KR100926256B1 - 실리콘 액정 디스플레이 및 그 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실리콘 액정(LCOS) 디스플레이를 제공한다. 이 디스플레이는 제1 PCB, 인터페이스 모듈, 제1 실리콘 칩 및 평면 케이블을 포함한다. 인터페이스 모듈은 제1 PCB 상에 배치되고, 오디오 및 비디오 신호를 수신하기 위해 사용된다. 제1 실리콘 칩은 디스플레이 영역, 프로세싱 영역 및 금속층을 포함한다. 디스플레이 영역은 제1 실리콘 칩 상에 형성된 LCOS 패널 내에 픽셀 어레이를 포함한다. 프로세싱 영역은 제1 실리콘 칩 상에 형성된 프로세싱 유닛을 포함한다. 금속층은 디스플레이 영역을 프로세싱 영역과 전기적으로 연결하기 위해 제1 실리콘 칩 상에 형성된다. 평면 케이블은 인터페이스 모듈을 프로세싱 유닛과 전기적으로 연결하기 위해 사용된다.

Description

실리콘 액정 디스플레이 및 그 패키지{LIQUID CRYSTAL ON SILICON (LCOS) DISPLAY AND PACKAGE THEREOF}
본 발명은 일반적으로 액정 디스플레이(LCD)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리콘 액정(liquid crystal on silicon; LCOS) 디스플레이 및 그 패키지에 관한 것이다.
도 1a는 LCOS 디스플레이(100)의 블록도이다. LCOS 디스플레이(100)는 LCOS 패널(103), 오디오 및 비디오(A/V) 시스템 보드(102), 그리고 입력 및 출력(I/O) 커넥터 보드(101)를 포함한다. I/O 커넥터 보드(101)는 신호 케이블(104)을 통해 A/V 시스템 보드(102)에 전기적으로 연결되고, A/V 시스템 보드(102)는 FPC 케이블(105)을 토해 LCOS 패널(103)에 전기적으로 연결된다. I/O 커넥터 보드(101)는 A/V 신호를 수신하기 위해 사용된다. A/V 시스템 보드(102)는 상기 A/V 신호에 대해 오디오 및 비디오 처리를 수행하기 위해 사용된다. LCOS 패널(103)은 상기 처리된 A/V 신호에 따라 표시하기 위해 사용된다.
도 1b는 LCOS 디스플레이(100)의 상세 블록도이다. I/O 보드(101)는 직력 커넥터(1010), A/V 커넥터(1011) 및 주변장치 커넥터(peripheral connector, 1012)와 같은 복수의 커넥터들을 포함한다. A/V 커넥터(1011)는 예컨대, 디지털 비주얼 인터페이스(Digital Visual Interface; DVI) 커넥터, 디서브(D-subminiature; DSUB) 커넥터, 또는 복합 비디오 커넥터이다. 직렬 커넥터(1010)는 예컨대, 직렬화기/비직렬화기(serializer/deserializer; SERDES)이다.
A/V 시스템 보드(102)는 예컨대, 비디오 프로세서(1020), 오디오 프로세서(1021), 오디오 증폭기(1022), 메모리 유닛(1023) 및 주변회로 컨트롤러(1024)를 포함한다. 비디오 프로세서(1020)는 A/V 신호 내의 이미지 신호에 대한 이미지 처리를 수행한다. 오디오 프로세서(1021)는 A/V 신호 내의 오디오 신호에 대한 오디오 처리를 수행한다. 오디오 증폭기(1022)는 상기 처리된 오디오 신호를 증폭하고 증폭된 오디오 신호를 신호 케이블(104)을 통해 I/O 커넥터 보드(101)로 전송한다.
메모리 유닛(1023)은 비디오 프로세서(1020) 및 오디오 프로세서(1021)를 위한 데이터를 저장한다. 메모리 유닛(1023)은 디램(DRAM) 및/또는 롬(read only memory)일 수 있다. 주변회로 컨트롤러(1024)는 주변장치 커넥터로부터의 신호를 특정 신호로 변환하는데, A/V 시스템 보드(102)는 상기 특정 신호에 대한 신호 처리를 수행한다.
LCOS 패널(103)은 LCOS 칩(1030)을 포함한다. LCOS 칩(1030)은 타이밍 컨트롤러(1033), 감마 회로(gamma circuit, 1034), 파워 회로(power circuit, 1035), 소스 드라이버(1036), 게이트 드라이버(1037) 및 디스플레이용 픽셀 어레이(1038)를 포함한다.
