KR100450538B1 - 배향 처리용 러빙천 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내마모성이 높고, 대전성은 낮으며 배향 규제력이 크다는 특성이 겸비된 러빙천을 제공한다.

본 발명의 러빙천에는 액정 분자의 배향을 제어하기 위해 러빙 처리에 사용되는 배향 처리용 러빙천으로 파일부와, 이 파일부를 고정하는 고정부를 갖고, 파일부에는 아세트산 셀룰로오스로 형성된 섬유가 포함되어 있다. 아세트산 셀룰로오스로 이루어진 섬유는 권축이 부여된 필라멘트 가공사를 사용할 수 있다. 아세트산 셀룰로오스는 아세트화도가 45 ％ 이상인 것을 사용할 수 있다.

Description

배향 처리용 러빙천 {Rubbing Cloth for Orientation Treatment}

본 발명은 액정 패널의 제조 공정에 있어서, 액정 분자의 배향을 제어하는 러빙 처리에 사용되는 러빙천에 관한 것이다.

투과식 액정 표시 장치에 사용되는 액정 표시 소자는 박막 트랜지스터를 포함하는 구동 소자(TFT)를 형성한 TFT 기판, 컬러 필터를 형성한 컬러 필터 기판 (이하 "CF 기판"이라고 약칭함)등을 미세한 간격을 두고 대향하여 배치하며, 그 간극에 액정을 봉입한 구성을 취한다. TFT 기판의 표면에는 화소 전극으로서 패턴화된 ITO 전극이 배치되며, ITO 전극의 표면을 피복하도록 배향막이 배치되어 있다. 한편, CF 기판의 표면에는 공통 전극으로서 ITO막이 배치되며, ITO막 표면에 배향막이 배치되어 있다. 이들 TFT 기판과 CF 기판은 배향막들이 서로 마주보도록 대향하여 배치되며, 두 기판의 배향막은 모두 봉입되는 액정과 접촉된다.

TFT 기판과 CF 기판의 배향막에는 액정 분자를 배열시키기 위해 배향 처리가 행해져 있다. 배향 처리 방법으로서는 러빙천으로 배향막 표면을 문지르는 러빙법이 주로 이용되고 있다. 러빙천은 통상 알루미늄 및 스테인레스 롤러의 외주면에 접착되며, 롤러를 회전시키면서 외주면의 러빙천을 배향막의 표면에 접촉시킴으로써 러빙천으로 배향막의 표면을 문지른다. 이와 같이 배향막 표면에 러빙 처리를 행함으로써 배향막이 러빙천으로 문질러진 방향으로 액정 분자가 배열되며, 균일한 표시 특성을 얻을 수 있다.

러빙천으로서는 일반적으로 원단과 섬유를 기모시킨 파일을 포함하는 벨벳이 사용되고 있다. 러빙천 용도의 벨벳은 파일의 굵기 및 원단에 사용하는 실의 굵기를 변화시킴으로써 파일 밀도가 조정되며, 또한 원단에서의 컷팅 위치에 의해 파일 길이가 조정되고 있다. 파일 부분에 사용하는 섬유 소재는 레이온 및 나일론과 같은 장섬유(필라멘트)를 사용한 것과, 면과 같은 단섬유를 사용한 것이 알려져 있다.

또한, 일본 특허 공개 (평)7-2707098호 공보에는, 아라미드 섬유를 러빙천으로 사용하는 것이 개시되어 있다. 또한, 일본 특허 공개 (평)6-194662호 공보에는, 섬유형 단백질을 러빙천으로 사용한 배향막의 배향 처리 방법이 개시되어 있다. 또한, 일본 특허 공개 (평)6-194661호 공보에는, 카제인을 재료로 한 러빙천을 사용한 배향막의 배향 처리 방법이 개시되어 있다.

그러나, 파일이 레이온제인 러빙천은 레이온의 내마모성이 불충분하다는 문제가 있다. 즉, 레이온제의 러빙천은 한창 러빙 중일 때 파일이 마모되어 이물질 (이하, "마모분 이물질"이라고 함)이 발생하기 쉽고, 마모분 이물질이 배향막 표면에 부착되면 액정 표시 소자의 대향하는 2장의 유리 기판면의 간격 (액정 셀 갭)이 불균일해지고, 표시 얼룩 등의 문제가 발생한다. 또한, 마모분 이물질은 러빙천에 말려들기 쉬우며, 그 상태에서 배향막을 러빙하는 경우, 배향막 표면에 흠집을 생기게 한다. 이 흠집은 액정 표시 소자에 하얗게 비치는 공백 부분을 발생시키는 원인이 된다. 또한, 마모된 러빙천은 균일성이 부족하며, 마모된 채 사용하면 러빙 처리가 불균일해지고, 액정 표시 소자의 표시 얼룩의 원인이 되기 때문에 신속히 교환할 필요가 있다. 이와 같이 레이온제의 러빙천은 레이온의 내마모성이 불충분하다는 문제가 있다.

한편, 파일이 면제인 러빙천은 파일의 내마모성에 있어서는 레이온보다 약간 개선되어 있다. 이것은 면, 레이온 모두 기본 골격은 셀룰로오스이기는 하지만, 면이 레이온보다 분자량이 크고, 재료 강도가 높기 때문이다. 그러나, 면은 천연 단섬유이기 때문에 파일사는 단섬유를 방적한 방적사가 되며, 파일 한가닥 한가닥의 굵기는 파일사가 필라멘트로 이루어진 나일론이나 레이온 등의 합성 섬유 및 반합성 섬유와 비교하여 굵어지게 된다. 또한, 단섬유이기 때문에 한창 러빙 중일 때 면의 단섬유가 기판 상에 탈락되기 쉽다. 또한, 면은 천연 섬유이기 때문에 산지의 차이 등에 의해 섬유 그 자체의 품질 불균일이 합성 섬유 및 반합성 섬유보다 크고, 러빙천의 파일 균일성은 레이온 및 나일론보다 저하된다. 따라서, 면의 러빙천을 사용했을 경우, 나일론이나 레이온 등의 합성 섬유 및 반합성 섬유와 비교하여 액정 표시 소자에 러빙 줄무늬라고 불리우는 줄무늬형의 휘도 불균일이 발생하기 쉽다. 이와 같이 면제의 러빙천은 레이온제의 러빙천과 비교하여 내마모성이 약간 개선되어 있기는 하지만, 파일사가 굵고 파일의 균일성이 낮다는 문제가 있다.

