行に配置され、２つの基板間に空洞を形成するように周縁シールによって接合される。少なくとも１つの充填開口が、少なくとも１種の液晶材料を含む媒体で空洞を充填することができるように周縁シールに配置される。空洞の充填後に、少なくとも１つの充填開口（または充填ポート）が封止される。
【０００４】
米国特許第４，０９９，５５０号明細書は、液晶ディスプレイ装置の液晶セルを充填するための装置を開示している。液晶セルには、充填ポートが設けられ、装置は、真空タンクと、複数のセルを支持するためのホルダとを備える。装置は、液晶のための毛管通路を含む液晶用のホルダをさらに備える。真空タンクが排気され、毛管通路が、セルの充填ポートに接触させられる。次いで、真空タンクに不活性ガスが導入されることにより、充填ポートを通してセル内に液晶が充填される。
【０００５】
米国特許第５，７２５，０３２号明細書は、液晶セルを液晶で充填するための方法について記述している。方法は、空洞を有し、上縁および下縁に入口開口を有するセルを、スロットを通って露出した液晶含浸糸をそれぞれに有する上側および下側の液晶供給部材を取り囲む真空チャンバ内に配置するステップを含む。真空チャンバが排気され、液晶供給部材が、上側および下側の入口開口に接触させられ、チャンバが大気圧に戻される。チャンバを大気圧に戻すことで、液晶が入口開口を通って空洞に吸い込まれる。
【０００６】
スマートウィンドウとしての使用を意図した液晶デバイスは、大型のデバイスであり、よって、２つの基板によって形成される空洞の容積は、充填開口のサイズと比べて大きい。通常で約１０μｍ〜５０μｍの空洞間隙のサイズは、通常で幅が約２５ｍｍ〜４０ｍｍの充填開口のサイズと比べて小さい。液晶セルが真空チャンバ内に配置され、真空チャンバが排気されるときに、空洞内部に閉じ込められた空気は、充填開口を通してのみ放出され得る。真空チャンバは直ぐに排気され得るが、空洞の排気速度は制限される。空洞外部の真空チャンバ内の圧力が十分な排気を示しても、セルの内部に相当量の空気が残っている場合がある。セルの充填が早く開始されると、セルの内部に閉じ込められた空気が、液晶デバイスに視認可能な欠陥を生じさせる場合がある。
【０００７】
そのような欠陥を避けるために、圧力センサが十分に低い圧力ひいては排気の完了を示しても、一定の時間にわたって排気を継続するのが一般的である。この待ち時間は、充填処理を遅らせる。
【０００８】
本発明の目的は、十分な排気を特定でき、ひいては、不要な待ち時間を避けることができる、少なくとも１種の液晶材料を含む媒体で液晶セルを充填するための方法を提供することである。
【０００９】
本発明の更なる目的は、空洞内部の圧力が制御される、少なくとも１種の液晶材料を含む媒体で液晶セルを充填するための方法を提供することに認めることができる。
【００１０】
少なくとも１種の液晶材料を含む媒体で液晶セルを充填するための方法が提案される。液晶セルは、空洞を形成するように周縁シールによって互いに接合された２つの基板を備え、液晶セルは、少なくとも１つの充填開口を備える。
【００１１】
方法の第１のステップａ）では、少なくとも１つの液晶セルが、真空チャンバの内部に配置される。次のステップｂ）では、真空チャンバが排気される。排気が完了した後に、ステップｃ）では、少なくとも１つの液晶セルの少なくとも１つの充填開口が、少なくとも１種の液晶材料を含む媒体に接触させられる。次のステップｄ）では、真空チャンバ内の圧力が上昇させられ、真空チャンバ内の上昇圧力により、媒体が、少なくとも１つの液晶セルの内部の空洞を充填する。
【００１２】
提案する方法では、真空チャンバの内部に残っている酸素の量を示す信号が、真空チャンバの内部に取り付けられた酸素センサによって提供され、前記信号に基づいて、真空チャンバの排気の完了が特定される。
【００１３】
少なくとも１種の液晶材料を含む媒体は、好ましくは液体状態にある。媒体は、単に１種の液晶材料または２種以上の液晶材料の混合物を含み得る。
【００１４】
