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KR20130046745A - 입체영상 표시장치의 표시패널과 필름 패턴 리타더의 정렬 시스템 및 방법 - Google Patents

입체영상 표시장치의 표시패널과 필름 패턴 리타더의 정렬 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20130046745A
KR20130046745A KR1020110111295A KR20110111295A KR20130046745A KR 20130046745 A KR20130046745 A KR 20130046745A KR 1020110111295 A KR1020110111295 A KR 1020110111295A KR 20110111295 A KR20110111295 A KR 20110111295A KR 20130046745 A KR20130046745 A KR 20130046745A
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KR
South Korea
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film pattern
pattern retarder
display panel
center
center line
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KR1020110111295A
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황민호
권용대
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 입체영상 표시장치의 표시패널과 필름 패턴 리타더 정렬 시스템 및 방법에 관한 것으로, 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙 이미지를 획득하는 제1 비젼 시스템; 상기 필름 패턴 리타더의 위치 오차를 보정하는 제1 스테이지; 표시패널의 센터 라인 중앙 이미지를 획득하는 제2 비젼 시스템; 상기 표시패널의 위치 오차를 보정하는 제2 스테이지; 및 상기 제1 및 제2 스테이지들 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙을 소정의 허용 가능한 정렬 마진 내에서 상기 표시패널의 센터 라인 중앙에 일치시키는 콘트롤러를 포함한다.

Description

입체영상 표시장치의 표시패널과 필름 패턴 리타더의 정렬 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ALIGNING DISPLAY PANEL AND FILM PATTERNED RETARDER IN STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY}
본 발명은 입체영상 표시장치의 표시패널과 필름 패턴 리타더 정렬 시스템 및 방법에 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 표시하며, 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 시분할되는 좌안 영상과 우안 영상을 교대로 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.
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.
편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치에서 표시패널과 패턴 리타더의 정렬 및 합착 방법은 3D 표시품질을 좌우하는 매우 중요한 기술이다. 필름 패턴 리타더는 그 기재 필름의 강도가 떨어지고 유연하기 때문에 직진도가 떨어질 수 있다. 낮은 직진도를 갖는 필름 패턴 리타더를 편광 선택 패턴들이 휘어져 있기 때문에 직진도가 높은 표시패널의 표시라인들에 정확히 정렬하기가 어렵다. 또한, 낮은 직진도를 갖는 필름 패턴 리타더로 인하여, 표시패널과 필름 패턴 리타더가 오정렬(misalign)되면 입체 영상 표시장치의 상하 시야각이 좁아지거나 상 시야각과 하 시야각이 달라지는 시야각 불량 문제가 발생될 수 있다.
본 발명은 필름 패턴 리타더의 직진도가 낮은 경우에 상하 시야각 불량이 발생하는 현상을 방지할 수 있는 입체영상 표시장치의 표시패널과 패턴 리타더 정렬 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 정렬 시스템은 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙 이미지를 획득하는 제1 비젼 시스템; 상기 필름 패턴 리타더의 위치 오차를 보정하는 제1 스테이지; 표시패널의 센터 라인 중앙 이미지를 획득하는 제2 비젼 시스템; 상기 표시패널의 위치 오차를 보정하는 제2 스테이지; 및 상기 제1 및 제2 스테이지들 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙을 소정의 허용 가능한 정렬 마진 내에서 상기 표시패널의 센터 라인 중앙에 일치시키는 콘트롤러를 포함한다.
상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙과 상기 표시패널의 센터 라인 중앙 간의 간격은 상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 가장자리와 상기 표시패널의 센터 라인 가장자리 간의 간격 이하이다.
상기 정렬 시스템은 상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙을 소정의 허용 가능한 정렬 마진 내에서 상기 표시패널의 센터 라인 중앙에 일치되면, 상기 콘트롤러의 제어 하에 회동되어 상기 필름 패턴 리타더를 상기 표시패널에 접착시키는 드럼을 더 포함한다.
상기 제1 비젼 시스템은 상기 필름 패턴 리타더의 상단 또는 하단 가장자리에 형성된 더미 패턴의 양측 가장자리 이미지를 촬상하는 제1 및 제2 비젼 모듈; 및 상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 양측 가장자리 이미지를 촬상하는 제3 및 제4 비젼 모듈을 포함한다.
상기 콘트롤러는 상기 제1 비젼 시스템과 상기 제1 스테이지 중 어느 하나를 이동시켜 상기 제1 내지 제4 비젼 모듈 중 어느 하나를 통해 상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙 이미지를 획득한다.
