KR100916216B1 - 액정표시장치 제조용 러빙천의 절단방법 및 절단장치 - Google Patents

액정표시장치 제조용 러빙천의 절단방법 및 절단장치 Download PDF

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Abstract

액정표시장치의 배향막에 배향홈을 형성시키기 위한 러빙천을 러빙롤러의 크기에 맞도록 절단하는 방법과 액정표시장치 제조 공정에 적합하도록 절단할 수 있는 절단장치가 개시된다. 상기 러빙천의 절단방법은 절단과 동시에 절단면의 융착이 가능한 초음파 절단장치를 이용하여 액정표시장치 제조용 러빙천을 절단하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 러빙천 절단장치는 일정한 영역의 초음파 주파수를 발생시키는 발진기; 및 상기 발진기에서 생성된 초음파를 집중시켜 액정표시장치 제조용 러빙천을 절단하는 혼 방열기를 포함한다.
러빙천, 파일사, 초음파 발진기, 혼 방열기, 액정표시장치

Description

액정표시장치 제조용 러빙천의 절단방법 및 절단장치{Method and apparatus for cutting rubbing cloth for producing liquid crystal display device}
도 1은 액정표시장치 제조에 있어서, 배향막의 러빙 공정을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 러빙천 절단방법 및 절단장치를 설명하기 위한 도면.
도 3 및 4는 각각 본 발명의 실시예 1에 따라 절단된 러빙천의 변부 및 파일 사진.
도 5는 실시예 2에 따라 절단된 러빙천의 파일 사진.
도 6 및 7은 각각 본 발명의 비교예 1에 따라 절단된 러빙천의 변부 및 파일 사진.
도 8은 비교예 2에 따라 절단된 러빙천의 파일 사진.
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD) 제조용 러빙천의 절단방법 및 절단장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액정표시장치의 배향막에 배향홈을 형성시키기 위한 러빙천을 러빙롤러의 크기에 맞도록 절단하는 방법과 액정표시장치 제조 공정에 적합하도록 절단할 수 있는 절단장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치의 제조 공정에 있어서, 액정분자의 균일하고 제어력 있는 효과를 얻기 위해서, 배향막이 형성된 기판에 대하여 러빙(Rubbing) 공정을 수행한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 이러한 러빙 공정은 경사 및 위사로 제직된 원단조직에 레이온이나 나일론 계통의 섬유를 파일사로써 직립으로 짜 넣은 러빙천(10)을 러빙롤러(12)에 감은 후, 이 러빙롤러(12)를 유리기판(14)에 형성된 배향막(16)에 접촉시키고 1000RPM 이상으로 고속 회전시켜, 상기 배향막(16)에 소정의 일축 배향성(Uni-directional alignment) 및 선경사각(Pretilt angle)을 갖는 일련의 배향홈(18)들을 형성하는 공정이다. 상기 배향막(16)은 폴리아믹산(Polyamic acid), 가용성 폴리이미드(Polyimid) 등으로 이루어진 원료액을 유리기판(14)에 도포한 후, 60~80℃정도의 전경화 (Pre-cure) 공정과 180~200℃정도의 메인 경화(Main-cure) 공정을 진행함으로써 상기 폴리아믹산, 가용성 폴리이미드 등이 불용성 폴리이미드화되어 형성된다. 일반적으로 러빙 공정이 균일하게 수행되지 않으면, 액정 분자가 배향막(16) 상부에 균일하게 분포하지 못하므로, 액정분자들이 부분적으로 다른 광학적 특성을 나타내거나, 배향막(16) 표면에 스크래치가 발생하여, 제품불량을 야기한다. 또한, 러빙 공정 중에 러빙천(10)으로부터 낙모가 발생하는 경우에도 배향막(16)의 광학적 특성이 불균일해져 제품불량을 야기하므로, 액정표시장치 제조업체에서는 러빙 공정 후, 수차례 수세 공정을 수행하고 있다.
