KR101773977B1 - 입체영상 표시장치의 표시패널에 형성된 얼라인 마크, 그 얼라인 마크를 이용한 얼라인 방법 및 시스템 - Google Patents

입체영상 표시장치의 표시패널에 형성된 얼라인 마크, 그 얼라인 마크를 이용한 얼라인 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 입체영상 표시장치의 얼라인 마크는 하나 이상의 좌측 패턴; 및 상기 좌측 패턴과 엇갈리게 배치된 하나 이상의 우측 패턴을 포함한다. 상기 좌측 패턴과 상기 우측 패턴은 표시패널의 좌측과 우측 각각에 형성된 다수의 얼라인 마크 내에 형성되고, 상기 표시패널 상에 접착되는 패턴 리타더의 중앙 경계선과 정렬된다. 상기 패턴 리타더는 상기 표시패널에 표시된 좌안 영상의 제1 편광을 통과시키는 다수의 제1 편광 선택 패턴과, 상기 표시패널에 표시된 우안 영상의 제2 편광을 통과시키는 다수의 제2 편광 선택 패턴을 포함한다. 상기 패턴 리타더의 중앙 경계선은 상기 패턴 리타더의 중앙에 이웃하게 위치하는 제1 및 제2 편광 선택 패턴들 사이의 중앙 경계선을 포함한다.

Description

입체영상 표시장치의 표시패널에 형성된 얼라인 마크, 그 얼라인 마크를 이용한 얼라인 방법 및 시스템{ALIGN MARK FORMED ON DISPLAY PANEL OF STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY, ALIGNING METHOD AND SYSTEM USING THE ALIGN MARK}
본 발명은 입체영상 표시장치의 표시패널에 형성된 얼라인 마크에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 얼라인 마크를 이용한 입체영상 표시장치의 얼라인 방법 및 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.
셔터 안경 방식의 입체 영상 표시장치에서 셔터 안경의 좌안 및 우안 셔터 각각이 표시패널과 동기되어 전기적으로 개폐되어야 한다. 이를 위하여, 셔터 안경은 액정패널로 구현된 좌안 및 우안 셔터, 적외선 수신 회로 구동 전압 스위칭 회로 등을 포함하여 좌안 셔터 및 우안 셔터를 개폐하는 동기화 회로 등을 포함한다. 따라서, 셔터 안경 방식의 입체 영상 표시장치는 고가의 셔터 안경이 필요하고 그 셔터 안경에서 전자파가 발생되는 문제가 있다.
이에 비하여, 편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치는 표시패널에 패턴 리타더(Patterned retarder)와 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.
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)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치에서 패턴 리타더와 표시패널의 정렬(Align) 정밀도는 입체 영상의 화질에 큰 영향을 끼친다. 패턴 리타더와 표시패널의 전형적인 얼라인 방법은 도 1과 같이 표시패널(PNL)과 패턴 리타더(PR) 각각에 얼라인 마크(AM1~AM4, AM1'~AM4')를 형성하고, 그 얼라인 마크들(AM1~AM4, AM1'~AM4')이 수직 방향에서 일치하도록 표시패널(PNL)과 패턴 리타더(PR)를 정렬한 다음, 표시패널(PNL)과 패턴 리타더(PR)를 합착한다. 그런데, 이 방법은 다음과 같은 문제들이 있다.
패턴 리타더(PR)의 제조 공정에 얼라인 마크(AM1~AM4)를 형성하기 위한 별도의 추가 공정이 필요하다.
패턴 리타더(PR)의 기재(기판 또는 필름)를 정지시킨 후에 얼라인 마크(AM1~AM4)를 형성하여야 하므로 패턴 리타더(PR)의 공정이 연속적이지 못하고 단속적인 공정으로 구현되므로 공정 시간이 길어진다.
패턴 리타더(PR)에서 좌안 영상과 우안 영상의 편광 특성을 분리하기 위한 패턴들과 얼라인 마크(AM1~AM4)가 미스 얼라인(mis-align)될 수 있다. 이 경우, 패턴 리타더(PR)의 패턴들과 얼라인 마크들(AM1~AM4)의 정렬 오차로 인하여, 패턴 리타더(PR)의 얼라인 마크들(AM1~AM4)과 표시패널(PNL)의 얼라인 마크들(AM1'~AM4')이 정확히 정렬되더라도 패턴 리타더(PR)의 패턴들과 표시패널(PNL)의 픽셀들 사이에 정렬 오차가 발생된다.
본 발명은 편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치에서 패턴 리타더와 표시패널을 정렬할 때 얼라인 마크가 없는 패턴 리타더를 표시패널 상에 쉽게 정렬할 수 있는 표시패널의 얼라인 마크와, 이를 이용한 얼라인 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 얼라인 마크는 하나 이상의 좌측 패턴; 및 상기 좌측 패턴과 엇갈리게 배치된 하나 이상의 우측 패턴을 포함한다.
상기 좌측 패턴과 상기 우측 패턴은 표시패널의 좌측과 우측 각각에 형성된 다수의 얼라인 마크 내에 형성되고, 상기 표시패널 상에 접착되는 패턴 리타더의 중앙 경계선과 정렬된다.
상기 패턴 리타더는 상기 표시패널에 표시된 좌안 영상의 제1 편광을 통과시키는 다수의 제1 편광 선택 패턴과, 상기 표시패널에 표시된 우안 영상의 제2 편광을 통과시키는 다수의 제2 편광 선택 패턴을 포함한다.
상기 패턴 리타더의 중앙 경계선은 상기 패턴 리타더의 중앙에 이웃하게 위치하는 제1 및 제2 편광 선택 패턴들 사이의 중앙 경계선을 포함한다.
상기 좌측 패턴들과 우측 패턴들 각각은 소정 간격을 나타내는 눈금을 포함한다.
상기 좌측 패턴과 우측 패턴 각각은 단일 패턴으로 형성되고 상기 표시패널과 상기 패턴 리타더가 정렬될 때 허용 가능한 정렬 오차 범위 내에서 형성된다.
상기 표시패널의 좌측에 형성된 얼라인 마크의 좌측 패턴 및 우측 패턴은 상기 표시패널의 우측에 형성된 그것들과 좌우 대칭적인 배치로 형성된다.
본 발명의 얼라인 방법은 패턴 리타더의 중앙 부분에 위치한 상기 제1 및 제2 편광 선택 패턴들 사이의 중앙 경계선을 찾는 단계; 표시패널의 중앙부 양측에 형성된 얼라인 마크들에 표시된 허용 가능한 정렬 오차 범위 내에 상기 패턴 리타더의 중앙 경계선이 위치하도록 상기 패턴 리타더의 자세를 교정하는 단계; 및 상기 표시패널의 얼라인 마크들에 표시된 허용 가능한 정렬 오차 범위 내에 상기 패턴 리타더의 중앙 경계선이 위치할 때 상기 패턴 리타더를 상기 표시패널 상에 합착하는 단계를 포함한다.