또한, 파일이 나일론제인 러빙천은 일반적으로 레이온 및 면제의 러빙천보다도 내마모성이 우수하다고 여겨지며, 마모분 이물질의 발생은 레이온 및 면제의 러빙천보다도 억제된다. 그러나, 나일론제의 러빙천은, 러빙시에 발생하는 정전기에 의해 러빙천이 고전압으로 대전된다는 문제가 있다. 구체적으로는 나일론제의 러빙천의 러빙시 대전압은 2000 V를 초과하는 고전압이 되기 때문에, 이것이 기판과 단락되었을 때 TFT 소자 및 배선을 손상시킨다. 또한, 나일론제의 러빙천으로 러빙 처리한 배향막은 액정 분자의 배향 규제력이 약하고, 액정 봉입시에 유동형 배향이 발생하거나, 또는 균일하게 배향되더라도 액정의 응답이 느려 잔상이 발생하기 쉬운 문제가 있다. 이와 같이 나일론제의 러빙천은 레이온제의 러빙천과 비교하여 내마모성은 우수하지만, 대전압이 높고 배향 규제력이 약하다는 문제가 있다.

또한, 일본 특허 공개 (평)7-2707098호 공보에는 아라미드 섬유를 사용함으로써, 러빙천의 파일의 내마모성을 개선할 수 있다고 기재되어 있지만, 아라미드 섬유는 결정화도가 높고 인장 강도는 우수하지만, 러빙시에 파일이 받는 전단력에는 약하여 섬유가 세로 방향으로 갈라지는 경향이 있다. 따라서, 섬유가 세로 방향으로 갈라짐으로써 대량의 피브릴이 탈락하여 배향막 상의 이물질이 된다는 문제가 있다. 또한, 일본 특허 공개 (평)6-194662호 공보에는, 섬유형 단백질을 러빙천으로 사용하는 방법이 기재되어 있지만, 섬유형 단백질은 비단 및 양모 등이기 때문에 내열성이 부족하고, 레이온의 열분해 온도 (260 내지 300 ℃)에 대하여 비단의 경우에는 65 ℃ 내지 25 ℃ 낮고, 양모에 있어서는 170 ℃ 내지 130 ℃나 낮다. 따라서, 러빙시에 발생하는 마찰열에 의해 쉽게 변성되어 러빙천으로서는 사용할 수 없다. 또한, 일본 특허 공개 (평)6-194661호 공보와 같이 카제인을 재료로 한 러빙천은, 단백질인 카제인이 러빙시에 발생하는 마찰열에 의해 쉽게 변성된다는 문제가 있다.

본 발명은 내마모성이 높고 대전성이 낮으며 배향 규제력이 큰 특성을 겸비한 러빙천을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 한 실시 형태의 러빙천 (2)를 사용하여, 기판 (5)에 러빙 처리하는 공정을 설명하는 설명도.

도 2는 본 실시 형태의 트리아세테이트를 사용한 러빙천 (2)와 비교예의 러빙천에 대해서 동마찰 계수를 측정한 결과를 나타내는 그래프.

도 3은 도 2의 동마찰 계수의 측정에 사용하는 장치의 개략적인 구성을 나타내는 설명도.

도 4는 본 실시 형태의 트리아세테이트를 사용한 러빙천 (2)와 비교예의 러빙천에 대해서 기판의 이물질 부착량을 측정한 결과를 나타내는 그래프.

도 5는 본 실시 형태의 트리아세테이트를 사용한 러빙천 (2)와 비교예의 러빙천에 대해서 러빙시의 대전압을 측정한 결과를 나타내는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간략한 설명>

1　러빙 롤러 2　러빙천

3　파일 4　배향막

5　기판 6　원단

7　백코트 8　양면 테이프

9　스테이지 10　곡율 지그 (Jig)

11　헤드 12　하중용 추

13, 14　지점 15　밸런스 추

16　가중 변환기

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면, 하기와 같은 러빙천이 제공된다.

즉, 섬유를 기모시킨 파일부를 가지며, 이 파일부에는 아세트산 셀룰로오스로 이루어진 섬유가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 배향 처리용 러빙천이다.

발명자들은 여러가지 섬유 소재를 사용하여 러빙천을 시험 제조하고, 예의 검토한 결과, 파일 부분에 아세테이트 섬유를 사용함으로써 배향 규제력이 크고, 내마모성이 높으며, 나아가 대전성이 낮은 특성을 갖는 러빙천을 얻을 수 있음을 발견하였다. 이하, 이것에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1과 같이 본 실시 형태의 러빙천 (2)는 섬유를 기모시킨 파일 (3)과 이것을 고정하는 원단 (6)과 백 코팅층 (7)을 갖는 기모천이다. 파일 (3)을 구성하는 파일사에는 아세테이트 섬유가 포함되어 있다.

