Brevet FR2605437A1 — publié le 19880422

PROCEDE DE REPARATION DES ELECTRODES DEFECTUEUSES D'UN RESEAU MATRICIEL ET RESEAU DE REPARATION METTANT EN OEUVRE CE PROCEDE L'invention concerne un procédé de réparation des électrodes défectueuses d'un réseau matriciel et un réseau de réparation mettant en oeuvre ce procédé. Cette invention est applicable notamment à la réparation des écrans de visualisation à commande matricielle et notamment les écrans à cristal liquide comportant, d'un côté du cristal liquide, deux réseaux orthogonaux d'électrodes de commande de lignes et d'électrodes de commande de colonnes. Les écrans de visualisation conçu à partir d'un réseau matriciel ne doivent pas contenir de défauts visuels pour être considérés comme bons. Dans certains cas, lorsque le réseau comporte un très grand nombre d'électrodes, le niveau actuel de la technologie ne permet pas d'obtenir ce résultat. I1 est donc indispensable, si l'on veut aboutir à un rendement significatif, de savoir soit réparer une partie des défauts dus aux limitations technologiques, soit rendre redondante la commande des électrodes de lignes et de colonnes. Le concept de réparation ou de redondance apparaît surtout dans les écrans à matrice active comportant un transistor à couches minces à chaque croisement d'une électrode de ligne et d'une électrode de colonne car ces transistors à couches minces sont technologiquement beaucoup plus difficiles à réaliser que les systèmes à adressage direct (multiplexés). Les défauts observés sur des réalisations d'écrans de ce type sont - Transistors défectueux : n'affectant chacun qu'un point de la matrice. Ces défauts peuvent être tolérés s'ils sont peu nombreux et situés à des endroits éloignés du centre de l'image. La réparation de ces transistors est difficilement envisageable, mais il est possible de prévoir une redondance. - Coupures sur les électrodes d'accès qui éliminent tous les points situés en aval de la coupure par rapport à la source de signaux. Ce type de défaut n'est pas tolérable dans une image. - Court-circuit inter-électrodes (lignes/colonnes): : défaut qui apparaît au niveau du recouvrement ligne/colonne lorsque les deux réseaux sont réalisés sur le même substrat (défaut d'isolement). ta ligne et la colonne concernées sont affectées et ce défaut peut même réagir sur la source des signaux. Ce défaut n'est pas acceptable dans un écran. - Court-circuit inter-électrodes ligne/ligne ou colonne/colonne : ce défaut doit être corrigé "in situ" avant montage de l'écran. La réparation "in situ" étant difficile pour les deux premiers types de défauts, il est possible d'imaginer de réparer après montage des cellules. Cette réparation consiste à - Isoler le défaut qui n'affecte qu'une faible partie de itélectrode. - Appliquer à l'électrode, une fois le défaut isolé, la tension de commande (signal électrique) aux deux extrémités de celle-ci. Ceci amène les remarques suivantes - On ne sait réparer que les électrodes coupées. Les défauts du type courts-circuits lignes/colonnes doivent être ramenés à ce cas par coupure au niveau du court-circuit. - La réparation impose de faire dépasser les électrodes à chaque extrémité de la cellule. - La réparation nécessite un câblage extérieur à la cellule. Pour éviter les réparations, il est également possible de prévoir des redondances que l'on peut répartir comme suit - Redondance totale de l'électronique de commande : très efficace mais coûteuse. - Redondance partielle de l'électronique: nécessite le câblage entre les accès lignes et/ou colonnes défectueux et l'électronique de commande. - Redondance partielle des réseaux lignes/colonnes nécessite le câblage de ces lignes aux électrodes lignes/colonnes de la matrice. C'est la solution que nous avons envisagée. C'est pourquoi l'invention concerne un procédé simple de réparation des électrodes de commande de lignes et/ou de colonnes d'un tel système. L'invention concerne donc un procédé de réparation d'électrodes défectueuses d'un réseau matriciel comportant des électrodes de lignes, des électrodes de colonnes, des éléments de commutation, situés à chaque croisement d'une électrode de ligne et d'une électrode de colonne caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) une première étape de réalisation d'un réseau de réparation constitué d'un nombre déterminé de conducteurs et associé au réseau matriciel b) une deuxième étape d'isolement de