표준 셀을 이용한 우네리 측정 장비 및 그 측정 방법 document_id A220623069742

일반적으로, 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는 바, 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다. 따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다. 현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 종래에 따른 액정표시장치에 대해 설명하도록 한다. 도 1은 종래에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도시한 바와 같이, 종래에 따른 액정표시장치(95)는 일정한 셀 갭(d)을 갖고 대향 합착된 제 1 기판(5) 및 제 2 기판(10)과, 상기 제 1 기판(5) 및 제 2 기판(10)의 이격된 사이 공간에 개재된 액정층(15)과, 상기 제 2 기판(10)과 이격된 배면에 위치하는 백라이트 유닛(90)을 포함한다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 기판(5, 10)과 액정층(15)을 포함하여 액정 패널(30)이라 한다. 상기 제 1 기판(5)은 화상을 구현하는 액티브 영역(AA)과, 이를 제외한 비액티브 영역(NAA)으로 구분된 제 1 글래스 기판(1)과, 상기 제 1 글래스 기판(1) 하부 면의 비액티브 영역(NAA)에 대응된 블랙 매트릭스(12)와, 상기 블랙 매트릭스(12)를 경계로 순차적으로 패턴된 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(16a, 16b, 미도시)를 포함하는 컬러필터층(16)과, 상기 컬러필터층(16)의 하부 전면에 구성된 공통 전극(80)을 포함한다. 도면으로 제시하지는 않았지만, 상기 컬러필터층(16)과 공통 전극(80)의 사이 공간에는 컬러 안료의 혼색 및 평탄화를 위한 목적으로 오버 코트층(미도시)이 더욱 구성될 수 있다. 한편, 상기 제 2 기판(10)은 화소 영역(P)과 스위칭 영역(S)을 포함하는 액티브 영역(AA)과, 이를 제외한 비액티브 영역(NAA)으로 구분된 제 2 글래스 기판(2)과, 상기 제 2 글래스 기판(2) 상부 면의 일 방향으로 구성된 게이트 배선(미도시)과, 상기 게이트 배선에서 연장된 게이트 전극(25)과, 상기 게이트 배선과 게이트 전극(25)의 상부 전면을 덮는 게이트 절연막(45)과, 상기 게이트 절연막(45) 상의 게이트 전극(25)과 중첩된 반도체층(40)과, 상기 반도체층(40) 상부에 위치하고 상기 게이트 배선과 수직 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 데이터 배선(미도시)과, 상기 데이터 배선에서 연장되고 반도체층(40)과 접촉된 소스 전극(32)과, 상기 소스 전극(32)과 이격된 드레인 전극(34)과, 상기 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극(32, 34)을 덮으며 상기 드레인 전극(34)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(CH1)을 포함하는 보호막(55)과, 상기 드레인 콘택홀(CH1)을 통해 드레인 전극(34)과 연결된 화소 전극(70)을 포함한다. 전술한 구성을 갖는 액정표시장치(95)를 제작하기 위해서는 두 장의 글래스 기판, 즉 제 1 및 제 2 글래스 기판(1, 2)을 반드시 필요로 하고 있다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 글래스 기판(1, 2)은 1.1mm의 두께가 주로 사용되어 왔으나, 최근에는 박형화 및 경량화로 0.7mm의 두께가 대세를 이루고 있다. 이러한 제 1 및 제 2 글래스 기판(1, 2)은 플로팅법이나 퓨전공법을 통해 제작되는 것이 보편화되어 있다. 그러나, 제 1 및 제 2 글래스 기판(1, 2)의 제조 공정 상의 문제로 제 1 및 제 2 글래스 기판(1, 2)의 표면에 미세한 굴곡이 띠를 이루며 나타나는 우네리(굴곡을 이룸, 물결 침 등을 의미)가 종종 발생하고 있다. 도 2a는 우네리가 발생된 글래스 기판을 나타낸 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단하여 나타낸 단면도로, 이를 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 도 2a와 도 2b에 도시한 바와 같이, 액정표시장치(도 1의 95)의 제 1 또는 제 2 글래스 기판(도 1의 1 또는 2)의 모태가 되는 대형의 글래스 기판(100)을 나타내고 있다. 상기 글래스 기판(100) 상의 점선으로 표시된 부분(F)은 글래스 기판(100) 상에 증착, 노광, 현상 및 식각 공정을 포함하는 사진식각 공정으로 어레이 소자 또는 컬러필터 소자를 제작하고 나서 스크라이브 및 커팅 공정으로 절단하여 개개의 제 1 또는 제 2 글래스 기판으로 분리될 영역이다. 