KR20090015377A - 액정표시장치용 러빙천 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직립성, 복원성 및 균제도가 뛰어나고, 내구성이 향상된 파일사를 갖는 액정표시장치용 러빙천 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다. 이를 위하여 본 발명은, 원단 조직과 파일사를 포함하여 구성되며, 상기 파일사는, 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유의 전체 아세틸기 중 5 ~ 80%가 히드록시기로 치환된 개질 섬유인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 러빙천 및 그 제조방법을 제공한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 러빙천은, 러빙공정에서 불균일한 러빙을 개선할 수 있고, 배향 규제력 향상 및 미세 배향홈 형성을 통해 우수한 화면 표시 품질을 갖는 액정표시장치의 제조가 가능하며, 액정표시장치의 품질에 대한 신뢰도가 향상된다.

러빙천, 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유, 배향막, 알칼리, 개질 섬유

Description

액정표시장치용 러빙천 및 그 제조방법{Rubbing Cloth for LCD and Manufacturing Method thereof}

본 발명은 러빙천(Rubbing cloth)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정분자의 배향을 제어하기 위하여 러빙 공정에 사용되는 액정표시장치용 러빙천 및 그 제조방법에 관한 것이다.

액정표시장치는 저전압 구동, 저소비 전력, 풀 칼라 구현, 경박 단소 등의 특징을 가지며, 시계, 계산기, PC용 모니터, 노트북 등으로부터 항공용 모니터, 개인 휴대용 단말기 등에 다양하게 적용되고 있다.

이와 같은 액정표시장치는 크게 화상을 표시하는 액정표시패널과 상기 액정표시패널을 구동하는 회로부로 나뉘어진다.

여기서, 상기 액정표시패널은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT) 어레이가 형성된 TFT 기판과 컬러 필터 어레이가 형성된 컬러필터기판(이하 CF기판이라고 약칭함)을 서로 나란하게 미세한 간격을 두고 배치하고, 그 사이에 액정을 주입함으로써 형성된다.

상기 TFT 기판의 표면에는 화소 전극으로서 패턴화된 ITO 전극이 형성되며, 상기 ITO 전극의 표면위에는 배향막을 코팅 처리하게 된다.

그리고 상기 CF 기판의 표면에는 공통 전극으로서 ITO 전극이 위치하며 마찬가지로 ITO 전극의 표면위에 배향막을 코팅 처리하게 된다. 이들 TFT 기판과 CF 기판은 배향막이 서로 마주하도록 하여 배치되며, 두 기판의 배향막은 모두 상기 액정과 접촉하게 된다.

한편, 상기와 같이 구성되는 액정표시장치의 제조공정은, 유리기판 상에 배선패턴이나 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자 등을 형성하는 어레이 공정, 배향처리나 스페이서(spacer) 배치 및 서로 대향하는 기판들 사이에 액정을 봉입하는 셀 공정, 그리고 드라이버(Driver) IC의 부착이나 백 라이트(Back Light) 장착 등을 하는 모듈(Module) 공정에 의하여 제작된다.

여기서, 상기 셀 공정은 액정 배향을 유도하기 위한 러빙 공정을 포함하여 기판의 합착, 액정의 주입 등과 같은 일련의 단계를 거쳐 이루어지는데, 상기 TFT 기판과 CF 기판의 배향막에 대하여 배향처리를 위해 상기 러빙공정이 수행된다.

상기와 같은 배향막의 배향처리 방법에는 러빙천을 이용하여 상기 배향막 표면을 문지르는 러빙법이 주로 이용되고 있다.

도 1을 참조하면, 상기 러빙 공정은, 러빙천(rubbing cloth; 10)을 러빙롤러(1)의 외주면에 감은 후, 상기 러빙천(10)을 기판(2)상에 형성된 배향막(3)에 접촉시키고 고속으로 회전시켜, 상기 배향막(3)에 일축 배향성 (Uni-directional Alignment) 및 선경사각(Pretilt Angle)을 갖는 일련의 배향홈들을 형성하는 공정이다.

여기서 상기 배향막(3)은 폴리아믹산(Polyamic acid), 가용성 폴리이미드(Polyimide) 등으로 이루어진 원료액을 상기 기판(2)상에 도포한 후, 60 ~ 80℃정도의 전경화(Pre-cure)공정과 180 ~ 200℃정도의 메인경화(Main-cure)공정을 진행함으로써 상기 폴리아믹산, 가용성 폴리이미드 등이 불용성 폴리이미드화되어 형성된다.

상기와 같이 배향홈을 형성하는 러빙 공정은, 전술한 바와 같이 상기 러빙천(10)이 감긴 러빙 롤러(1)를 이용하여, 스테이지(4) 상에 놓여진 상기 기판의 배향막(3)을 문지름으로써 수행될 수 있다. 상기 스테이지(4)에는 액정표시장치의 기판(2)을 공기 흡착하기 위한 다수의 진공 흡착구(미도시)가 형성되어 있고, 상기 스테이지 상으로 기판을 로딩 또는 언로딩하기 위해서 다수의 리포트 핀 (Lift Pin)들이 위치한다.

그리고 상기 스테이지(4)로 상기 유리기판(2)이 로딩(loading)되면, 상기 러빙 롤러(1)가 회전함과 동시에 상기 유리기판(2)의 상측면과 마찰하면서 일방향으로 이동하고, 이를 통해 상기 배향막(3)에는 배향홈이 형성된다.