液晶セルは、例えば、切替え可能なウィンドウに適した液晶セルデバイスである。さらに、液晶セルは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に適したセルであってもよい。基板は、好ましくは矩形形状であって、矩形の辺長は、２０ｃｍ〜５００ｃｍの範囲内、特に好ましくは５０ｃｍ〜４００ｃｍの範囲内、最も好ましくは１００ｃｍ〜２５０ｃｍの範囲内であり得る。基板は、任意の形状とすることができ、矩形形状が最も一般的な形状である。
【００１５】
基板は、好ましくは光学的に透明である。２つの基板は、ポリマーまたはガラスから個々に選択され得る。適切なガラス基板としては、例えば、フロートガラス、ダウンドローガラス、化学的または熱的に処理された強化ガラス、ホウケイ酸ガラスおよびアルミノケイ酸ガラスが挙げられる。
【００１６】
適切なポリマー基板としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ＣＯＰ（環状オレフィンポリマー）およびセルローストリアセテート（ＴＡＣ）が挙げられる。
【００１７】
２つの基板は、２つの基板によって間隙を形成するセルとして配置される。間隙のサイズは、好ましくは１μｍ〜３００μｍ、好ましくは３μｍ〜１００μｍ、より好ましくは５μｍ〜１００μｍ、最も好ましくは１０μｍ〜５０μｍである。セルは通常、縁またはその近くに配置された接着線によって封止される。
【００１８】
空洞を媒体で充填した後に、少なくとも１つの充填開口（または充填ポート）が封止され、液晶セルが完成する。
【００１９】
一度に１個のセルだけを処理することができる。好ましくは、２個以上の液晶セルが、同一の真空チャンバ内で同時に処理される。好ましくは２〜２００個の液晶セル、より好ましくは１０〜１２０個の液晶セルが同時に処理されてもよい。例えば、４個の液晶セルが同時に処理される。同一の真空チャンバ内で同時に処理される液晶セルの最適な数は、液晶セルのサイズに左右され得る。
【００２０】
好ましくは、真空チャンバの排気は、真空チャンバの内部の酸素の量を示す信号が所定の閾値未満である場合に完了したとみなされる。
【００２１】
閾値を特定するために、実証研究が行われてもよい。例えば、酸素センサの信号を記録し、後続の各運転について真空チャンバの排気に使用する時間を短縮する、何回かの試運転が行われてもよい。次いで、閾値は、最短時間で正しく充填された液晶セルを形成した試運転について排気の完了後に測定されたセンサ記録値に設定される。また、閾値は、真空チャンバの内部の酸素の量を示す信号を、真空チャンバの内部に取り付けられた圧力センサの信号と比較することによって特定されてもよい。
【００２２】
所定の閾値を設けることに対して代替的または付加的には、信号の微分係数を特定してもよく、微分係数を所定の閾値と比較してもよい。信号の微分係数は、信号の変化の傾きまたは速さを示す。好ましくは、真空チャンバの排気は、急な傾きが検出されたときに完了したとみなされる。
【００２３】
真空チャンバの排気を観察するために圧力センサを使用する場合、圧力センサの信号は、排気処理の開始時に急速に低下し、次いで真空ポンプの終了圧力へと緩やかに収束する。液晶セルの空洞内部に閉じ込められた空気は、空洞から緩やかにしか漏出しない。本質的に全ての空気が空洞から除去される排気処理の完了は、圧力センサの信号においてほとんど見ることができない。
【００２４】
有利には、好ましい酸素センサの信号は、本質的に全ての空気ひいては酸素が液晶セルの空洞から排気されたときに急速な変化を経験する。酸素センサによって提供される信号の変化は検出し易く、充填処理が継続し得ることの確実で信頼できる指標をもたらす。
【００２５】
それゆえ、提案する方法を用いることにより、一定の閾値圧力に達した後も一定の時間にわたって排気を継続するセーフティマージンを追加する必要がなくなる。これにより、不要な待ち時間が避けられるので、より高速な処理サイクルが可能となる。
【００２６】
