KR101294854B1 - 비젼 시스템과 이를 이용한 입체영상 표시장치의 표시패널과 패턴 리타더 정렬 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비젼 시스템과 이를 이용한 입체영상 표시장치의 표시패널과 패턴 리타더 정렬 시스템에 관한 것으로, 카메라; 패턴 리타더를 지지하는 반사판을 갖는 정렬 스테이지; 상기 카메라의 렌즈와 상기 패턴 리타더 사이에 배치된 편광판; 상기 편광판과 상기 패턴 리타더 사이에 배치된 가동 1/4 파장판; 및 상기 가동 1/4 파장판을 회동시키기 위한 모터를 포함한다. 상기 모터에 연결된 기어열은 상기 가동 1/4 파장판의 기어열에 치합된다. 상기 패턴 리타더는 상기 가동 1/4 파장판과 상기 정렬 스테이지의 반사판 사이에 배치된다.

Description

비젼 시스템과 이를 이용한 입체영상 표시장치의 표시패널과 패턴 리타더 정렬 시스템{VISION SYSTEM AND SYSTEM FOR ALIGNING DISPLAY PANEL AND PATTERNED RETARDER IN STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY USING THE SAME}
본 발명은 비젼 시스템과 이를 이용한 입체영상 표시장치의 표시패널과 패턴 리타더 정렬 시스템에 관한 것이다.
입체 영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용하여 3D 영상을 구현한다.
양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식으로 나뉘어질 수 있다. 안경방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꿔서 또는 시분할 방식으로 표시하고, 편광 안경 또는 셔터 안경을 사용하여 입체 영상을 구현한다 무안경 방식은 일반적으로 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 패럴렉스 베리어, 렌티큘러 렌즈 등의 광학 부품을 표시 화면의 앞에 또는 뒤에 설치하여 입체 영상을 구현한다.
안경 방식의 입체 영상 표시장치에서, 편광 안경 방식은 표시패널에 패턴 리타더(Patterned retarder)와 같은 편광 분리 소자를 합착하여야 한다. 패턴 리타더는 표시패널에 표시되는 좌안 영상과 우안 영상의 편광을 다르게 한다. 시청자는 편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치에서 입체 영상을 감상할 때 편광 안경을 착용하여 편광 안경의 좌안 필터를 통해 좌안 영상의 편광을 보게 되고, 편광 안경의 우안 필터를 통해 우안 영상의 편광을 보게 되므로 입체감을 느낄 수 있다. 이에 비하여, 셔터 안경 방식은 표시패널에 별도의 편광 분리 소자를 합착하지 않고 표시패널에 좌안 영상과 우안 영상을 교대로 표시하고, 좌안 영상에 동기되도록 셔터 안경의 좌안 셔터를 개방하고 우안 영상에 동기되도록 셔터 안경의 우안 셔터를 개방한다. 시청자는 셔터 안경 방식의 입체 영상 표시장치에서 입체 영상을 감상할 때 셔터 안경을 착용하여 셔터 안경의 좌안 셔터를 통해 좌안 영상을 보게 되고, 셔터 안경의 우안 셔터를 통해 우안 영상의 편광을 보게 되므로 입체감을 느낄 수 있다.
셔터 안경 방식의 입체 영상 표시장치는 표시패널에 편광 분리 소자를 추가할 필요가 없어 표시패널의 가격 상승 요인이 작지만 고가의 셔터 안경을 필요로 하기 때문에 가격이 높다. 3D 화질 면에서 볼 때, 셔터 안경 방식의 입체 영상 표시장치는 좌안 영상과 우안 영상이 소정 시간 간격으로 시분할되므로 플리커와 3D 크로스토크에 취약하다. 이에 비하여, 편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치는 표시패널에 패턴 리타더와 같은 편광 분리 소자를 추가하므로 표시패널의 가격이 소폭 상승하지만 저가의 편광 안경을 사용하므로 전체 시스템 가격이 셔터 안경 방식에 비하여 낮다. 화질 면에서 볼 때, 편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치는 좌안 영상과 우안 영상이 표시패널에 동시에 표시되고 라인 단위로 분리되므로 셔터 안경 방식의 입체 영상 표시장치에 비하여 플리커와 3D 크로스토크 수준이 낮다.
편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치에서 표시패널과 패턴 리타더의 정렬 및 합착 방법은 3D 표시품질을 좌우하는 매우 중요한 기술이다. 본원 출원인은 표시패널과 패턴 리타더의 정렬을 위한 시스템 및 방법을 대한민국 특허 출원 10-2008-0055428(2008-06-12)을 통해 제안한 바 있다. 제안된 시스템은 편광필름과 리타더를 통해 패턴 리타더의 정렬 상태를 확인하는 비젼 시스템을 이용하여 표시패널을 구동하지 않은 상태에서 표시패널과 패턴 리타더를 정렬할 수 있게 하였다.