상기 러빙천(10)은 경사 및 위사로 제직된 원단 조직과 상기 원단 조직에 레이온이나 면 계통의 섬유로 짜여진 파일사(13)를 포함하여 구성된다.

상기 러빙천(10)은 파일의 굵기 및 원단에 사용하는 실의 굵기를 변화시킴으로써 파일밀도가 조정되며, 원단에서의 절모 방법에 의해 파일 길이가 결정된다.

여기서, 상기 파일사(13)로는 레이온 및 나일론 같은 장섬유를 사용한 것과 면과 같은 단섬유를 사용한 것이 알려져 있다.

그러나, 상기 파일사(13)로 레이온 필라멘트를 사용하는 경우 내마모성이 불충분하다는 문제가 있다. 즉 상기 레이온 파일사를 갖는 러빙천은 러빙공정 중에 파일사가 마모되어 이물이 발생하기 쉽고, 이렇게 형성된 이물이 배향막 표면에 배향불량을 야기하여, 상기 액정 표시 장치의 화면에 표시얼룩과 같은 불량을 발생하게 한다.

그리고 마모로 인해 발생한 이물은 상기 러빙천(10)에 잔존하기 쉬우므로, 이물이 잔존된 상태로 다른 기판을 러빙하는 경우, 상기 배향막(2) 표면에 흠집이 생기게 되어 화면에 세로선과 같은 불량을 발생시키게 된다.

또한, 상기와 같이 발행된 흠집은 액정 표시 장치의 화면이 하얗게 나타나는 등의 불량을 발생시키는 원인이 된다.

더 나아가, 상기 파일사의 내마모성이 부족한 경우, 러빙 내구성 저하 다시 말해서 하나의 러빙천으로 소정의 품질로 러빙처리 가능한 기판의 수가 감소되어 러빙천을 자주 교체해 주어야 한다.

한편, 상기 파일사(11)가 면으로 구성된 러빙천은 파일의 내마모성에 있어서는 상기 레이온으로 된 파일사보다 우수하다. 그 이유는 면, 레이온 모두 셀롤오스계 섬유이기는 하나, 면이 레이온보다 분자량이 크고, 마모강도가 높기 때문이다.

그러나 면은 천연 섬유로서 단섬유이기 때문에 방적하여 사용하여야 하며, 면으로 된 파일사는 굵기가 레이온이나 나일론과 비교하여 굵어지게 된다. 그리고 면으로된 파일사는 단섬유이기 때문에 러빙 공정 중에서 마찰에 의해 단섬유가 탈락되기 쉽다.

또한, 면은 천연섬유이기 때문에 산지, 생산시기 등에 따라서 섬유 그 자체의 품질이 불균일하며, 레이온이나 나일론과 같은 장섬유와 비교하여 세로선과 같은 불량이 발생하기 쉽다. 이와 같이 면 파일사 러빙천의 경우 레이온 파일사 러빙천에 비해 내구성은 약간 개선되지만 러빙공정 중 마찰에 의한 섬유 탈락의 발생 가능성은 오히려 더 커지게 된다.

한편, 일본 공개 특허 (평) 7-270798호 공보에는 아라미드(aramid) 섬유를 사용한 러빙천이 개시되어 있고, 파일사의 내마모성을 개선할 수 있다고 기재되어 있으나, 아라미드 섬유는 결정화도가 높고 인장 강도가 우수하지만, 파일사의 전단강도가 약해서 러빙공정시에 파일사가 세로 방향으로 갈라지고, 이는 대량의 피브릴 탈락을 야기하여 배향막 불량의 원인이 된다는 문제가 있다.

그리고, 일본 공개 특허 (평) 6-194662호 공보에는 섬유형 단백질을 러빙천으로 사용하는 방법이 기재되어 있지만, 섬유형 단백질은 비단 및 양모 등이기 때문에 열분해 온도가 다른 재질에 비해 낮다. 따라서 러빙 공정에서 발생하는 마찰열에 의해 상기 섬유형 단백질로 된 러빙천은 쉽게 변형되어 러빙천으로 부적합한 문제점이 있다.

한편, 상기 파일사로서 아세트산 셀룰로오스 섬유가 사용되기도 하나, 셀룰로오스 아세테이트의 경우 정전기 발생이 심하고, 낮은 섬유 강도로 인해 파일 방향성을 균일하게 제어하기 어려워 파일사의 복원성 및 배향 규제력이 떨어지는 문제점이 있다.

이에 따라, 근래에는 배향 규제력 및 러빙 내구성의 향상과 배향막 표면 스 크래치 및 불균일 러빙을 방지하기 위해, 강직성과 내마모성 및 파일 균제도가 향상된 파일사를 갖는 러빙천의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 직립성, 복원성 및 균제도가 뛰어나고, 내구성이 향상된 파일사를 갖는 액정표시장치용 러빙천 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 원단 조직과 파일사를 포함하여 구성되며, 상기 파일사는, 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유의 전체 아세틸기 중 5 ~ 80%가 히드록시기로 치환된 개질 섬유인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 러빙천을 제공한다.

여기서, 상기 파일사는, 아세틸기 치환도가 2.75이상인 상기 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유가 알칼리로 검화되어 전체 아세틸기 중 5 ~ 80%를 히드록시기로 치환된 개질 섬유이다.