아세테이트 섬유는 아세트산 셀룰로오스제 섬유이며, 하기 화학식과 같이 표시되는 아세트산 셀룰로오스로서, 섬유형으로 가공할 수 있는 것이면 어떠한 아세트화도를 갖는 것이든 상관없지만, 예를 들면 아세트화도 45 ％ 이상의 아세트산셀룰로오스를 사용할 수 있다. 구체적으로는 셀룰로오스 트리아세테이트 (삼아세트산 셀룰로오스) 및 셀룰로오스 디아세테이트 (이아세트산 셀룰로오스)를 사용할 수 있다. 여기에서는 아세테이트 섬유로서 셀룰로오스 트리아세테이트 (삼아세트산 셀룰로오스)제의 섬유 (이하, "트리아세테이트 섬유"라고 함)를 사용한다.

[C₆H₇O₂(OCOCH₃)_x(OH)_3-x]_n

식중, 0<x≤3이다.

본 실시 형태에서는 아세테이트 섬유의 필라멘트에 가연법에 의해 선회성이 있는 권축 가공 (나선형의 주름 가공)을 행하여 필라멘트 가공사로 한 것을 사용한다.

파일사에 포함되는 아세테이트 섬유는 효과 발현면에서 파일사 전체의 20 ％ 이상인 것이 바람직하다. 예를 들면, 아세테이트 섬유와 다른 섬유와의 혼용으로 파일 (3)을 구성할 수 있다. 또한, 러빙시에 배향막에 직접 접촉하는 파일 (3)의 선단 부분만을 아세테이트 섬유 또는 아세테이트 섬유의 혼용으로 할 수도 있다. 본 실시 형태에서는 파일 (3) 모두가 트리아세테이트 섬유로 구성된, 즉 100 ％ 트리아세테이트제의 파일 (3)을 갖는 3종류의 러빙천을 제조하였다. 3종류의 러빙천의 구성을 하기 표 1에 No.1 내지 3으로 나타낸다.

아세테이트 섬유 한가닥의 필라멘트 굵기는 1 데니어 내지 5 데니어인 것이 바람직하며, 본 실시 형태에서는 3.75 데니어의 필라멘트를 사용하였다. 또한, 굵은 필라멘트 및 가는 필라멘트를 선택할 수도 있다. 단, 필라멘트의 굵기를 0.5데니어 이하로 하는 경우, 파일 (3)은 거의 기모되지 않기 때문에 필라멘트를 수지 가공하거나 파일 유지용의 굵은 섬유를 아세테이트 섬유와 혼용하여 파일 (3)을 구성하는 등의 처리가 필요하게 된다.

제직시에 파일 (3)을 구성하기 위한 실로서 사용되는 파일사는, 상기 필라멘트를 소정 가닥 수로 서로 꼰 것을 사용한다. 본 실시 형태에서는 필라멘트의 굵기가 3.75 데니어인 트리아세테이트 섬유를 20가닥 꼰 것을 파일사로 한 러빙천 (표 1의 No.1), 굵기 3.75 데니어의 트리아세테이트 섬유를 20가닥 꼰 것을 파일사로 한 러빙천 (표 1의 No.2) 및 굵기 3.75 데니어의 트리아세테이트 섬유를 20가닥 꼰 것을 파일사로 한 러빙천 (표 1의 No.3)의 3종류를 제조하였다.

또한, 러빙천의 천 조직은 기모천이면 되며, 파일을 구성하는 파일사가 경사가 되는 세로 파일 조직 또는 위사가 되는 가로 파일 조직일 수 있다. 본 실시 형태에서는 표 1의 No.1 및 No.2의 러빙천의 천 조직을 벨벳으로 하였다. 표 1의 No.3의 러빙천의 천 조직은 편물 조직인 세로뜨기의 트리코(tricot)의 파일 부분을 컷팅하여 기모한 것으로 하였다. 그 외에 모켓(moquette), 더블 라셸 (raschel) 원형 뜨기의 싱커 파일의 루프를 주름 잡은 것 등을 사용할 수 있다.

파일 (3)을 고정하는 원단 (6)을 구성하는 원사는 러빙시에 직접 배향막을문지르는 부분은 아니기 때문에, 파일사를 고정할 수 있는 소재라면 되지만, 본 실시 형태의 표 1의 No.1 및 No.2의 러빙천에서는 경사 및 위사 모두 폴리에스테르제 섬유를 사용하였다. 또한, 폴리에스테르 섬유 외에 아세트산 셀룰로오스 섬유, 면, 레이온, 폴리아미드, 폴리에스테르, 아크릴, 아라미드 섬유를 사용할 수 있다. 또한, 원사의 굵기도 파일사를 고정할 수 있는 굵기면 된다. 본 실시 형태에서는 표 1의 No.1, No.2의 러빙천을 모두 원사의 경사로서 50 데니어의 폴리에스테르 필라멘트사를 2가닥으로 서로 꼬아 100 데니어로 한 것을 사용하고, 원사의 위사로서 75 데니어의 폴리에스테르 필라멘트사를 이어서 꼰 것을 사용하였다.

또한, 파일 (3)을 구성하는 트리아세테이트 섬유(필라멘트)의 밀도는 1 ㎠당 적어도 5000 가닥 이상인 것이 바람직하고, 10000 가닥 이상인 것이 더욱 바람직하다. 1 ㎠당 필라멘트 가닥수가 5000 가닥보다 적어지면 배향막을 문지르는 필라멘트 가닥수가 현저하게 적어지기 때문에 러빙 처리가 불균일해지고, 적절한 배향 처리는 불가능해진다. 필라멘트 가닥수의 상한은 러빙천을 제조할 수 있는 범위에 의해 결정된다. 필라멘트의 굵기에도 따르지만, 1 ㎠당 약 500000 가닥 정도를 짜넣을 수 있는 필라멘트수가 상한이 된다. 본 실시 형태에서는 표 1의 No.1 내지 3의 러빙천 모두 파일 (3)의 필라멘트 밀도가 1㎠당 약 15000 가닥이 되도록 천을 제직하고, 파일 (3)의 필라멘트를 약간 경사시킨 후, 대략 일정한 방향으로 늘어서도록 배치하였다.