패턴 리타더는 유리기판 상에 패턴 리타더가 형성된 글라스 패턴 리타더(Glass Patterned Retarder, GPR)와, 필름 기판 상에 패턴 리타더가 형성된 필름 패턴 리타더(Film Patterned Retarder, FPR)로 나뉘어진다. 최근에는 글라스 패턴 리타더에 비하여 표시패널의 두께, 무게, 가격 등을 줄일 수 있는 필름 패턴 리타더(FPR)가 선호되고 있다.
필름 패턴 리타더에는 위상차나 광축이 일정하지 않은 보호필름을 포함할 수 있다. 비젼 시스템이 보호 필름을 통해 패턴 리타더의 패턴들을 촬상하여 얻어진 이미지를 기초로 패턴 리타더의 정렬 상태를 확인할 때, 비젼 시스템을 통해 얻어진 이미지에서 보호필름의 광학적 불균일로 인하여 그 아래의 패턴들이 비슷한 그레이톤(gray tone)으로 보여질 수 있다. 이 경우에, 패턴 리타더의 패턴들 각각이나 그 경계부를 명확하게 인식할 수 없다.
본 발명은 패턴 리타더의 패턴들과 그 경계의 인식 정확도를 높이도록 한 비젼 시스템과 이를 이용한 입체영상 표시장치의 표시패널과 패턴 리타더 정렬 시스템을 제공한다.
본 발명의 비젼 시스템은 카메라; 패턴 리타더를 지지하는 반사판을 갖는 정렬 스테이지; 상기 카메라의 렌즈와 상기 패턴 리타더 사이에 배치된 편광판; 상기 편광판과 상기 패턴 리타더 사이에 배치된 가동 1/4 파장판; 및 상기 가동 1/4 파장판을 회동시키기 위한 모터를 포함한다. 상기 모터에 연결된 기어열은 상기 가동 1/4 파장판의 기어열에 치합된다. 상기 패턴 리타더는 상기 가동 1/4 파장판과 상기 정렬 스테이지의 반사판 사이에 배치된다.
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상기 패턴 리타더는 상기 제1 및 제2 패턴을 포함한 패턴층이 형성된 필름 기재; 상기 패턴층 상에 도포된 점착제를 덮는 이형 필름; 및 상기 필름 기재에서 상기 패턴층이 형성된 일면과 반대측에 위치하는 상기 필름 기재의 타면에 덮여진 보호 필름을 포함한다. 상기 보호 필름은 상기 가동 1/4 파장판과 대향한다.
상기 패턴 리타더의 필름층은 상기 제1 및 제2 패턴 각각의 폭보다 넓은 폭을 가지며 상기 제1 및 제2 패턴 중 어느 하나의 편광 특성을 갖는 더미 패턴을 포함한다.
상기 정렬 스테이지는 상기 패턴 리타더를 지지하고 상기 패턴 리타더의 자세를 x축, y축 및 θ축 방향으로 조정하여 상기 패턴 리타더의 정렬 상태를 보정한다.
상기 정렬 스테이지는 상기 반사판 상에 배치된 편광판을 포함한다. 상기 정렬 스테이지의 편광판은 상기 패턴 리타더의 이형 필름과 대향한다.
상기 비젼 시스템은 상기 카메라에 의해 획득된 이미지에서 상기 제1 및 제2 패턴들 간의 명암비가 소정값 이상이 될 때까지 상기 모터를 구동시키는 콘트롤 컴퓨터를 더 포함한다.
본 발명의 정렬 시스템은 편광 특성이 서로 다른 제1 및 제2 패턴들을 포함한 패턴 리타더; 상기 패턴 리타더를 지지하고 상기 패턴 리타더의 자세를 보정하는 제1 정렬 스테이지; 상기 패턴 리타더의 제1 및 제2 패턴들의 이미지를 획득하는 제1 비젼 시스템; 표시패널; 상기 표시패널을 지지하고 상기 표시패널의 자세를 보정하는 제2 정렬 스테이지; 상기 표시패널의 가장자리에 형성된 얼라인 마크들의 이미지를 획득하는 제2 비젼 시스템; 및 상기 제1 정렬 스테이지로부터 상기 패턴 리타더를 공급 받아 상기 제1 정렬 스테이지 상에 배치된 상기 표시패널 상에 상기 패턴 리타더를 합착하는 드럼을 포함한다.
본 발명은 비젼 시스템의 1/4 파장판을 회전시켜 비젼 시스템에서 획득된 이미지에서 패턴 리타더의 제1 및 제2 패턴의 명암비를 높인다. 따라서, 본 발명은 패턴 리타더의 패턴들과 그 경계의 인식 정확도를 높일 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 입체 영상 표시장치의 표시패널과 패턴 리타더의 정렬 시스템 및 그 정렬 방법을 단계적으로 보여 주는 도면들이다.
도 2는 도 1a 내지 도 1d에 도시된 패턴 리타더의 구조를 보여 주는 평면도이다.
도 3은 패턴 리타더와 제1 비젼 시스템을 보여 주는 사시도이다.
도 4는 표시패널과 제2 비젼 시스템을 보여 주는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 비젼 시스템의 구조를 상세히 보여 주는 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 가동 1/4 파장판의 구조를 상세히 보여 주는 사시도이다.