상기 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유를 알칼리로 검화하기 위하여, 상기 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유는 전처리에 의해 구조가 이완된다.

상기 개질 섬유로 된 파일사는, 심부에 비해 표층부의 아세틸기 치환도가 낮은 것을 특징으로 한다.

다른 일 형태로서 본 발명은, 전체 아세틸기 중 5 ~ 80%가 히드록시기로 치환된 개질 섬유를 형성하기 위하여, 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유를 알칼리로 검화하는 검화단계; 및 상기 개질 섬유로 이루어지는 파일사를 갖는 러빙천을 기모 처리하는 기모단계를 포함하여 이루어지는 액정표시장치용 러빙천의 제조방법을 제공한다.

상기 러빙천 제조방법은, 상기 검화단계 전 또는 동시에 상기 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유의 구조를 이완시키기 위한 전처리단계를 더 포함하여 이루어진다.

상술한 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 러빙천 및 그 제조방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 따른 러빙천은, 직립성, 복원성 및 균제도가 뛰어난 파일사를 가지므로, 러빙공정에서 불균일한 러빙을 개선할 수 있고, 배향 규제력 향상 및 미세 배향홈 형성을 통해 우수한 화면 표시 품질을 갖는 액정표시장치의 제조가 가능하며, 액정표시장치의 품질에 대한 신뢰도가 향상된다.

둘째, 본 발명에 따른 러빙천은, 내구성이 향상된 파일사를 가지므로, 러빙공정 중 파일사의 마모에 의해 발생하는 이물질의 발생 정도가 낮아져서 이물질에 의해 배향막에 스크래치가 발생하거나 불균일한 러빙이 발생하는 문제점을 개선한다.

셋째, 본 발명에 따른 러빙천은, 내구성이 향상된 파일사를 가지므로, 러빙공정 중 교체주기가 길어지게 되고 이로 인해 액정표시장치의 생산성이 향상되는 동시에 러빙천의 소모량이 감소되어 생산단가를 낮출 수 있다.

본 발명에 따른 러빙천은 액정표시장치용 러빙천, 다시 말해서 액정표시장치 제조에 사용되는 러빙천으로서, 원단조직과 상기 원단조직에 구비되는 파일사를 포함하여 구성된다.

상기 파일사로는 전술한 바와 같이 다양한 종류의 섬유가 사용되고 있으나, 본 발명자는 상기 파일사로서 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유를 개질하여 전체 아세틸기 중 5 내지 80%를 히드록시기로 치환한 개질 섬유를 채택하여 기판의 배향막에 대한 러빙시험을 수행함으로써, 이하에서 설명되는 본 발명에 따른 러빙천의 내구성과 배향 규제력이 종래에 비해 우수해 짐을 확인하였다.

이하 상기 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들 및 그 제조방법을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 러빙천(100, 100a)의 원단조직은 경사(110) 및 위사(120)를 포함하여 구성되며, 상기 파일사(130, 130a)는 셀룰로오스 트리아세테이트(아세틸기 치환도 2.75 이상) 섬유 전체 아세틸기 중 5 ~ 80%가 히드록시기로 치환된 개질 섬유를 포함한다.

보다 상세하게는, 상기 파일사(130, 130a)는 상기 셀룰로오스 트리아세테이트 (이하 트리아세테이트, 아세틸기 치환도 2.75이상) 섬유가 알칼리로 검화되어 전체 아세틸기 중 5 ~ 80%가 히드록시기로 치환된 개질 섬유이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 러빙천의 파일사(130, 130a)는 상기 경사(110) 또는 위사(120)방향으로 경사지게 배열된다.

도 2 및 도 3은 각각 상기와 같이 개질 섬유로 된 파일사가 "V"자형과 "W"자 형으로 된 러빙천을 나타낸 사시도이다.

상기와 같이 트리아세테이트 섬유의 전체 아세틸기 중 5 ~ 80%가 히드록시기로 치환된 개질 섬유를 형성하기 위하여, 상기 러빙천(100, 100a)은 상기 트리아세테이트 섬유를 알칼리로 검화하는 검화단계 및 상기 개질 섬유로 이루어지는 파일사를 갖는 러빙천을 기모처리하는 기모단계를 포함하여 이루어지는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.

여기서, 상기 러빙천의 제조방법은 상기 검화단계 전 또는 동시에 상기 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유의 구조를 이완시키기 위한 전처리단계를 더 포함하여 구성된다.

그리고 본 발명에 따른 러빙천의 파일사는 상기 원단조직에 식모되기 전 또는 후에 상기 검화단계를 거쳐 개질 처리될 수 있다. 다시 말해서, 이미 상기 검화단계를 거쳐 개질된 섬유를 상기 원단조직에 식모하여 본 발명에 따른 러빙천을 형성하거나, 상기 원단조직에 상기 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유를 파일사로 식모한 후 상기 검화단계를 수행하여 본 발명에 따른 러빙천을 형성할 수도 있다.

다만, 본 실시예에서는 상기 원단조직에 상기 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유를 파일사로 식모하여 파일 직물을 제직한 후, 상기 검화단계를 수행하여 본 발명에 따른 러빙천을 형성하였다.