真空チャンバひいては液晶セルを排気するときには、認識されるべき２つのガスフロー形態がある。第１のフロー形態は層流形態である。交差圧力に達した後に分子流形態に入る。
【００２７】
第１のフロー形態では、セルの内部に大きな圧力差を形成することが困難である。充填開口を介したポンプダウンメカニズムは、緩やかなメカニズムである。セルの内部の圧力と真空チャンバの内部の圧力との間で慎重なバランスを保つ必要がある。セルの内部の圧力は直接制御することができないので、チャンバ圧力とセル圧力との圧力差によって基板に作用する力が、基板材料の内部の最大荷重または最大許容応力レベルを超えないように、真空チャンバ内の圧力を制御しなければならない。
【００２８】
層流領域のコンダクタンスは、充填ポートにわたる平均圧力差によって特徴付けられる。真空チャンバの内部の絶対圧力が低下するにつれて、セルと真空チャンバとの圧力差も低下し、よって、コンダクタンスはより小さくなる。
【００２９】
圧力（より正確には、分子平均自由行程）がセルの隙間のオーダーになると、層流から分子流領域への交差点に達する。分子流領域のコンダクタンスは圧力に左右されない。
【００３０】
分子流領域に入るセルの物理的な最初の部分が充填ポートであるので、セルの上部と充填ポートとの間に圧力差が発生し得る。チャンバとセルとの圧力差は常に基板材料の内部の最大許容応力レベルよりも低い。真空チャンバの減圧は真空ポンプの最大速度／容量で行うことができる。
【００３１】
このことは、充填ポートを通した減圧によって本質的に全ての空気が除去されるレベルに達するまで、充填ポートとセルの内部の他の部分との間の残留空気がセルから徐々に流出することを意味する。その瞬間に、真空チャンバ内で測定される（そして、セルの内部の空気からの残留ガス流によって特定された）酸素信号が急に低下していることが認められる。この急な低下は、媒体による充填処理を開始する許容レベルまでセルがポンプダウンされたことの指標となる。
【００３２】
排気中の液晶セルの内部と真空チャンバの内部との大きな圧力差を避けるために、一次排気を周囲圧から１０ｍｂａｒ〜５０ｍｂａｒの範囲内の中間圧までの圧力範囲内で行うことが好ましい。一次排気の完了後に二次排気を行うことが好ましい。真空ポンプは、一次排気中に低容量で動作させられ、真空ポンプは、二次排気中にフル容量で動作させられる。
【００３３】
そのような制御された排気を行うことにより、基板に作用する最大応力が安全な値に制限される。基板内の応力による最終的な液晶セルの光学的歪みが有利に避けられる。
【００３４】
回転ベーンポンプ、低温ポンプまたはスクロールポンプなどの真空ポンプをターボ分子ポンプと組み合わせて使用してもよいし、組み合わせずに使用してもよい。
【００３５】
液晶セルの充填を成功させるには、媒体中の液晶の劣化を避けるために、真空チャンバの内部の圧力を低くしすぎるべきではない。好ましくは、圧力は１．０・１０−４ｍｂａｒ以上である。それゆえ、排気が完了したとみなされた後に真空チャンバ内の圧力が１．０・１０−４ｍｂａｒ以上となるように、酸素センサの信号に相俟って使用される閾値を選ぶことが好ましい。
【００３６】
少なくとも１つの液晶セルを充填するための媒体は、好ましくはリザーバに接続されたトレイ内に提供される。トレイは、好ましくは真空チャンバの内部に配置され、少なくとも１つの液晶セルは、液晶セルを下げること、トレイを上げることおよび／またはトレイ内の媒体の充填レベルを調整することで充填開口を媒体に浸すことにより、充填開口をトレイの内部の媒体に接触させ得るように、充填開口が底部に位置するように配置される。
【００３７】
少なくとも１つの液晶セルの少なくとも１つの充填開口を媒体に接触させた後に、チャンバ内部の圧力が上昇させられる。上昇圧力は、基板間の空洞に媒体を押し込み、セルを充填させる。
【００３８】
好ましくは、真空チャンバの内部の圧力を上昇させるために、真空チャンバに窒素ガスまたは超清浄圧縮空気が導入される。
【００３９】