도 7은 필름 패턴 리타더의 보호 필름 원단을 보여 주는 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 도 7에 도시된 필름 패턴 리타더의 보호 필름 원단에서 연신 방향에 따라 명암비가 다르게 보이는 비젼 시스템의 획득 이미지들을 보여 주는 도면들이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 입체 영상 표시장치의 표시패널과 패턴 리타더의 정렬 시스템 및 그 정렬 방법을 단계적으로 보여 주는 도면들이다.
도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 본 발명의 정렬 시스템은 제1 정렬 스테이지(Align stage)(ST1), 제1 비젼 시스템(VR1~VR4), 제2 정렬 스테이지(ST2), 제2 비젼 시스템(VP1~VP4), 드럼(DR), 콘트롤 컴퓨터(CTRL) 등을 포함한다.
제1 정렬 스테이지(ST1)는 필름 패턴 리타더(FPR)를 흡착하고 콘트롤 컴퓨터(CTRL)의 제어 하에 필름 패턴 리타더(FPR)의 자세를 도 3과 같이 x축, y축 및 θ축 방향으로 미세 조정하여 패턴 리타더(FPR)의 정렬 상태를 보정한다. 제1 비젼 시스템(VR1~VR4)은 제1 정렬 스테이지(ST1) 상에 고정된 필름 패턴 리타더(FPR)의 가장자리 4 개 위치를 촬상하여 획득된 이미지를 콘트롤 컴퓨터(CTRL)로 전송한다.
필름 패턴 리타더(FPR)는 도 2와 같이 좌안 영상의 편광과 우안 영상의 편광을 분리하기 위한 제1 및 제2 패턴(PR1, PR2)을 포함하고, 상단과 하단에 제1 및 제2 패턴(PR1, PR2) 보다 넓은 폭을 갖는 더미 패턴(DUM1, DUM2)을 포함한다. 제1 및 제2 패턴(PR1, PR2)의 광축은 서로 다르다. 제1 및 제2 패턴(PR1, PR2) 각각은 표시패널(PNL)에 표시되는 좌안 영상과 우안 영상의 편광을 분할한다. 예를 들어, 제1 패턴(PR1)은 표시패널(PNL)의 픽셀 어레이에서 기수 번째 라인과 대향하여 그 기수 번째 라인으로부터 입사되는 선편광의 위상을 1/4 파장만큼 지연시켜 표시패널의 기수 번째 라인에 표시되는 좌안 영상(또는 우안 영상)의 편광을 우원편광으로 변환한다. 제2 패턴(PR2)은 표시패널(PNL)의 픽셀 어레이에서 우수 번째 라인과 대향하여 그 우수 번째 라인으로부터 입사되는 선편광의 위상을 1/4 파장만큼 지연시켜 표시패널의 우수 번째 라인에 표시되는 우안 영상(또는 좌안 영상)의 편광을 좌원편광으로 변환한다.
더미 패턴들(DUM1, DUM2)은 제1 및 제2 패턴(PR1, PR2) 중 어느 하나의 편광 특성을 갖는다. 상단 더미 패턴(DUM1)은 하단 더미 패턴(DUM2)과 동일한 편광 특성을 가지거나 하단 더미 패턴(DUM2)과 다른 편광 특성을 가질 수 있다. 더미 패턴들(DUM1, DUM2)은 픽셀 어레이의 픽셀들과 대향하지 않는다. 더미 패턴들(DUM1, DUM2)은 필름 패턴 리타더(FPR)과 표시패널(PNL)을 정렬할 때, 패턴 리타더(FPR)의 상/하단 가장자리 위치를 확인하기 위한 참조 패턴으로 이용된다. 콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 필름 패턴 리타더(FPR)에서 더미 패턴(DUM1, DUM2)과 중앙부의 제1 및 제2 패턴(PR1, PR2) 사이의 거리가 미리 저장되어 있기 때문에 더미 패턴(DUM1, DUM2)을 확인하여 그 더미 패턴(DUM1, DUM2)으로부터 소정 거리만큼 이격된 중앙부의 제1 및 제2 패턴(PR1, PR2) 위치를 알 수 있다.
제1 비젼 시스템(VR1~VR4)은 도 3과 같이 상단 또는 하단 더미 패턴(DUM1, DUM2) 중 어느 하나의 양측 가장자리 2 개소에서 이미지를 획득하는 제1 및 제2 비젼 모듈(VR1, VR2)과, 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙부에 위치한 패턴들(PR1, PR2)의 양 가장자리 2 개소에서 이미지를 획득하는 제3 및 제4 비젼 모듈(VR3, VR4)을 포함한다.
제2 정렬 스테이지(ST2)에는 표시패널(PNL)이 안착된다. 제2 정렬 스테이지(ST2)는 표시패널(PNL)을 흡착할 수 있다. 제2 정렬 스테이지(ST2)는 콘트롤 컴퓨터(CTRL)의 제어 하에 표시패널(PNL)의 자세를 도 4와 같이 x축, y축 및 θ축 방향으로 미세 조정하여 표시패널(PNL)의 정렬 상태를 보정한다. 제2 비젼 시스템(VP1~VP4)은 제2 정렬 스테이지(ST2) 위에서 표시패널(PNL)의 4 개 지점을 고정된 필름 패턴 리타더(FPR)의 가장자리 4 개 위치를 촬상하여 획득된 이미지를 콘트롤 컴퓨터(CTRL)로 전송한다.