tout défaut par coupure de part et d'autre du défaut de toute électrode de ligne ou de colonne affectée par ce défaut ; c) une troisième étape de connexion des extrémités des électrodes coupées à au moins un conducteur du réseau de réparation RZ. L'invention concerne également un réseau de réparation mettant en oeuvre le procédé précédent, caractérisé en ce qu'il comporte un support isolant encadrant le réseau d'électrodes matricielles, ledit support isolant portant des conducteurs de réparation encadrant également le réseau d'électrodes matricielles. Les différents objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre faite en se reportant aux figures annexées qui représentent - la figure 1, une vue générale d'un réseau de réparation conforme à l'invention - la figure 2, un exemple de réalisation d'un réseau de réparation selon l'invention - la figure 3, une variante de réalisation du réseau de réparation de la figure 2 - la figure 4, un exemple de réalisation de connexions applicable au réseau de la figure 2 - la figure 5, un exemple de réalisation de connexions applicable au réseau de la figure 3 - la figure 6, une autre exemple de réalisation selon l'invention dans lequel le réseau de réparation est réalisé sur la face extérieure de la contre-lame d'un écran - les figures 7 et 8, des exemples de réalisation des connexions. En se reportant aux figures 1 à 5, on va tout d'abord décrire un exemple de procédé de réparation selon l'invention. Une lame L1 supporte, sur une face L10, un réseau d'électrodes de commande de lignes LG et un réseau de commande de colonnes CL. Sur la figure 1, on a représenté, à titre d'exemple, un écran à cristal liquide qui comprend également une contre lame L2. Cette contre lame délimite, sur le réseau d'électrodes LG-CL, une zone utile. Selon le procédé de l'invention, on réalise tout d'abord autour de la zone de la zone utile du réseau, un réseau de conducteurs de réparation RZ. Ce réseau est isolé électriquement des électrodes de lignes et des électrodes de colonnes. Chaque conducteur de ce réseau de réparation est destiné à remplacer une électrode de ligne ou une électrode de colonne défectueuse. Le nombre de réparations possibles est alors égal au nombre de conducteurs du réseau de réparatidn. Ensuite, on isole la partie en défaut de l'électrode de ligne ou de l'électrode de colonne du reste de l'électrode. Par exemple, s'il s'agit d'un court-circuit on coupe l'électrode de part et d'autre du court-circuit et l'on a deux parties d'électrodes à commander. S'il s'agit d'une coupure de l'électrode le défaut se trouve naturellement isolé et l'on a deux parties d'électrode à commander. Enfin, on réalise à l'aide de micro-connexions, la connexion d'un conducteur du réseau de réparation aux deux parties d'électrode. La réalisation du réseau de réparation, ainsi que celle des micro-connexion peut se faire soit par superposition de films polymères métallisés, soit par sérigraphie, soit par jet d'encre, soit par impression thermique à l'aide d'un laser. Selon la première méthode, on superpose au réseau à réparer un film polymère entourant tout ou partie du réseau à réparer et portant plusieurs conducteurs qui seront utilisés pour les réparations. Ensuite, les micro-connexions consistent à connecter un conducteur de ce réseau à deux extrémités libres des deux parties de l'électrode à réparer. Selon la méthode par sérigraphie, on procéde, par exemple, de la façon suivante - Des écrans de sérigraphie portant les motifs appropriés permettent de déposer une pâte conductrice en couche épaisse (10 à 50 um) pour former les pistes de réparation destinées à la connexion aux lignes défectueuses de l'écran (coupées lors de la fabrication ou coupées lors de l'élimination de courtscircuits). La connexion peut être faite soit par micro-soudure entre la ligne et la piste de réparation, soit par sérigraphie à l'aide d'un écran de sérigraphie spécifique de la réparation à effectuer (le motif de cet écran de réparation peut être généré par ordinateur à partir de la cartographie des défauts). un dépôt de couche épaisse d'isolant (10 à 50 um) sous la pâte conductrice est utile, avec réservation de puits de contact. En utilisant un procédé de réalisation par jet d'encre représenté en figure 7, le dépôt d'une encre conductrice, à l'aide d'une tête d'impression 20, qui, après séchage constitue des motifs 21 continus conducteurs de l'électricité