보다 상세하게는, 본 발명에 따른 러빙천 제조방법은, a) 경사와 위사로 구성되는 원단조직에 상기 셀룰로오스 트리아세테이트 필라멘트를 제직하여 파일 직물을 제조하는 단계, b)상기 파일 직물을 이루는 상기 셀룰로오스 트리아세테이트 필라멘트 섬유(이하 트리아세테이트 섬유라 약칭함)가 보다 균일하고 안정적으로 상기 알칼리에 의해 개질 반응되도록 그 섬유 구조를 이완하는 전처리 단계, c) 상기 파일 직물을 알칼리로 개질하여 상기 트리아세테이트 섬유의 전체 아세틸기 중 5 ~ 80%를 히드록시기로 치환시키는 검화단계, d) 상기 개질 처리된 파일사를 기모, 브러싱, 수지가공 처리하여 원단 조직의 경사 또는 위사 방향으로 경사진 상태로 배열시키는 단계, 및 e) 상기 원단 조직의 이면을 백 코팅 처리하여 파일사를 고정시키는 단계를 포함하여 이루어진다.

본 실시예에 있어서, 상기 b)단계, 즉 상기 전처리 단계는, 상기 파일 직물을 이루는 상기 트리아세테이트 섬유의 표면층이 균일한 개질 반응이 이루어지도록, 상기 트리아세테이트 섬유를 건 또는 습처리함으로써 수행된다.

일반적으로 하기 화학식 1로 표시되는 셀룰로오스 아세테이트 섬유는 아세틸기 치환도에　따라 크게 두가지로 구분하게 된다.

다시 말해서, 상기 셀룰로오스 섬유에서 아세틸기 치환도가 2.0 내지 2.75이 되면, 하기 화학식 2로 표시되는 셀룰로오스 디아세테이트(일반적으로 셀룰로오스 아세테이트섬유라 칭해짐) 섬유가 되며, 상기 셀룰로오스 섬유에서 아세틸기 치환도가 2.75 이상이 되면 하기 화학식 3으로 표시되는 셀룰로오스 트리아세테이트(트리아세테이트 섬유) 섬유가 된다.

그리고, 이러한 셀룰로오스계 섬유들, 즉 상기 셀룰로오스 디아세테이트 섬유(이하 디아세테이트 섬유라 약칭함)와 상기 트리아세테이트 섬유는 상기 아세틸기 치환도가 서로 상이함에 따라 섬유의 물성 및 용해성 등이 서로 매우 상이하게 된다.

본 발명자는, 본 발명에 따른 러빙천의 파일사로, 상기 디아세테이트 섬유와는 섬유 물성과 용이성 등의 성질이 다른 상기 트리아세테이트 섬유가 개질처리(아세틸기를 히드록시기로 치환)하여 사용하였다.

그리고, 상기 트리아세테이트 섬유를 개질처리하여 탈아세틸화하는 방법, 즉 상기 아세틸기를 상기 히드록시기로 치환하는 방법으로는, 알칼리에 의한 방법과 산에 의한 방법 두가지가 알려져 있으나, 본 실시예에 있어서는 알칼리에 의한 방법으로 상기 트리아세테이트 섬유를 개질처리하여 하였다.

한편, 본 발명자는 후술하는 비교예2에서와 같이 상기 디아세테이트 섬유를 개질처리하여 그 아세틸기를 히드록시기로 치환하는 개질처리를 하여, 개질 처리된 디아세테이트 섬유로 된 파일사를 갖는 러빙천을 액정표시장치의 러빙공정에 적용하여 러빙성능 테스트를 하였다.

그러나, 상기 디아세테이트 섬유를 개질처리한 파일사가 적용된 러빙천은, 본 발명에서와 같이 상기 트리아세테이트 섬유를 개질 처리한 파일사가 적용된 러빙천에 비해, 내구성과 섬유의 복원성이 떨어져서 러빙천의 잦은 교체가 필요하고, 배향 규제력 약해 액정표시장치의 화면 표시성능이 떨어졌다. 또한, 상기 디아세테이트 섬유는 실험결과 강알칼리인 NaOH에 의한 표면 검화가 어려워 개질처리가 난해한 문제점이 있었다.

그 이유는 상기 트리아세테이트 섬유는 결정화된 구조를 가지나, 상기 디아세테이트 섬유는 비결정 구조에 가까워, 이들이 근본적인 섬유 물성(강직성, 복원성 등) 및 섬유 구조를 달리하는 데서 비롯된다.

그리고 본 발명에 따른 러빙천의 파일사를 이루기 위하여, 상기 트리아세테이트 섬유는 그 표층부부터 심부까지 알칼리에 의해 점진적으로 검화되어 전체적으로 히도록시기로 치환된 아세틸기의 치환율이 5~80%가 되도록 하였다.

상기와 같은 알칼리에 의한 트리아세테이트 섬유의 검화과정에서, 일반적으로는 상기 표층부의 검화율(탈아세틸화의 정도)이 심부에 비해 높은 구조가 된다. 따라서, 상기 트리아세테이트 섬유의 표층부는 레이온 섬유의 특성을 가지게 되고 심부는 트리아세테이트 섬유의 특성을 가지게 된다.

본 실시예에 있어서는 상기 트리아세테이트 섬유를 알칼리로 개질 처리하여, 표층부와 내층(심부)이 다른 구조의 개질 트리아세테이트 섬유를 개시하고 있으나, 반응시간이나 반응속도와 같은 반응 조건을 조절하여 표층부와 내층이 동일한 구조가 될 수도 있다. 즉, 상기 트리아세테이트 섬유의 개질 반응 환경을 조절하면, 전체가 균일하게 개질될 수도 있다.