도 1c는 LCOS 디스플레이(100)의 단면도이다. I/O 커넥터 보드(101)는 PCB 기판(1013)을 더 포함하는데, 그 위에 커넥터들(직렬 커넥터(1010)와 A/V 커넥터(1011)만이 예를 들어 도시됨)이 장착된다. A/V 시스템 보드(102)는 PCB 기판(1026)을 더 포함하는데, 그 위에 IC들(비디오 프로세서(1020)와 오디오 프로세서(1021)만이 예를 들어 도시됨)이 장착된다. 비디오 프로세서(1020), 오디오 프로세서(1021) 및 A/V 시스템 보드(102)의 다른 기능들이 단일 IC로 집적될 수 있다. LCOS 칩(1030)은 FPC(108) 상에 패키징되고, 본딩와이어(107)에 의해 FPC(108) 상의 도전 배선들에 전기적으로 연결된다. FPC 케이블(105)은 FPC(108)로부터 연장한다. 히트싱크(106)가 LCOS 패널(103) 아래에 배치되고, 따라서 열이 방출될 수 있다. LCOS 패널(103)은 유리 기판(1031) 및 액정층(1032)을 더 포함한다.
종래의 LCOS 디스플레이는 많은 구성요소들을 가지어 제조 공정이 복잡하고 비용이 높다.
위에 기재된 이들 및 다른 문제점들을 해결하기 위해 본 발명의 실시예들은 시스템 온 LCOS 및 그 패키지를 실현하기 위한 디스플레이를 제공하여 비용을 절감하고 시스템 집적도를 증가시킨다.
따라서, 본 발명은 LCOS 디스플레이에 관련된다. 상기 디스플레이는, 면적 효율 및 시스템 집적도를 증가시키고, 패키지 수율을 향상시키며, 제조 비용을 절감하기 위해 더 많은 기능들을 포함하도록 여분의 다이 영역(spare die area)을 이용한다.
본 발명은 LCOS 디스플레이를 제공한다. 상기 디스플레이는 제1 PCB, 인터페이스 모듈, 제1 실리콘 칩 및 평면 케이블(flat cable)을 포함한다. 상기 인터페이스 모듈은 상기 제1 PCB 상에 배치되고, A/V 신호를 수신하기 위해 사용된다. 상기 제1 실리콘 칩은 디스플레이 영역, 프로세싱 영역 및 금속층을 포함한다. 상기 디스플레이 영역은 상기 제1 실리콘 칩 상에 형성된 실리콘 액정 패널(LCOS panel) 내에 픽셀 어레이를 포함한다. 상기 프로세싱 영역은 상기 제1 실리콘 칩 상에 형성된 프로세싱 유닛을 포함한다. 상기 금속층은 상기 디스플레이 영역을 상기 프로세싱 영역과 전기적으로 연결하기 위해 상기 제1 실리콘 칩 상에 형성된다. 상기 평면 케이블은 상기 인터페이스 모듈을 상기 프로세싱 유닛과 전기적으로 연결하기 위해 사용된다.
위의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 모두 예시적이며, 청구되는 본 발명의 더 자세한 설명을 제공하기 위한 것임이 이해되어야 한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 면적 효율 및 시스템 집적도를 증가시키고, 패키지 수율을 향상시키며, 제조 비용을 절감할 수 있는 LCOS 디스플레이 및 그 패키지를 제공할 수 있다.
이제, 본 발명의 바람직한 실시예가 언급될 것이며, 그것의 다양한 예들이 첨부된 도면들에 예시된다. 가능한 한, 동일한 참조번호들이 동일 또는 유사한 부분들을 지시하기 위해 도면들 및 상세한 설명에서 사용된다.