또한, 원단 (6)에서부터 파일 (3)의 선단까지의 천 두께는, 파일 (3)의 필라멘트가 기울어진 상태의 두께로 1.2 mm 내지 3.5 mm로 할 수 있지만, 본 실시 형태에서는 1.8 mm 내지 2.2 mm (표 1의 No.1 내지 3)로 하였다. 또한, 천 두께의 천 면내 방향의 오차는 공차 0.3 mm 이내로 하는 것이 바람직하다.

이어서, 본 실시 형태에서의 러빙천의 제조 방법에 대하여 설명한다.

우선, 가공을 행하지 않은 소정 굵기의 생사인 트리아세테이트 섬유 (필라멘트)를 표 1에 기재된 가닥수로 묶어 가연법에 의해 권축 가공하였다. 구체적으로는, 가연 가공기로 가연한 상태에서 건조 또는 습열로 처리하여 권축을 고정한 후, 해연함으로써 파일사를 제조하였다. 이에 따라, 파일사를 구성하는 트리아세테이트 섬유는 한가닥 한가닥의 필라멘트가 나선형으로 권축되었다.

이어서, 파일사에 포발 (poval)을 주성분으로 한 통상의 벨벳에 사용되는 호제(糊劑)를 슬랫셔를 사용하여 풀을 먹였다. 풀을 먹인 파일사와 상술한 폴리에스테르 원사를 사용하여 벨벳 조직을 제직하였다. 벨벳 조직은 원경사의 한가닥에 대하여 파일사 두가닥을 늘어세우고, 세가닥의 원위사로 파일사를 고정하는 공지된 퍼스트 파일이라고 불리우는 조직으로 하였다. 이 때, 파일 (3)의 트리아세테이트 섬유의 필라멘트 밀도가, 상술한 바와 같이 1 ㎠당 약 15000 가닥이 되도록 천을 제직하였다.

천을 제직한 조직의 파일사를 절단하여 기모시키고, 파일사를 소정의 두께로 잘라 정리하는 털깍기를 행한 후, 풀의 제거, 정련(세정 등)을 행하고, 건조한 후 파일사를 브러싱하였다. 이에 따라, 복수 가닥의 트리아세테이트 필라멘트를 서로 꼬아서 구성한 파일사가 풀리고, 필라멘트 한가닥 한가닥이 기모된 파일 (3)을 얻을 수 있다. 그 후, 파일 (3)의 필라멘트를 약간 경사지게 한 후, 대략 일정한 방향으로 늘어서도록 배치하였다.

이어서, 기판 (6)의 이면에 수지를 도포하여 베이킹함으로써, 백코트층 (7)을 형성한다. 이 백코팅 처리는 러빙시에 파일 부분의 섬유 탈락을 방지함과 동시에 도 1과 같이 러빙 롤러 (1)에 러빙천을 접착할 때에 주름이 생기는 것을 방지하기 위해서 행하는 처리이고, 벨벳을 러빙천으로 사용하기 위해 필요한 공정이다. 백코트층 (7)을 형성하는 수지로는 아크릴 수지, 폴리아세트산 비닐 수지 등을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 아크릴계 수지의 원료를 주성분으로 한 수지 원료를 나이프코팅기로 도포하여 원단 (6)의 이면에 도포하고 베이킹함으로써, 아크릴계 수지의 백코트층 (7)을 형성하였다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는 파일사로 필라멘트를 소정 가닥수로 가연한 후, 가열한 것을 사용함으로써, 목적하는 필라멘트 밀도로 한가닥 한가닥을 기모하여 이루어진 파일 (3)을 갖는 러빙천을 제작할 수 있었다. 이것은 필라멘트를 묶고 가연한 후, 가열함으로써 필라멘트에 권축을 고정시킨 상태의 파일사를 이용하여 제직하였기 때문이다. 예를 들어, 가연 가공만을 행하고 열에 의한 권축의 고정을 실시하지 않은 파일사를 사용한 경우, 천의 제작 자체는 가능하지만, 벨벳 생산 공정에 존재하는 열 공정(예를 들면, 원단의 이면 수지 가공 등)으로 파일사에 권축이 발현하여 수축됨과 동시에 섬유 밀도가 증대하기 때문에 펠트형이 된다. 따라서, 러빙천으로 바람직한 필라멘트의 한가닥 한가닥을 기모하여 이루어진 파일 (3)을 형성하기 위해서는, 본 실시 형태와 같이 필라멘트를 가연한 후, 가열하여 권축을 고정한 파일사를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 비교예로서 레이온, 면, 폴리노직, 폴리에스테르, 나일론, 비닐론에 대해서도 거의 동일한 방법에 의해, 이들 섬유 100 ％로 이루어지는 파일 (3)의 러빙천을 제작하였다. 단, 면 및 폴리노직에 대해서는 필라멘트가 아닌 방적사를 사용하였다. 상기 표 1의 No.4 내지 9에 비교예의 러빙천 제작 조건을 나타낸다.

(평가 1: 배향 규제력)

이어서, 본 실시 형태의 트리아세테이트 섬유를 사용한 3 종류의 러빙천(표 1의 No.1 내지 3) 및 비교예의 러빙천(표 1의 No.4 내지 9)에 대해 액정 분자의 배향 규제력을 평가하였다.

우선, 러빙 처리 대상인 배향막 (4)가 부착된 기판 (5)를 제작하였다 (도 1 참조). 여기에서는, 기판 (5)로서 10 cm²의 유리 기판을 사용하고, 이 기판 (5) 위에 배향막 (4)으로서 폴리이미드제의 배향막을 구비한 것을 사용한다. 폴리이미드제의 배향막은 폴리이미드 전구체 용액을 기판 (5)상에 도포하여, 200 ℃ 내지 300 ℃에서 베이킹함으로써 형성하였다.

