Brevet FR2704073A1 — publié le 19941021

PROCEDE DE REALISATION D'UNE CELLULE D'AFFICHAGE AVEC REPRISE DE CONTACT DE CONTRE-ELECTRODE DESCRIPTION Domaine technique La présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'une cellule d'affichage avec reprise de contact de contre-électrode. Elle trouve une applica- tion dans la réalisation d'écrans d'affichage, notam- ment à cristaux liquides. Etat de la technique antérieure Une cellule d'affichage à cristaux liquides com- prend généralement une première plaque transparente recouverte d'une contre-électrode et une seconde pla- que, également transparente, recouverte de lignes et de colonnes d'adressage, et, dans le cas des écrans dits à matrice active, d'une matrice de transistors de com- mande et de pixels. Ces deux plaques sont tenues écar- tées par des espaceurs et forment un volume rempli de cristal liquide. La contre-électrode est en général constituée par une fine couche d'oxyde d'indium et d'étain (ITO). Elle peut être complétée par un masque optique ou par des filtres colorés. Les figures annexées 1 et 2 illustrent un procédé classique de réalisation d'une telle cellule, l'accent étant mis sur la manière de réaliser la connexion élec- trique entre la contre-électrode et les circuits de commande placés à l'extérieur de la cellule. Pour réaliser une telle cellule, on réalise une première plaque P1, dite plaque de contre-électrode, 2 2704073 par exemple en verre, sur laquelle on dépose la con- tre-électrode CE. On réalise, par ailleurs, une seconde plaque P2, dite plaque d'électrodes, par exemple en verre, sur laquelle on dépose un réseau de lignes L et de colonnes C d'adressage, et une matrice de pixels Px. Les con- nexions électriques se font en bout de lignes et en bout de colonnes. Cette seconde plaque peut être réali- sée en deux niveaux de masquage comme décrit dans le document FR-A-2 533 072. Pour réaliser la connexion électrique de la contre-électrode CE, plutôt que de prévoir cette con- nexion directement sur la plaque de contre-électrode Pl, on préfère établir cette connexion sur la plaque d'électrodes P2, avec les autres connexions. A cette fin, il est prévu des contacts particuliers 20, disposés par exemple aux quatre coins de la plaque d'électrodes et constitués d'un métal bon conducteur, par exemple de l'aluminium. Naturellement, cela impose d'établir une liaison entre la contreélectrode CE et ces contacts 20. Des plots conducteurs 12, par exemple en pâte à l'argent, sont donc disposés sur la contre- électrode, en des emplacements correspondant aux emplacements des contacts 20, c'est-à-dire, dans la va- riante illustrée, dans les quatre coins de la contre- électrode. Pour éviter des phénomènes électrochimiques et prévenir également d'éventuels court-circuits entre les plaques, on recouvre généralement la plaque d'électro- des P2 d'une couche de passivation isolante. Il peut s'agir, par exemple, d'une couche de 300 nm de nitrure de silicium. Cette couche recouvrant les contacts 20, il est nécessaire, pour établir la liaison électrique entre la contre-électrode CE et les contacts 20, de percer cette couche aux endroits correspondant aux contacts. C'est ce qui est représenté sur la figure 2 o l'on voit, en coupe, la zone d'établissement de la liaison électrique entre la contre-électrode CE et un contact 20, à travers une ouverture 24 percée dans la couche de passivation 22, et par l'intermédiaire du plot 12 en pâte à l'argent. Les ouvertures 24 sont obtenues par une opération complète de photolithographie avec résinage, aligne- ment, insolation et développement de la résine, gravure de la couche de passivation et élimination de la ré- s ine. Les deux plaques Pl et P2 ayant été réalisées et- la couche de passivation ayant été gravée aux endroits appropriés, le procédé de réalisation de la cellule se poursuit par le dépôt d'une. couche d'alignement sur la plaque d'électrodes P2, puis par la pulvérisation d'es- paceurs. Sur la plaque de contre-électrode Pl, on dépose une couche d'alignement, puis on sérigraphie un cordon de colle polymérisable 10 puis on dépose des plots 12 de pâte à l'argent avec une seringue aux endroits appropriés. Après assemblage des deux plaques, on recuit l'ensemble pour polymériser la colle et la pâte à l'argent. Si ce procédé donne satisfaction, il est clair que les opérations de gravure des ouvertures 24 dans la couche de passivation 22 pénalisent lourdement le pro- cédé qui, sans cette gravure supplémentaire, resterait simple puisque ne nécessitant que deux photogravures, tout au moins dans la variante décrite dans le document FR-A-2 533 072 déjà cité. La présente invention a justement pour but de remédier à cet inconvénient. A cette fin, elle propose un procédé de réalisation qui permet de conserver la couche de passivation sans toutefois nécessiter de photolithographie supplémentaire pour établir la liai- son électrique entre la contre-électrode et ses contacts. Exposé de l'invention Selon l'invention, on établit la liaison électri- que par la surface extérieure des plots, l'extrémité des contacts ayant été