본 발명의 얼라인 시스템은 다수의 제1 및 제2 편광 선택 패턴들을 포함하는 패턴 리타더가 안착된 제1 정렬 스테이지; 상기 패턴 리타더의 중앙부에 위치한 상기 제1 및 제2 편광 선택 패턴들 사이의 중앙 경계선 이미지를 획득하는 제1 비젼 시스템; 표시패널이 안착된 제2 정렬 스테이지; 상기 표시패널의 중앙부 양측에 형성된 얼라인 마크들의 이미지를 획득하는 제2 비젼 시스템; 상기 제1 정렬 스테이지로부터 상기 패턴 리타더를 넘겨 받아 상기 제2 정렬 스테이지 상에서 상기 표시패널 상에 상기 패턴 리타더를 합착하는 드럼; 및 상기 제1 및 제2 비젼 시스템으로부터 수신된 이미지들을 분석하여 상기 표시패널의 중앙부 양측에 형성된 얼라인 마크들에 표시된 허용 가능한 정렬 오차 범위 이내에 상기 패턴 리타더의 중앙 경계선이 위치하도록 상기 정렬 스테이지들의 구동을 제어하고 상기 패턴 리타더와 상기 표시패널을 합착시키기 위하여 상기 드럼의 구동을 제어하는 콘트롤 컴퓨터를 포함한다.
본 발명은 패턴 리타더에서 좌안 영상과 우안 영상의 편광 특성을 분리하기 위한 편광 선택 패턴들을 이용하여 상기 패턴 리타더와 표시패널을 정렬시킴으로써 패턴 리타더에 별도의 얼라인 마크를 형성하지 않고 패턴 리타더와 표시패널을 정확하게 정렬하고 합착할 수 있다. 나아가, 본 발명은 패턴 리타더의 제조 공정에 얼라인 마크를 형성하기 위한 별도의 추가 공정이 필요하지 않으므로 패턴 리타더의 공정을 용이하게 하고 패턴 리타더의 제조 비용을 줄일 수 있다. 더 나아가, 본 발명은 표시패널에 형성된 얼라인 마크에 직관적으로 확인할 수 있는 허용 가능한 정렬 오차 범위를 표시하여 패턴 리타더와 표시패널의 정렬 오차를 직관적으로 그리고 정확하게 계산할 수 있다.
도 1은 패턴 리타더와 표시패널 각각에 얼라인 마크를 형성하고 그 얼라인 마크들을 기준으로 패턴 리타더와 표시패널을 정렬하는 방법을 보여 주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 얼라인 방법을 보여 주는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 필름 패턴 리타더를 상세히 보여 주는 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 표시패널의 얼라인 마크들을 보여 주는 평면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 얼라인 마크를 확대하여 보여 주는 평면도들이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 얼라인 마크를 확대하여 보여 주는 평면도들이다.
도 7a 및 도 7b는 도 5a 및 도 5b에 도시된 얼라인 마크들을 이용하여 필름 패턴 리타더와 표시패널을 정렬할 때 필름 패턴 리타더와 표시패널이 이상적으로 정렬된 상태를 보여 주는 평면도들이다.
도 8a 및 도 8b는 도 5a 및 도 5b에 도시된 얼라인 마크들을 이용하여 필름 패턴 리타더와 표시패널을 정렬할 때 필름 패턴 리타더와 표시패널의 정렬 불량 상태의 예를 보여 주는 평면도들이다.
도 9a 및 도 9b는 도 6a 및 도 6b에 도시된 얼라인 마크들을 이용하여 필름 패턴 리타더와 표시패널을 정렬할 때 필름 패턴 리타더와 표시패널이 이상적으로 정렬된 상태를 보여 주는 평면도들이다.
도 10a 및 도 10b는 도 6a 및 도 6b에 도시된 얼라인 마크들을 이용하여 필름 패턴 리타더와 표시패널을 정렬할 때 필름 패턴 리타더와 표시패널의 정렬 불량 상태의 예를 보여 주는 평면도들이다.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 얼라인 시스템을 보여 주는 도면들이다.
도 12는 패턴 리타더와 제1 비젼 시스템을 보여 주는 사시도이다.
도 13은 표시패널과 제2 비젼 시스템을 보여 주는 사시도이다.
도 14는 필름 패턴 리타더(FPR)의 단면 구조를 보여 주는 단면도이다.
도 15는 필름 패턴 리타더(FPR)의 연속 제조 공정을 보여 주는 도면이다.
도 16은 도 15에서 노광 공정을 상세히 보여 주는 도면이다.
도 17은 표시패널과 얼라인 마크의 실제 이미지를 보여 주는 도면이다.
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 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 얼라인 방법은 얼라인 마크가 형성되지 않은 필름 패턴 리타더(FPR)를 얼라인 마크(AK1~AK6)이 형성된 표시패널(PNL)과 정렬한다.
필름 패턴 리타더(FPR)는 도 2 및 도 3과 같이 좌안 영상의 편광과 우안 영상의 편광을 분리하기 위한 제1 및 제2 편광 선택 패턴들(PR1, PR2)을 포함한다. 필름 패턴 리타더(FPR)의 제1 및 제2 편광 선택 패턴들(PR1, PR2)은 표시패널(PNL)의 픽셀 어레이 영역과 대향한다. 표시패널(PNL)의 픽셀 어레이는 표시패널(PNL)에서 2D 영상 또는 3D 영상이 표시되는 픽셀들을 포함하는 표시 영역이다. 또한, 필름 패턴 리타더(FPR)는 상단과 하단 더미 영역을 포함하고, 그 상단 및 하단 더미 영역 중 적어도 하나에 형성된 더미 패턴(DUM1, DUM2)을 포함한다. 더미 패턴(DUM1, DUM2)은 표시패널(PNL)의 픽셀 어레이 영역 밖의 비표시영역과 대향한다. 더미 패턴(DUM1, DUM2)은 필름 패턴 리타더(FPR)의 상단 및 하단 더미 영역 각각에 형성되거나, 그 중 어느 하나에 형성될 수 있다. 더미 패턴(DUM1, DUM2) 각각의 폭은 제1 및 제2 편광 선택 패턴(PR1, PR2) 각각의 폭과 동일하거나, 표시패널의 픽셀 어레이 영역과 대향하는 제1 및 제2 편광 선택 패턴(PR1, PR2)과 쉽게 구분될 수 있도록 그 제1 및 제2 편광 선택 패턴(PR1, PR2) 각각의 폭과 다르게 설정될 수 있다.
제1 및 제2 편광 선택 패턴(PR1, PR2)는 서로 다른 광축을 가지며 입사광의 위상을 소정의 위상값만큼 지연시켜 서로 교차하는 광축의 편광으로 투과시킴으로써 좌안 영상과 우안 영상의 편광 특성을 서로 다르게 한다. 예를 들어, 제1 편광 선택 패턴(PR1)은 제1 광축을 가지며, 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 제1 편광을 통과시킨다. 제2 편광 선택 패턴(PR2)은 제1 광축과 교차되는 제2 광축을 가지며, 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 제2 편광을 통과시킨다. 제1 편광은 우원편광일 수 있고, 제2 편광은 좌원편광일 수 있다.
더미 패턴들(DUM1, DUM2)은 픽셀 어레이의 픽셀들과 대향하지 않는다. 더미 패턴들(DUM1, DUM2) 각각은 제1 및 제2 편광 선택 패턴(PR1, PR2)과 동일한 폭을 갖는 하나 이상의 패턴들을 더 포함할 수 있다.