상기 제1 비젼 시스템은 상기 필름 패턴 리타더의 상단 또는 하단 가장자리에 형성된 더미 패턴의 양측 가장자리 이미지를 촬상하는 제1 및 제2 비젼 모듈; 상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 양측 가장자리 이미지를 촬상하는 제3 및 제4 비젼 모듈; 및 상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙 이미지를 촬상하는 제5 비젼 모듈을 포함한다.
상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인은 상기 필름 패턴 리타더의 중앙에 위치한 리타데이션 패턴들 사이의 경계선으로 설정된다.
본 발명의 정렬 방법은 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙 위치를 검출하는 단계; 표시패널의 센터 라인 중앙 위치를 검출하는 단계; 및 상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙을 소정의 허용 가능한 정렬 마진 내에서 상기 표시패널의 센터 라인 중앙에 일치시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙을 소정의 허용 가능한 정렬 마진 내에서 표시패널의 센터 라인 중앙에 일치시킨다. 그 결과, 본 발명은 필름 패턴 리타더와 표시패널의 센터 라인 중앙을 정렬하여 필름 패턴 리타더의 직진도에 관계없이 영상 표시장치에서 양호한 상하 시야각을 얻을 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 입체 영상 표시장치의 표시패널과 필름 패턴 리타더의 정렬 시스템 및 그 정렬 방법을 단계적으로 보여 주는 도면들이다.
도 2는 도 1a 내지 도 1d에 도시된 필름 패턴 리타더의 구조를 보여 주는 평면도이다.
도 3은 필름 패턴 리타더와 제1 비젼 시스템을 보여 주는 사시도이다.
도 4는 표시패널과 제2 비젼 시스템을 보여 주는 사시도이다.
도 5는 필름 패턴 리타더의 직진도가 높은 경우에 필름 패턴 리타더와 표시패널이 이상적으로 정렬된 예를 보여 주는 도면이다.
도 6은 필름 패턴 리타더의 직진도가 낮은 경우에 필름 패턴 리타더와 표시패널의 센터 라인들 간에 간격이 존재하는 예를 보여 주는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 필름 패턴 리타더의 직진도가 낮은 경우에 상하 시야각이 좁아지는 현상을 보여 주는 도면들이다.
도 8a 내지 도 8f는 필름 패턴 리타더의 낮은 직진도로 인하여 표시패널과 정렬될 때 상하 시야각 불량을 초래하는 다양한 예들을 보여 주는 도면들이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 입체 영상 표시장치의 표시패널과 필름 패턴 리타더의 정렬 시스템 및 그 정렬 방법에 의해 정렬된 필름 패턴 리타더와 표시패널의 센터 라인 정렬 상태를 보여 주는 도면들이다.
도 10a 내지 도 10f는 다양한 필름 패턴 리타더의 센터 라인 휨 예들에서 상하 시야각 불량을 방지할 수 있는 필름 패턴 리타더와 표시패널의 센터 라인을 보여 주는 도면들이다.
도 11은 필름 패턴 리타더와 표시패널의 센터 라인 중앙에서 센터 라인들 간에 허용 가능한 정렬 마진을 보여 주는 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 4 개의 카메라를 포함한 제1 비젼 시스템을 이용하여 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙 이미지를 촬상하는 방법을 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.
본 발명의 입체 영상 표시장치는 표시패널에 필름 패턴 리타더가 접합되고 편광 안경이 필요한 편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치로 구현된다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시장치의 표시패널과 필름 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~VR5), 제2 정렬 스테이지(ST2), 제2 비젼 시스템(VP1~VP4), 드럼(DR), 콘트롤러(CTRL) 등을 포함한다.
제1 정렬 스테이지(ST1)는 필름 패턴 리타더(FPR)를 흡착하고 콘트롤러(CTRL)의 제어 하에 필름 패턴 리타더(FPR)의 자세를 도 3과 같이 x축, y축 및 θ축 방향으로 미세 조정하여 패턴 리타더(FPR)의 위치 오차를 보정한다. 제1 정렬 스테이지(ST1)는 드럼(DR) 쪽으로 전진하고 후퇴할 수 있도록 로봇에 의해 직선 이동될 수 있다.
필름 패턴 리타더(FPR)는 도 2와 같이 좌안 영상의 편광과 우안 영상의 편광을 분리하기 위한 제1 및 제2 리타데이션 패턴(Retadation patterns, PR1, PR2)을 포함한다. 필름 패턴 리타더(FPR)는 상단과 하단에 각각 위치하고 제1 및 제2 리타데이션 패턴(PR1, PR2) 보다 넓은 폭을 갖는 더미 패턴(DUM1, DUM2)을 포함한다.