préalablement découverte. De façon précise, l'invention a pour objet un procédé de réalisation d'une cellule d'affichage dans lequel, de façon connue: -on dépose sur une première plaque transpa- rente une contre-électrode, - on dépose sur le pourtour de la contre-électrode un cordon de colle polymérisable, - on dépose sur la contre-électrode, à l'exté- rieur du cordon de colle, en des emplace- ments appropriés, des plots de contact, - on dépose sur une seconde plaque des lignes et des colonnes d'adressage et des électro- des de pixels, - on forme des contacts de connexion de contre-électrode à la périphérie de cette seconde plaque, - on dépose sur cette seconde plaque une cou- che de passivation isolante recouvrant entre autres les contacts de contre- électrode, le procédé de l'invention étant caractérisé par le fait que: on assemble les deux plaques, les plots de contact portés par la première plaque se trouvant disposés au-dessus des contacts de contre-électrode portés par la seconde pla- que mais restant séparés de ceux-ci par la couche de passivation, - on polymérise la colle du cordon, - on enlève au moins en partie, autour de l'assemblage des deux plaques, la couche de passivation recouvrant les contacts de contre-électrode, - on établit une continuité électrique entre la contre-électrode et la partie découverte des contacts par l'extérieur des plots de contact. Deux variantes de ce procédé sont prévues. Dans la première: - pour réaliser les plots de contact, on uti- lise une pâte à l'argent, - on assemble les deux plaques et on polymé- rise le cordon de colle, - on recuit l'assemblage pour polymériser la pâte à l'argent, - on remplit la cellule, - on grave la couche de passivation à l'exté- rieur de l'assemblage, ce qui dégage l'ex- trémité des contacts de contre-électrode, - on applique une seconde pâte à l'argent sur les plots de contact et sur l'extrémité dé- gagée des contacts de contre-électrode, - on polymérise cette seconde pâte à l'argent. Dans la seconde variante: - pour réaliser les plots, on utilise une colle qui se réticule à une température su- périeure à la température de polymérisation de la colle du cordon, - on assemble les deux plaques et on polymé- rise le cordon de colle, - on expose les plots à un faisceau laser de puissance suffisante pour calciner la colle des plots et la rendre conductrice sur toute la hauteur du plot, - à l'aide du faisceau laser, on perfore en outre la couche de passivation au-dessus des contacts de contre-électrode et on per- fore au moins en partie les contacts de contre-électrode. Brève description des dessins - la figure 1, déjà décrite, montre les deux plaques d'une cellule d'affichage; - la figure 2, déjà décrite, est une coupe d'une cellule selon l'art antérieur au niveau du contact de contre- électrode; - la figure 3 illustre trois étapes du procédé de l'invention selon la première variante; - la figure 4 illustre deux étapes du procédé de l'invention selon la seconde variante; - la figure 5 illustre un mode de réalisation de caractère collectif mettant en oeuvre l'invention. Exposé détaillé de modes de réalisation La figure 3 montre trois étapes du procédé de l'invention selon la première variante. Sur la partie (a), on voit la plaque Pl (avec sa contre-électrode CE, son cordon de colle 10, et ses plots de contact 12) reposant sur la plaque P2 avec ses contacts de contre-électrode 20 et sa couche de passivation 22. La colle 10 peut être une colle polymérisable sous rayonnement ultraviolet comme la colle référencée UVS 91 chez NORLAND (pâte de scellement pour afficheurs à cristaux liquides-Réticulation UV) ou bien une colle polymérisable en température, comme la colle référencée DSA 001 chez RODIC. Les plots 12 peuvent être en pâte à l' argent, par exemple une pâte référencée H20E chez NORLAND (résine conductrice chargée à l'argent). Les deux plaques Pl et P2 ayant été assemblées puis pressées, la colle 10 est polymérisée, par exposi- tion aux UV par exemple. Un recuit de 12 heures à 60 C permet d'améliorer l'adhérence de la colle et de poly- mériser la pâte à l'argent 12. Après cette polymérisation, il n'y a pas encore de contact entre la contre-électrode CE et les contacts de reprise 20 car la couche de passivation 22 demeure sous la pâte à l'argent 12 (partie a). Ensuite, on remplit la cellule de cristal liquide par les moyens habituels (de type capillarité sous vide) et, après remplissage, la cellule est scellée hermétiquement. On procède alors à une gravure de la couche de passivation qui se trouve sur la partie extérieure de connexions. Pour ce faire, on introduit la cellule dans une machine de gravure par plasma sous vide, par exem- ple RIE 550 de la Société NEXTRAL. Un plasma composé de gaz fluoré, par exemple SF6, vient éliminer tout le nitrure de silicium qui n'est pas recouvert par la plaque de contre-électrode (partie b de la figure 3). Il est à noter qu'une cellule à cristal liquide scellée hermétiquement ne subit aucun dommage lors d'rune telle gravure par plasma. On applique ensuite une deuxième pâte à l'argent, par exemple 410LV