本発明の更なる態様は、媒体で液晶セルを充填するための装置を提供することである。装置は、真空チャンバと、真空チャンバの内部に配置され、媒体を保持するためのトレイと、媒体に少なくとも１つの液晶セルの充填開口を浸すための手段と、真空ポンプと、酸素センサと、制御ユニットとを備える。
【００４０】
制御ユニットは、好ましくは、媒体で液晶セルを充填するための説明した方法のうちの１つのステップを実施するように適合および構成される。それゆえ、方法に関して説明する特徴は装置に適用され、反対に、装置に関して説明する特徴は方法に適用される。
【００４１】
真空チャンバは、ゲートによって分割され得る上側チャンバと下側チャンバとに分割されてもよい。そのような構成では、充填される液晶セルは、上側チャンバ内に配置され、媒体を含むトレイは、下側チャンバ内に配置される。上側チャンバは、真空チャンバの合計容積よりも小さな容積を有し、このことは、上側チャンバの制御された排気を行い、ひいては、液晶セルの内部の空洞を排気することを容易にする。上側チャンバおよび下側チャンバの両方の排気が完了した後にゲートが開かれる。
【００４２】
装置は、１つ以上のターボ分子ポンプと組み合わせて使用されてもよいし、組み合わせずに使用されてもよい、回転ベーンポンプ、低温ポンプまたはスクロールポンプなどの１つ以上の真空ポンプを使用してもよい。
【００４３】
酸素センサは、好ましくは電位差測定ジルコニア固体電解質セルに基づいている。好ましくは、酸素センサは、酸素の分圧を示す信号を発生させる。酸素センサは、酸素センサによって提供される信号に応じて真空チャンバの排気を制御する制御ユニットに接続される。
【００４４】
好ましくは、充填開口を浸すための手段は、充填開口がトレイの内部に位置するように少なくとも１つの液晶セルを保持するマウントおよびトレイの内部の媒体の充填レベルを制御するための手段として構成されている。
【００４５】
好ましくは、液晶セルの充填開口を浸すための手段は、少なくとも１つの液晶セルをトレイ内に下げるように構成されたリフトとして構成されている。
【００４６】
代替的または付加的には、液晶セルの充填開口を浸すための手段は、充填開口がトレイの内部に位置するようにトレイを上げるように構成されたリフトとして構成されている。
【００４７】
装置は、媒体をトレイに供給するためのリザーバをさらに備えてもよい。媒体の供給を制御するために弁を使用してもよい。
【００４８】
好ましくは、装置は、圧力を上昇させるために、空気、窒素および／または超清浄圧縮空気を制御して真空チャンバに導入するように構成されたベント弁を備える。好ましくは、窒素などの不活性ガスが使用される。ベント弁は、純粋な窒素または超清浄圧縮空気の供給部に接続されてもよい。
【００４９】
装置は、真空チャンバの内部の圧力を測定するための圧力センサを備えてもよい。圧力センサは、真空ポンプによって真空チャンバを排気する速度を制御するために使用されてもよい。
【００５０】
本発明の更なる態様は、少なくとも１種の液晶材料を含む媒体で液晶セルを充填するための処理での酸素センサの使用に関する。酸素センサは、好ましくは電位差測定ジルコニア固体電解質セルに基づく。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１ａ】少なくとも１種の液晶材料を含む媒体に充填開口を浸す前の、液晶セルを充填するための第１の実施形態の装置を示す図である。
【図１ｂ】媒体に充填開口を浸した後の第１の実施形態の装置を示す図である。
【図２ａ】媒体に充填開口を浸す前の第２の実施形態の装置を示す図である。
【図２ｂ】媒体に充填開口を浸した後の第２の実施形態の装置を示す図である。
【図３】制御された２段階の排気を示すグラフである。
【図４】第１の実施形態の装置を使用する充填処理の圧力および酸素信号を示すグラフである。
【図５】第２の実施形態の装置を使用する充填処理の圧力および酸素信号を示すグラフである。
【図６】ａは、異なるセルの圧力を示すグラフであり、ｂは、異なるセルの酸素レベルを示すグラフである。