필름 패턴 리타더(FPR)에서, 제1 및 제2 리타데이션 패턴(PR1, PR2)의 광축은 서로 직교한다. 제1 및 제2 리타데이션 패턴(PR1, PR2)은 표시패널(PNL)에 표시되는 좌안 영상과 우안 영상의 편광을 분할한다. 제1 및 제2 리타데이션 패턴(PR1, PR2)의 광축은 서로 직교한다. 예를 들어, 제1 리타데이션 패턴(PR1)은 표시패널(PNL)의 픽셀 어레이에서 기수 번째 라인과 대향하여 그 기수 번째 라인으로부터 입사되는 빛의 위상을 1/4 파장만큼 지연시켜 기수 번째 라인에 표시되는 좌안 영상(또는 우안 영상)의 빛을 우원편광으로 투과시킨다. 제2 리타데이션 패턴(PR2)은 표시패널(PNL)의 픽셀 어레이에서 우수 번째 라인과 대향하여 그 우수 번째 라인으로부터 입사되는 빛의 위상을 3/4 파장만큼 지연시켜 우수 번째 라인에 표시되는 우안 영상(또는 좌안 영상)의 빛을 좌원편광으로 투과시킨다.
더미 패턴들(DUM1, DUM2)은 제1 및 제2 리타데이션 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)와 표시패널(PNL)을 정렬할 때, 패턴 리타더(FPR)의 상/하단 가장자리 위치를 확인하기 위한 참조 패턴으로 이용된다.
제1 비젼 시스템(VR1~VR5)은 제1 정렬 스테이지(ST1) 상에 고정된 필름 패턴 리타더(FPR)의 가장자리 5 개 위치를 촬상하여 획득된 이미지를 콘트롤러(CTRL)로 전송한다. 제1 및 제2 비젼 모듈(VR1, VR2)은 필름 패턴 리타더(FPR)의 상단 또는 하단의 양측 2 개소의 더미 패턴 이미지를 촬상한다. 제3 및 제4 비젼 모듈(VR3, VR4)는 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 양측 2 개소의 이미지를 촬상한다. 제5 비젼 모듈(VR5)은 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙 이미지를 촬상한다. 제5 비젼 모듈(VR5)은 생략 가능하다. 예컨대, 도 12a 및 도 12b와 같이 제1 내지 제4 비젼 모듈(VR1~VR4)이 이동되거나 제1 정렬 스테이지(ST1)가 이동되면, 제1 내지 제4 비젼 모듈(VR1~VR4) 중 어느 하나에 의해 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙 이미지가 촬상될 수 있다. 제5 비젼 모듈(VR5)을 사용하면, 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙 이미지를 얻기 위하여 필름 패턴 리타더(FPR) 혹은 제1 비젼 시스템(VR1~VR5)를 추가로 이동시킬 필요가 없다. 이러한 제1 비젼 시스템(VR1~VR5)은 콘트롤러(CTRL)의 제어 하에 필름 패턴 리타더(FPR)에서 미리 설정된 위치를 검출하는 이미지 센서 역할을 한다.
제1 비젼 시스템(VR1~VR5)의 비젼 모듈들 각각은 카메라(또는 이미지 센서)와 그 카메라 렌즈와 필름 패턴 리타더(FPR) 사이에 설치된 편광판을 포함한다. 편광판은 필름 패턴 리타더(FPR)의 제1 리타데이션 패턴(PR1) 또는 제2 리타데이션 패턴(PR2) 중 어느 하나로부터 입사되는 편광만을 통과시킨다. 비젼 모듈들(VR1~VR5)에 의해 촬상되는 이미지에서 제1 및 제2 리타데이션 패턴(PR1, PR2) 중 어느 하나는 밝은 화이트 계조로 보이는 반면 다른 하나는 어두운 블랙 계조로 보이게 된다. 이러한 비젼 시스템에 대하여는 본원 출원인에 의해 기 출원된 대한민국 특허 출원 10-2010-0035184(2010-04-16), 대한민국 특허 출원 10-2010-0132520(2010-12-22) 등에 개시된 비젼 모듈을 이용할 수 있다.