도 2a는 LCOS 디스플레이(200)의 블록도이다. 디스플레이(200)는 PCB(210), 인터페이스 모듈(220), 제1 실리콘 칩(230) 및 평면 케이블(flat cable, 270)을 포함한다. 인터페이스 모듈(220)은 PCB(210) 상에 배치되고, A/V 신호를 수신하기 위해 사용된다. 제1 실리콘 칩(230)은 디스플레이 영역(240), 프로세싱 영역(250) 및 금속층(310, 도 2b에 도시됨)을 포함한다. 디스플레이 영역(240)은 제1 실리콘 칩(230) 상에 형성된 픽셀 어레이(241)를 포함한다. 프로세싱 영역(250)은 제1 실리콘 칩(230) 상에 형성된 프로세싱 유닛(260)을 포함한다. 금속층(310)은 디스플레이 영역(240)을 프로세싱 영역(250)과 전기적으로 연결하기 위해 제1 실리콘 칩(230) 상에 형성된다. 평면 케이블(270)은 인터페이스 모듈(220)을 프로세싱 유닛(260)과 전기적으로 연결한다. 평면 케이블(270)은 가요성(flexible) 평면 케이 블 또는 FPC 케이블이다.
인터페이스 모듈(220)은 예컨대, 직렬 커넥터(221), A/V 커넥터(222) 및 주변장치 커넥터(223)를 포함한다. A/V 커넥터(222)는 예컨대, DVI 커넥터, DSUB 커넥터 또는 복합 커넥터이다. 주변장치 커넥터(223)는 예컨대 USB 커넥터이다. 인터페이스 모듈(220)이 위 커넥터들에 의해 예시되지만, 위 커넥터들이 모두 상기 인터페이스 모듈(220)에 필요한 것은 아니며, 또한 인터페이스 모듈은 다른 유형의 커넥터들을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 프로세싱 유닛(260)은 비디오 프로세서(261) 및 오디오 프로세서(262)를 포함한다. 비디오 프로세서(261)는 A/V 신호 내의 이미지 신호를 처리한다. 오디오 프로세서(262)는 A/V 신호 내의 오디오 신호를 처리한다. 프로세싱 유닛(260)은 오디오 증폭기(263), 메모리 유닛(264), 및/또는 주변장치 커넥터(265)를 더 포함할 수 있다. 오디오 증폭기(263)는 처리된 오디오 신호를 증폭하고, 증폭된 오디오 신호를 신호 케이블(270)을 통해 인터페이스 모듈(220)로 전송한다.
메모리 유닛(264)은 비디오 프로세서(261) 및 오디오 프로세서(262)를 위한 데이터를 저장한다. 메모리 유닛(264)은 디램(DRAM) 및/또는 롬(ROM)을 포함한다. 주변회로 컨트롤러(265)는 주변장치 커넥터로부터의 신호를 특정 신호로 변환하는데, 프로세싱 유닛(260)이 상기 특정 신호에 대한 신호 처리를 수행한다.
디스플레이 영역(240)은 타이밍 컨트롤러(242), 파워 회로(246), 감마 회로(gamma circuit, 244), 소스 드라이버(245) 및 게이트 드라이버(243)를 더 포함 한다. 타이밍 컨트롤러(242)는 프로세싱 유닛(260)으로부터의 디스플레이 데이터를 변환하여 소스 드라이버(245) 및 게이트 드라이버(243)를 제어한다. 감마 회로(244)는 소스 드라이버들(245)에 대한 복수개의 감마 기준 전압들(gamma reference voltages)을 발생시킨다. 파워 회로(246)는 게이트 드라이버(243) 및 소스 드라이버(245)에 의해 요구되는 파워 전압들을 발생시킨다.
제1 실리콘 칩(230)은 도전 배선들을 갖는 PCB 기판(280) 상에 패키징된다. 프로세싱 유닛(260)은 제1 본딩 와이어(430, 도 2a에 도시되지 않았으며 도 2c 참조)에 의해 상기 도전 배선들에 전기적으로 연결되고, 평면 케이블(270)은 상기 도전 배선들을 통해 프로세싱 유닛(260)에 전기적으로 연결된다.
도 2b를 참조하면, 도 2b는 제1 실리콘 칩(230)의 단면도이다. 제1 실리콘 칩(230)은 시스템 온 LCOS 칩인데, SOL 칩으로 간략화될 수도 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 금속층(310)이 디스플레이 영역(240)을 프로세싱 영역(250)과 전기적으로 연결하기 위해 제1 실리콘 칩(230) 상에 형성된다. 디스플레이 영역(240) 및 프로세싱 영역(250)은 높은 시스템 집적도 및 효율적인 면적 이용을 달성하기 위해 단일칩으로 집적된다. 또한, 금속층(310)은 종래의 FPC 케이블을 대체하고, 따라서 제조 비용이 절감된다.