더미 패턴들(DUM1, DUM2)의 다른 실시예로서, 더미 패턴(DUM1, DUM2)들 각각의 폭(A, A')은 도 3과 같이 제1 및 제2 편광 선택 패턴(PR1, PR2) 각각의 폭 보다 넓을 수 있다. 이와 반대로, 더미 패턴(DUM1, DUM2)들 각각의 폭(A, A')은 제1 및 제2 편광 선택 패턴(PR1, PR2) 각각의 폭 보다 좁을 수 있다. 필름 패턴 리타더(FPR)의 상단 더미 영역에 형성된 제1 더미 패턴(DUM1)은 제1 및 제2 편광 선택 패턴(PR1, PR2) 중 어느 하나의 편광 특성을 가지며, 필름 패턴 리타더(FPR)의 하단 더미 영역에 형성된 제2 더미 패턴(DUM2) 역시 제1 및 제2 편광 선택 패턴(PR1, PR2) 중 어느 하나의 편광 특성을 갖는다. 제1 더미 패턴(DUM1)은 제2 더미 패턴(DUM2)과 동일한 편광 특성을 가지거나 제2 더미 패턴(DUM2)과 다른 편광 특성을 가질 수 있다.
필름 패턴 리타더(FPR)의 상단 더미 영역과 하단 더미 영역의 구별을 용이하게 하기 위하여, 필름 패턴 리타더(FPR)의 상단에 형성된 제1 더미 패턴(DUM1)의 폭(A)과 필름 패턴 리타더(FPR)의 하단에 형성된 제2 더미 패턴(DUM2)의 폭(A')이 다를 수 있다.
본 발명은 더미 패턴들(DUM1, DUM2)과, 제1 및 제2 편광 선택 패턴들(PR1, PR2)의 폭 차이를 인식하여 더미 패턴들(DUM1, DUM2)과, 제1 및 제2 편광 선택 패턴들(PR1, PR2)을 구별할 수 있다. 더미 패턴들(DUM1, DUM2)은 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)을 정렬할 때, 패턴 리타더(FPR)의 상/하단 더미 영역을 확인하기 위한 참조 패턴으로 이용된다.
본 발명은 필름 패턴 리타더(FPR)에서 더미 패턴(DUM1, DUM2)으로부터 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 경계선(CTL) 까지의 거리를 미리 알고 있기 때문에 더미 패턴(DUM1, DUM2)의 위치를 확인하여 도 3에서 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 경계선(CTL)의 위치를 인식할 수 있다. 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 경계선(CTL)은 별도의 방법으로 형성된 것이 아니라, 픽셀 어레이와 대향하는 제1 및 제2 편광 선택 패턴들(PR1, PR2) 중에서 중앙에 위치하는 제1 및 제2 편광 선택 패턴(PR1, PR2)의 경계선이다. 따라서, 본 발명은 더미 패턴(DUM1, DUM2)을 확인하여 필름 패턴 리타더(FPR)의 미스 얼라인 정도를 확인할 수 있다. 또한, 본 발명은 더미 패턴(DUM1, DUM2)을 참조하여 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 경계선(CTL)을 표시패널(PNL)의 양측 가장자리 중앙에 형성된 얼라인 마크들(AK2, AK5)에 정렬할 수 있다.
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. 표시패널(PNL)은 영상이 표시되는 픽셀 어레이와, 픽셀 어레이 밖의 가장자리에 형성된 비표시 영역의 베젤(Bezel) 영역을 표시한다. 베젤 영역은 픽셀이 형성되지 않으므로 영상을 표시하지 않고 블랙 매트릭스(BM)가 형성된다. 또한, 베젤 영역에는 도 4와 같이 양측의 상단, 하단, 중앙 부분을 포함한 6 개소 위치에 얼라인 마크들(AK1~AK6)이 형성된다. 얼라인 마크들(AK1~AK6) 중에서 상단 또는 하단에 형성된 2 개의 얼라인 마크들은 생략될 수 있다.
얼라인 마크들(AK1~AK6)은 표시패널(PNL)에만 형성되어 있다. 표시패널(PNL)의 좌측 베젤 영역에 형성된 좌측 얼라인 마크들(AK1~AK3)과, 표시패널(PNL)의 우측 베젤 영역에 형성된 우측 얼라인 마크들(AK4~AK6)은 표시패널(PNL)의 좌측과 우측이 직관적으로 쉽게 식별될 수 있도록 그 패턴 형상이 다르게 설계된다. 이러한 얼라인 마크들(AK1~AK6)은 픽셀 어레이 내의 블랙 매트릭스 패턴과 동시에 패터닝되는 얼라인 패턴들을 포함하고, 그 얼라인 패턴들은 도 5a 내지 도 6b와 같이 다양한 패턴으로 형성될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 얼라인 마크들(AK1~AK6)를 확대하여 보여 주는 평면도들이다. 도 5a는 제2 얼라인 마크(AK2)를 보여 주는 도면이고, 도 5b는 제5 얼라인 마크(AK5)를 보여 주는 도면이다. 좌측 얼라인 마크들(AK1~AK3)은 제2 얼라인 마크(AK2)와 실질적으로 동일한 얼라인 패턴들을 포함한다. 우측 얼라인 마크들(AK4~AK6)은 제5 얼라인 마크(AK5)와 실질적으로 동일한 얼라인 패턴들을 포함한다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제2 얼라인 마크(AK2)는 좌측 얼라인 패턴들(51), 및 우측 얼라인 패턴들(52)을 포함한다.
좌측 얼라인 패턴들(51)은 제2 얼라인 마크(AK2)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 소정 거리 만큼 이격된 거리를 지시하는 눈금이 형성된다. 좌측 얼라인 패턴들(51)의 눈금들은 제2 얼라인 마크(AK2)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 20μm 이격된 위치를 지시하는 20μm 눈금과, 제2 얼라인 마크(AK2)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 40μm 이격된 위치를 지시하는 40μm 눈금을 포함할 수 있다. 여기서, 얼라인 마크 중앙선(CTL_PNL)은 얼라인 마크들(AK1~AK6) 내에 형성되지 않고 설명의 편의를 위한 가상의 선이다. 얼라인 마크 중앙선(CTL_PNL)은 후술하는 콘트롤 컴퓨터의 모니터에 표시되는 가상의 선으로 표현될 수 있다.
우측 얼라인 패턴들(52)은 좌측 얼라인 패턴들(51)의 눈금과 소정 간격만큼 어긋난 눈금들을 포함한다. 우측 얼라인 패턴들(52)은 제2 얼라인 마크(AK2)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 소정 거리만큼 이격된 거리를 지시하는 눈금이 형성된다. 우측 얼라인 패턴들(52)의 눈금들은 제2 얼라인 마크(AK2)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 10μm 이격된 위치를 지시하는 10μm 눈금, 제2 얼라인 마크(AK2)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 30μm 이격된 위치를 지시하는 30μm 눈금, 및 제2 얼라인 마크(AK2)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 50μm 이격된 위치를 지시하는 50μm 눈금을 포함할 수 있다.
제5 얼라인 마크(AK5)의 패턴들은 제2 얼라인 마크(AK2)의 그것들과 좌우 대칭적인 패턴들을 포함한다. 제5 얼라인 마크(AK5)는 좌측 얼라인 패턴들(54), 및 우측 얼라인 패턴들(53)을 포함한다.