est réslisable, soit en gouttes à la demande, soit en jet continu modulé. L'avantage est alors de constituer des motifs conducteurs et leur connexion directe aux lignes à réparer, par l'intermédiaire de puits de contact à travers un isolant. Ces motifs conducteurs et les connexions peuvent être générés en temps réels par un ordinateur, en fonction de la carthographie des défauts. Cette technique étant sans contact, le franchissement de différences d'épaisseurs (creux, bosses ou marches) qui peuvent être importants (typiquement 1 mm) est grandement facilité.Ceci est particulièrement applicable au cas de la connexion avec le réseau de réparation constitué en face externe de la lame de verre de l'écran (voir figure 8). Cette technique offre l'avantage de l'homogénéité de la réparation qui réalise en une seule opération les pistes de réparation et les connexions. Une couche isolante peut être déposée au préalable par une autre tête d'impression à jet d'encre pour servir de support (isolement et accrochage) aux piste conductrices. Enfin, on peut également utiliser une méthode d'impression thermique à l'aide de laser, nouvelle technologique utilisée dans la microconnectique des circuits intégrés qui assure un dépôt métallique (dans une atmosphère plasma) aux endroits chauffés par un laser. En se reportant à la figure 1, on va maintenant décrire un exemple de réalisation de réseau de réparation selon l'invention. Sur le pourtour du réseau d'électrodes de lignes LG et d'électrodes de colonnes CL est réalisé un réseau RZ de conducteurs de réparation. Ce réseau est isolé des électrodes LG et CL par un support isolant. Ce réseau peut être réalisé en couche mince, en aluminium par exemple, sur une couche isolante tel qu'un nitrure. Il peut être également constitué de pistes métalliques, tel que du cuivre, déposées sur un support Isolant, tel qu'un polyimide, collé autour du réseau d'électrodes de lignes et de colonnes. Ce réseau de réparation peut être réalisé tel que cela est représenté en figure 2 avec deux demi-réseaux RZL1 et RZL2 permettant de dépanner les électrodes de lignes LG et deux demiréseaux RZC1 et RZC2 permettant de dépanner les électrodes de colonnes CL. Chaque demi-réseau RZL1 et RZL2 permet de desservir chacun une moitié des électrodes de lignes et il en est de même pour chaque demi-réseau RZC1 et RZC2 en ce qui concerne les électrodes de colonnes. Les branches de chaque demi-réseau auxquelles doivent être connectées les électrodes à réparer sont disposées le plus près possible de ces électrodes de façon à réduire la longueur des micro-connexions qui seront à réaliser. Cela conduit à faire se croiser les réseaux de réparation des électrodes de lignes et des électrodes de colonnes comme cela est représenté en figure 2. Comme on peut le voir sur la figure 2, le demi-réseau RZL1 permet de réparer la moitié des électrode de lignes. Par exemple en cas de coupure au point AX de la ligne LG, chaque partie de la ligne LG peut être connectée à un conducteur du demi-réseau de réparation RZL1. De cette façon, un potentiel de commande, fourni par l'électronique de commande non représentée, à une extrémité de la ligne LG sera retransmise à l'autre extrémité et les deux parties de la ligne seront portées au même potentlel. En cas de court-circuit au point AX, la réparation s'effectue en isolant le court-circuit par coupure de l'électrode de ligne LG de part et d'autre du court-circuit puis en effectuant les mêmes connexions que précédemment. De la même façon, chaque demi-réseau de réparation RZCl, RZC2 permet de réparer les électrodes de colonnes. Un défaut au point BX de l'électrode CL, par exemple, sera réparé par connexion des deux extrémités de l'électrode CL à un même conducteur du réseau RZCl. Les réseaux de réparation des lignes et des colonnes peuvent n'être pas divisés en demi-réseaux et être continus en A et B, mais comme on peut le voir sur la figure, le fait de prévoir des demi-réseaux permet avec n conducteurs, par exemple par demi-réseau, de réparer 2n lignes et 2n colonnes. Il est aussi possible de disposer des configurations présélectionnées en fonction du type et du nombre prévisibles de défauts, et d'adapter le type de réseau de réparation au type d'écran . Le nombre de conducteurs du réseau de réparation sera calculé en fonction des probabilités de fautes de l'écran et généralement en nombre nettement Inférieur à celui des