도 2c는 LCOS 디스플레이(200)의 패키지이다. 위에서 언급된 바와 같이, PCB 기판(280)은 도전 배선들 및 제1 본딩와이어(430)를 갖고, 따라서 프로세싱 유닛(260)이 제1 본딩 와이어(430)에 의해 도전 배선들에 전기적으로 연결되고, 평면 케이블(270)이 상기 도전 배선들을 통해 프로세싱 유닛(260)에 전기적으로 연결된 다. 히트싱크(heat sink, 420)가 LCOS 디스플레이(200)의 열 손상을 방지하기 위해 제1 실리콘 칩(230)에 대향하여 PCB 기판(280)의 뒷면에 부착된다.
LCOS 패널(410)은 대향 기판(4100) 및 액정층(4101)을 포함한다. 대향 기판(4100)은 LCOS 칩(230) 상부에 배치되고, 액정층(4101)은 LCOS 칩(230)의 픽셀 어레이(241)와 대향 기판(4100) 사이에 배치된다.
따라서, LCOS 디스플레이(200)는 기계적 결합 강도 및 수율을 향상시킨다. 디스플레이 영역(240) 및 프로세싱 영역(250)이 제1 실리콘 칩(230)으로 집적되므로, 고도의 시스템 집적도 및 낮은 제조비용을 달성한다. 또한, 와이어 길이가 더 짧아지므로, 신호 보전 및 전력 소비 효율이 개선된다.
LCOS 디스플레이의 기능 블록들은 서로 다른 반도체 제조 공정들에 기인하여 단일칩으로 쉽게 집적되지 못할 수 있다. 따라서 이 문제를 해결하기 위해, 몇 개의 칩들이 상기 PCB 상에 집적될 수 있으며, 복수개의 본딩와이어들에 의해 상호 연결될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LCOS 디스플레이(500)의 블록도이다. 디스플레이(500)는 PCB(210), 인터페이스 모듈(220), 제1 실리콘 칩(530), 제2 실리콘 칩(510) 및 평면 케이블(270)을 포함한다. 제1 실리콘 칩(530) 및 제2 실리콘 칩(510)은 도전 배선들을 갖는 동일 PCB 기판(280) 상에 패키징된다. 제2 실리콘 칩(510)은 오디오 증폭기(263) 및 메모리 유닛(264)을 포함하는데, 이들은 제1 실리콘 칩(530) 내의 요소들과는 다른 반도체 제조 공정에 의해 형성된다.
도 3b는 LCOS 디스플레이(500)의 단면도이다. 제1 실리콘 칩(530) 및 제2 실 리콘 칩(510)이 멀티칩(multi-chip) 패킹 기술에 의해 PCB 기판(280) 상에 패키징되고, 제1 본딩와이어들(430) 및 제2 본딩와이어들(610)에 의해 PCB 기판(280)의 도전 배선들에 전기적으로 연결된다.
이들 실시예들로부터, 상기 LCOS 칩에 있어서, 픽셀 어레이가 상기 칩의 대부분 영역을 점유하고, 다른 기능 블록들은 단지 훨씬 더 작은 면적만을 점유한다. 따라서 칩 면적의 사용이 최적화되고, 시스템 집적도가 높으며, 제조 비용이 경감된다.
본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않으면서 본 발명의 구조에 다양한 변형들 및 변화들이 이루어질 수 있다. 앞선 설명들의 관점에서, 본 발명의 다양한 변형들 및 변화들이 다음의 청구범위 및 그것에 동등한 범위 내에 있는 한, 본 발명은 본 발명의 변형들 및 변화들을 포괄한다.
첨부된 도면들은 본 발명의 더 낳은 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성한다. 도면들은 본 발명의 실시예들을 예시하고 상세한 설명과 함께 본 발명의 기본 원리들을 설명하는데 기여한다.
도 1a는 LCOS 디스플레이(100)의 블록도이다.
도 1b는 LCOS 디스플레이(100)의 상세 블록도이다.
도 1c는 LCOS 디스플레이(100)의 단면도이다.
도 2a는 LCOS 디스플레이(200)의 블록도이다.
도 2b는 제1 실리콘 칩(230)의 단면도이다.
도 2c는 LCOS 디스플레이(200)의 패키지이다.
도 3a는 LCOS 디스플레이(500)의 블록도이다.
도 3b는 LCOS 디스플레이(500)의 패키지이다.