한편, 본 실시 형태 및 비교예의 러빙천 (2)를 각각, φ 50 mm의 스테인레스제의 러빙 롤러 (1)에 양면 테이프로 접착하여, 러빙 장치에 부착하였다.

러빙 장치에 의해 러빙 롤러 (1)을 회전수 1500 rpm으로 회전시키면서, 러빙천 (2)의 파일 (3)을 배향막 (4)에 가깝게 하여, 파일 (3)을 선단으로부터 두께 0.5 mm의 부분까지 배향막 (4)의 표면에 압착하였다. 이 상태를 압입량 0.5 mm로 한다. 이 상태에서 기판 (5)를 탑재한 스테이지를 이동 속도 30 mm/sec로 일정 방향으로 이동시켜, 러빙 처리를 하였다. 이 러빙 처리를 1 종류의 러빙천에 대해 2장의 기판 (5)에 대해 행한 후, 2장의 기판 (5)를 러빙 처리 방향이 안티패러렐(반평행)이 되게 배향막 (4)을 마주 보게 합쳐서 셀을 형성하였다. 계속해서, 2장의 기판 (5)의 간극에 액정을 봉입하였다. 최종적인 액정 셀의 갭은 대략 5 ㎛으로 하였다.

제작된 액정 셀을 2장의 편광판 사이에 끼워 광을 투과하여 관찰하고, 액정의 배향 상태를 관찰하였다. 그 결과, 본 실시 형태의 트리아세테이트로 제조된 3종 러빙천(표 1의 No.1 내지 3) 및 비교예의 레이온제, 면제의 러빙천(표 1의 No.5, 6)은 러빙 처리된 액정 셀이 균일하게 배향되어 있고, 충분한 배향 규제력을 얻을 수 있었다. 이에 대해, 폴리에스테르제, 나일론제, 비닐론제의 러빙천(표 1의 No.4, 8, 19)은 러빙 처리된 액정 셀에 액정 봉입시, 액정이 유동한 흔적이 남아 액정의 배향 규제력이 약한 것으로 판명되었다.

또한, 본 실시 형태의 트리아세테이트제의 3종의 러빙천(표 1의 No.1 내지 3) 및 비교예의 폴리노직제의 러빙천(표 1의 No.7)은 비교예의 레이온제 및 면제의 러빙천(표 1의 No.5, 6)과 비교하여, 러빙 처리한 액정셀의 배향의 균일성이 특히 크고, 배향 규제력이 컸다.

(평가 2: 동마찰 계수)

또한, 본 발명자들은 러빙 처리가 러빙천 (2)의 파일 (3)과 배향막 (4)와의 마찰을 이용하여 액정의 배향 규제를 행하는 처리이기 때문에, 러빙천 (2)와 배향막 (4)와의 마찰력과 배향 규제력이 상관성이 있다고 추측하여, 본 실시 형태 및비교예의 러빙천과 배향막과의 동마찰 계수를 측정하였다. 측정은 신또 가가꾸(주)제의 표면성 측정기(TYPE 14 DR)를 이용하여 행하였다.

이 표면성 측정기는 도 3에 나타낸 바와 같이, 측정 대상인 러빙천을 부착하는 헤드 부분 (11)과, 지점 (13, 14)를 중심으로 헤드 부분 (11)과의 균형을 유지하는 밸런스용 하중 (15)와, 기판 (5)를 고정하는 스테이지 (9)와, 하중 변환기 (16)를 포함한다. 헤드 부분 (11)에는 φ 50 mm의 롤러 (1)과 동일 곡율(R=25 mm)을 갖는 지그 (10)가 부착되어 있고, 이 지그 (10)에 30 mm²으로 절단한 측정 대상의 러빙천 (2)를 양면 테이프로 접착하였다. 러빙천 (2)의 부착 방향은 기판 (5)의 이동 방향에 대해 경사가 평행하도록 하였다. 러빙천 (2)와 기판 (5)을 접촉시켜, 헤드 부분 (11)상에 탑재한 가중용 추 (12)에 의해 수직 하중 50 g을 걸어, 스테이지 (9)의 이동 속도 5 mm/sec로 기판 (5)를 이동시켰을 때의 러빙천 (2)와 기판 (5)와의 마찰에 의해서, 헤드 부분 (11)이 끌리는 힘을 하중 변환기 (16)를 통해 퍼스널 컴퓨터(도시되지 않음)로 해석하였다. 그 결과를, 도 2에 나타낸다.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시 형태의 트리아세테이트 섬유를 사용한 3종의 러빙천 (2)(No.1 내지 3) 및 레이온제, 면제, 폴리노직제의 비교예의 러빙천(No.5, 6, 7)은 동마찰 계수가 0.48 이상이고, 나일론, 폴리에스테르의 경우는 0.31 이하이었다. 이들 동마찰 계수가 0.48인 러빙천은 상기 액정 분자의 배향 상태의 관찰에서 배향 규제력이 충분하다고 판정된 러빙천과 일치한다. 또한, 동마찰 계수가 0.48 이상인 러빙천 중, 본 실시 형태의 트리아세테이트 섬유를 사용한 3종의 러빙천 (2)(No.1 내지 3) 및 폴리노직 제조의 러빙천(No.7)은 동마찰 계수가 0.53 이상으로, 특히 동마찰 계수가 컸다. 이들은 상기 액정 분자의 배향 상태의 관찰에서 특히 배향 규제력이 크다고 판정된 러빙천과 일치한다. 이들 중에서 배향 규제력과 동마찰 계수에는 플러스의 상관성이 있고, 동마찰 계수가 0.53 이상인 러빙천을 사용함으로써, 종래보다 큰 배향 규제력이 얻어짐을 알 수 있었다.