상기와 같이 개질된 트리아세테이트 섬유를 러빙천의 파일사로 적용함으로써, 러빙 공정에서 미세 배향홈 형성 및 배향규제력 향상 등을 통해 명암비 성능이 개선되고, 배향막에 대한 스크래치/불균일 러빙 및 내마모성이 개선되는 결과를 확인하게 되었다.

본 발명에 따른 러빙천의 파일사를 형성하기 위한 상기 트리아세테이트 섬유는 상기 디아세테이트 섬유에 비해 내열성과 알칼리성이 우수하며, 아세틸기 치환도가 높아 분자 구조가 치밀하다.

한편, 레이온 섬유는 팽윤도(용매를 흡수하여 부피나 면적이 늘어나는 정도) 가 70%정도 되고, 면섬유는 50%정도의 팽윤도를 가지나, 상기 디아세테이트 섬유나 트리아세테이트 섬유는 이들에 비해 팽윤도가 낮다. 따라서, 상기 아세틸기를 히드록시기로 치환하는 반응, 즉 탈아세틸화 반응에 사용되는 알칼리와 같은 반응제가 상기 디아세테이트 섬유나 트리아세테이트 섬유에 침투하기가 다소 어려운 문제점이 있다.

따라서 본 발명에서는 상기 트리아세테이트 섬유의 개질처리를 보다 용이하게 수행하기 위하여, 추가공정을 진행함으로써, 상기 아세틸기가 보다 균일하게 히드록시기로 치환되도록 하였다.

보다 상세하게는, 상기 트리아세테이트 섬유의 개질 반응을 위하여 추가공정으로 전처리를 진행한 후 상기 트리아세테이트 섬유를 상기 알칼리로 검화하는 검화단계를 수행한다.

상기 디아세테이트 섬유 및 트리아세테이트 섬유는 알칼리에 의해 탈아세틸화 반응이 일어난다. 이러한 탈아세틸화 반응은 섬유의 아세틸기 치환도에 따라 알칼리 종류/조성, 온도를 다르게 진행하는 것이 바람직하며, 특히 본 발명에서는 상기 트리아세테이트 섬유에 전처리를 진행함으로써 보다 균일하게 개질처리를 안정적으로 진행할 수 있음을 확인하였으며, 이러한 경우 전처리 조건이 매우 중요하다 할 수 있다.

이하 본 발명에 따른 러빙천을 제조하는 과정의 일 예를 설명한다.

본 발명에 따른 러빙천은 경사 및 위사로 이루어진 원단 조직에 경사 방향으로 아세틸기 치환도가 2.75 이상인 셀룰로오스 트리아세테이트 필라멘트 파일사를 짜 넣은 후(경파일 직물), 트리아세테이트 섬유를 전처리 및 알칼리에 의해 개질한다. 이때, 상기 트리아세테이트 섬유는 알칼리의 함량, 반응시간 등의 조절로 표면이 알칼리에 의해 개질된다. 그리고, 상기와 같이 개질된 파일사를 경사 또는 위사 방향으로 기울어진 상태로 균일하게 배열시킨다.

본 발명에 따른 러빙천은, 미세한 배향홈 형성을 위해서 파일의 밀도를 높이고, 파일의 섬도를 낮도록 제직되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 원단조직(지조직)으로는 알칼리에 의한 영향이 적은 비스코스레이온, 큐프라암모늄레이온 등의 셀룰로오스 섬유가 가능한데, 좋기로는 30내지 250 데니어(denier) 범위의 큐프라암모늄레이온 필라멘트를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 러빙천의 파일 밀도는 24,000ea/㎠ 이상이며, 파일 길이는 1.4mm 이상 2.5mm 이하로 조절하였다.

상기 전처리 조건은 건열 80 내지 170℃이내, 습윤상태에서 50 내지 130℃이내에서 2시간 이내로 처리하는 것이 바람직하다. 상기 전처리 온도가 전술한 범위보다 낮으면 알칼리 반응을 위한 분자내 이완 작용이 떨어져 알칼리의 침투성이 다소 낮으며, 전처리 온도가 전술한 범위보다 높으면 섬유의 황변 및 물성 저하가 발생할 위험이 있다.

또한 개질반응에 사용되는 알칼리의 함량은 파일사로 사용되는 트리아세테이트 섬유 중량에 대하여 2.5내지 40중량%로 처리하는 것이 바람직하다. 상기 알칼리의 함량이 2.5중량% 미만이면 반응속도가 느려 트리아세테이트 표층부가 레이온 섬유의 특성을 가지지 못해 미세 배향홈을 형성에 사용되기에 부적합하며, 알칼리의 함량이 40중량% 이상이면 반응속도가 빨라 불균일한 반응이 일어나고, 내마모성 개선에 문제가 있게 된다. 그리고 상기 알칼리는 알칼리의 산성도에 따라 단독 또는 침투제, 지연제 등을 함께 사용하게 된다.

본 발명에서 상기 전처리와 알칼리에 의한 표면 개질 반응을 통하여 트리아세테이트 섬유의 검화율은 5 내지 80%가 된다. 즉 본 발명은 아세틸기 치환도 2.75의 트리아세테이트 섬유를 전처리와 알칼리에 의해 표면을 개질함으로써 트리아세테이트 섬유의 전체 아세틸기 중 5 내지 80%, 바람직하기로는 10내지 50%를 히드록시기로 치환시킨다. 이 때 개질된 트리아세테이트 섬유의 치환도는 0.6 ~ 2.61이 된다.