【００５２】
図１ａおよび図１ｂは、液晶セル４０を媒体３０で充填するための、第１の実施形態の装置１０を概略的に示す。装置１０は、真空チャンバ１２を備え、真空チャンバ１２の内部には、媒体３０を提供するためのトレイ１６が配置される。
【００５３】
トレイ１６は、図示した例では媒体蓄え器３２であるリザーバに接続される。媒体弁３４が、媒体蓄え器３２からトレイ１６への媒体３０の供給を制御するために使用される。
【００５４】
真空チャンバ１２は、真空チャンバ１２を排気するための真空ポンプ１８に接続される。真空ポンプ１８および媒体弁３４は両方とも、制御ユニット２２によって制御される。
【００５５】
好ましくは、真空チャンバ１２の排気は、２段階で行われる。一次排気段階では、真空ポンプ１８は、例えば、減圧力を調整するための弁（図面には、調整弁を表示していない）を部分的に閉じることにより、低出力で動作させられる。真空チャンバ１２の内部の周囲圧が約５０ｍｂａｒ未満まで低下した後に、真空ポンプ１８は、第２の排気段階のためにフル出力で動作させられる。
【００５６】
酸素センサ２０が、真空チャンバ１２の内部に配置され、また制御ユニット２２に接続される。さらに、図面に示していない圧力センサを真空チャンバ１２の内部に配置することもでき、この圧力センサも制御ユニット２２に接続され得る。制御ユニット２２に接続されるベント弁２６を備えたベント２４が、真空チャンバ１２の内部の圧力を制御して上昇させるために使用され得る。
【００５７】
図１ａに示す状況では、２つの基板４２およびシール４４によって形成された空の液晶セル４０が、真空チャンバ１２内に配置されている。充填開口４６が、液晶セル４０の底部に位置する。液晶セル４０は、充填開口４６がトレイ１６の最大充填レベルよりも下方に位置するように配置される。
【００５８】
図１ａでは、ベント弁２６が閉じられ、真空ポンプ１８が真空チャンバ１２を排気するために使用される。排気の完了が、酸素センサ２０によって提供される信号によって示される。排気が完了すると、制御ユニット２２は、真空ポンプ１８を停止させ、媒体３０が媒体蓄え器３２からトレイ１６に流れ込むように媒体弁３４を開放することにより、充填処理を開始する。トレイ１６を充填することにより、充填開口４６は、図１ｂに示すように媒体３０に浸かる。
【００５９】
媒体３０に充填開口４６を浸した後に、制御ユニット２２は、例えば、真空チャンバ１２に窒素を進入させて真空チャンバ１２の内部の圧力を上昇させることができるように、ベント弁２６を開放する。
【００６０】
図１ｂに示すように、真空チャンバ１２の内部の上昇圧力は、媒体３０を液晶セル４０に押し込む。液晶セル４０の充填が完了した後に、充填開口４６は、次の処理ステップで封止され、液晶セル４０が完成する。
【００６１】
図２ａおよび図２ｂは、液晶セル４０を媒体３０で充填するための、第２の実施形態の装置１０を概略的に示す。
【００６２】
第２の実施形態の装置１０の真空チャンバ１２は、ゲート２８によって上側チャンバ１３と下側チャンバ１４とに分割される。２つのチャンバ１３，１４はそれぞれ、真空ポンプ１８に接続される。両方の真空ポンプ１８は、制御ユニット２２に接続される。液晶セル４０の排気を監視するために使用される酸素センサ２０は、上側チャンバ１３内に配置される。
【００６３】
図２ａに示す状況では、空の液晶セル４０が、上側チャンバ１３内に配置されている。すでに媒体３０で充填されたトレイ１６が、下側チャンバ１４内に配置され、チャンバ１３，１４は両方とも排気される。
【００６４】
ゲート２８は、上側チャンバ１３と下側チャンバ１４とを接続するために、また液晶セル４０の充填開口４６を可能にするために開かれ得る。真空チャンバ１２の分割により、液晶セル４０の周囲の容積が減り、液晶セル４０の空洞内部に閉じ込められ得る残留空気の排気が容易になる。
【００６５】
ゲート２８は、酸素センサ２０が上側チャンバ１３の排気が完了したことを示したときに開かれる。好ましくは、図１ａおよび図１ｂの第１の実施形態に関して説明した２段階の排気が、上側チャンバ１３内で行われる。