électrodes de lignes et de colonnes. La réalisation de la figure 2 nécessite aux angles des réseaux de réparations de réaliser des connexions particulières, un exemple de réalisation de ces connexions est représenté en figure 4. Sur cette figure on retrouve la lame L1, la lame L2, les électrodes de lignes (LG) et de colonnes (CL). Les électrodes de lignes et de colonnes sont alimentées, par une électronique de commande non représentée, alternativement sur un côté de la lame L1 et sur le côté opposé. Sur la figure 4, on voit donc que les électrodes de colonnes CL sont plus longues une électrode sur deux d'un côté de la lame et occupent alors une zone de connexion 6, mais présentent toutes une zone 5 pour les connexions de réparation. Les autres électrodes de commande de colonnes présentent la même configuration du côté opposé de la lame L1. Les électrodes de lignes sont agencées de la même façon. Autour de la lame L2 sont disposés transversalement aux électrodes de lignes et de colonnes, des supports (RZ1, RZ2), tels que des films polymères, portant des conducteurs métallisés. Ces supports à chaque angle se chevauchent et son biseautés de façon à pouvoir mettre en correspondance par des connexions (2, 3) des conducteurs de deux bandes consécutives. Pour réaliser la configuration de la figure 2, il convient alors de connecter un conducteur de droite rzl2 du support RZ2 à un conducteur rzll du support RZ1 par une connexion 2. Un tel conducteur de réparation appartiendra alors au réseau de réparation RZLl de la figure 2. De même pour réaliser le réseau de réparation RZL2 de la figure 2, on connectera, avec une connexion 3, des conducteurs, tels que rzc2, du support RZ2 à des conducteurs, tels que rzcl, du support RZ1. I1 sera possible à l'aide d'une telle disposition de prévoir toute configuration en fonction du type et du nombre de pannes prévisibles sur les lignes et les colonnes. La figure 3 fournit un autre type de configuration qui est représentée plus en détail sur la figure 5 et dans lequel les réseaux de réparation des électrodes de Ugnes et de colonnes ne sont pas croisés aux angles de l'écran. L'un des réseau de réparation est plus près des électrodes à réparer. Dans l'exemple de la figure 3, les deux demi-réseaux de réparation des électrodes de colonnes RZ C1 et RZ C2 sont plus près des électrodes de colonnes alors que les demi-réseaux de réparation des électrodes de lignes RZ L1 et RZ L2 sont plus éloignés des électrodes de lignes ce qui conduira pour celles-ci à des connexions 7 et 7' de réparation plus longues. Cependant la configuration de la figure 3 ne nécessite pas de précautions d'isolation aux angles de l'écran entre les différentes partie du réseau de réparation. Selon une variante de réalisation de l'invention, le réseau de réparation de l'invention, au lieu d'être disposé autour de l'écran à réparer, peut être disposé sur une face extérieure de l'écran. Pour cela, il est possible de graver un réseau parallèle sur la face extérieure de la lame supérieure de l'écran et de s'en servir comme lignes de réparation en les connectant aux électrodes défectueuses. Pour utiliser une technologie à moindre risque, le pas du réseau de réparation peut être plus important que celui des électrodes de commande à réparer et la largeur des lignes de réparation peut être plus grande, ce qui diminue la probabilité de coupure éventuelle du réseau de réparation lui-même, celui-ci étant réalisé avec la même technologie, donc les mêmes risques que l'écran. La figure 6 représente, un exemple de cette variante de réalisation. Dans le cas d'un écran à cristal liquide, la lame L1 est la lame portant les électrodes de lignes et de colonnes dont on doit assurer la réparation. La lame L2 est la contre-lame de l'écran. Le cristal liquide est contenu entre les lames L1 et L2. Selon l'invention, le réseau de réparation est réalisé sur la face extérieure de la lame L2 sous la forme de conducteurs transparents RZ. Le matériau utilisé peut être, par exemple de l'oxyde d'indium en couche mince qui ne gêne pas la vision de l'écran. Dans ce mode de réparation on prévoit alors avec un tel réseau de ne réparer qu'un seul type d'électrodes de lignes ou de colonnes. Sur la figure 6, on a représenté un réseau RZ de conducteurs parallèles permettant de réparer les électrodes de colonnes. A l'extrémité de chaque conducteur du réseau RZ est prévu une zone 9 permettant la soudure