표시패널(PNL)은 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시소자(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시소자의 표시패널로 구현될 수 있다.
제2 비젼 시스템(VP1~VP4)은 도 4와 같이 표시패널(PNL)의 픽셀 어레이 밖의 가장자리(비표시 영역)에 형성된 제1 내지 제4 얼라인 마크들(M1~M4)의 이미지를 획득한다. 제2 비젼 시스템(VP1~VP4)은 표시패널(PNL)의 상단 또는 하단 양측에 형성된 제1 및 제2 얼라인 마크들(M1, M2) 각각의 이미지를 획득하는 제1 및 제2 비젼 모듈(VP1, VP2)과, 표시패널(PNL)의 중앙부 양측에 형성된 제3 및 제4 얼라인 마크들(M3, M4)의 이미지를 획득하는 제3 및 제4 비젼 모듈(VP1, VP2)을 포함한다.
드럼(DR)은 제1 정렬 스테이지(ST1)와 제2 정렬 스테이지(ST2) 사이에 설치된다. 드럼(DR)은 콘트롤 컴퓨터(CTRL)의 제어 하에 모터에 의해 회동되고 직선 가이드 수단에 의해 상하, 좌우 방향으로 이동될 수 있다. 드럼(DR)은 콘트롤 컴퓨터(CTRL)의 제어 하에 정렬된 필름 패턴 리타더(FPR)를 제1 정렬 스테이지(ST1)로부터 넘겨 받아 그 필름 패턴 리타더(FPR)를 제2 정렬 스테이지(ST2) 상에 안착된 표시패널(PNL) 상에 정렬 및 합착한다. 드럼(DR)에 필름 패턴 리타더(FPR)가 안정되게 감길 수 있도록 드럼(DR)에는 약한 점도를 갖는 점착층이 형성되거나 흡착 기구들이 형성될 수 있다.
콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 미리 설정된 프로그램에 따라 정렬 시스템을 구성하는 모든 구성요소들의 동작을 제어하여 표시패널(PNL)과 필름 패턴 리타더(FPR)의 정렬 과정 전체를 제어한다.
표시패널(PNL)과 필름 패턴 리타더(FPR)의 정렬 방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 도 1a와 같이 필름 패턴 리타더(FPR)를 제1 정렬 스테이지(ST1) 상에 고정한 후에 제1 비젼 시스템(VR1~VR4)을 통해 필름 패턴 리타더(FPR)의 정렬 상태를 확인한다. 콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 더미 패턴(DUM1, DUM2)과 필름 패턴 리타더(FPR) 사이의 거리가 미리 저장되어 있다. 콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 제1 비젼 시스템(VR1~VR4)으로부터 획득된 더미 패턴(DUM1, DUM2) 들 중 어느 하나의 이미지를 바탕으로 더미 패턴(DUM1, DUM2)의 위치를 확인하고, 제1 정렬 스테이지(ST1)를 구동하여 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙에 위치한 패턴들(PR1, PR2)을 제3 및 제4 비젼 모듈(VR3, VR4)로부터 획득된 이미지의 센터 라인과 일치시켜 필름 패턴 리타더(FPR)를 원하는 위치로 정렬시킨다.
본 발명은 제1 정렬 스테이지(ST1) 상에서 필름 패턴 리타더(FPR)을 정렬한 후에 도 1b와 같이 드럼(DR)을 제1 정렬 스테이지(ST1)로 이동시켜 드럼(DR)의 표면을 필름 패턴 리타더(FPR)에 접촉시킨 후에 드럼(DR)을 반시계 방향으로 회동시켜 정렬된 필름 패턴 리타더(FPR)을 드럼(DR)으로 옮긴다. 이어서, 본 발명은 드럼(DR) 상에서 필름 패턴 리타더(FPR)의 이형 필름을 박리하여 필름 패턴 리타더(FPR)의 점착제를 노출시킨다. 이형 필름은 수동으로 박리되거나 도시하지 않은 자동 박리 장치에 의해 자동으로 박리될 수 있다.
이어서, 본 발명은 도 1c와 같이 제2 비젼 시스템(VP1~VP4)을 통해 획득된 표시패널(PNL)의 얼라인 마크들(M1~M4)의 이미지를 바탕으로 표시패널(PNL)의 정렬 상태를 확인하고 표시패널(PNL)의 정렬 상태가 원하는 위치로부터 오차가 있으면 제2 정렬 스테이지(ST2)를 구동하여 표시패널(PNL)의 정렬 상태를 보정한다.