콘트롤러(CTRL)는 필름 패턴 리타더(FPR)에서 더미 패턴(DUM1, DUM2)과 센터 라인 사이의 거리가 미리 저장되어 있기 때문에 더미 패턴(DUM1, DUM2)을 확인하여 그 더미 패턴(DUM1, DUM2)으로부터 소정 거리만큼 이격된 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인의 위치를 알 수 있다. 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인은 별도의 공정으로 형성되지 않고 필름 패턴 리타더(FPR)에서 중앙에 위치하는 제1 및 제2 리타데이션 패턴(PR1, PR2) 사이의 경계선으로 설정될 수 있다.
콘트롤러(CTRL)는 제1 및 제2 비젼 모듈(VR1, VR2)에 의해 촬상된 이미지를 확인하여 필름 패턴 리타더(FPR)의 더미 패턴(DUM1, DUM2)을 확인할 수 있다. 콘트롤러(CTRL)는 제3 및 제4 비젼 모듈(VR3, VR4)에 의해 촬상된 이미지들을 기준으로 제1 스테이지(ST1)에 안착된 필름 패턴 리타더(FPR)의 자세를 θ축 방향으로 조정할 수 있다. 콘트롤러(CTRL)는 제5 비젼 모듈(VR5)에 의해 촬상된 이미지를 분석하여 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙에서 센터 라인 위치를 판정할 수 있고, 제5 비젼 모듈(VR5)에 의해 촬상된 이미지와 제3 및 제4 비젼 모듈들(VR3, VR4)에 의해 촬상된 이미지를 비교 분석하여 필름 패턴 리타더(FRP)의 패턴들(PR1, PR2)이 휘어진 정도를 알 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.
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 콘트롤러(CTRL)의 제어 하에 표시패널(PNL)의 자세를 도 4와 같이 x축, y축 및 θ축 방향으로 미세 조정하여 표시패널(PNL)의 위치 오차를 보정한다. 제2 정렬 스테이지(ST2)는 드럼(DR) 쪽으로 전진하고 후퇴할 수 있도록 로봇에 의해 직선 이동될 수 있다.
제2 비젼 시스템(VP1~VP4)의 제1 및 제2 비젼 모듈(VP1, VP2)은 제2 정렬 스테이지(ST2) 위에서 필름 패턴 리타더(FPR)의 상단 또는 하단 더미 패턴과 대응하는 표시패널(PNL)의 상단 또는 하단 양측 2 개소의 얼라인 마크(M1, M2) 이미지들을 촬상한다. 제2 비젼 시스템(VP1~VP4)의 제3 및 제4 비젼 모듈(VP3, VP4)은 제2 정렬 스테이지(ST2) 위에서 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 양측 패턴들과 대응하는 표시패널(PNL)의 중앙 양측 2 개소의 얼라인 마크(M3, M4) 이미지들을 촬상한다. 이러한 제2 비젼 시스템(VP1~VP4)은 콘트롤러(CTRL)의 제어 하에 표시패널(PNL)에서 미리 설정된 위치를 검출하는 이미지 센서 역할을 한다.
표시패널(PNL)의 직진도는 기판 특성상 매우 높다. 따라서, 콘트롤러(CTRL)는 제3 및 제4 비젼 시스템(VP3, VP4)에 의해 촬상된 이미지를 분석하여 표시패널(PNL)의 센터 라인을 거의 오차 없이 판정할 수 있다. 표시패널(PNL)의 센터 라인은 픽셀 어레이에서 중앙부에 위치하는 표시 라인들 간의 경계선으로 설정될 수 있다. 표시패널(PNL)의 중앙 양측에 형성된 제3 및 제4 얼라인 마크들(M3, M4)은 표시패널(PNL)의 센터 라인 위치를 지시한다.
드럼(DR)은 제1 정렬 스테이지(ST1)와 제2 정렬 스테이지(ST2) 사이에 설치된다. 드럼(DR)은 콘트롤러(CTRL)의 제어 하에 모터에 의해 회동되고 직선 가이드 수단에 의해 상하 방향 또는, 상하 및 좌우 방향으로 이동될 수 있다. 드럼(DR)은 콘트롤러(CTRL)의 제어 하에 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 정착한다. 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.