(평가 3: 내마모성)

이어서, 본 실시 형태의 트리아세테이트 섬유를 사용한 3종의 러빙천(표 1의 No.1 내지 3) 및 비교예의 레이온제 및 면제의 러빙천(표 1의 No.5, 6)에 대해서 마모성 시험을 행하였다.

우선, 시험 대상의 러빙천 (2)를 도 1과 같이, φ 50 mm의 스테인레스제의 롤러 (1)에 양면 테이프로 접착시킨 후, 러빙 장치에 각각 부착하여 표면에 Cr층이 형성된 10 cm²의 유리 기판(세정이 완료된 것)을 롤러 회전수 1500 rpm, 파일부 선단의 Cr층에의 압입량 0.5 mm, 스테이지 이동 속도 30 mm/sec로 연속 200회 러빙하였다. 러빙 후의 Cr 기판 표면의 외관을 광학 현미경으로 관찰한 화상을 CCD 카메라로 판독하여 이물질 부착량을 측정하였다. 그 결과, 본 실시 형태의 트리아세테이트제의 러빙천(표 1의 No.1 내지 3)의 이물질 부착량이 가장 적고, 다음으로 면제, 레이온제의 러빙천의 순서로 이물질 부착량은 증대하였다. 이것을 도 4에 나타낸다. 또한, 도 4에 있어서, 트리아세테이트로 나타낸 이물질 부착량은 본 실시형태의 3종의 러빙천(No.1 내지 3)에 대해서 측정 결과의 평균으로 나타내고 있다.

도 4와 같이, 본 실시 형태의 트리아세테이트 제조의 러빙천은 비교예의 레이온제 및 면제의 러빙천과 비교하여, 내마모성이 높고, 기판에의 이물질 부착량이 매우 적다는 것을 알 수 있었다.

(평가 4: 대전성)

러빙시에 발생하는 정전기는 액정 기판에 탑재되어 있는 TFT 소자를 파괴하는 정도의 전위가 있으므로 될 수 있는 한, 발생시키지 않는 것이 좋다. 일반적인 섬유학상으로 트리아세테이트제의 섬유는 레이온 및 면의 섬유와 비교하여, 정전기가 발생되기 쉽다고 되어 있다. 따라서, 본 실시 형태의 트리아세테이트제의 러빙천(표 1의 No.1 내지 3) 및 비교예의 레이온제 및 면제, 나일론제의 러빙천(표 1의 No.5, 6, 8)에 대해서 러빙시의 롤러 대전압을 측정하였다.

우선, 상술된 평가 1의 배향 규제력의 측정 시와 동일한 조건으로, 도 1과 같이 기판 (5)상의 배향막 (4)을 러빙 처리하였다. 다만, 유리 기판은 코닝사제의 유리 기판을 사용하고, 배향막 (4)을 형성하는 폴리이미드 전구체 용액은 닛산 화학제의 SE-7492를 사용하였다. 러빙 조건은 평가 1의 배향 규제력의 경우와 동일하게 롤러 회전수 1500 rpm, 파일부 선단의 기판 표면에의 압입량 0.5 mm, 스테이지 이동 속도 30 mm/sec이었다.

러빙 처리 중인 천의 표면 전위를 측정하였더니, 도 5에 나타낸 바와 같이, 비교예의 나일론제 러빙천(표 1의 No.8)은 2000 V 이상의 대전압을 나타내는 것에 대하여, 본 실시 형태의 트리아세테이트로 제조된 러빙천(표 1의 No.1, 2, 3)은 비교예의 레이온제, 면제의 러빙천(No.5, 6)과 동등한 500 V보다 작은 대전압을 나타내었다. 또한, 도 5의 트리아세테이트로 제조된 러빙천의 대전압은 표 1의 No.1, 2, 3의 러빙천 각각에 대해 측정한 대전압의 평균을 나타내고 있다. 또한, 본 실시 형태의 트리아세테이트로 제조된 러빙천(표 1의 No.1, 2, 3)으로 TFT를 표면에 구비한 기판을 러빙하였더니, 특히 TFT 소자의 파괴는 관찰되지 않았다.

이와 같이, 본 실시 형태의 트리아세테이트로 제조된 러빙천의 대전압은 종래부터 실용되어 온 대전압이 낮은 레이온제, 면제와 동등하고, 기판상의 TFT 소자를 파괴하지 않고, 실용 수준임을 알 수 있었다. 또한, 여기에서는 트리아세테이트로 제조된 러빙천을 사용하였지만, 디아세테이트 섬유에 의해 파일 (3)을 구성함으로써 대전압이 더욱 작아지는 것을 기대할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 러빙천 (2)의 파일 (3) 부분에 아세테이트 섬유를 사용함으로써, 배향 규제력이 크고, 내마모성이 높고, 또한 대전성이 낮다는 특성을 지닌 러빙천을 제공할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 아세테이트로 제조된 러빙천을 사용함으로써, 종래의 레이온으로 제조된 러빙천과 같이, 배향 규제력이 크고 대전성과 내마모성이 낮다는 특성을 개선할 수 있고, 마모에 의한 이물질의 발생이 적고, 또한 큰 배향 규제력을 얻을 수 있으며, 정전기에 의한 TFT 소자의 파괴도 발생되지 않는 러빙 처리를 행할 수 있다.