러빙천(10)을 러빙롤러(12)에 부착하는 과정은 러빙천(10)을 기판(14) 및 러빙롤러(12)의 크기에 맞춰 절단하는 공정, 절단된 러빙천(10)을 양면 테이프로 러빙롤러(12)에 부착하는 공정, 러빙롤러(12)에 부착된 러빙천(10)이 균일한 특성을 가지도록 에이징(Aging) 처리하는 공정으로 이루어진다. 기존의 러빙천(10) 절단방법은 나이프에 의한 직접 절단방법으로서 나이프를 러빙천(10)에 수직 방향으로 하강시켜 절단하는 톰슨 절단기를 이용하는 방법과, 나이프가 레일을 따라 이동하면서 러빙천(10)을 절단하는 재단방법이 주로 사용되고 있다. 그러나 두가지 방법 모두 절단된 러빙천(10)의 변부에서 낙모가 발생하는 문제가 있으며, 이러한 문제는 러빙 공정 중에 더 심하게 발생한다. 또한 톰슨 절단기에 의한 절단방법은 러빙천(10)의 경사와 위사 방향이 틀어질 경우 파일이 부분적으로 변부에서 절단되는 문제가 있다. 이와 같이 직물의 변부에서 원사가 탈락하는 것을 방지하기 위해서, 열처리 나이프, 레이저 절단기 등을 이용한 원사 절단 및 융착 방법이 사용되고 있으나, 이러한 절단 방법을 사용하여 러빙천을 절단하면 열에 의하여 변부 파일이 손상될 우려가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 액정표시장치 제조용 러빙천의 절단에 있어서, 절단 변부에서 낙모가 발생하거나 파일이 손상되는 것을 최소화 할 수 있는 러빙천의 절단방법 및 절단장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 액정표시장치의 배향막 러빙 공정 후, 수세공정의 번거로움을 감소시킬 수 있는 러빙천의 절단방법 및 절단장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 액정표시장치 제조용 러빙천의 절단에 있어서, 열에 의한 파일의 손상을 감소시킬 수 있는 러빙천의 절단방법 및 절단장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 절단과 동시에 절단면의 융착이 가능한 초음파 절단장치를 이용하여, 액정표시장치 제조용 러빙천을 절단하는 것을 특징으로 하는 러빙천의 절단방법을 제공한다. 본 발명은 또한 일정한 영역의 초음파 주파수를 발생시키는 발진기; 및 상기 발진기에서 생성된 초음파를 집중시켜 액정표시장치 제조용 러빙천을 절단하는 혼 방열기를 포함하는 러빙천 절단장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
일반적으로, 액정표시장치의 제조 공정에서 배향은 액정분자의 배열 안정성 뿐만 아니라, 액정표시장치의 표시특성을 향상시키는데 있어서 가장 중요한 기술이다. 배향막이 형성된 액정표시 장치는 추후의 공정에서 고온 처리되므로 고온에 잘 견디며, 배향의 안정성, 내구성, 생산성이 우수한 폴리이미드계 배향막이 각종 액정 표시소자의 배향막으로 사용되고 있다. 보통 배향막 형성용 용액은 폴리아믹산 용액이고, 이를 도포 후, 건조, 가열 경화의 공정을 거치면 폴리이미드 박막이 형성된다. 이렇게 형성된 배향막에 대하여 액정분자의 균일하고 제어력 있는 효과를 얻기 위해서 러빙 공정을 진행한다.
본 발명에 사용될 수 있는 러빙천은 액정표시장치의 배향막에 미세한 배향홈을 형성하기 위한 것으로, 경사 및 위사로 제직된 원단조직에 레이온이나 나일론 계통의 섬유를 파일사로 짜 넣은 구조로 이루어져 있다. 배향홈은 상기 파일사에 의하여 형성되므로, 보다 미세한 배향홈을 형성하기 위해서는 파일사의 밀도가 높은 것이 바람직하다. 파일사는 일반적으로 레이온 원사로 이루어지는데, 레이온 원사는 강도가 높아 절단시 손상이 발생할 경우, 불균일한 러빙이 이루어지고, 그 결과 배향막 표면에 스크래치를 발생시킨다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 러빙천 절단방법 및 장치를 설명하기 위한 도면으로써, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 사용되는 초음파 절단장치는 발진기(20)와 혼 방열기(30)로 이루어진다. 본 발명에 사용되는 발진기(20)는 일정한 영역, 바람직하게는 35kHz 내지 70kHz의 초음파를 발생시킨다. 보다 자세히 살펴보면, 상기 발진기(20)는 일반 상용전원을 일정한 영역의 고주파 전기신호로 변 환시키고, 이를 초음파로 변환시키는 역할을 한다. 초음파는 진동수가 가청주파 영역을 넘는 탄성파로서 일반적으로 16kHz 이상의 음파를 지칭하며, 보통 음파와 마찬가지로 음향학의 여러 법칙을 따르지만, 주파수가 높고 강도가 보통 음파보다 두드러지게 크다. 또한 초음파는 파장이 짧으므로 방향성이 있는 음속을 얻을 수가 있으며, 지향성이 예리한 특성을 지닌다. 초음파는 기계적 작용 및 발열 작용을 하며, 미세한 입자운동을 유발하는데, 이와 같은 특성을 바탕으로 혼(Horn) 방열기의 진폭에 의한 마찰열을 이용하여 러빙천을 절단할 수가 있다.