콘트롤러(CTRL)는 미리 설정된 얼라인 프로그램에 따라 정렬 시스템을 구성하는 모든 구성요소들의 일련의 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~VR5)을 통해 필름 패턴 리타더(FPR)의 정렬 상태를 확인한다. 콘트롤러(CTRL)는 필름 패턴 리타더(FPR)에서 더미 패턴(DUM1, DUM2)과 중앙에 위치한 리타데이션 패턴들(PR1, PR2) 사이의 거리가 미리 저장되어 있다. 콘트롤러(CTRL)는 제1 및 제2 비젼 모듈(VR1, VR2)에 의해 획득된 더미 패턴 이미지를 바탕으로 더미 패턴(DUM1, DUM2) 중 어느 하나의 위치를 확인하고, 제1 정렬 스테이지(ST1)를 구동하여 필름 패턴 리타더(FPR)를 y축 방향으로 미리 설정된 거리 만큼 이동시킨다. 이 때, 필름 패턴 리타더(FPR)의 자세는 제1 정렬 스테이지(ST1)에 의해 x축과 θ축 방향으로 조절될 수 있다.
콘트롤러(CTRL)는 제1 및 제2 비젼 모듈(VR1, VR2)에 의해 획득된 더미 패턴 이미지를 바탕으로 더미 패턴(DUM1, DUM2) 중 어느 하나의 위치를 확인하고, 제1 정렬 스테이지(ST1)를 구동하여 필름 패턴 리타더(FPR)를 y축 방향으로 미리 설정된 거리 만큼 이동시킨다.
콘트롤러(CTRL)는 제3 및 제4 비젼 모듈(VR3, VR4)로부터 획득된 이미지를 바탕으로 확인된 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인을 미리 설정된 가상의 기준라인에 일치시킨다. 가상의 기준라인은 콘트롤러(CTRL) 내에서 미리 설정되어 모니터에 표시되는 라인이다. 이와 동시에, 콘트롤러(CTRL)는 제5 비젼 모듈(VR3)로부터 획득된 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 이미지와, 제3 및 제4 비젼 모듈(VR3, VR4)로부터 획득된 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙 양측 이미지들을 비교하여 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인의 휨 정도와, 필름 패턴 리타더(FPR)의 중앙에서 센터 라인 위치를 판정한다. 이 판정 결과에 기초하여, 콘트롤러(CTRL)는 도 9 내지 도 11과 같이 소정의 허용 가능한 정렬 마진(도 11의 ΔG) 내에서 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙을 표시패널(PNL)의 센터 라인 중앙에 일치시킨다.
이어서, 본 발명은 제1 정렬 스테이지(ST1) 상에서 필름 패턴 리타더(FPR)를 정렬한 후에 도 1b와 같이 제1 정렬 스테이지(ST1)를 드럼(DR) 쪽으로 이동시키거나 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 필름 패턴 리타더(FPR)를 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 조정한다. 콘트롤러(CTRL)는 제3 및 제4 비젼 모듈(VP3, VP4)로부터 획득된 얼라인 마크(M3, M4)의 이미지를 바탕으로 확인된 표시패널(PNL)의 센터 라인을 기준 라인에 일치시킨다.
본 발명은 상기 제1 및 제2 스테이지들(ST1, ST2) 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙을 소정의 허용 가능한 정렬 마진 내에서 상기 표시패널의 센터 라인 중앙에 일치시킨다. 그 일 예로, 전술한 바와 같이 기준 라인을 매개로 하여 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙이 표시패널(PNL)의 센터 라인이 일치될 수 있다. 이렇게 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)이 정렬되면, 본 발명은 제2 정렬 스테이지(ST2)를 드럼(DR) 쪽으로 이동시키거나 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 반시계 방향으로 회전시키면서 필름 패턴 리타더(FPR)를 표시패널(PNL) 상에 접착시킨다.
도 5는 필름 패턴 리타더(FPR)의 직진도가 높은 경우에 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)이 이상적(ideal)으로 정렬된 예를 보여 주는 도면이다. 도 6은 필름 패턴 리타더(FPR)의 직진도가 낮은 경우에 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)의 센터 라인들 간에 간격이 존재하는 예를 보여 주는 도면이다.
필름 패턴 리타더(FPR)의 직진도가 높으면, 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인(FPRC)의 직진도가 높다. 이 경우에, 도 6과 같이 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인(PNL)은 표시패널(PNL)의 센터 라인(PNLC)과 고르게 일치될 수 있다. 이 경우에, 입체 영상 표시장치의 상하 시야각이 넓다. 그런데, 필름 패턴 리타더(FPR)는 그 기재 필름의 강도가 떨어지고 유연한 특성 때문에 직진도가 낮아질 수 있다. 이 경우에, 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인(FPRC)의 진진도도 낮아지게 된다.