d'éléments de connexion 4 aux électrodes de colonnes. Les éléments de connexion des électrodes à réparer au réseau de connexion se font sous forme de micro-connexions qui peuvent être réalisées, comme cela est représenté en figures 7 et 8, par jet d'encre. Une tête d'impression 20 projette un jet d'encre conductrice. Ce jet d'encre peut être orienté par un dispositif de déflexion de façon adaptée vers l'emplacement à souder. Sous la tête d'impression, l'écran à réparer est placé sur une plate forme non représentée de telle sorte que l'écran puisse se déplacer par rapport au jet d'encre selon les axes XX' et YY'. I1 est ainsi possible d'obtenir des connexions CX, telles que représentées en figure 8, qui peuvent épouser des dénivellations. I1 est bien évident que la description qui précède n'a été faite qu'à titre d'exemple non limitatif que d'autres variantes peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de réparation d'électrodes défectueuses d'un réseau matriciel comportant des électrodes de lignes (lui, tG2) des électrodes de colonnes (CLi, CL1), des éléments de commutations (SW11) situés à chaque croisement d'une électrode de ligne et d'une électrode de colonne caractérisé en ce comporte les étapes suivantes a) une première étape de réalisation d'un réseau de réparation (RZ) constitué d'un nombre déterminé de conducteurs et associé au réseau matriciel b) une deuxlème étape d'isolement de tout défaut par coupure de part et d'autre du défaut de toute électrode de ligne ou de colonne affectée par ce défaut c) une troisième étape de connexion des extrémités des électrodes coupées à au moins un conducteur du réseau de réparation (RZ). 2. Procédé de réparation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première étape est réallsée par dépôt d'une couche conductrice autour du réseau matriciel et réalisation sur cette couche conductrice d'un réseau de conducteurs de réparation. 3. Procédé de réparation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première étape est réalisée par collage autour du réseau matriciel de bandes isolantes portant des conducteurs en ruban. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième étape est réalisée à l'aide d'un faisceau laser. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la troisième étape est réalisée par jet d'encre. 6. Réseau de réparation mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un support isolant encadrant le réseau d'électrodes matriclelles, ledit support Isolant portant des conducteurs de réparation encadrant également le réseau d'électrodes matricielles. 7. Réseau de réparation selon la revendication 6, caractérisé en ce que le support isolant est une couche d'isolant épais déposé autour du réseau matriciel. 8. Réseau de réparation selon la revendication 6, caractérisé en ce que le support isolant est une bande en matériau isolant collée autour du réseau matriciel. 9. Réseau de réparation selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un réseau de réparation d'électrodes de lignes et un réseau de réparation d'électrodes de colonnes, chacun de ces réseaux étant scindé en demiréseaux (RZL1, RZL2, RZCl, RZC2) pour desservir chacun la moitié des électrodes de lignes ou de colonnes. 10. Réseau de réparation selon la revendication 6, caractérisé en ce que à chaque angle du réseau matriciel les conducteurs du réseau de réparation sont interrompus. 11. Réseau de réparation selon la revendication 6, caractérisé en ce que à chaque angle du réseau matriciel les conducteurs de réparation parallèles aux électrodes de colonnes croisent les conducteurs de réparation parallèles aux électrodes de lignes, des connexions connectant les conducteurs de réparation parallèles aux électrodes de colonnes les plus près du réseau matriciel aux conducteurs de réparation parallèles aux électrodes de lignes les plus éloignés du réseau matriciel et inversement. 12. Réseau de réparation selon la revendication 11, caractérisé en ce que le réseau matriciel étant sur des bandes isolantes, celles-ci sont croisées et superposées aux angles et découpées en biais pour permettre lesdites connexions. 13. Réseau de réparation selon la revendication 1, dans lequel le réseau matriciel comporte une plaque d'écran (L2) superposée au réseau matriciel, caractérisé en ce qu'il comporte des conducteurs en matériau transparent déposé sur la plaque d'écran et parallèles aux électrodes à réparer.