좌측 얼라인 패턴들(54)은 제5 얼라인 마크(AK5)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 소정 거리만큼 이격된 거리를 지시하는 눈금이 형성된다. 좌측 얼라인 패턴들(54)의 눈금들은 제5 얼라인 마크(AK5)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 10μm 이격된 위치를 지시하는 10μm 눈금, 제5 얼라인 마크(AK5)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 30μm 이격된 위치를 지시하는 30μm 눈금, 및 제5 얼라인 마크(AK5)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 50μm 이격된 위치를 지시하는 50μm 눈금을 포함할 수 있다.
우측 얼라인 패턴들(53)은 좌측 얼라인 패턴들(54)의 눈금과 소정 간격만큼 어긋난 눈금들을 포함한다. 우측 얼라인 패턴들(53)은 제5 얼라인 마크(AK5)에서 가상의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 소정 거리 만큼 이격된 거리를 지시하는 눈금이 형성된다. 우측 얼라인 패턴들(53)의 눈금들은 제5 얼라인 마크(AK5)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 20μm 이격된 위치를 지시하는 20μm 눈금과, 제5 얼라인 마크(AK5)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 40μm 이격된 위치를 지시하는 40μm 눈금을 포함할 수 있다.
좌측 얼라인 마크들(AK1~AK3)과 우측 얼라인 마크들(AK4~AK6) 각각에서, 좌측 얼라인 패턴들(51, 54)과 우측 얼라인 패턴들(52, 53) 각각의 눈금 패턴 옆에는 도 5a 및 도 5b와 같이 치수를 지시하는 숫자가 형성될 수 있다. 좌측 얼라인 패턴들(51, 54)과 우측 얼라인 패턴들(52, 53) 각각의 눈금들이 도 5a 및 도 5b와 같이 10μm 간격으로 형성되면, 필름 패턴 리타더(FPR)를 표시패널(PNL) 상에 정렬할 때 그 정렬 오차를 10 μm 단위로 알 수 있다. 한편, 좌측 얼라인 패턴들(51, 54)과 우측 얼라인 패턴들(52, 53) 각각의 눈금들은 도 5a 및 도 5b에 한정되지 않는다. 예를 들어, 좌측 얼라인 패턴들(51, 54)과 우측 얼라인 패턴들(52, 53) 각각의 눈금들은 5μm 간격으로 형성될 수 있고, 도 6a 및 도 6b와 같이 30μm 간격으로 형성될 수도 있다.
도 7a 및 도 7b와 같이 제2 및 제5 얼라인 마크(AK2, AK5) 각각의 가상 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)에 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙선(CTL)이 정렬되면, 표시패널(PNL)과 필름 패턴 리타더(FPR)가 이상적으로 정렬된 상태이다. 3D 영상의 화질 수준을 일정 수준 이상 확보될 수 있는 얼라인 마진(Align margin)이 허용될 수 있다. 얼라인 마진은 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)의 이상적인 정렬 상태로부터 정렬 오차가 발생할 때 사용자에 의해 3D 영상의 화질 저하가 크게 느껴지지 않는 정도의 허용 가능한 정렬 오차 범위(AMR)로 설정된다. 실험적으로 확인된 바에 의하면, 허용 가능한 정렬 오차 범위(AMR)는 이상적인 정렬 상태로부터 + 30μm 까지, 그리고 이상적인 정렬 상태로부터 - 30μm 까지의 영역을 포함할 수 있다. 따라서, 허용 가능한 정렬 오차 범위(AMR) 내에서 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙선(CTL)이 정렬되면, 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)의 정렬 상태가 양호한 것으로 판단될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 얼라인 마크를 확대하여 보여 주는 평면도들이다. 도 6a는 제2 얼라인 마크(AK2)를 보여 주는 도면이고, 도 6b는 제5 얼라인 마크(AK5)를 보여 주는 도면이다. 좌측 얼라인 마크들(AK1~AK3)은 제2 얼라인 마크(AK2)와 실질적으로 동일한 얼라인 패턴들을 포함한다. 우측 얼라인 마크들(AK4~AK6)은 제5 얼라인 마크(AK5)와 실질적으로 동일한 얼라인 패턴들을 포함한다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제2 얼라인 마크(AK2)는 좌측 얼라인 패턴(61), 및 우측 얼라인 패턴(62)을 포함한다.
좌측 얼라인 패턴(61)은 단일 패턴으로 형성된다. 좌측 얼라인 패턴(61)의 폭(또는 두께)은 제2 얼라인 마크(AK2)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 허용 가능한 얼라인 마진(AMR)의 최상단까지의 폭이다. 예를 들어, 좌측 얼라인 패턴(61)의 폭은 제2 얼라인 마크(AK2)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 + 30μm 까지의 폭을 갖는다.
우측 얼라인 패턴(62)은 좌측 얼라인 패턴(61)과 엇갈린 형태의 단일 패턴으로 형성된다. 우측 얼라인 패턴(62)의 폭(또는 두께)은 제2 얼라인 마크(AK2)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 허용 가능한 얼라인 마진(AMR)의 최하단까지의 폭이다. 예를 들어, 우측 얼라인 패턴(62)의 폭은 제2 얼라인 마크(AK2)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 - 30μm 까지의 폭을 갖는다.
제5 얼라인 마크(AK5)의 패턴들은 제2 얼라인 마크(AK2)의 그것들과 좌우 대칭적인 패턴들을 포함한다. 제5 얼라인 마크(AK5)는 좌측 얼라인 패턴(64), 및 우측 얼라인 패턴(63)을 포함한다.
좌측 얼라인 패턴(64)은 단일 패턴으로 형성된다. 좌측 얼라인 패턴(64)의 폭(또는 두께)은 제5 얼라인 마크(AK5)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 허용 가능한 얼라인 마진(AMR)의 최하단까지의 폭이다. 예를 들어, 좌측 얼라인 패턴(64)의 폭은 제5 얼라인 마크(AK5)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 - 30μm 까지의 폭을 갖는다.
우측 얼라인 패턴(63)은 좌측 얼라인 패턴(64)과 엇갈린 형태의 단일 패턴으로 형성된다. 우측 얼라인 패턴(63)의 폭(또는 두께)은 제5 얼라인 마크(AK5)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 허용 가능한 얼라인 마진(AMR)의 최상단까지의 폭이다. 예를 들어, 우측 얼라인 패턴(63)의 폭은 제5 얼라인 마크(AK5)의 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)으로부터 + 30μm 까지의 폭을 갖는다.
도 9a 및 도 9b와 같이 제2 및 제5 얼라인 마크(AK2, AK5) 각각의 가상 세로 방향 중앙선(CTL_PNL)에 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙선(CTL)이 정렬되면, 표시패널(PNL)과 필름 패턴 리타더(FPR)가 이상적으로 정렬된 상태이다. 좌측 얼라인 마크들(AK1~AK3)과 우측 얼라인 마크들(AK4~AK6) 각각에서, 좌측 얼라인 패턴(61, 64)과 우측 얼라인 패턴(62, 63) 각각이 도 6a 및 도 6b와 같은 단일 패턴으로 형성되면 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)의 정렬 불량 여부가 직관적으로 쉽게 판단될 수 있다. 예를 들어, 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙선(CTL)이 제2 및 제5 얼라인 마크(AK2, AK5)의 좌측 얼라인 패턴(61, 64)과 우측 얼라인 패턴(62, 63) 중 하나라도 벗어날 때, 그 때의 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)의 정렬 상태가 불량으로 판정된다. 반면에, 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙선(CTL)이 제2 및 제5 얼라인 마크(AK2, AK5)의 좌측 얼라인 패턴(61, 64)과 우측 얼라인 패턴(62, 63) 모두를 벗어나지 않으면, 그 때의 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)의 정렬 상태가 양호한 것으로 판정된다.