직진도가 낮은 필름 패턴 리타더(FPR)를 표시패널(PNL)에 정렬할 때, 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 양측을 표시패널(PNL)의 중앙부 양측 얼라인 마크(M3, M4)에 일치시키면, 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)의 중앙에서 볼 때 도 6과 같이 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인(FPRC)과 표시패널(PNL)의 센터 라인(PNLC) 사이의 간격이 존재할 수 있다. 이렇게 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인(FPR) 중앙과, 표시패널(PNL)의 센터 라인(PNLC) 중앙 사이에 간격이 존재하면, 상하 입체 영상 표시장치의 상하 시야각이 좁아진다.
사용자는 편광 안경을 착용하여 필름 패턴 리터더(FPR)를 통해 보여지는 표시패널(PNL)의 입체 영상을 감상할 수 있다. 편광 안경의 좌안 편광 필터는 제1 리타데이션 패턴(PR1)을 통해 입사되는 좌안 영상의 제1 편광만을 통과시키는 반면에, 편광 안경의 우안 필터는 제2 리타데이션 패턴(PR2)을 통해 입사되는 우안 영상의 제2 편광만을 통과시킨다.
도 7a 및 도 7b는 필름 패턴 리타더(FPR)의 직진도가 낮은 경우에 실험을 통해 확인된 상하 시야각을 보여 주는 도면들이다.
필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙 위치를 확인하지 않고, 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 양측과 표시패널(PNL)의 센터 라인 양측에 위치한 얼라인 마크들(M3, M4)을 기준으로 필름 패턴 리타더(FPR)를 표시패널(PNL)에 정렬하고 접합할 수 있다. 이 방법으로 필름 패턴 리타더(FPR)를 표시패널(PNL)에 정렬하고 접합하면, 필름 패턴 리타더(FPR)와 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙부에서 미스 얼라인(Misalign)이 발생한다. 도 7a와 같이 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙이 그 센터 라인 양측 보다 위로 볼록하게 휘어진 경우에, 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙이 표시패널(PNL)의 센터 라인 중앙 보다 위에 위치한다. 이 경우에, 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙과 표시패널(PNL)의 센터 라인 중앙 사이의 간격이 커질 수록 입체 영상 표시장치의 정면 시야각 보다 낮은 하 시야각이 좁아진다.
반면에, 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙이 센터 라인 양측 보다 아래로 휘어지면 도 7b와 같이 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙이 표시패널(PNL)의 센터 라인 중앙 보다 아래에 위치한다. 이 경우에, 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙과 표시패널(PNL)의 센터 라인 중앙 사이의 간격이 커질 수록 입체 영상 표시장치의 정면 시야각 보다 높은 상 시야각이 좁아진다.
정면 시야각은 입체 영상 표시장치의 화면을 정면에서 바라보는 시야각이다. 정면 시야각을 0°로 설정할 때, 상 시야각은 +θ°이고 하 시야각은 -θ°이다. 도 5와 같이 필름 패턴 리타더(FPR)의 직진도가 높아 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인(FPRC)과 표시패널(PNL)의 센터 라인(PNLC)이 이상적으로 정렬되면, 관찰자가 느끼는 입체 영상 화질에 문제가 없는 상 시야각과 하 시야각은 거의 동일하다. 이에 비하여, 실험적으로 밝혀진 바에 의하면 도 7a와 같이 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)이 정렬되면 상 시야각이 넓어지는 반면, 하 시야각이 좁아진다. 반면에, 도 7b와 같이 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)이 정렬되면 하 시야각이 넓어지는 반면, 상 시야각이 좁아진다. 도 8a 내지 도 8f는 필름 패턴 리타더(FPR)의 낮은 직진도에 따라 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인이 다양한 형태로 변형되고 그 결과, 표시패널(PNL)과 정렬될 때 상하 시야각 불량을 초래하는 예들을 보여 주는 도면들이다.
도 7a 내지 도 8f와 같이 필름 패턴 리타더(FPR)의 직진도가 낮은 경우에도 정면 시야각을 기준으로 입체 영상 표시장치의 상 시야각과 하 시야각이 대칭적으로 넓은 상하 시야각을 확보할 수 있는 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)의 정렬 방법이 필요하다. 이를 위하여, 본 발명은 전술한 바와 같이 도 9a 내지 도 9c와 같이 필름 패턴 리타더(FPR)의 직진도와 휨 정도에 관계 없이 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙을 표시패널(PNL)의 센터 라인 중앙에 소정의 허용 가능한 정렬 마진(도 11의 ΔG) 내에서 일치시킨다. 이렇게 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙을 표시패널(PNL)의 센터 라인 중앙에 일치되면, 도 9a 및 도 9c와 같이 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙(B)과 표시패널(PNL)의 센터 라인 중앙(B) 간의 간격은 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 양 가장자리(A 및 C)와 표시패널(PNL)의 센터 라인 양 가장자리(A 및 C) 간의 간격보다 작아진다.