본 발명은 이미 획득된 필름 패턴 리타더(FPR)의 이미지와 정렬된 표시패널(PNL)의 얼라인 마크들(M1~M4)의 이미지를 비교하여 양자의 센터들이 일치하면, 드럼(DR)을 제2 정렬 스테이지(ST2)로 이동시켜 드럼(DR)에 감겨진 필름 패턴 리타더(FPR)의 점착제를 표시패널(PNL)의 표면에 접촉시킨다. 이어서, 본 발명은 도 1d와 같이 드럼(DR)을 시계 방향으로 회전시키면서 필름 패턴 리타더(FPR)를 표시패널(PNL) 상에 접착시킨다.
도 5는 제1 비젼 시스템(VR1~VR4)의 구조를 보여 주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 제1 비젼 시스템(VR1~VR4)의 비젼 모듈(VR) 각각은 카메라(10), 카메라(10)의 렌즈 앞에 적층된 편광판(12), 가동 1/4 파장판(14, 14a), 가동 1/4 파장판(14, 14a)을 회동시키기 위한 모터(16)를 포함한다. 편광판(12)은 카메라(10)의 렌즈와 가동 1/4 파장판(14, 14a) 사이에 위치한다. 카메라(10), 편광판(12), 가동 1/4 파장판(14, 14a), 및 모터(16)는 하나의 모듈로 제작된다. 따라서, 콘트롤 컴퓨터(CTRL)의 제어 하에 비젼 모듈(VR)가 이동하면, 카메라(10), 편광판(12), 가동 1/4 파장판(14, 14a), 및 모터(16)가 함께 이동한다.
필름 패턴 리타더(FPR)는 필름 기재(22), 패턴층(PR1, PR2), 및 이형 필름(24)을 포함한다.
필름 기재(22)는 패턴층(PR1, PR2)이 형성되는 기판 역할을 하는 필름으로서, TAC(Triacetyl Cellulose), COP(Cyclo Olefin Co-Polymer) 또는 아크릴(Acryl) 계 필름으로 선택될 수 있다. 패턴층(PR1, PR2)은 제1 패턴(PR1) 및 제2 패턴(PR1)을 포함한다. 패턴층(PR1, PR2)은 더미 패턴들(DUM1, DUM2)을 더 포함한다. 제1 및 제2 패턴들(PR1, PR2)과, 더미 패턴들(DUM1, DUM2)은 액정층을 포함한다. 제1 및 제2 패턴들(PR1, PR2)의 액정층은 편광 특성이 서로 다르게 되도록 배향각이 서로 다르다. 보호필름(20)은 PET(Poly ethylene terephthalate)나 그와 유사한 특성을 갖는 합성 수지 필름으로 선택된다. 패턴층(PR1, PR2) 상에는 점착제가 도포되고 그 위에 이형 필름(24)이 덮여진다.
제1 정렬 스테이지(ST1)의 표면은 반사판(32)과 그 위에 접착된 편광판(30)을 포함한다. 제1 정렬 스테이지(ST1)의 편광판(30)의 흡수축은 비젼 모듈(VR)의 편광판(12)의 흡수축과 동일(또는 평행)하거나 직교한다. 제1 정렬 스테이지(ST1) 상에 필름 패턴 리타더(FPR)이 정렬되면, 필름 패턴 리타더(FPR)의 이형 필름(24)은 제1 정렬 스테이지(ST1)의 편광판(30)과 대향하고, 필름 패턴 리타더(FPR)의 보호 필름(20)은 비젼 모듈(VR)의 가동 1/4 파장판(14, 14a)와 대향한다.
제1 정렬 스테이지(ST1)에 흡착된 필름 패턴 리타더(FPR)를 비젼 모듈(VR)로 바라 보면, 카메라(10)에 수광되는 필름 패턴 리타더(FPR)의 제1 패턴(PR1)을 투과한 빛과, 필름 패턴 리타더(FPR)의 제2 패턴(PR2)을 투과한 빛의 광량이 달라진다.
보호필름(20)이 광학적 편광특성을 가지지 않는다고 가정하면, 비젼 모듈(VR)의 가동 1/4 파장판(14, 14a), 필름 패턴 리타더(FPR)의 제1 패턴(PR1), 제1 정렬 스테이지(ST1)의 편광판(30)을 통과한 광이 반사판(32)에서 반사되어 비젼 모듈(VR)로 향하는 광은 비젼 모듈(VR)의 편광판(12)을 통과할 수 없는 편광을 갖는다. 비젼 모듈(VR)의 편광판(12)을 통과하지 못하는 광은 비젼 모듈(VR)에서 블랙 계조의 이미지로 보인다. 반면에, 비젼 모듈(VR)의 가동 1/4 파장판(14, 14a), 필름 패턴 리타더(FPR)의 제2 패턴(PR2), 제1 정렬 스테이지(ST1)의 편광판(30)을 통과한 광이 반사판(32)에서 반사되어 비젼 모듈(VR)로 향하는 광은 비젼 모듈의 편광판(12)을 통과하는 편광을 갖는다. 비젼 모듈(VR)의 편광판(12)을 통과하는 선편광은 비젼 모듈(VR)에서 화이트 계조의 이미지로 보인다.