본 발명은 더미 패턴들(DUM1, DUM2) 중 어느 하나의 위치를 판정한 다음, 그 더미 패턴(DUM1, DUM2)로부터 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 경계선(CTL)까지의 거리만큼 떨어진 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 경계선(CTL) 위치를 인식한다. 그리고 본 발명은 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 경계선(CTL)을 표시패널(PNL)의 중앙부 양측에 형성된 제2 및 제5 얼라인 마크들(AK2, AK5)에 정렬하여 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)을 정렬한다.
본 발명은 필름 패턴 리타더(FPR)의 더미 패턴들(DUM1, DUM2)을 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 경계선 위치를 인식하기 위해 필요한 참조 패턴으로 이용한다. 따라서, 필름 패턴 리타더(FPR)의 더미 패턴들(DUM1, DUM2)과 표시패널(PNL)의 상단 및 하단 가장자리에 위치한 얼라인 마크들(AK1, AK3, AK4, AK6)을 정확하게 정렬할 필요가 없다. 본 발명은 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 경계선(CTL)이 표시패널(PNL)의 중앙부 양측에 형성된 제2 및 제5 얼라인 마크들(AK2, AK5)의 중앙에 위치하도록 필름 패턴 리타더(FPR) 및/또는 표시패널(PNL)의 위치를 조정하여 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)을 정렬한 후에 합착한다.
필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)의 정렬 상태가 양호한 상태에서 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)이 합착되면, 필름 패턴 리타더(FPR)의 상단에 형성된 제1 더미 패턴(DUM1)은 표시패널(PNL)의 상단 양측에 형성된 제1 및 제4 얼라인 마크들(AK1, AK4)과 대향한다. 그리고 필름 패턴 리타더(FPR)의 하단에 형성된 제2 더미 패턴(DUM2)은 표시패널(PNL)의 하단 양측에 형성된 제3 및 제6 얼라인 마크들(AK1, AK6)과 대향한다.
도 7a 및 도 7b는 도 5a 및 도 5b에 도시된 얼라인 마크들(AK2, AK5)을 이용하여 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)을 정렬할 때 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)이 이상적으로 정렬된 상태를 보여 주는 평면도들이다. 도 8a 및 도 8b는 도 5a 및 도 5b에 도시된 얼라인 마크들(AK1~AK6)을 이용하여 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)을 정렬할 때 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)의 정렬 불량 상태의 예를 보여 주는 평면도들이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 표시패널(PNL)에 형성된 얼라인 마크들(AK1~AK6) 각각은 블랙 매트릭스(BM)가 제거된 부분에서 베젤 영역에 형성된다. 본 발명은 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 경계선(CTL)과, 표시패널(PNL)의 제2 및 제5 얼라인 마크들(AK2, AK5)의 눈금 사이의 거리차를 보고 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)의 미스 얼라인 정도를 직관적으로 그리고 정확히 계산할 수 있다.
필름 패턴 리타더(FPR)를 표시패널(PNL) 상에 정렬할 때, 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙선(CTL)이 제2 얼라인 마크(AK2)의 허용 가능한 정렬 오차 범위(AMR)와 제5 얼라인 마크(AK5) 각각의 허용 가능한 정렬 오차 범위(AMR) 이내에 정렬되면, 그 때의 정렬 상태가 양호한 것으로 판정된다. 이에 비하여, 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙선(CTL)이 도 8a 및 도 8b와 같이 제2 얼라인 마크(AK2)의 허용 가능한 정렬 오차 범위(AMR)와 제5 얼라인 마크(AK5)의 허용 가능한 정렬 오차 범위(AMR) 중 어느 하나라도 벗어나면, 그 때의 정렬 상태가 불량인 것으로 판정된다.
도 9a 및 도 9b는 도 6a 및 도 6b에 도시된 얼라인 마크들(AK2, AK5)를 이용하여 필름 패턴 리타더(FRP)와 표시패널(PNL)을 정렬할 때 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)이 이상적으로 정렬된 상태를 보여 주는 평면도들이다. 도 10a 및 도 10b는 도 6a 및 도 6b에 도시된 얼라인 마크들(AK2, AK5)을 이용하여 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)을 정렬할 때 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)의 정렬 불량 상태의 예를 보여 주는 평면도들이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 표시패널(PNL)에 형성된 얼라인 마크들(AK1~AK6) 각각은 블랙 매트릭스(BM)가 제거된 부분에서 베젤 영역에 형성된다. 본 발명은 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 경계선(CTL)과, 표시패널(PNL)의 제2 및 제5 얼라인 마크들(AK2, AK5)의 눈금 사이의 거리차를 보고 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)의 미스 얼라인 정도를 직관적으로 그리고 정확히 계산할 수 있다.
필름 패턴 리타더(FPR)를 표시패널(PNL) 상에 정렬할 때, 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙선(CTL)이 제2 및 제5 얼라인 마크(AK2, AK5)의 좌측 얼라인 패턴(61, 64) 과 우측 얼라인 패턴(62, 63)과 중첩되면 정렬 오차가 허용 가능한 정렬 오차 범위(AMR) 이내이므로 그 때의 정렬 상태가 양호한 것으로 판정된다. 이에 비하여, 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙선(CTL)이 도 10a 및 도 10b와 같이 제2 및 제5 얼라인 마크(AK2)의 좌측 얼라인 패턴(61, 64) 과 우측 얼라인 패턴(62, 63)과 어느 하나라도 중첩되지 않으면, 그 때의 정렬 상태가 불량인 것으로 판정된다.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 얼라인 시스템을 보여 주는 도면들이다.
도 11a 내지 도 11d를 참조하면, 입체영상 표시장치의 얼라인 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 흡착한다. 제1 정렬 스테이지(ST1)는 도시하지 않은 xy 로봇에 체결된다. xy 로봇은 콘트롤 컴퓨터(CTRL)의 제어 하에 제1 정렬 스테이지(ST1)를 x축 및 y축 방향으로 이동시킨다. 제1 정렬 스테이지(ST1)는 콘트롤 컴퓨터(CTRL)의 제어 하에 θ축 방향으로 회전할 수 있다. 따라서, 제1 정렬 스테이지(ST1)는 콘트롤 컴퓨터(CTRL)의 제어 하에 필름 패턴 리타더(FPR)의 자세를 도 12와 같이 x축, y축 및 θ축 방향으로 미세 조정하여 패턴 리타더(FPR)의 정렬 상태를 교정한다.