【００６６】
底部に位置する液晶セル４０の充填開口４６を媒体３０に接触させるために、媒体３０を保持するトレイ１６は、リフト機構によって上げられる。参照符号３６は、トレイ１６の上向きの動作を示す。
【００６７】
充填開口４６を媒体３０に接触させた後に、制御ユニット２２は、例えば、真空チャンバ１２に窒素を進入させて真空チャンバ１２の内部の圧力を上昇させることができるように、ベント弁２６を開放する。
【００６８】
図２ｂに示すように、真空チャンバ１２の内部の上昇圧力は、媒体３０を液晶セル４０に押し込む。液晶セル４０の充填が完了した後に、充填開口４６は、次の処理ステップで封止され、液晶セル４０が完成する。
【００６９】
図３のグラフは、図２ａおよび図２ｂに関して説明した第２の実施形態の装置１０の上側チャンバ１３および下側チャンバ１４の内部の圧力を示す。圧力を観察するために、更なる圧力センサが、上側チャンバ１３内および下側チャンバ１４内に配置される。グラフのｘ軸は、経過時間を分で示し、ｙ軸は、測定圧力をｍｂａｒで示す。
【００７０】
上述したように、液晶セル４０を保持する上側真空チャンバ１３の排気は、好ましくは２段階で行われる。一次排気段階では、真空ポンプ１８は、低出力で動作させられる。真空チャンバ１２の内部の周囲圧が約５０ｍｂａｒ未満まで低下した後に、真空ポンプ１８は、第２の排気段階のためにフル出力で動作させられる。箇所５０で圧力曲線の傾きが急になる図３のグラフには、一次排気段階から二次排気段階への変化を見ることができる。
【００７１】
図３に示すように箇所５２では、ゲート２８が開かれ、よって、上側チャンバ１３と下側チャンバ１４とが接続される。これにより、２つのチャンバ１３，１４の間で圧力が等しくなる。
【００７２】
箇所５４では、ベント弁２６が開放され、接続されたチャンバ１３，１４内の圧力が上昇する。
【００７３】
図４のグラフは、図１ａおよび図１ｂに示したような第１の実施形態の装置１０の真空チャンバ１２内に配置された酸素センサ２０および付加的な圧力センサの記録信号を示す。グラフのｘ軸は、経過時間を分で示す。左側のｙ軸は、測定圧力をｍｂａｒで示し、右側のｙ軸は、酸素レベルを任意単位で示す。
【００７４】
真空チャンバ１２の排気中、圧力は、まず急速に低下し、次いで真空ポンプ１８の最終圧力に向かって収束し始める。チャンバ１２自体が急速に排気されても、液晶セル４０の内部に閉じ込められた空気は、充填開口４６を通して緩やかにしか漏出しない。小さく漸進的な変化しか観察されないので、本質的に全ての空気が液晶セル４０の空洞から排気された排気の完了は、圧力センサの信号から確実に特定することができない。
【００７５】
しかし、酸素センサ２０によって示される酸素レベルは、容易に識別され得る急速な低下を経験し、排気処理の完了を示す。箇所５３では、排気が完了したとみなされる。真空ポンプ１８がスイッチオフされ、液晶セル４０の充填開口４６が媒体３０に浸される。液晶セル４０が静穏で安定した媒体３０に浸されることを確保するために、ベントステップの開始前に待ち時間が追加される。箇所５４では、ベント弁２６が開放され、充填処理が開始される。
【００７６】
図５のグラフは、図２ａおよび図２ｂに示したような第２の実施形態の装置１０の上側真空チャンバ１３内および下側真空チャンバ１４内に配置された酸素センサ２０および付加的な圧力センサの記録信号を示す。グラフのｘ軸は、経過時間を分で示す。左側のｙ軸は、測定圧力をｍｂａｒで示し、右側のｙ軸は、酸素レベルを任意単位で示す。
【００７７】
真空チャンバ１３，１４の排気中、圧力は、まず急速に低下し、次いで真空ポンプ１８の最終圧力に向かって収束し始める。液晶セル４０の空洞内部に閉じ込められた空気は、充填開口４６を通って緩やかにしか漏出しないため、上側チャンバ内の圧力は、下側チャンバ１４内の圧力よりも緩やかに低下する。小さく漸進的な変化しか観察されないので、本質的に全ての空気が液晶セル４０の空洞から排気された排気の完了は、圧力センサの信号から確実に特定することができない。