도 5에서, 가동 1/4 파장판(14, 14a)의 1/4 파장판(14)은 광축이 -45°이다. 필름 패턴 리타더(FPR)의 제1 패턴(PR1)의 광축은 +45°이고, 필름 패턴 리타더(FPR)의 제1 패턴(PR1)의 광축은 -45°로 가정한다. 1/4 파장판(14), 필름 패턴 리타더(FPR)의 제1 패턴(PR1) 및 제2 패턴(PR2) 각각은 입사광의 위상을 1/4 파장만큼 지연시킨다. 1/4 파장판(14), 필름 패턴 리타더(FPR)의 제1 패턴(PR1) 및 제2 패턴(PR2)에 비편광의 광이 입사되면 그 매질들을 통과하는 광은 비편광이고 그 위상이 1/4만큼 지연된다. 비젼 모듈(VR)의 편광판(12)의 수직 선편광 이외의 광을 흡수하여 수직 선편광만 통과시키고, 제1 정렬 스테이지(ST1)의 편광판(30)은 수평 선편광 이외의 광을 흡수하여 수평 선편광만 통과시킨다.
비젼 모듈(VR)에서 블랙 계조로 수광되는 광의 입사 경로와 반사 경로를 따라 각 매질들을 통과할 때의 편광 특성을 설명하면 다음과 같다. 비편광의 입사광이 비젼 모듈(VR)의 가동 1/4 파장판(14, 14a)과 필름 패턴 리타더(FPR)의 제1 패턴(PR1)을 통과하면서 비편광 상태로 제1 정렬 스테이지(ST1)의 편광판(30)에 입사되고, 그 편광판(30)의해 수평 선편광으로 변환된 후에 반사판(32)에서 반사된다. 반사판(32)에 의해 반사된 수평 선편광은 편광판(30)을 통과한 후에 필름 패턴 리타더(FPR)의 제1 패턴(PR1)에 의해 1/4 파장만큼 위상이 지연되어 우원편광으로 변환된다. 필름 패턴 리타더(FPR)의 제1 패턴(PR1)을 통과한 우원편광은 비젼 모듈(VR)의 1/4 파장판(14)에 의해 1/4 파장만큼 위상이 지연되어 수평 선편광으로 변환된다. 수평 선편광은 비젼 모듈(VR)의 편광판(12)을 통과하지 못하므로 필름 패턴 리타더(FPR)의 제1 패턴(PR1)은 비젼 모듈(VR)에 의해 획득된 이미지에서 블랙 계조로 보인다.
비젼 모듈(VR)에서 화이트 계조로 수광되는 광의 입사 경로와 반사 경로를 따라 각 매질들을 통과할 때의 편광 특성을 설명하면 다음과 같다. 비편광의 입사광이 비젼 모듈(VR)의 가동 1/4 파장판(14, 14a)과 필름 패턴 리타더(FPR)의 제2 패턴(PR2)을 통과하면서 비편광 상태로 제1 정렬 스테이지(ST1)의 편광판(30)에 입사되고, 그 편광판(30)의해 수평 선편광으로 변환된 후에 반사판(32)에서 반사된다. 반사판(32)에 의해 반사된 수평 선편광은 편광판(30)을 통과한 후에 필름 패턴 리타더의 제2 패턴(PR2)에 의해 1/4 파장만큼 위상이 지연되어 좌원편광으로 변환된다. 필름 패턴 리타더의 제2 패턴(PR2)을 통과한 우원편광은 비젼 모듈(VR)의 1/4 파장판(14)에 의해 1/4 파장만큼 위상이 지연되어 수직 선편광으로 변환된다. 수직 선편광은 비젼 모듈(VR)의 편광판(12)을 통과하므로 필름 패턴 리타더(FPR)의 제2 패턴(PR2)은 비젼 모듈(VR)에 의해 획득된 이미지에서 화이트 계조로 보인다.
한편, 비젼 모듈(VR)에 배치된 편광판(12)의 흡수축이 제1 정렬 스테이지(ST1)의 편광판(30)의 그것과 동일하거나 평행하면, 비젼 모듈(VR)에 의해 획득된 이미지에서 필름 패턴 리타더(FPR)의 제1 패턴(PR1)은 화이트 계조로 보이고, 제2 패턴(PR2)은 블랙 계조로 보인다.
도 6은 도 5에 도시된 가동 1/4 파장판(14, 14a)의 구조를 상세히 보여 주는 사시도이다.
도 6을 참조하면, 비젼 모듈(VR)의 가동 1/4 파장판(14, 14a)은 1/4 파장판(14)과, 1/4 파장판(14)의 가장자리(또는 외주면)에 체결된 기어열(14a)을 포함한다.
가동 1/4 파장판(14, 14a)의 기어열(14a)은 모터(16)의 기어열(16a)과 치합된다. 따라서, 모터(16)의 로드가 회전하면 그 회전력이 모터 로드에 연결된 기어열(16a)과, 가동 1/4 파장판(14, 14a)의 기어열(14a)에 전달되어 가동 1/4 파장판(14, 14a)이 모터(16)의 로드 회전 방향과 반대로 회전한다.