또한, 일반적으로 트리아세테이트 섬유는 내마모성이 너무 크지 않고, 또한 대전압이 크다고 평가받는 것에 대해, 본 실시 형태의 트리아세테이트 섬유를 사용한 러빙천은 상술된 평가 실험에 의해, 내마모성이 크고, 또한 대전압이 낮다는 특성을 얻을 수 있었다. 그 상세한 이유에 대해서는 불분명하지만, 파일 (3)을 구성하는 트리아세테이트 섬유에 권축을 실시하기 때문에, 파일이 기판에 점 접촉하고 또한, 파일이 스프링과 같이 신축하는 효과가 있기 때문에 마모되기 어렵고, 또한 파일의 필라멘트끼리 다수의 점에서 점 접촉되기 때문에, 방전되기 쉽기 때문인 것으로 추측되고 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 필라멘트에 가연법으로 선회성이 있는 권축 가공을 실시하지만, 가공 방법으로는 가연법에 한정되지 않고, 가연기를 이용하여 강연하고, 가열하여 꼬임을 열 고정한 후, 해연하는 방법으로 선회성이 있는 가공을 행하는 방법이나, 필라멘트를 찰과함으로써 완만한 코일형의 가공을 행하는 찰과법을 이용하는 것도 가능하다. 또한, 필라멘트에 제공하는 가공 형상으로는 선회성이 있는 형상으로 한정되는 것이 아니고, 비직선형 형상일 수 있으며, 예를 들어 지그재그형과 같은 가공 형상의 필라멘트를 사용하는 것이 가능하다. 구체적으로는 필라멘트를 박스내에 비틀림(버클링)시키면서 압입하여 열 고정하는 압입법이나, 2개의 톱니바퀴 사이에 필라멘트를 통해 치형을 제공하여 열 고정하는 기어법 등이나, 필라멘트를 일단 짜서 열 고정한 후, 풀어 헤치는 니트 데 니트 (knit de knit)법으로 가공한 필라멘트를 이용하는 것이 가능하다.

또한, 상술된 실시 형태에서는 셀룰로오스의 수산기 중 적어도 일부가 아세틸기로 치환된 아세트산 셀룰로오스의 섬유에 의해, 파일을 구성한 러빙천을 구성하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 파일 부분에 사용하는 섬유가 셀룰로오스 유도체의 섬유를 포함하는 것이면 가능하다. 이들 셀룰로오스 유도체의섬유를 사용하는 경우도, 상술된 아세트산 셀룰로오스 섬유를 동일하게 섬유에 권축 가공한 가공사로 할 수 있다.

예를 들면, 셀룰로오스 유도체로는 셀룰로오스의 수산기에 에스테르 결합한 하기 화학식 1의 셀룰로오스에스테르 유도체를 사용할 수 있다.

식중, R¹, R², R³은 각각 탄소수 1 내지 18의 포화 탄화수소기, 탄소수 2 내지 18의 불포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 18의 플루오로알킬기, 탄소수 2 내지 18의 히드록시알킬기, 탄소수 2 내지 18의 시아노알킬기, 탄소수 1 내지 18의 카르복시알킬기, 아릴기와 알킬기를 함께 갖는 탄소수 6 내지 25의 유기기, 헤테로 원자를 포함하는 탄소수 5 내지 25의 아릴기, 헤테로 원자를 포함하는 아릴기와 알킬기를 함께 갖는 탄소수 6 내지 25의 유기기 및 헤테로원자를 포함하는 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기 중 어느 하나이다. 구체적으로는, R¹, R², R³은 각각 메틸, 에틸, 프로필, 비닐, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 트리플루오로메틸, 테트라플루오로에틸, 에톡시에틸, 옥시에틸, 시안에틸, 카르복시메틸, 카르복시에틸, 페닐, 페닐메틸, 톨릴, 나프틸, 나프틸메틸, 피리딜, 피리딜메틸, 피리미딜, 피리미딜메틸, 퀴놀릴, 퀴놀릴메틸, 이미다졸릴, 이미다졸릴메틸, 푸릴 및 티에닐 등 중 어느 하나일 수 있다.

또한, 셀룰로오스 유도체로서 셀룰로오스의 수산기에 에테르 결합한 하기 화학식 2의 셀룰로오스에테르 유도체를 사용할 수 있다.

식중, R⁴, R⁵, R⁶은 각각 탄소수 1 내지 18의 포화 탄화수소기, 탄소수 2 내지 18의 불포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 18의 플루오로알킬기, 탄소수 2 내지 18의 히드록시알킬기, 탄소수 2 내지 18의 시아노알킬기, 탄소수 1 내지 18의 카르복시알킬기, 아릴기와 알킬기를 함께 갖는 탄소수 6 내지 25의 유기기, 헤테로 원자를 포함하는 탄소수 5 내지 25의 아릴기, 헤테로 원자를 포함하는 아릴기와 알킬기를 함께 갖는 탄소수 6 내지 25의 유기기 및 헤테로원자를 포함하는 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기 중 어느 하나이다. 구체적으로는, R⁴, R⁵, R⁶은 각각 메틸, 에틸, 프로필, 비닐, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 트리플루오로메틸, 테트라플루오로에틸, 에톡시에틸, 옥시에틸, 시안에틸, 카르복시메틸, 카르복시에틸, 페닐, 페닐메틸, 톨릴, 나프틸, 나프틸메틸, 피리딜, 피리딜메틸, 피리미딜, 피리미딜메틸, 퀴놀릴, 퀴놀릴메틸, 이미다졸릴, 이미다졸릴메틸, 푸릴 및 티에닐 등 중 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 셀룰로오스 유도체로서 셀룰로오스의 수산기 중 적어도 일부에 질산기를 도입한 셀룰로오스 유도체를 사용할 수 있다.

또한, 상기 셀룰로오스 유도체로서 셀룰로오스의 수산기 중 적어도 일부에 황산기를 도입한 셀룰로오스 유도체를 사용할 수 있다.

또한, 상기 셀룰로오스 유도체로서 셀룰로오스의 수산기 중 적어도 일부에 인산기를 도입한 셀룰로오스 유도체를 사용할 수 있다.

또한, 상기 셀룰로오스 유도체로서 셀룰로오스의 수산기 부분을 우레탄으로 한 하기 화학식 3의 우레탄 유도체를 사용할 수 있다.