제1 비젼 시스템(VR1~VR4)은 필름 패턴 리타더(FPR)의 제1 내지 제4 비젼 모듈(VR1~VR4)을 포함한다. 제1 및 제2 비젼 모듈(VR1, VR1)은 필름 패턴 리타더(FPR)의 제1 더미 패턴(DUM1)이나 제2 더미 패턴(DUM2)의 양측 이미지를 촬상하여 콘트롤 컴퓨터(CTRL)에 전송한다. 제3 및 제4 비젼 모듈(VR3, VR4)은 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 경계선(CTL)의 양측과 그 중앙 경계선(CTL)을 경계로 이웃하는 제1 및 제2 편광 선택 패턴(PR1, PR2)의 양측 이미지를 촬상하여 콘트롤 컴퓨터(CTRL)에 전송한다. 따라서, 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.
제2 정렬 스테이지(ST2)는 표시패널(PNL)을 흡착한다. 제2 정렬 스테이지(ST2)는 도시하지 않은 xy 로봇에 체결된다. xy 로봇은 콘트롤 컴퓨터(CTRL)의 제어 하에 제2 정렬 스테이지(ST2)를 x축 및 y축 방향으로 이동시킨다. 제2 정렬 스테이지(ST2)는 콘트롤 컴퓨터(CTRL)의 제어 하에 θ축 방향으로 회전할 수 있다. 따라서, 제2 정렬 스테이지(ST2)는 콘트롤 컴퓨터(CTRL)의 제어 하에 표시패널(PNL)의 자세를 도 13과 같이 x축, y축 및 θ축 방향으로 미세 조정하여 표시패널(PNL)의 정렬 상태를 교정한다.
제2 비젼 시스템(VP1~VP4)은 제1 내지 제4 비젼 모듈(VP1~VP4)을 포함한다. 제1 및 제2 비젼 모듈(VP1, VP2)은 표시패널(PNL)의 상단 양측에 형성된 얼라인 마크들(AK1, AK4)이나 하단 양측에 형성된 얼라인 마크들(AK3, AK6)의 이미지를 촬상하여 콘트롤 컴퓨터(CTRL)로 전송한다. 제3 및 제4 비젼 모듈(VP3, VP4)은 표시패널(PNL)의 중앙부 양측에 형성된 얼라인 마크들(AK2, AK5)의 이미지를 촬상하여 콘트롤 컴퓨터(CTRL)로 전송한다. 따라서, 제2 비젼 시스템(VP1~VP4)은 제2 정렬 스테이지(ST2) 위에서 표시패널(PNL)에 형성된 4 개의 얼라인 마크들의 이미지를 콘트롤 컴퓨터(CTRL)로 전송한다.
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(z축 방향)로 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 필름이 형성될 수 있다.
콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 미리 설정된 프로그램에 따라 얼라인 시스템을 구성하는 모든 구성요소들의 동작을 제어하여 표시패널(PNL)과 필름 패턴 리타더(FPR)의 정렬 과정 전체를 제어한다. 콘트롤 컴퓨터(CTRL)은 필름 패턴 리타더(FPR)에서 더미 패턴(DUM1, DUM2)과, 중앙부의 제1 및 제2 편광 선택 패턴(PR1, PR2) 사이의 중앙 경계선(CTL) 사이의 거리가 미리 저장되어 있다.
콘트롤 컴퓨터(CTRL)은 제1 비젼 시스템(VR1~VR4)의 제1 및 제2 비젼 모듈(VR1, VR2)로부터 수신된 이미지에 기초하여 더미 패턴(DUM1, DUM2)을 확인한다. 그리고 콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 더미 패턴(DUM1, DUM2)의 위치로부터 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 경계선(CTL) 위치를 계산하여 그 계산 결과를 기초로 제1 정렬 스테이지(ST1)를 구동하여 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 경계선을 원하는 위치로 이동시킨다.
이어서, 콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 제1 및 제2 비젼 시스템들(VR1~VR4, VP1~VP4)에 의해 획득된 이미지들을 비교한다. 콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 수신된 이미지들을 비교하여 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)의 정렬 오차를 판단하고, 그 정렬 오차가 허용 가능한 정렬 오차 범위(AMR)를 벗어나면 제1 및 제2 정렬 스테이지(ST1, ST2) 또는 xy 로봇을 구동하여 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 경계선(CTL)과 표시패널(PNL)의 중앙 양측에 형성된 얼라인 마크들(AK2, AK5)의 중심을 일치시킨다.
콘트롤 컴퓨터(CTRL)의 모니터에는 가상의 센터라인이 표시될 수 있다. 가상의 센터라인은 제2 및 제5 얼라인 마크(AK2, AK5)와 필름 패턴 리타더(FRP)의 중앙선(CTL)과 함께 표시될 수 있다. 콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 제2 및 제5 얼라인 마크(AK2, AK5)의 중앙선(CTL_PNL) 및 필름 패턴 리타더(FRP)의 중앙선(CTL)이 가상의 센터라인과의 거리가 허용 가능한 정렬 오차 범위(AMR) 내에 위치할 때까지 필름 패턴 리타더(FRP)의 자세를 교정할 수 있다.
콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 수신된 이미지들에서 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)이 도 7a 및 도 7b, 도 9a 및 도 9b와 같이 이상적으로 정렬되거나 정렬 오차가 허용 가능한 정렬 오차 범위(AMR) 이내이면, 드럼(DR)을 구동하여 필름 패턴 리타더(FPR)를 표시패널(PNL)로 이동시키고 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)을 합착한다.
얼라인 시스템은 드럼(DR)에 공급되는 필름 패턴 리타더(FRP)의 이형 필름을 박리하여 필름 패턴 리타더(FRP)의 점착층을 노출시키는 박리 장치를 더 포함할 수 있다. 한편, 필름 패턴 리타더(FRP)를 표시패널(PNL)과 정렬할 때, 표시패널(PNL)을 기준으로 필름 패턴 리타더(FRP)의 자세를 교정하면 필름 패턴 리타더(FRP)와 표시패널(PNL)의 정렬 상태를 교정할 수 있다. 따라서, 제2 스테이지(ST2)에서 y축 교정 기능과 θ축 교정 기능이 생략될 수 있고, 드럼(DR)은 상하 방향(z축) 방향으로만 승강 가능하게 구현될 수 있다. 이러한 얼라인 시스템은 본원 출원인에 의해 기출원된 대한민국 특허 출원 제10-2010-0099043호(2010. 10. 12)에서 제안된 얼라인 시스템으로 구현될 수 있다.
표시패널(PNL)과 필름 패턴 리타더(FPR)의 얼라인 방법을 단계적으로 설명하면 다음과 같다.
콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 도 11a와 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 제1 비젼 시스템(VR1~VR4)에 의해 촬상된 더미 패턴(DUM1, DUM2) 들 중 어느 하나의 이미지를 분석하여 더미 패턴(DUM1, DUM2)의 위치를 확인한다. 그리고 콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 제1 정렬 스테이지(ST1)를 구동하여 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 경계선(CTL)이 제3 및 제4 비젼 모듈(VR3, VR4)에 의해 보이도록 제1 정렬 스테이지(ST1)를 구동시켜 필름 패턴 리타더(FPR)의 위치를 정렬한다. 콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 제1 비젼 시스템의 제3 및 제4 비젼 모듈(VR3, VR4)에 의해 획득된 이미지와 제2 비젼 시스템의 제3 및 제4 비젼 모듈(VP3, VP4)을 통해 획득된 이미지를 비교 분석하여 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 경계선(CTL)과 미리 설정된 가상의 얼라인 마크 중앙선(CTL_PNL)과 중첩(overlap)되도록 제1 스테이지(ST1)나 xy 로봇을 구동시킨다. 콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 필름 패턴 리타더(FRP)의 중앙 경계선(CTL)이 얼라인 마크 중앙선(CTL_PNL)과 일치되거나 정렬 오차가 허용 가능한 정렬 오차 범위(AMR) 이내이면 정렬 상태가 양호한 것으로 판정하여 드럼(DR)을 구동하여 합착 동작으로 이행한다.
콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 제1 정렬 스테이지(ST1) 상에서 필름 패턴 리타더(FPR)를 정렬한 후에 제1 정렬 스테이스(ST1)를 x축 방향으로 이동시키거나 드럼(DR)을 이동시킨다. 그리고 콘트롤 컴퓨터(CTRL)은 도 11b 및 도 11c와 같이 드럼(DR)의 표면을 필름 패턴 리타더(FPR)에 접촉시킨 후에 드럼(DR)을 반시계 방향으로 회동시켜 정렬된 필름 패턴 리타더(FPR)를 드럼(DR)에 점착 또는 흡착시킨다. 이어서, 콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 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.
콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 제2 비젼 시스템(VP1~VP4)의 제3 및 제4 비젼 모듈(VP3, VP4)을 통해 획득된 표시패널(PNL)의 얼라인 마크들(AK2, AK5)의 이미지를 기초로 하여 제2 정렬 스테이지(ST2)를 구동하여 표시패널(PNL)의 정렬 상태를 교정할 수 있다. 한편, 필름 패턴 리타더(FRP)를 표시패널(PNL)에 정렬할 때, 표시패널(PNL)을 기준으로 필름 패턴 리타더(FRP)의 자세만 교정할 수 있으므로 표시패널(PNL)의 자세 교정 과정이 생략될 수 있다.
콘트롤 컴퓨터(CTRL)는 제1 및 제2 비젼 시스템(VR1~VR4, VP1~VP4)로부터 수신된 이미지를 비교 분석하여 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 경계선(CTL)과 표시패널(PNL)의 제2 및 제5 얼라인 마크들(AK2, AK5)의 중앙선(CTL_PNL) 간의 거리가 허용 가능한 정렬 오차 범위(AMR) 이내이면, 드럼(DR)을 제2 정렬 스테이지(ST2) 쪽으로 하강시킨다. 그리고 콘트롤 컴퓨터(CTRL)은 드럼(DR)에 감겨진 필름 패턴 리타더(FPR)의 점착제를 표시패널(PNL)의 표면에 접촉되면, 도 11d와 같이 드럼(DR)을 시계 방향으로 회전시키면서 필름 패턴 리타더(FPR)를 표시패널(PNL) 상에 접착시킨다.
본 발명의 필름 패턴 리타더(FPR)는 별도의 얼라인 마크가 없기 때문에 연속 제조 공정으로 제조될 수 있다.
도 14는 필름 패턴 리타더(FPR)의 단면 구조를 보여 주는 단면도이다. 도 15는 필름 패턴 리타더(FPR)의 연속 제조 공정을 보여 주는 도면이다. 도 16은 도 15에서 노광 공정을 상세히 보여 주는 도면이다.
필름 패턴 리타더(FPR)는 도 14와 같이 필름 기재(73), 표면 처리층(72), 보호 필름(71), 패턴층(74), 점착제(75), 및 이형 필름(76)을 포함한다.
필름 기재(73)의 상면에는 표면 처리층(72)이 형성되고, 그 위에 보호 필름(71)이 덮여진다. 필름 기재(73)의 하면에는 패턴층(74)이 형성되고 그 패턴층(74) 상에 점착제(75)가 도포된다. 이형 필름(76)은 점착제(75)를 덮는다.
필름 기재(73)는 패턴층(74)이 형성되는 기판 역할을 하는 필름으로서, TAC(Triacetyl Cellulose), COP(Cyclo Olefin Co-Polymer) 또는 아크릴(Acryl) 계 필름으로 선택될 수 있다. 패턴층(74)은 도 3과 같이 좌안 영상과 우안 영상의 편광을 서로 다르게 하기 위한 편광 선택 패턴들(PR1, PR1)과, 더미 패턴들(DUM1, DUM2)을 포함한다. 패턴층(74)의 패턴들은 광배향되는 액정층을 포함한다. 보호필름(71)은 PET(Poly ethylene terephthalate)나 그와 유사한 특성을 갖는 합성 수지 필름으로 선택된다. 이러한 필름 기재(73)의 제조 공정은 도 15 및 도 16과 같다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 본 발명은 표면 처리된 필름 기재(73)를 일정한 속도로 한 방향으로 이동시키면서 필름 기재(73) 상에 배향막(77)을 코팅하고 건조한다.
본 발명은 필름 기재(73)를 일정한 속도로 한 방향으로 이동시키면서 필름 기재(73) 상에 코팅된 배향막(77)의 전면을 45°편광 자외선으로 노광한 다음, 마스크(78)를 통해 전면 노광된 배향막(77a)을 -45°편광 자외선으로 노광한다. 이어서, 본 발명은 필름 기재(73)를 일정한 속도로 한 방향으로 이동시키면서 45° 배향 패턴(77a)과 -45° 배향 패턴(77b)을 포함한 배향막(77) 상에 광경화제가 첨가된 액정층을 형성한 후에 그 액정층에 자외선을 조사하여 액정층을 경화시키고 건조한다. 이러한 노광 공정과 액정 코팅 공정을 통과한 필름 기재(74) 상에 -45°배향각을 갖는 액정층의 제1 편광 선택 패턴(PR1)과, 45°배향각을 갖는 액정층의 제2 편광 선택 패턴(PR2)을 포함한 패턴층(74)이 형성된다.
이어서, 본 발명은 필름 기재(73)를 일정한 속도로 한 방향으로 이동시키면서 패턴층(74) 상에 점착제(75)를 코팅한 후에 이형 필름(76)을 점착제(75) 상에 형성하고 보호 필름(71)을 필름 기재(73) 상에 형성한다.
도 15 및 도 16과 같이 본 발명의 필름 패턴 리타더(FPR)의 제조 공정은 필름 패턴 리타더(FRP)에 얼라인 마크가 없으므로 중단 없이 필름 패턴 리타더(FRP)를 연속적으로 제조할 수 있다.
도 17은 표시패널(PNL)과 얼라인 마크(AK1~AK6)의 실제 이미지를 보여 주는 도면이다. 도 17의 표시패널(PNL)은 도 5a 및 도 5b에 도시된 얼라인 마크가 형성된 액정표시패널이다.
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.
