고화질/고성능 LCD에 있어 안정적이고 우수한 액정배향을 유도할 수 있는 배향 기술은 매우 중요한 요소이다. LCD에서 여러 변수들이 액정배향 특성에 영향을 주지만, 최근에는 러빙포의 소재특성이 새롭게 이슈화 되어지고 있다.
기존 연구에서는 배향막, 액정 그리고 공정변수 등에 대한 연구가 주로 이루어져서 러빙포의 소재 특성데 대한 연구가 시급한 실정이다.
본 연구에서는 LCD용 러빙포의 파일 원사가 가지는 화학적/물리적 특성이 러빙시 러빙된 고분자 배향막에 미치는 영향(러빙효과)과 액정배향 간의 상관관계에 대하여 조사하였다.
서로 다른 화학적 조성을 가지는 cellulose acetate와 cellulose triacetate 원사와 파일 밀도를 달리하는 것, 파일사 제직 구조를 변경하여 강직도를 변경하는 등의 서로 다른 화학적/물리적 특성을 가지는 러빙포를 제조하여 이들 파일 원사의 물성을 확인하기 위하여, 반복압축강도를, 러빙에 의한 고분자 배향막의 러빙효과를 분석하기 위하여 광학적 이방성과 표면분석, 또한 실제 액정배향에미치는 영향을 조사하기 위하여 액정배향도를 정량적으로 확인하였다.
러빙포의 특성인 반복압축강도(kpa)는 반복적으로 눌러지는 파일사가 받는부하를 실제 러빙전에 모사해봄으로서 해당 러빙포가 갖는 강직도를 확인할 수 있었는데, mono 파일사의 직경이 작아질수록 파일 밀도가 높아지는 러빙포 재료적 특성에서 밀도가 낮은(직경이 큰) 러빙포의 경우 반복압축강도 값은 크나,
200회까지 반복적으로 눌러지면서 유지되는 강직도 비는 고밀도(직경이 작은)러빙포가 더욱 높았다. 즉, 파일의 직경이 강직도에 영향이 있으며, 밀도가 유지력에 관여가 됨으로, 고밀도 파일사 러빙포의 경우 러빙횟수가 늘어나더라도 상대적으로 배향 규제력이 높은 러빙이 가능한 것이 확인 되었다.
고밀도 러빙포로 갈수록 광학적 이방성이 커지는 것과 배향막 표면 확인시러빙된 표면의 거칠기가 점점 uniformity해지는 것을 확인함으로서 러빙밀도의증가에 따른 고른 배향 형성을 직접 관측/획득할 수 있었다.
정량적인 배향특성을 확인할 수 있는 Orderparameter data 에서도 앞선 결과와 같이 고밀도 제품에서 좋은 경향을 확인할 수 있으며, VHR/IonicDensityCR등의 액정패널의 특성에서도 호경향이 일괄적으로 확인 되었다.
러빙포의 가장 기본적 특성인 파일 밀도는 러빙 공정에서의 러빙 횟수와 연관지어 생각할 수 있는데, 고밀도 일수록 러빙 횟수가 증가되어 러빙밀도(면적)를 증가시키는 것과 동일한 효과를 확인할 수 있었으며, 광학적 이방성/배향막표면균제도/액정배향특성/(액정패널의)전기광학특성 등 모든 면에서 우수한 결과가 획득되었다.
배향막에 러빙포 파일이 쓸고 지나가는 밀도(면적)가 크다는 것은 배향막에더욱 큰 anchoring 에너지를 부여하여, 액정을 orientation 시키는 힘이 강해지고, 그에 따라 CR이 증가되는 경향까지 연속적으로 이루어 지는 것이 확인 되었다.
단, 이번 실험에서 함께 수행된 파일사의 성분을 다르게 한 화학적 조성 구분, 조직설계를 다르게 하여 부여한 강직도의 구분 등의 실험군에 대하여는 러빙포로 만들수 있는 기성 원사의 한계와 해당 특성을 러빙포에서 표현할 수있을 제작기법 등의 미숙함이 미완으로 남아 추가적으로 계속적인 연구가 필요하다는 결과만을 획득한 것이 아쉬움으로 남았다.
막연한 추측과 심증만 무성하였던 “액정배향에 있어 더욱 높은 배향성능은 러빙밀도와 밀접하고, 러빙밀도는 러빙포의 파일밀도가 큰 영향으로 작용한다“라는 가설을 이번 연구에서 입증하였음을 가장 보람있는 성과라고 단정해본다.

The excellent alignment technology for Liquid Crystal is a very important factor to high-definition LCD. There are many thing to influence to LC alignment in LCD and recently the material characteristic of rubbing cloths is a big issue. There were many approaches regarding alignment layer, Liquid Crystal and process parameters so it is highly required to study research on the material characteristic of rubbing cloths. This study is about correlation of chemical/physical characteristic of rubbing cloths piles, rubbing effect and LC alignment. For the study, I investigated many approaches: cellulose acetate and cellulose triacetate which have different chemical composition, changing a density of pile, improving strength by changing the structure .I tested ‘Repeated Compression Strength’ to check the pile properties and I also tested ‘Optical Anisotropy’ and ‘Surface Analysis’ to check rubbing effect by rubbing. ‘Degree of LC alignment’ was tested quantitatively at last. ‘Repeated Compression Strength (kpa)’ is one of characteristics of rubbing cloths and it can imply how the strength is expected before rubbing process. The smaller diameter of mono piles increased the density of piles. In general low-density (larger diameter) rubbing cloths have higher ‘Repeated Compression Strength’but high-density (smaller diameter) shows the higher strength in the case of being pressed 200 times repeatedly. The diameter of pile has something to do with the strength. The density is related to ‘Holding Force’. In the case of high-density rubbing cloths, even if the number of rubbing process is increased, it could be possible to rub in highly-controlled alignment. High-density rubbing cloths increase the optical anisotropy and make the roughness of surface uniformity. It means that the increase of rubbing density makes uniformed alignment. Not only Orderparameter data but also VHR(Voltage Hoding Ratio)/ID(Ionic Density)/CR(Contrast Ratio) showed the same result: high-density rubbing cloths has better results. Pile density is related to the number of rubbing in the process of rubbing. Higher density needs to increase the number of rubbing. It also shows better results in optical anisotropy / alignment layer. If the density(area) of rubbing cloths is higher, it gives big anchoring energy and it makes the stronger power for orientation of LC and it also increases Contrast Ratio. But I couldn’t finish the tests of changing the elements of pile for different chemical and structure design since I was not able to produce rubbing cloths for the purpose. I am very proud of this study result to verify that rubbing density is very related to LC alignment and rubbing density has something to do with the pile density of rubbing cloths.