식중, R⁷, R⁸, R⁹는 각각 탄소수 1 내지 18의 포화 탄화수소기, 탄소수 2 내지 18의 불포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 18의 플루오로알킬기, 탄소수 2 내지 18의 히드록시알킬기, 탄소수 2 내지 18의 시아노알킬기, 탄소수 1 내지 18의 카르복시알킬기, 아릴기와 알킬기를 함께 갖는 탄소수 6 내지 25의 유기기, 헤테로 원자를 포함하는 탄소수 5 내지 25의 아릴기, 헤테로원자를 포함하는 아릴기와 알킬기를 함께 갖는 탄소수 6 내지 25의 유기기 및 헤테로원자를 포함하는 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기 중 어느 하나로 할 수 있다. 구체적으로 R⁷, R⁸, R⁹는 각각 메틸, 에틸, 프로필, 비닐, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 트리플루오로메틸, 테트라플루오로에틸, 에톡시에틸, 옥시에틸, 시안에틸, 카르복시메틸, 카르복시에틸, 페닐, 페닐메틸, 톨릴, 나프틸, 나프틸메틸, 피리딜, 피리딜메틸, 피리미딜, 피리미딜메틸, 퀴놀릴, 퀴놀릴메틸, 이미다졸릴, 이미다졸릴메틸, 푸릴 및 티에닐 등 중 어느 하나로 할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 내마모성이 높고, 대전성이 낮으며, 배향 규제력이 크다는 특성을 겸비한 러빙천을 제공할 수 있다.

Claims (11)

1. 섬유를 기모시킨 파일부를 가지며, 이 파일부에는 아세트산 셀룰로오스로 이루어진 섬유가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 배향 처리용 러빙천.
2. 제1항에 있어서, 상기 아세트산 셀룰로오스로 이루어진 섬유가 권축이 부여된 필라멘트 가공사인 것을 특징으로 하는 배향 처리용 러빙천.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 아세트산 셀룰로오스의 아세트화도가 45 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 배향 처리용 러빙천.
4. 제3항에 있어서, 상기 아세트산 셀룰로오스가 삼아세트산 셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 배향 처리용 러빙천.
5. 제3항에 있어서, 상기 아세트산 셀룰로오스가 이아세트산 셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 배향 처리용 러빙천.
6. 제2항에 있어서, 상기 권축이 선회성이 있는 권축인 것을 특징으로 하는 배향 처리용 러빙천.
7. 섬유를 기모시킨 파일부를 가지며, 이 파일부에는 셀룰로오스 유도체로 이루어진 섬유가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 배향 처리용 러빙천.
8. 제7항에 있어서, 상기 셀룰로오스 유도체가 하기 화학식 1로 나타낸 셀룰로오스 에스테르 유도체인 것을 특징으로 하는 배향 처리용 러빙천.

   <화학식 1>

   식중, R¹, R², R³은 각각 탄소수 1 내지 18의 포화 탄화수소기, 탄소수 2 내지 18의 불포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 18의 플루오로알킬기, 탄소수 2 내지 18의 히드록시알킬기, 탄소수 2 내지 18의 시아노알킬기, 탄소수 1 내지 18의 카르복시알킬기, 아릴기와 알킬기를 함께 갖는 탄소수 6 내지 25의 유기기, 헤테로 원자를 포함하는 탄소수 5 내지 25의 아릴기, 헤테로 원자를 포함하는 아릴기와 알킬기를 함께 갖는 탄소수 6 내지 25의 유기기 및 헤테로 원자를 포함하는 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기 중 어느 하나이다.
9. 제7항에 있어서, 상기 셀룰로오스 유도체가 하기 화학식 2로 나타낸 셀룰로오스 에테르 유도체인 것을 특징으로 하는 배향 처리용 러빙천.

   <화학식 2>

   식중, R⁴, R⁵, R⁶은 각각 탄소수 1 내지 18의 포화 탄화수소기, 탄소수 2 내지 18의 불포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 18의 플루오로알킬기, 탄소수 2 내지 18의 히드록시알킬기, 탄소수 2 내지 18의 시아노알킬기, 탄소수 1 내지 18의 카르복시알킬기, 아릴기와 알킬기를 함께 갖는 탄소수 6 내지 25의 유기기, 헤테로 원자를 포함하는 탄소수 5 내지 25의 아릴기, 헤테로 원자를 포함하는 아릴기와 알킬기를 함께 갖는 탄소수 6 내지 25의 유기기 및 헤테로 원자를 포함하는 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기 중 어느 하나이다.
10. 제7항에 있어서, 상기 셀룰로오스 유도체가 하기 화학식 3으로 나타낸 우레탄 유도체인 것을 특징으로 하는 배향 처리용 러빙천.

    <화학식 3>

    식중, R⁷, R⁸, R⁹는 각각 탄소수 1 내지 18의 포화 탄화수소기, 탄소수 2 내지 18의 불포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 18의 플루오로알킬기, 탄소수 2 내지 18의 히드록시알킬기, 탄소수 2 내지 18의 시아노알킬기, 탄소수 1 내지 18의 카르복시알킬기, 아릴기와 알킬기를 함께 갖는 탄소수 6 내지 25의 유기기, 헤테로 원자를 포함하는 탄소수 5 내지 25의 아릴기, 헤테로 원자를 포함하는 아릴기와 알킬기를 함께 갖는 탄소수 6 내지 25의 유기기 및 헤테로 원자를 포함하는 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기 중 어느 하나이다.
11. 아세트산 셀룰로오스 섬유를 포함하는 섬유를 꼰 후, 가열하여 권축을 고정시키고, 이 권축을 고정한 섬유를 파일사로 하여 기모천을 제조하는 것을 특징으로 하는 러빙천의 제조 방법.