Claims (16)

  1. 제1 인쇄 회로 보드(PCB);
    상기 제1 PCB 상에 배치되고, 오디오 및 비디오 신호를 수신하기 위한 인터페이스 모듈;
    제1 실리콘 칩; 및
    평면 케이블을 포함하되,
    상기 제1 실리콘 칩은
    상기 제1 실리콘 칩 상에 형성된 실리콘 액정 패널(LCOS panel) 내에 픽셀 어레이를 포함하는 디스플레이 영역;
    상기 제1 실리콘 칩 상에 형성된 프로세싱 유닛을 포함하는 프로세싱 영역; 및
    상기 디스플레이 영역을 상기 프로세싱 영역과 전기적으로 연결하기 위해 상기 제1 실리콘 칩 상에 형성된 금속층을 포함하고,
    상기 평면 케이블은 상기 인터페이스 모듈을 상기 프로세싱 유닛과 전기적으로 연결하기 위해 사용되는 실리콘 액정(LCOS) 디스플레이.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 실리콘 칩은 도전 배선들을 갖는 PCB 기판 상에 패키징되고, 상기 프로세싱 유닛은 제1 본딩와이어에 의해 상기 도전 배선들에 전기적으로 연결되고, 상기 평면 케이블은 상기 도전 배선들을 통해 상기 프로세싱 유닛에 전기적으로 연결되는 실리콘 액정 디스플레이.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 실리콘 칩에 대향하여 상기 PCB 기판의 뒷면에 부착된 히트싱크를 더 포함하는 실리콘 액정 디스플레이.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 PCB 기판 상에 패키징되고, 복수개의 제2 본딩와이어들에 의해 상기 도전 배선들에 전기적으로 연결된 제2 실리콘 칩을 더 포함하되,
    상기 제2 실리콘 칩은 오디오 증폭기 및 메모리 유닛을 포함하는 실리콘 액정 디스플레이.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 메모리 유닛은 디램(DRAM) 및 롬(ROM)을 포함하는 실리콘 액정 디스플레이.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 프로세싱 유닛은
    이미지 처리를 수행하기 위한 비디오 프로세서; 및
    오디오 처리를 수행하기 위한 오디오 프로세서를 포함하는 실리콘 액정 디스플레이.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 프로세싱 유닛은
    이미지 처리를 수행하기 위한 비디오 프로세서;
    오디오 처리를 수행하기 위한 오디오 프로세서;
    오디오 증폭기; 및
    메모리 유닛을 포함하는 실리콘 액정 디스플레이.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 메모리 유닛은 디램(DRAM) 및 롬(ROM)을 포함하는 실리콘 액정 디스플레이.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 디스플레이 영역은
    타이밍 컨트롤러;
    상기 타이밍 컨트롤러에 연결된 게이트 드라이버;
    복수개의 감마 기준 전압들(gamma reference voltages)을 발생시키기 위한 감마 회로(gamma circuit);
    상기 타이밍 컨트롤러, 상기 감마 회로 및 상기 픽셀 어레이에 연결된 소스 드라이버; 및
    상기 게이트 드라이버 및 소스 드라이버에 의해 요구되는 파워 전압을 발생시키기 위한 파워 회로를 더 포함하는 실리콘 액정 디스플레이.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 인터페이스 모듈은 직렬 커넥터와 오디오 및 비디오 커넥터를 포함하는 실리콘 액정 디스플레이.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 오디오 및 비디오 커넥터는 디지털 비주얼 인터페이스(DVI) 커넥터, 디서브(DSUB) 커넥터, 또는 복합 커넥터인 실리콘 액정 디스플레이.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 인터페이스 모듈은 주변장치 커넥터(peripheral connector)를 더 포함하는 실리콘 액정 디스플레이.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 프로세싱 유닛은 상기 주변장치 커넥터로부터의 신호를 특정 신호로 변환하기 위한 주변회로 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 프로세싱 유닛은 상기 특정 신호에 대한 신호 처리를 수행하는 실리콘 액정 디스플레이.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 주변장치 커넥터는 USB 커넥터인 실리콘 액정 디스플레이.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 평면 케이블은 가요성 평면 케이블 또는 가요성 인쇄회로(FPC) 케이블을 포함하는 실리콘 액정 디스플레이.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 실리콘 액정 패널은
    상기 제1 실리콘 칩 상부에 배치된 대향 기판; 및
    상기 픽셀 어레이 및 상기 대향 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하는 실리 콘 액정 디스플레이.
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