이에 따라, 상기 개질된 트리아세테이트 섬유의 치환도는 내층과 표층부가 다른 다층 구조를 가지게 된다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 트리아세테이트 섬유로 된 파일사는 심부 즉 내층에 비해 표층부의 아세틸기 치환도가 더 낮게 된다.

본 발명에 따른 러빙천의 파일사를 형성하기 위한 알칼리 화합물의 예로는 알칼리 화합물은 알칼리금속 수산화물, 알칼리토금속류 수한화물, 알칼리 금속탄산염 등이 있다. 상기 알칼리 화합물은 특별히 제한하지는 않으나 그 산성도에 따라 사용 조성, 농도 등을 다르게 하여야 한다. 그리고, 상기 알칼리 화합물의 산성도에 따라 병행해서 사용하는 반응조제로는 포스포늄계 화합물, 제4급암모늄계화합물, 비이온계 계면활성제 등 침투제, 지연제 등을 사용할 수 있으며, 이러한 반응 조제는　0.001내지 5.0% 중량%로 사용할 수 있다.

그리고 상기와 같이 개질 처리된 파일사를 상기 원단 조직의 경사 또는 위사 방향으로 기울어진 상태로 배열시키기 위해, 상기 파일사는 기모처리, 수지처리 및 브러쉬 처리된다.

상기 파일사를 세워 원단 조직의 경사 또는 위사방향으로 정렬시키기 위해 검화(개질)가 끝난 파일 직물을 소재, 형태, 방향이 여러종인 브러쉬가 달린 브러싱기에서 직물의 경사방향으로 이동시키면서 브러쉬 처리를 진행한다. 이 때 상기 브러쉬의 회전 방향은 러빙천의 사용하고자 하는 크기와 목적에 따라 경사 및/또는 위사 방향으로 진행하게 된다.

상기 파일사의 경사는 원단 조직에 수직한 선을 기준으로 0도 내지 30도의 각도를 가지도록 한다. 상기 파일사의 경사가 30도가 초과될 경우 배향홈 형성을 위한 충분한 러빙 강도를 얻기 힘들어, 러빙 얼룩, 세로선 등의 불량이 발생하게 된다.

상술한 브러쉬 공정에서 파일사의 형태 안정성을 높이기 위해, 방축가공수지, 실리콘계 탄성제, 폴리우레탄계 탄성제 등을 파일 직물에 함침시켜 처리하기도 한다. 이러한 가공제 처리는 사용하고자 하는 목적에 따라 가공제 종류와 농도를 다르게 할 수 있으며, 상기 파일사의 형태 안정성을 높이기 위한 가공이면 특별히 제한하지는 않는다.

또한, 상기와 같이 배열된 파일사가 원단 조직으로부터 빠져 나와 러빙공정 중에 상기 배향막에 부착하거나, 상기 러빙천에 부착되어 러빙 불량을 일으키는 것을 방지하기 위하여, 상기 파일 직물의 이면 원단 조직에 코팅제를 사용하여 코팅 처리하는 것이 바람직하다.

상기 코팅제는 폴리비닐아세테이트계, 폴리우레탄계, 폴리아크릴계, 폴리아마이드계, 폴리이미드계, 폴리에스테르계 및 폴리우레아계 수지로 이루어진 군으로부터 하나 이상의 것이 선택되어, 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이 때 상기 원단 조직의 코팅층이 너무 두껍게 되면 상기 파일사의 방향성이 뒤틀어지거나, 섬유 강성이 올라가 스크래치 발생 위험이 높아지고, 러빙포의 사용시에 구김이 발생하여 회복이 어렵게 된다.

반면, 상기 코팅층의 두께가 너무 얇게 되면 파일 섬유를 고정시켜주는 힘이 약해 러빙 강도가 떨어져 내구성이 떨어지는 문제가 발생하고, 마찰에 의해 파일사의 탈락이 쉽게 발생하는 문제점을 가진다. 따라서 상기 코팅층 형성을 위한 도포량은 원사, 조직, 밀도 및 가공제에 따라 달리하여야 하며, 본 실시예에 있어서는 상기 코팅층의 도포량을 20 내지 100g/m²으로 하여 실험하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 상기 트리아세테이트 섬유를 전처리 및 간단한 화학 반응을 통하여 개질처리함으로써 개질 섬유로 된 파일사를 갖는 러빙천을 이용하여 액정 표시 장치의 러빙 공정에서 미세한 배향홈 형성을 가능케 하고, 배향막의 스크래치 및 불균일 러빙의 문제점을 개선하는 동시에 러빙천의 내구성을 가지도록 하여, 광학적 특성이 크게 개선된 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예를 기재한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[ 실시예 1 ]

경사로 큐프라 암모늄 레이온 필라멘트 120d/70f (Asahi産, 日本), 위사로 큐프라 암모늄 레이온 필라멘트 75d/50f (Asahi産, 日本)를 사용하여 경사밀도 62 本/inch, 위사밀도 126 本/inch로 평직으로 짜서 원단 조직을 사용하였다.