필름 패턴 리타더(FPR)의 보호 필름(20)의 연신 방향에 따라 비젼 모듈(VR)의 카메라(10)에서 획득된 이미지에서 필름 패턴 리타더(FPR)의 제1 패턴(PR1)과 제2 패턴(PR2)의 명암비가 다르다. 따라서, 콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 비젼 모듈(VR)의 카메라(10)에 의해 획득된 이미지에서 필름 패턴 리타더(FPR)의 제1 및 제2 패턴들(PR1, PR2)의 명암비가 소정값 이상으로 커질 때까지 모터(16)를 구동하여 가동 1/4 파장판(14, 14a)을 회전시킨다.
필름 패턴 리타더(FPR)의 보호 필름(20)이 없는 상태에서 카메라(10)에 수광된 제1 패턴(PR1)을 통과한 빛의 광량과, 카메라(10)에 수광된 제2 패턴(PR2)을 통과한 빛의 광량 차이가 크다. 따라서, 보호 필름(20)이 없는 경우에, 카메라(20)에 의해 획득된 이미지는 제1 패턴(PR1)과 제2 패턴(PR2)의 명암차이가 커서 필름 패턴 리타더(FPR)의 패턴들(PR1, PR2)과 그 경계가 명확히 인식된다.
필름 패턴 리타더(FPR)의 보호 필름(20)이 덮여지면, 그 보호 필름(20)의 연신 방향에 따라 카메라(10)에 의해 획득된 이미지에서 필름 패턴 리타더(FPR)의 제1 패턴(PR1)과 제2 패턴(PR2)의 밝기가 그레이톤으로 유사하여 패턴들(PR1, PR2)의 인식이 어렵다.
보호 필름(20)의 원단(200)은 도 7에서 여러 각도로 연신되어 그 면적이 확장된다. 연신된 보호 필름 원단(200)은 작은 크기로 제단되어 필름 패턴 리타더(FPR)에 덮여진다. 연신된 보호 필름 원단(200)은 그 위치에 따라 연신 방향이 다르고 그 연신 방향에 따라 분자들의 배향각이 달라진다.
연신된 보호 필름 원단(200)의 중앙 부분에서 제단된 배향각 필름(200b)이 적용된 필름 패턴 리타더(FPR)이 비젼 모듈(VR)의 카메라에 촬상되면, 도 8b와 같이, 비전 장치에 의해 획득된 필름 패턴 리타더(FPR)의 이미지에서, 제1 및 제2 패턴(PR1, PR2)과 그 경계는 선명하게 보인다. 이에 비하여, 연신된 보호 필름 원단(200)의 양 가장자리 부분에서 제단된 배향각 필름(200a, 200c)이 적용된 필름 패턴 리타더(FPR)이 비젼 모듈(VR)의 카메라에 의해 촬상되면, 도 8a 및 도 8c와 같이, 비전 장치에 의해 획득된 필름 패턴 리타더(FPR)의 이미지에서, 제1 및 제2 패턴(PR1, PR2)은 거의 유사한 그레이톤으로 보이기 때문에 제1 및 제2 패턴(PR1, PR2)과 그 경계 구분이 어렵다.
본 발명의 콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 필름 패턴 리타더(FPR)의 패턴들(PR1, PR2)의 명암비가 작아 그 패턴들(PR1, PR2)의 경계가 불분명하면 비젼 모듈(VR)에 의해 획득된 이미지에서 필름 패턴 리타더(FPR)의 이미지에서 패턴들(PR1, PR2)의 명암비가 소정값 이상이 될 때까지 모터(16)를 구동시켜 가동 1/4 파장판(14, 14a)을 회전시킨다. 보호 필름(20)의 연신 방향이 가동 1/4 파장판(14, 14a)의 광축과 일치되면, 비젼 모듈(VR)에 의해 획득된 필름 패턴 리타더(FPR)의 이미지에서 패턴들(PR1, PR2)의 명암비가 최대가 된다. 따라서, 본 발명은 보호 필름(20)의 연신 방향에 관계없이 필름 패턴 리타더(FPR)의 정렬을 정확하게 제어할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
ST1, ST2 : 정렬 스테이지 VR1~VR4, VP1~VP4 : 비젼 시스템
DR : 드럼 CTRL : 콘트롤 컴퓨터
10 : 카메라 12 : 편광판
14, 14a : 가동 1/4 파장판 16 : 모터

Claims (15)

  1. 편광 특성이 서로 다른 제1 및 제2 패턴들을 포함한 패턴 리타더의 이미지를 획득하기 위한 비젼 시스템에 있어서,
    카메라;
    상기 패턴 리타더를 지지하는 반사판을 갖는 정렬 스테이지;
    상기 카메라의 렌즈와 상기 패턴 리타더 사이에 배치된 편광판;
    상기 편광판과 상기 패턴 리타더 사이에 배치된 가동 1/4 파장판; 및
    상기 가동 1/4 파장판을 회동시키기 위한 모터를 포함하고,
    상기 모터에 연결된 기어열은 상기 가동 1/4 파장판의 기어열에 치합되고,
    상기 패턴 리타더는 상기 가동 1/4 파장판과 상기 정렬 스테이지의 반사판 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 비젼 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴 리타더는,
    상기 제1 및 제2 패턴을 포함한 패턴층이 형성된 필름 기재;
    상기 패턴층 상에 도포된 점착제를 덮는 이형 필름; 및
    상기 필름 기재에서 상기 패턴층이 형성된 일면과 반대측에 위치하는 상기 필름 기재의 타면에 덮여진 보호 필름을 포함하고,
    상기 보호 필름은 상기 가동 1/4 파장판과 대향하는 것을 특징으로 하는 비젼 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 패턴 리타더의 패턴층은,