일반적으로 초음파 절단기용 발진기는 15kHz에서 130kHz까지의 주파수를 많이 이용하는데, 파일의 손상없이 러빙천을 절단하기 위해서는 35kHz에서 70kHz의 발진기를 사용하는 것이 바람직하다. 35kHz 미만 또는 70kHz를 초과하는 주파수를 사용할 경우, 러빙천(10)의 절단과 융착이 부족하여 절단 변부에서 파일탈락 및 파일손상이 발생하여 균일한 러빙이 이루어지지 못하게 된다.
상기 혼 방열기(30)는 상기 발진기(20)에서 생성된 초음파를 집중시켜 액정표시장치 제조용 러빙천(10)을 절단하기 위한 것으로써, 도 2에 도시된 바와 같이, 러빙천(10)을 절단하는 나이프(32)와 상기 나이프로 초음파를 전달하는 나이프 지지대(34)로 이루어 진다. 상기 나이프의 두께(t)는 2mm 이하이고, 상기 나이프의 끝단과 상기 나이프 지지대(34)를 연결하는 직선이 상기 나이프(32)의 중심축과 이루는 각도(a)는 60°이하이다.
통상적인 초음파 절단기에서 사용되는 혼 방열기(30) 나이프(32)의 두께(t) 는 3 내지 5mm이고, 나이프(32)의 중심축과 나이프 지지대(34)의 기울기(a)는 초음파 집중이 가능하도록 60 내지 80°의 각도를 지니도록 설계되어진다. 그러나 본 발명에 사용되는 혼 방열기(30)는 절단 나이프의 두께(t)가 2mm이하가 되어야 하며, 나이프의 중심축과 나이프 지지대의 기울기(a)가 이루는 각도는 60°이하이며, 바람직하게는 나이프의 두께(t)가 1.5mm이고 기울기(a)가 30°이하이다. 나이프의 두께(t)가 2mm를 초과하고, 나이프(32)의 중심축과 나이프 지지대의 기울기(a)가 60°이상일 경우에는, 러빙천 절단시 러빙천과 나이프(32) 및 나이프 지지대(34)의 접촉면이 넓어지게 되어, 절단부 파일의 손상이 발생하고, 균일한 러빙이 이루어지지 못하게 된다.
상기 초음파 발진기(20)와 혼 방열기(30)를 사용하여 러빙천을 절단하기 위해서는, 먼저 초음파 발진기(20)와 혼 방열기(30)를 연결하고, 러빙천(10) 위에 혼 방열기(30)의 나이프(32)를 수직방향으로 위치시킨 다음, 절단하고자 하는 크기에 맞춰 나이프(32)를 이동시킨다. 이와 같이 본 발명에 따라 초음파 절단장치를 이용하여 액정표시장치 제조용 러빙천(10)을 절단하면, 파일의 손상이나 탈락없이, 러빙천의 절단과 동시에 절단면의 융착이 가능하다.
이하 구체적인 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로써, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
하기 실시예에서, "파일탈락"은 랩(Lab) 러빙 장치를 사용하여 러빙롤러와 배향막 간격 1.0mm, 러빙롤러 회전속도 60RPM, 러빙천과 배향막 압착면 길이를 2.0mm로 유지하여, 2시간 동안 배향막을 러빙한 후, 배향막에 탈락된 파일수로 평가하였으며, "파일손상"은 절단부의 파일 상태를 비디오마이크로스코프 (Videomicroscope)로 관찰하였다.