【００７８】
しかし、酸素センサ２０によって示される酸素レベルは、容易に識別され得る急速な低下を経験し、排気処理の完了を示す。箇所５２では、上側チャンバ１３と下側チャンバ１４とが接続されるように、ゲート２８が開かれる。箇所５４では、真空ポンプ１８がスイッチオフされ、ベント弁２６が開かれ、充填処理が開始される。
【００７９】
図６のａは、異なる種類や数の液晶セル４０について、第１の実施形態の装置１０における真空チャンバ１２の排気中の圧力を記録したグラフを示す。図６のｂは、酸素センサ２０によって記録された対応する酸素レベルを伴うグラフを示す。図６のａおよび図６のｂのグラフのｘ軸は、経過時間を分で示す。図６のａのｙ軸は、測定圧力をｍｂａｒで示し、図６のｂのｙ軸は、酸素レベルを任意単位で示す。
【００８０】
点線として示す第１の曲線は、基板サイズが３００ｍｍ×３００ｍｍ、セル間隙が３５μｍである１個のセルについて記録したデータを示す。破線として示す第２の曲線は、基板サイズが１２００ｍｍ×１２００ｍｍ、セル間隙が３５μｍである１個のセルについて記録したデータを示す。実線の第３の曲線は、基板サイズが１２００ｍｍ×１５００ｍｍ、セル間隙が３５μｍである４個のセルについて記録したデータを示す。
【００８１】
排気処理の完了は、酸素センサ２０によって示される酸素レベルの急速な低下によって示される。３つの箇所６１，６２，６３によって示すように、対応する記録された圧力レベルは緩やかに変化しており、いつ排気が完了したのかを特定するために使用され得る明確な指標をもたらさない。
【００８２】
サイズが３００ｍｍ×３００ｍｍである単一のセルを充填するための従来の処理では、セルの空洞の完全な排気を確保するために、真空チャンバ１２の排気は、約１３０分が経過するまで継続される。本発明の処理により、排気は、酸素センサ２０によって示される酸素レベルの第１の箇所６１での急激な低下によって示されるように、約１１４分後に完了したとみなされる。
【００８３】
サイズが１２００ｍｍ×１２００ｍｍである単一のセルを充填するための従来の処理では、セルの空洞の完全な排気を確保するために、真空チャンバ１２の排気は、約１４０分が経過するまで継続される。本発明の処理により、排気は、酸素センサ２０によって示される酸素レベルの第２の箇所６２での急激な低下によって示されるように、約１２５分後に完了したとみなされる。
【００８４】
サイズが１２００ｍｍ×１５００ｍｍである４個のセルを充填するための従来の処理では、セルの空洞の完全な排気を確保するために、真空チャンバ１２の排気は、約４００分が経過するまで継続される。本発明の処理により、排気は、酸素センサ２０によって示される酸素レベルの第３の箇所６３での急激な低下によって示されるように、約１４０分後に完了したとみなされる。
【００８５】
それゆえ、本発明の方法は、セーフティマージンおよびオペレータの経験に頼らずに、排気の完了を特定する確実な方法を提供する。不要な時間遅れを抑制することにより、完全な処理サイクルに必要とされる時間が有利に短縮される。
【符号の説明】
【００８６】
１０  装置
１２  真空チャンバ
１３  上側チャンバ
１４  下側チャンバ
１６  トレイ
１８  真空ポンプ
２０  酸素センサ
２２  制御ユニット
２４  ベント
２６  ベント弁
２８  ゲート
３０  媒体
３２  媒体蓄えタンク
３４  媒体弁
３６  リフト動作
４０  液晶セル
４２  基板
４４  シール
４６  充填開口
５０  箇所（ターボポンプの作動）
５２  箇所（ゲートの開放）
５３  箇所（待ち）
５４  箇所（充填の開始）
６１  箇所（圧力ＯＫ）
６２  箇所（圧力ＯＫ）
６３  箇所（圧力ＯＫ）
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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