그리고 파일사로는 셀룰로오스 트리아세테이트(치환도 2.90, 초산화도 62.5%) 필라멘트 120d/55f ( Mitsubishi産, 日本)를 사용하여, 파일밀도가 41,000 개/㎠가 되도록 공지의 파일 직기에 의해 W자형의 원단을 제직하였다.

상기와 같이 원단 제직 후, 양 지조직 사이의 파일을 나이프 컷터로 절단하여 상, 하판 두장의 러빙천 파일 직물을 형성하였다. 상기 제조된 트리아세테이트 파일 직물을 반응기에서 90℃에서 30분동안 비이온계 계면활성제를 사용하여 습윤 전처리하여 분자 구조를 이완시킨 후, 탱크 반응기에 트리아세테이트 섬유 대비 10 중량 %의 가성소다 수용액을 투입한 후, 트리아세테이트 파일 직물을 침지시켜 25℃에서 승온속도 1.5℃/min로 승온하여 90℃에서 30분간 처리한 후 25℃까지 1.5℃/min로 냉각시켜 배액하였다.

그 후 아세트산 0.1% ows를 사용하여 중화시키고, 상온의 물로 수차례 수세하여 잔류 알칼리를 제거한 후, 반응이 끝난 개질 트리아세테이트 파일 직물을 인출하여 건조하였다. 이러한 반응 공정을 통하여 초기 트리아세테이트 파일 섬유 중량 대비 8.1% 감량율(검화율 20.5%)인 파일 직물을 얻었다. 이렇게 제조된 파일 직물을 (주)대영화학의 실리콘계 탄성기모제인 스노텍스 FX-40 1.5% ows 용액에 함침 시켜 브러쉬가 설치된 열처리기에서 경사 방향으로 18회, 위사방향으로 8회 반복 처리하여, 경사방향으로 파일 기울기가 15°가 되도록 기모하였다. 상기와 같이 브러쉬 처리된 파일 직물은 에틸 비닐 아세테이트계 코팅제를 사용하여 이면 조직을 코팅 처리하여 파일을 고정시켰다. 그리고 코팅이 끝난 파일 직물은 전모기에서 전체 두께가 1.80mm가 되도록 전모하였다.

[ 실시예 2 ]

실시예 1과 동일한 원단을 트리아세테이트 섬유 대비 10% 중량 %의 가성소다 수용액에 제4급 암모늄계 반응 조제 (주) 대영화학 스노겐 피디에스 1g/L를 첨가한 반응액에 실시예 1과 동일한 조건으로 검화 처리하여 트리아세테이트 섬유 중량 대비 9.8%(검화율 24.87%)인 파일 직물을 얻었다. 그리고 실시예 1과 동일하게 탄성기모제 처리, 브러쉬 처리 및 코팅 처리하여 1,80mm로 전모하였다.

[ 실시예 3 ]

실시예 1과 동일한 원단을 트리아세테이트 섬유 대비 20% 중량 %의 가성소다 수용액에 실시예 1과 동일한 조건으로 검화 처리하여, 트리아세테이트 섬유 중량 대비 15.6%(검화율 39.6%)인 파일 직물을 얻었다. 그리고 실시예 1과 동일하게 탄성 기모제 처리, 브러쉬 처리 및 코팅 처리하여 1,80mm로 전모하였다.

[ 실시예 4 ]

실시예 1과 동일한 원단을 80℃에서 공지의 조건으로 정련 처리한 후 열처리기에서 120℃ X 5m/min의 조건으로 건열 처리하여 섬유를 이완시킨 후, 트리아세테이트 섬유 대비 10% 중량 %의 가성소다 수용액에 실시예 1과 같은 조건으로 검화 처리하여 트리아세테이트 섬유 중량 대비 8.5% (검화율 21.5%)인 파일 직물을 얻었다. 실시예 1과 동일하게 탄성기모제 처리, 브러쉬 처리 및 코팅 처리하여 1,80mm로 전모처리하였다.

[ 비교예 1 ]

경사로 큐프라 암모늄 레이온 필라멘트 120d/70f (Asahi産, 日本), 위사로 큐프라 암모늄 레이온 필라멘트 75d/50f (Asahi産, 日本)를 사용하여 경사밀도 62 本/inch, 위사밀도 126 本/inch로 평직으로 짜서 원단조직으로 사용하였다. 파일사로는 비스코스 레이온 필라멘트 120d/40f (Enka産, 獨日)을 사용하여 파일밀도 32,000개/㎠가 되도록 공지의 파일 직기에 의해 W자형으로 원단 조직에 제직하였다. 상기와 같이 제조된 파일 직물을 공지의 조건으로 정련하고, BASF사의 방축 가공제인 NFG 5% ows 용액에 함침시켜 실시예 1과 동일하게 브러쉬, 코팅, 열처리하여 전모하였다.

[ 비교예 2 ]

경사로 큐프라 암모늄 레이온 필라멘트 120d/70f (Asahi産, 日本), 위사로 큐프라 암모늄 레이온 필라멘트 75d/50f (Asahi産, 日本)를 사용하여 경사밀도 62 本/inch, 위사밀도 126 本/inch로 평직으로 짜서 원단 조직으로 사용하였다. 파일사로 셀룰로오스 디아세테이트 (치환도 2.55, 초산화도 56.5%) 필라멘트 120d/50f (SK産, 韓國)를 사용하여 파일밀도가 40,000 개/㎠가 되도록 공지의 파일 직기를 사용하여 W자형으로 원단조직에 제직하여 컷팅하였다.