이때, 제조 공정 상의 불량으로 글래스 기판(100)의 표면에 미세한 굴곡인 우네리(110)가 발생된 상태를 나타내고 있다. 상기 우네리(110)는 글래스 기판(100)의 제조 공정에서 발생하는 불량 중 하나로서 글래스 기판(100)의 표면에 규칙적인 스트라이프 모양(stripe pattern)의 굴곡이 발생된 것을 말한다. 즉, 도 2b에 도시한 바와 같이, 우레리(110)는 글래스 기판(100)의 노출된 표면을 따라 규칙 또는 불규칙적으로 돌출된 패턴이 반복적으로 나타나는 것을 말한다. 이러한 우네리(110)는 글래스 기판(100)의 노출된 일 측 표면 또는 노출된 양측 표면에 발생될 수도 있다. 이때, 상기 우레리(110)는 그 단면에 있어서, 글래스 기판(100)의 표면으로부터 삼각형 형상, 반원 형상 등 다양한 형태로 발생되고 있다. 상기 우네리(110)는 글래스 기판(100)의 제조 공정 특성 상 띠 형상으로 글래스 기판(100)의 가로 또는 세로 방향을 따라 전 표면에 발생된다. 이러한 우네리(110)는 일정 두께(t)를 가지는 글래스 기판(100)의 표면에서 넓은 범위의 높이(h)를 가질 수 있으나, 액정 패널(도 1의 30)의 제작 과정 중 문제가 되는 것은 30nm의 미세한 굴곡, 특히 10nm 정도의 극히 낮은 높이(h)로 발생됨에도 불구하고 액정표시장치를 제작 완성하고 검사 공정을 진행할 경우, 선형의 얼룩으로 발현되어 휘도 불균일이 나타나 화질이 저하되는 문제를 유발한다. 특히, 상기 우네리(110)는 액정표시장치 제조 공정의 시작 단계일 뿐만 아니라 제조 단가의 큰 비중을 차지하는 글래스 기판(100)에 발생한다는 점을 고려해 볼 때, 사전에 우네리(110)의 발생 유무를 검출할 수 있는 시스템을 마련하는 것이 시급한 상황이다. 하지만, 상기 우네리(110)의 스케일이 무척 작다는 점에서 문제 해결이 쉽지 않은 상황이다. 이러한 우네리(110)의 불량 유무를 측정하는 방식에는 접촉식 방식과 비접촉식 방식이 있다. 접촉식 방식에는 웨이비니스(waviness) 측정이 있는데, 이러한 웨이비니스 측정과 같은 접촉식 방식은 측정 신뢰성이 우수한 반면 측정을 위하여 글래스 기판(110)을 커팅하거나, 측정 중 글래스 기판(110)의 표면을 마모시키는 등, 글래스 기판(110) 자체에 손상을 입힐 수 있다는 단점이 있다. 이에 반해, 비접촉식 방식으로는 광학식 방식이 있다. 이러한 광학식 방식은 제논 램프(Xe-Lamp)를 사용하는 것이 보편화되어 있으며, 이러한 제논 램프를 이용한 광학식 방식은 비파괴 방식으로 손쉽게 우네리(110)의 발생 유무를 측정할 수 있는 장점이 있다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 종래에 따른 제논 램프를 이용한 광학식 방식에 대해 설명하도록 한다. 도 3은 종래에 따른 제논 램프를 이용한 우네리 측정 장비를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도시한 바와 같이, 종래에 따른 우네리 측정 장비(150)는 제논 램프(155)와, 상기 제논 램프(155)와 이격된 스크린(170)과, 상기 제논 램프(155)와 스크린(170)의 사이 공간에 위치하고 360도 회전이 가능한 스테이지(165)와, 상기 스테이지(165) 상부 면에 고정된 측정 글래스 기판(160)을 포함한다. 이때, 상기 측정 글래스 기판(160)은 스크린(170)과 수직을 이루는 방향, 즉 제논 램프(155)의 조사 방향이 측정 글래스 기판(160)의 두께면(T)과 평행한 방향으로 조사될 수 있도록 제논 램프(155)와 측정 글래스 기판(160)과 스크린(170)을 정렬하게 된다. 이러한 구성을 갖는 우네리 측정 장비(150)는 제논 램프(155)를 작동시켜 측정 글래스 기판(160)에 빛을 조사하고, 측정 글래스 기판(160)을 통과한 빛이 스크린(170)에 상이 맺히도록 하는 원리를 이용한 것이다. 즉, 종래에 따른 우네리 측정 장비(150)에 있어서, 제논 램프(155)와 측정 글래스 기판(160)의 두께면(T)을 일렬로 배치한 상태에서는 제논 램프(155)로부터 조사된 빛이 측정 글래스 기판(160)의 두께면(T)에 의해 빛이 투과되지 못해 스크린(170)에 상이 맺히지 않게 되나, 스테이지(165)를 시계 또는 반시계 방향으로 서서히 틀어 각도 변화를 주게 되면, 제논 램프(155)로부터 조사된 빛이 측정 글래스 기판(160)의 평탄한 표면을 통과하여 스크린(170)에 상이 맺히게 된다. 이때, 상기 스테이지(165)에 의한 측정 글래스 기판(160)의 각도 변화와 스크린(170)에 맺힌 상의 상관관계를 통해 우네리의 발생 여부를 검출할 수 있게 된다. 즉, 상기 스테이지(165)의 각도 변화에 따라 측정 글래스 기판(160)으로 조사되는 빛의 투과율 차이를 이용한 방법이라 할 수 있다. 그러나, 이러한 원리를 이용한 우네리 측정 장비는 육안에 의해 측정이 진행되므로 측정자에 의존적일 수 밖에 없는 한계로 데이터를 전산화하는 데 어려움이 따르고, 동일한 측정자가 측정하더라도 시간대의 차이에 의해 우네리의 발생 경향에 대한 편차가 심해 측정값을 신뢰하기 힘든 상황이다.