상기 허용 가능한 정렬 마진(도 11의 ΔG)은 사용자가 입체 영상 표시장치를 감상할 때 좌안 영상과 우안 영상이 겹쳐 보이는 크로스토크를 느끼지 않는 상하 시야각이 양품 판정 기준 이상인 정렬 오차 범위를 포함한다. 예를 들어, 허용 가능한 정렬 마진은 50μm 정도로 설정될 수 있다. 허영 가능한 정렬 마진은 표시패널(PNL)의 픽셀 어레이와 필름 패턴 리타더(FPR) 사이의 간격, 픽셀 크기, 해상도 등 표시패널(PNL)과 필름 패턴 리타더(FPR)의 구조적 특징에 따라 달라질 수 있으므로 50μm에 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 입체 영상 표시장치의 표시패널과 필름 패턴 리타더의 정렬 시스템 및 그 정렬 방법에 의해 정렬된 필름 패턴 리타더와 표시패널의 센터 라인 정렬 상태를 보여 주는 도면들이다.
도 9a와 같이 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙이 그 센터 라인 양측 보다 위로 볼록하게 휘어진 경우에, 본 발명은 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙(B)을 소정의 허용 가능한 정렬 마진 내에서 표시패널(PNL)의 센터 라인 중앙(B)에 일치시킨다. 그 결과, 도 9a와 같은 필름 패턴 리타더(FPR)를 표시패널(PNL)에 정렬하고 접합하면, 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 양측 가장 자리(A, C)는 표시패널(PNL)의 센터 라인 양측 가장자리(A, C) 아래로 쳐진다. 그리고 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙(B)과 표시패널(PNL)의 센터 라인 중앙(B) 간의 간격은 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 양 가장자리(A 및 C)와 표시패널(PNL)의 센터 라인 양 가장자리(A 및 C) 간의 간격보다 작다.
도 9b와 같이 필름 패턴 리타더(FPR)의 직진도가 높아 그 센터 라인이 곧은 경우에도, 본 발명은 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙(B)을 소정의 허용 가능한 정렬 마진 내에서 표시패널(PNL)의 센터 라인 중앙(B)에 일치시킨다. 그 결과, 도 9b와 같은 필름 패턴 리타더(FPR)를 표시패널(PNL)에 정렬하고 접합하면, 필름 패턴 리타더(FPR) 및 표시패널(PNL)의 센터 라인 중앙(B)과, 필름 패턴 리타더(FPR) 및 표시패널(PNL)의 센터 라인 양측 가장자리(A, C)는 거의 일직선을 형성한다. 그리고 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙(B)과 표시패널(PNL)의 센터 라인 중앙(B) 간의 간격은 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 양 가장자리(A 및 C)와 표시패널(PNL)의 센터 라인 양 가장자리(A 및 C) 간의 간격과 실질적으로 동일하게 된다.
도 9c와 같이 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙이 그 센터 라인 양측 보다 아래로 쳐진 경우에, 본 발명은 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙(B)을 소정의 허용 가능한 정렬 마진 내에서 표시패널(PNL)의 센터 라인 중앙(B)에 일치시킨다. 그 결과, 도 9c와 같은 필름 패턴 리타더(FPR)를 표시패널(PNL)에 정렬하고 접합하면, 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 양측 가장 자리(A, C)는 표시패널(PNL)의 센터 라인 양측 가장자리(A, C) 위로 올라간다. 그리고 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙(B)과 표시패널(PNL)의 센터 라인 중앙(B) 간의 간격은 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 양 가장자리(A 및 C)와 표시패널(PNL)의 센터 라인 양 가장자리(A 및 C) 간의 간격보다 작다.
도 10a 내지 도 10f는 다양한 필름 패턴 리타더의 센터 라인 휨 예들에서 상하 시야각 불량을 방지할 수 있는 필름 패턴 리타더와 표시패널의 센터 라인을 보여 주는 도면들이다.
