1. 실장기술
LCD 구동을 위한 Dirver IC 를 LCD panel 과 연결시키는 기술에는, COB (Chip On Board), TAB (Tape Automated Bonding), COG (Chip On Glass) 등이 있다. Segment 방식의 LCD 또는 낮은 해상도의 panel 의 경우에 있어서는, lead 의 수가 적기 때문에 드라이버 IC 가 PCB (Printed Circuit Board) 위에 있고, board의 lead 를 panel 과 HSC (Heat Seal Connector) 또는 elastomeric connector로 연결하는 것이 용이했다. 그러나, LCD panel 이 고해상도화 되면서, 엄청난 수의 lead를 갖는 driver IC 를 board에 장착하기가 용이하지 않게 되었다. TAB 은, driver IC를 carrier tape 위에 장착함으로써 이 문제를 해결한 방법이다.
현재 노트북 컴퓨터 등에 널리 사용되고 있는 TFT-LCD는, 일반적으로 비정질 실리콘으로 제작된 pixel array에 single crystal silicon으로 제작된 구동 LSI 를 TAB등의 방법으로 연결하여 구동한다. 그러나, 이와 같은 방식은 SXGA (1280 x 1024x3)와 같은 고해상도의 display를 구현함에 있어서 pixel array와 구동 LSI 의 연결에 최소한 1280x1024x3 (R,G,B) 개의 lead 가 필요함을 의미한다. 이는 제조공정상의 어려움을 가져올 뿐만 아니라, TFT-LCD의 reliability를 떨어뜨리고, 수율을 저하시킨다. 또한 구동 LSI의 가격이 높기 때문에, 전체적으로 TFT-LCD 가격의 상승 요인이 된다. 이에 비해 poly-Si TFT-LCD 의 경우 pixel과 구동회로를 동일기판 상에서 모두 다결정 실리콘으로 제작함으로써 구동회로가 집적된 TFT-LCD를 제작할 수 있고, 따라서 a-Si TFT-LCD와 같이 pixel array와 구동회로를 연결하는 별도의 과정이 불필요하다.
1.1. SMT (Surface Mount Technology)
Driver LSI의 실장의 고전적 방식으로, flat package 를 PCB 위에 납땜(soldering)하는 방식이다. LSI가 장착된 PCB는 elastomeric connector 또는 HSC (Heat Seal Connector)에 의해 LCD panel에 연결된다. 핀 수가 적은 LSI를 장착할 경우 유리하다 ( < 100 pins).
1.2. COB (Chip On Board)
SMT 의 일종이나, 직접 LSI 를 PCB 위에 wire-bonding 하는 방식이다. 소형, 박형 실장용 assemble 기술로서 실용화되고 있다 ( < 200 pins). 이 방법으로 LSI 를 PCB 에 장착한 후, PCB를 HSC등에 의해 LCD panel에 연결한다.
1.3. COF (Chip On Film) - TAB (Tape Automated Bonding)
Driver LSI (bare chip)에 Bump (돌기전극)을 형성하고 carrier tape Inner lead bonding한 후 carrier tape와 panel을 접속하는 것이다. 보통 LSI의 Al 전극 상에, barrier metal을 매개로 하여 Au bump도금에 의해 형성된다. 한편 tape측은, 캅톤 유피렉스 등의 polyimide계 재료를 base film으로 하며, 2개의 전극 접합은 가압, 가열에 의해 Au-Sn Eutetuc으로 진행된다. 마지막으로 Driver LSI는 resin bonding에 의해 봉지된다. COF 방식은, tape carrier driver LSI의 패널에의 접속 직전에 검사가 가능하여 불량 device를 제거할 수 있고 또 입력처리가 간단하다는 본래의 특징과 tape 기술의 진보가 어우러져 널리 실용화되고 있다.
1.4. COG (Chip On Glass)
본 방식의 최대과제는 driver LSI와 panel전극 사이를, 어떠한 방법으로 전기적으로 접속하느냐이다. Driver 탑재용 PCB, carrier tape 등이 필요 없다. 얇고 compact한 실장이 가능한 형태이며, 유리기판 위에 driver IC를 직접 bonding 하는 방식이다. 현재 소형 액정 TV를 비롯해서 대형 디스플레이에 일부 사용되고 있다.
2. Drive IC
LCD 구동 IC는 구동하는 LCD 패널의 종류에 따라 크게 3가지로 나누어 진다.
2.1. 세그먼트 방식
세그먼트 방식은, 1개의 common 전극과 여기에 대응하는 복수의 세그먼트 전극을 갖는 액정표시 패널을 구동하는 방식이다. 1개의 숫자를 디스플레이하기 위해서는 7개의 세그먼트가 필요하며, 각 세그먼트는 1개의 회로를 필요로 하기 때문에 세그먼트 수가 많은 표시에는 적당하지 않고 소규모 숫자표시 또는 막대 그래프 등의 표시에 사용된다. 100개 이상의 세그먼트를 1/4의 duty ratio로 구동하는 방식도 있다. 이 방식의 IC는 표시용 RAM을 갖고 있고, 표시 data는 4개의 입력단자 D0 ? D3를 이용하여 4bit X 4byte를 1 data로서 준다. 3V 이하의 낮은 전압에서 구동한다.
2.2. 도트 매트릭스 구동방식
여러 모드의 도트 문자의 표시를 컨트롤할 수 있다. 문자표시를 위해 필요한 모든 시스템 (microprocessor, character generator, display RAM, liquid crystal driver)이 모두 한 드라이버 IC에 포함되어 제공되는 경우가 많으며, 한글, 일본어, 로마자 등 표시문자 별로 제품들이 나와 있다. 최근 문자 호출기, 휴대폰 등에 많이 사용되고 있으며 역시 3V 이하의 낮은 전압에서 구동한다.
2.3. Column / Common 구동방식
Common전극군과 column전극군을 XY matrix형태로 연결한 액정 표시장치를 구동하는 방식으로, 다수의 화소로 구성되는 대규모 표시를 할 때 사용된다. 표시규모에 따라 각각에 필요한 IC가 제품화되어 있으며 현재 노트북 컴퓨터의 SVGA (800x600) 및 XGA (1024x768)급의 LCD panel을 구동하기 위한 Driver IC가 주로 판매되어지고 있다. 그림 4는, 320x240의 해상도를 갖는 LCD 패널을 구동하는 시스템의 개략도를 보여준다. 2개의 컬럼 드라이버가 표시 데이터를 순차적으로 전달하고 1개의 스캔 드라이버가 1/240의 duty ratio로 gate line을 선택한다. 컬럼 드라이버와 스캔 드라이버는 각각 Hcolck과 Vclock에 동기화되며, 한 주기의 Vcolck 동안에 두개의 컬럼 드라이버는 160+160=320개의 컬럼을 구동한다. R, G, B에 따른 표시 정보를 전달하는 컬럼드라이버는 입력되는 표시 정보에 따라 아날로그 방식과 디지털 방식으로 분류할 수 있다.