    상기 제1 및 제2 패턴 각각의 폭보다 넓은 폭을 가지며 상기 제1 및 제2 패턴 중 어느 하나의 편광 특성을 갖는 더미 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 비젼 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 정렬 스테이지는 상기 패턴 리타더의 자세를 x축, y축 및 θ축 방향으로 조정하여 상기 패턴 리타더의 정렬 상태를 보정하는 것을 특징으로 하는 비젼 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 정렬 스테이지는,
    상기 반사판 상에 배치된 편광판을 포함하고,
    상기 정렬 스테이지의 편광판은 상기 패턴 리타더의 이형 필름과 대향하는 것을 특징으로 하는 비젼 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 카메라에 의해 획득된 이미지에서 상기 제1 및 제2 패턴들 간의 명암비가 소정값 이상이 될 때까지 상기 모터를 구동시키는 콘트롤 컴퓨터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비젼 시스템.
  8. 편광 특성이 서로 다른 제1 및 제2 패턴들을 포함한 패턴 리타더;
    상기 패턴 리타더를 지지하는 반사판을 가지며, 상기 패턴 리타더의 자세를 보정하는 제1 정렬 스테이지;
    상기 패턴 리타더의 제1 및 제2 패턴들의 이미지를 획득하는 제1 비젼 시스템;
    표시패널;
    상기 표시패널을 지지하고 상기 표시패널의 자세를 보정하는 제2 정렬 스테이지;
    상기 표시패널의 가장자리에 형성된 얼라인 마크들의 이미지를 획득하는 제2 비젼 시스템; 및
    상기 제1 정렬 스테이지로부터 상기 패턴 리타더를 공급 받아 상기 제1 정렬 스테이지 상에 배치된 상기 표시패널 상에 상기 패턴 리타더를 합착하는 드럼을 포함하고,
    상기 제1 비젼 시스템은,
    카메라;
    상기 카메라의 렌즈와 상기 패턴 리타더 사이에 배치된 편광판;
    상기 편광판과 상기 패턴 리타더 사이에 배치된 가동 1/4 파장판; 및
    상기 가동 1/4 파장판을 회동시키기 위한 모터를 포함하고,
    상기 모터에 연결된 기어열은 상기 가동 1/4 파장판의 기어열에 치합되고,
    상기 패턴 리타더는 상기 가동 1/4 파장판과 상기 제1 정렬 스테이지의 반사판 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널과 패턴 리타더 정렬 시스템.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 패턴 리타더는,
    상기 제1 및 제2 패턴을 포함한 패턴층이 형성된 필름 기재;
    상기 패턴층 상에 도포된 점착제를 덮는 이형 필름; 및
    상기 필름 기재에서 상기 패턴층이 형성된 일면과 반대측에 위치하는 상기 필름 기재의 타면에 덮여진 보호 필름을 포함하고,
    상기 보호 필름은 상기 가동 1/4 파장판과 대향하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널과 패턴 리타더 정렬 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 패턴 리타더의 패턴층은,
    상기 제1 및 제2 패턴 각각의 폭보다 넓은 폭을 가지며 상기 제1 및 제2 패턴 중 어느 하나의 편광 특성을 갖는 더미 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널과 패턴 리타더 정렬 시스템.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 정렬 스테이지는,
    상기 패턴 리타더의 자세를 x축, y축 및 θ축 방향으로 조정하여 상기 패턴 리타더의 정렬 상태를 보정하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널과 패턴 리타더 정렬 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 정렬 스테이지는,
    상기 반사판 상에 배치된 편광판을 포함하고,
    상기 정렬 스테이지의 편광판은 상기 패턴 리타더의 이형 필름과 대향하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널과 패턴 리타더 정렬 시스템.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 정렬 스테이지, 상기 제1 비젼 시스템, 상기 제2 정렬 스테이지, 상기 제2 비젼 시스템, 상기 드럼, 및 상기 모터의 구동을 제어하는 콘트롤 컴퓨터를 더 포함하고,
    상기 콘트롤 컴퓨터는
    상기 카메라에 의해 획득된 이미지에서 상기 제1 및 제2 패턴들 간의 명암비가 소정값 이상이 될 때까지 상기 모터를 구동시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널과 패턴 리타더 정렬 시스템.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 표시패널은,
    액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시소자(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 중 어느 하나의 표시패널인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널과 패턴 리타더 정렬 시스템.
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