도 9a 내지 도 10f에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 필름 패턴 리타더(FPR)의 직진도 정도나 유형에 관계없이 필름 패턴 리타더(FPR)의 센터 라인 중앙(B)을 소정의 허용 가능한 정렬 마진 내에서 표시패널(PNL)의 센터 라인 중앙(B)과 일치시킨다. 이렇게 필름 패턴 리타더(FPR)과 표시패널(PNL)이 정렬된 상태에서 그들이 접합되면, 도 9a 내지 도 10f와 같이 필름 패턴 리타더(FPR)와 표시패널(PNL)의 센터 라인 간격에서, B 위치 간격은 A 또는 C 위치 간격 이하이다.
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~VR5, VP1~VP4 : 비젼 시스템
DR : 드럼 CTRL : 콘트롤러

Claims (10)

  1. 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙 이미지를 획득하는 제1 비젼 시스템;
    상기 필름 패턴 리타더의 위치 오차를 보정하는 제1 스테이지;
    표시패널의 센터 라인 중앙 이미지를 획득하는 제2 비젼 시스템;
    상기 표시패널의 위치 오차를 보정하는 제2 스테이지; 및
    상기 제1 및 제2 스테이지들 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙을 소정의 허용 가능한 정렬 마진 내에서 상기 표시패널의 센터 라인 중앙에 일치시키는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널과 필름 패턴 리타더의 정렬 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙과 상기 표시패널의 센터 라인 중앙 간의 간격은 상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 가장자리와 상기 표시패널의 센터 라인 가장자리 간의 간격 이하인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널과 필름 패턴 리타더의 정렬 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙을 소정의 허용 가능한 정렬 마진 내에서 상기 표시패널의 센터 라인 중앙에 일치되면, 상기 콘트롤러의 제어 하에 회동되어 상기 필름 패턴 리타더를 상기 표시패널에 접착시키는 드럼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널과 필름 패턴 리타더의 정렬 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 비젼 시스템은,
    상기 필름 패턴 리타더의 상단 또는 하단 가장자리에 형성된 더미 패턴의 양측 가장자리 이미지를 촬상하는 제1 및 제2 비젼 모듈; 및
    상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 양측 가장자리 이미지를 촬상하는 제3 및 제4 비젼 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널과 필름 패턴 리타더의 정렬 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 콘트롤러는 상기 제1 비젼 시스템과 상기 제1 스테이지 중 어느 하나를 이동시켜 상기 제1 내지 제4 비젼 모듈 중 어느 하나를 통해 상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙 이미지를 획득하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널과 필름 패턴 리타더의 정렬 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 비젼 시스템은,
    상기 필름 패턴 리타더의 상단 또는 하단 가장자리에 형성된 더미 패턴의 양측 가장자리 이미지를 촬상하는 제1 및 제2 비젼 모듈;
    상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 양측 가장자리 이미지를 촬상하는 제3 및 제4 비젼 모듈; 및
    상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙 이미지를 촬상하는 제5 비젼 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널과 필름 패턴 리타더의 정렬 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필름 패턴 리타더는,
    상기 표시패널에 표시되는 좌안 영상과 우안 영상의 편광을 분할하기 위한 다수의 리타데이션 패턴들을 포함하고,
    상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인은 상기 필름 패턴 리타더의 중앙에 위치한 리타데이션 패턴들 사이의 경계선으로 설정되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널과 필름 패턴 리타더의 정렬 시스템.
  8. 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙 위치를 검출하는 단계;
    표시패널의 센터 라인 중앙 위치를 검출하는 단계; 및
    상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙을 소정의 허용 가능한 정렬 마진 내에서 상기 표시패널의 센터 라인 중앙에 일치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널과 필름 패턴 리타더의 정렬 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙과 상기 표시패널의 센터 라인 중앙 간의 간격은 상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 가장자리와 상기 표시패널의 센터 라인 가장자리 간의 간격 이하인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널과 필름 패턴 리타더의 정렬 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 필름 패턴 리타더의 센터 라인 중앙을 소정의 허용 가능한 정렬 마진 내에서 상기 표시패널의 센터 라인 중앙에 일치되면, 상기 필름 패턴 리타더를 상기 표시패널에 접착시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 표시패널과 필름 패턴 리타더의 정렬 방법.
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KR101479943B1 (ko) * 2013-10-29 2015-01-12 주식회사 에스에프에이 기판과 마스크의 얼라인 시스템 및 얼라인 방법
KR20230098102A (ko) * 2018-10-26 2023-07-03 삼성디스플레이 주식회사 전자장치 및 이에 적용되는 표시장치

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JP2003075773A (ja) * 2001-09-04 2003-03-12 Sony Corp 板状フィルター、表示装置、フィルターの位置合わせ方法、及びフィルターの位置合わせ装置

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