[실시예 1]
경사로 큐프라암모늄레이온 필라멘트 120d/70f (Asahi産, 日本), 위사로 큐프라암모늄레이온 필라멘트 75d/50f(Asahi産, 日本)를 사용하여 경사밀도 68 본/inch, 위사밀도 124 본/inch로 짜여지고, 파일사로 비스코스레이온 필라멘트 100d/40f (Asahi産,日本)을 사용하여 파일 밀도 32,000개/cm2로 제작된 Yoshiawa Chemicals社의 레이온 러빙천 YA-181-R을 사용하였다. 초음파 절단기 발진기는 Rinco社(Switzerland)의 UGF-3 35kHz를 사용하고, 나이프의 중심축과 나이프 지지대의 기울기가 30°인 혼 방열기를 사용하여 러빙천을 가로 980mm, 세로 410mm로 절단하였다. 절단된 시료를 러빙롤러에 붙여 배향막을 러빙한 후, 파일탈락 및 파일손상 정도를 평가하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 또한 러빙천 절단면의 변부(X17.5 배율) 및 파일(X35 배율)을 비디오마이크로스코프로 촬영하여 도 3 및 4에 나타내었다.
[실시예 2]
나이프의 중심축과 나이프 지지대의 기울기가 60°인 혼 방열기를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 러빙천을 절단하고, 러빙 공정을 실시한 후, 파일탈락 및 파일손상 정도를 평가하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 또한, 러빙천 절단면의 파일(X35 배율)을 비디오마이크로스코프로 촬영하여 도 5에 나타내었다.
[실시예 3]
Rinco社(Switzerland)의 UGF-3 70kHz 발진기를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 러빙천을 절단하고, 러빙 공정을 실시한 후, 파일탈락 및 파일손상 정도를 평가하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교예 1]
톰슨형 절단기를 사용하여 러빙천을 절단한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 러빙 공정을 실시한 후, 파일탈락 및 파일손상 정도를 평가하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 또한 러빙천 절단면의 변부(X17.5 배율) 및 파일(X35 배율)을 비디오마이크로스코프로 촬영하여 도 6 및 7에 나타내었다.
[비교예 2]
기존의 직물 절단 및 실링에 사용되는 레이저 절단기를 사용하여 러빙천을 절단한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 러빙 공정을 실시한 후, 파 일탈락 및 파일손상 정도를 평가하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 또한 러빙천 절단면의 파일(X35 배율)을 비디오마이크로스코프로 촬영하여 도 8에 나타내었다.
Figure 112004045211089-pat00001
* 파일상태 : ◎ 매우 우수, O 우수, △ 보통, X 불량
상기 표 1 및 도 3 내지 8로부터, 본 발명에 따라 초음파 절단기를 사용하여 러빙천을 절단하면, 비교예에 비하여 파일탈락이 감소하고 파일상태가 양호함을 알 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 러빙천의 절단방법 및 절단장치는 액정표시장치 제조용 러빙천의 절단에 있어서, 그 절단 변부에서 낙모가 발생하거나 파일이 손상되는 것을 최소화 할 수 있고, 액정표시장치의 배향막 러빙 공정 후, 수세공정의 번거로움을 감소시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 절단과 동시에 절단면의 융착이 가능한 초음파 절단장치를 이용하여 액정표시장치 제조용 러빙천을 절단하는 것을 특징으로 하는 러빙천의 절단방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 초음파 절단장치는 35kHz - 70kHz 주파수 영역의 초음파를 이용하여 러빙천을 절단하는 것을 특징으로 하는 러빙천의 절단방법.
  3. 일정한 영역의 초음파 주파수를 발생시키는 발진기; 및
    상기 발진기에서 생성된 초음파를 집중시켜 액정표시장치 제조용 러빙천을 절단하는 혼 방열기를 포함하는 러빙천 절단장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 혼 방열기는 러빙천을 절단하는 나이프와 상기 나이프로 초음파를 전달하는 나이프 지지대로 이루어 지며, 상기 나이프의 두께는 2mm 이하이고, 상기 나이프의 끝단과 상기 나이프 지지대를 연결하는 직선이 상기 나이프의 중심축과 이루는 각도는 60°이하인 것인 러빙천 절단장치.
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