FPR : 필름 패턴 리타더 PNL : 표시패널
ST1, ST2 : 정렬 스테이지 VR1~VR4, VP1~VP4 : 비젼 시스템
DR : 드럼 CTRL : 콘트롤 컴퓨터

Claims (17)

  1. 하나 이상의 좌측 패턴; 및
    상기 좌측 패턴과 엇갈리게 배치된 하나 이상의 우측 패턴을 포함하고,
    상기 좌측 패턴과 상기 우측 패턴은 표시패널의 좌측과 우측 각각에 형성된 다수의 얼라인 마크 내에 형성되고, 상기 표시패널 상에 접착되는 패턴 리타더의 중앙 경계선과 정렬되며,
    상기 패턴 리타더는 상기 표시패널에 표시된 좌안 영상의 제1 편광을 통과시키는 다수의 제1 편광 선택 패턴과, 상기 표시패널에 표시된 우안 영상의 제2 편광을 통과시키는 다수의 제2 편광 선택 패턴을 포함하고,
    상기 패턴 리타더의 중앙 경계선은 상기 패턴 리타더의 중앙에 이웃하게 위치하는 제1 및 제2 편광 선택 패턴들 사이의 중앙 경계선을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널에 형성된 얼라인 마크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 좌측 패턴들과 우측 패턴들 각각은 소정 간격을 나타내는 눈금을 포함하고,
    허용 가능한 정렬 오차 범위를 표시하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널에 형성된 얼라인 마크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 좌측 패턴과 우측 패턴 각각은 단일 패턴으로 형성되고 상기 표시패널과 상기 패턴 리타더가 정렬될 때 허용 가능한 정렬 오차 범위 내에서 형성되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널에 형성된 얼라인 마크.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시패널의 좌측에 형성된 얼라인 마크의 좌측 패턴 및 우측 패턴은 상기 표시패널의 우측에 형성된 그것들과 좌우 대칭적인 배치로 형성되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널에 형성된 얼라인 마크.
  5. (a) 패턴 리타더의 중앙 부분에 위치한 제1 및 제2 편광 선택 패턴들 사이의 중앙 경계선을 찾는 단계;
    (b) 표시패널의 중앙부 양측에 형성된 얼라인 마크들에 표시된 허용 가능한 정렬 오차 범위 내에 상기 패턴 리타더의 중앙 경계선이 위치하도록 상기 패턴 리타더의 자세를 교정하는 단계; 및
    (c) 상기 표시패널의 얼라인 마크들에 표시된 허용 가능한 정렬 오차 범위 내에 상기 패턴 리타더의 중앙 경계선이 위치할 때 상기 패턴 리타더를 상기 표시패널 상에 합착하는 단계를 포함하고,
    상기 표시패널에 형성된 얼라인 마크들 각각은 하나 이상의 좌측 패턴과, 상기 좌측 패턴과 엇갈리게 배치된 하나 이상의 우측 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 얼라인 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 패턴 리타더의 상단과 하단에 형성된 더미 패턴들 중 어느 하나의 위치를 확인하는 단계; 및
    상기 더미 패턴의 위치로부터 미리 설정된 거리만큼 상기 패턴 리타더를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 얼라인 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    상기 패턴 리타더의 중앙 경계선과 가상의 센터라인 간의 거리가 상기 허용 가능한 정렬 오차 범위 내로 작아지도록 상기 패턴 리타더의 자세를 교정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 얼라인 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 더미 패턴들 각각의 폭은 상기 제1 및 제2 편광 선택 패턴들 각각의 폭과 다른 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 얼라인 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 더미 패턴들은,
    상기 패턴 리타더의 상단에 형성된 제1 더미 패턴; 및
    상기 패턴 리타더의 하단에 형성된 제2 더미 패턴을 포함하고,
    상기 제1 더미 패턴의 폭은 상기 제2 더미 패턴의 그것과 다른 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 얼라인 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 표시패널의 중앙 양측에 형성된 얼라인 마크들의 중앙이 상기 가상의 센터라인과 일치되도록 상기 표시패널의 위치를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 얼라인 방법.
  11. 다수의 제1 및 제2 편광 선택 패턴들을 포함하는 패턴 리타더가 안착된 제1 정렬 스테이지;
    상기 패턴 리타더의 중앙부에 위치한 상기 제1 및 제2 편광 선택 패턴들 사이의 중앙 경계선 이미지를 획득하는 제1 비젼 시스템;
    표시패널이 안착된 제2 정렬 스테이지;
    상기 표시패널의 중앙부 양측에 형성된 얼라인 마크들의 이미지를 획득하는 제2 비젼 시스템;
    상기 제1 정렬 스테이지로부터 상기 패턴 리타더를 넘겨 받아 상기 제2 정렬 스테이지 상에서 상기 표시패널 상에 상기 패턴 리타더를 합착하는 드럼; 및
    상기 제1 및 제2 비젼 시스템으로부터 수신된 이미지들을 분석하여 상기 표시패널의 중앙부 양측에 형성된 얼라인 마크들에 표시된 허용 가능한 정렬 오차 범위 이내에 상기 패턴 리타더의 중앙 경계선이 위치하도록 상기 정렬 스테이지들의 구동을 제어하고 상기 패턴 리타더와 상기 표시패널을 합착시키기 위하여 상기 드럼의 구동을 제어하는 콘트롤 컴퓨터를 포함하고,
    상기 표시패널에 형성된 얼라인 마크들 각각은 하나 이상의 좌측 패턴과, 상기 좌측 패턴과 엇갈리게 배치된 하나 이상의 우측 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 얼라인 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 패턴 리타더는
    상기 패턴 리타더의 상단과 하단에 형성된 더미 패턴들을 더 포함하고,
    상기 더미 패턴들 각각의 폭은 상기 제1 및 제2 편광 선택 패턴 각각의 폭과 다는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 얼라인 시스템.
  13. [청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 12 항에 있어서,
    상기 콘트롤 컴퓨터는,
    상기 제1 비젼 시스템으로부터 수신된 상기 더미 패턴들 중 어느 하나의 이미지를 기초로 하여 상기 더미 패턴들 중 어느 하나의 위치를 확인하고, 상기 제1 정렬 스테이지를 제어하여 상기 더미 패턴의 위치로부터 미리 설정된 거리만큼 상기 패턴 리타더를 이동시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 얼라인 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 더미 패턴들은,
    상기 패턴 리타더의 상단에 형성된 제1 더미 패턴; 및
    상기 패턴 리타더의 하단에 형성된 제2 더미 패턴을 포함하고,
    상기 제1 더미 패턴의 폭은 상기 제2 더미 패턴의 그것과 다른 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 얼라인 시스템.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 콘트롤 컴퓨터는,
    상기 제1 비젼 시스템으로부터 수신된 이미지에서 보이는 상기 표시패널의 중앙 양측에 형성된 얼라인 마크들의 중앙선과 상기 패턴 리타더의 중앙 경계선이 가상의 센터라인과 일치될 때까지 상기 제1 및 제2 정렬 스테이지 중 적어도 어느 하나를 구동시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 얼라인 시스템.
  16. [청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 15 항에 있어서,
    상기 콘트롤 컴퓨터는,
    상기 표시패널의 중앙 양측에 형성된 얼라인 마크들의 중앙선과 상기 패턴 리타더의 중앙 경계선이 상기 가상의 센터라인과 일치되면 상기 드럼을 제어하여 상기 표시패널 상에 상기 패턴 리타더를 합착하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 얼라인 시스템.
  17. [청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 11 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 얼라인 시스템.
KR1020110034422A 2010-12-23 2011-04-13 입체영상 표시장치의 표시패널에 형성된 얼라인 마크, 그 얼라인 마크를 이용한 얼라인 방법 및 시스템 KR101773977B1 (ko)

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