상기와 제조된 파일 직물을 공지의 방법으로 정련한 후 탱크 감량기에 파일사로 사용된 디아세테이트 섬유 대비 10 중량 %의 가성소다 수용액을 투입한 후 아세테이트 파일 직물을 침지시켜 실시예 1과 동일한 조건으로 검화시켜 아세테이트 섬유 대비 감량율이 11% (검화율 28%)인 파일 직물을 얻었다. 이렇게 제조된 파일 직물을 실시예1과 동일한 조건으로 기모, 브러쉬, 열처리, 코팅 및 1.80mm로 전모 처리하였다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예들을 다음과 같은 특성에 대해 위 비교예들과 비교/시험하였다. 그리고 상기 실시예들에서 셀룰로오스 아세테이트의 감량율 등은 다음과 같은 방법으로 측정한 것이다.

* 감량율: 알칼리 처리전/후의 시료의 중량 변화를 측정하여 하기식으로 구하였다.

본 발명의 실시예들 및 비교예들에 의해 러빙처리된 배향막 특성을 평가하기 위하여, 배향막은 가장 대표적인 TN 모드용 배향막인 Nissan Chemical社의 SE-7492를 사용하여 65± 2nm로 코팅하여 사용하였다.

상기 배향막에 대한 러빙은 0.01mm의 러빙 깊이(Pile Impression)까지 조절될 수 있는 자동 러빙 기계를 이용하여 러빙 회전속도 1000rpm, 러빙 깊이 0.30nm, 스테이지(stage) 이동속도 160cm/min으로 1회 처리하였다. 액정은 Merck社의 MLC-6628를 사용하여 셀갭(Cell Gap) 4.5 ~ 4.9㎛로 패널을 제작하여 평가하였다.

* 배향막 이방성 (Anisotropy)) : 상기 실시예 및 비교예의 러빙천을 사용하여 러빙된 SE-7492 배향막의 이방성 특성(Retardation)을 이방성 측정 장치를 사용하여 측정하였다.

* 표면 형상(topography) : 러빙 전/후 Nissan SE-7492 시료의 AFY(Atomic Force Microscope : PIA사의 P5) 이미지 및 Roughness를 구하였다.

* 러빙 내구성 : 25℃, 40% RH 조건에서 러빙 마크(Mark)폭 13mm, 스테이지 이동속도 25mm/sec, 러빙 RPM 1,000조건으로 반복 러빙한 후 배향막 이방성값 변화를 측정하여 액정 표시 장치 제조업체에서 기준으로 삼고 있는 비교예 1의 내구성 값인 500매에서의 이방성 표준 편차값을 목표치로 하여 평가하였다.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예4	비교예1	비교예2
감량율(%)	8.1	9.8	15.6	8.5	-	11.0
검화율(%)	20.5	24.87	39.6	21.5	-	28.0
이방성(nm)	0.556	0.564	0.532	0.553	0.544	0.492
이방성 표준편차(nm)	0.082	0.070	0.134	0.096	0.130	0.164
RMS Roughness(nm)	0.96	0.98	0.91	0.95	.94	0.89
러빙 내구성(매)	560	620	480	550	500	360

상기와 같이 본 발명에 따른 러빙천의 실시예들에 의하면, 비교에 1 및 2에 비하여 우수한 내구성과 배향 규제력을 가짐으로써 품질이 좋은 액정표시장치의 제조가 가능하였다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.

그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

도 1은 일반적인 러빙장치를 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 러빙천의 일 형태로서, 개질 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유로 된 파일사가 "V"자 형태로 된 러빙천을 나타낸 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 러빙천의 다른 일 형태로서, 개질 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유로 된 파일사가 "W"자 형태로 된 러빙천을 나타낸 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 러빙 롤러 2: 기판

3: 배향막 4: 스테이지(stage)

100, 100a: 러빙천 110: 경사

120: 위사

Claims (6)

1. 원단 조직과 파일사를 포함하는 액정표시장치 제조용 러빙천에 있어서,

   상기 파일사는, 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유의 전체 아세틸기 중 5 ~ 80%가 히드록시기로 치환된 개질 섬유인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 러빙천.
2. 제1항에 있어서,

   상기 파일사는, 아세틸기 치환도가 2.75이상인 상기 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유가 알칼리로 검화되어 전체 아세틸기 중 5 ~ 80%를 히드록시기로 치환된 개질 섬유인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 러빙천.
3. 제2항에 있어서,

   상기 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유를 알칼리로 검화하기 위하여, 상기 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유는 전처리에 의해 구조가 이완되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 러빙천.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 개질 섬유로 된 파일사는 심부에 비해 표층부의 아세틸기 치환도가 낮은 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 러빙천.
5. 전체 아세틸기 중 5 ~ 80%가 히드록시기로 치환된 개질 섬유를 형성하기 위하여, 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유를 알칼리로 검화하는 검화단계; 및

   상기 개질 섬유로 이루어지는 파일사를 갖는 러빙천을 기모처리하는 기모단계를 포함하여 이루어지는 액정표시장치용 러빙천의 제조방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 검화단계 전 또는 동시에 상기 셀룰로오스 트리아세테이트 섬유의 구조를 이완시키기 위한 전처리단계를 더 포함하여 이루어지는 액정표시장치용 러빙천의 제조방법.

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