de chez NORLAND, sur les bords de la contre-électrode, à l'endroit des plots de reprise de contact 20. Ces plots supplémentaires sont référencés 12' sur la partie (c) de la figure 3. Ils sont en appui sur les plots 12 déjà polymérisés et en contact avec ceux-ci. Cette deuxième pâte est à son tour polyméri- sée, par exemple à 60 pendant 4 heures. Le contact électrique est alors établi entre la contre-électrode CE et les contacts 20 par l'intermé- diaire de la première et de la seconde pâtes à l'argent 12 et 12'. La résistance de contact obtenue par cette méthode est de l'ordre de quelques dizaines d'ohms. La deuxième variante de l'invention est illustrée sur la-figure 4. Sur la contre-électrode CE, on sérigraphie un cordon de colle polymérisable aux ultraviolets, par exemple la colle référencée UVS 91 chez NORLAND. Puis on dépose dans les zones réservées à cet effet, par exemple dans les coins, des plots de colle époxy ther- moréticulable, par exemple la colle H78 de chez NORLAND. Cette colle est isolante. On assemble ensuite les deux plaques P1 et P2. La colle UV est insolée et l'ensemble est étuvé à 60 C pendant 12 heures par exem- ple. A ce moment, la colle thermique n'est pas polymé- risée, car il lui faudrait subit un cycle à 150 C pen- dant environ 15 minutes. A 60 C, cette colle est tou- jours molle et contient encore du solvant. L'assemblage obtenu est illustré sur la partie (a) de la figure 4 o les références correspondent aux moyens déjà illustrés sur la figure 3, à la différence que les plots de contact sont référencés maintenant 12" car ils ne sont pas dans la même matière que les plots 12 de la figure 3. On expose ensuite les plots 12" à un faisceau laser vertical 30 de longueur d'onde de préférence comprise entre 0,45 et 0,5 pm, ce faisceau étant délivré par une source laser 31 à argon ionisé fonctionnant en continu. La puissance peut être de l'ordre de 300 mW. Le faisceau passe dans une optique de focalisation 32 de grossissement 20X par exemple. Le faisceau laser 30 calcine la colle 12" sur une largeur d'environ 10 pn. On déplace la cellule ou l'en- semble d'irradiation pour calciner le plot 12" sur une bande de l'ordre de quelques millimètres de longueur. La colle devient alors conductrice le long de cette bande. En outre, la couche de passivation 22 est perforée par le faisceau laser 30 ainsi qu'une partie de la couche métallique 20 du contact de reprise. La consé- quence de ce brûlage local 33 est d'assurer une bonne conduction électrique entre i'ITO de la contre-électrode CE et le métal du contact de reprise par l'intermédiaire de la colle calcinée et à tra- vers la couche de passivation perforée. La résistance de contact obtenue dans cette va- riante est de quelques dizaines d'Ohms. Les demandeurs ont essayé plusieurs types de col- les thermiques ou polymérisables sous ultraviolets. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec une colle H78 non polymérisée. Ceci implique l'utilisation de colle UV pour le collage de la contre- électrode car la colle UV n'exige pas de traitement thermique qui recuirait la colle H78. Le procédé qui vient d'être décrit est compatible avec un procédé collectif de réalisation de cellules à cristaux liquides. On sait que, pour augmenter la pro- ductivité, il est possible de réaliser deux grandes plaques comportant, l'une, plusieurs motifs de contre-électrode et l'autre, autant de matrices acti- ves. On assemble ces grandes plaques, on les traite thermiquement pour les coller l'une à l'autre, puis on casse l'ensemble selon des lignes appropriées 55 pour obtenir des cellules individuelles. La figure 5 montre comment on peut s'y prendre avec le procédé de reprise de contact de la contre-électrode qui vient d'être décrit. On réalise une première grande plaque 40 avec des motifs de contre- électrode 42 (six dans l'exemple illustré). On réalise, par ailleurs, une seconde grande plaque 50 avec des matrices de pixels 52 et leurs contacts de contre-électrode 54. Selon la première variante de l'invention, on s'y prend alors comme suit: On sérigraphie des cordons de colle 44 sur la plaque 40 et on dépose, à la seringue, des gouttes 46 de pâte à l'argent H20E dans les coins ménagés à cet effet. Un robot peut effectuer cette opération. En- suite, on assemble les plaques 40 et 50 et la colle ainsi que la pâte à l'argent sont polymérisées. Après découpe pour séparer les différentes cellu- les, celles-ci sont remplies de cristal liquide puis bouchées. Les contacts 54 sont alors dégagés par plasma. Ensuite on effectue le dépôt de la deuxième pâte à l'argent et sa polymérisation comme expliqué à propos de la figure 3c. Pour bien fonctionner, cette technique nécessite des précautions pour bien calibrer le volume de pâte à l'argent déposé après sérigraphie. Avec la deuxième variante de l'invention, deux possibilités sont offertes. Dans la première, après sérigraphie de la colle UV 44, on dépose à la seringue des gouttes de colle thermique 46; puis les deux pla- ques 40 et 50 sont assemblées et la colle UV 44 est insolée puis recuite pendant 12 heures à 60 C. Il est alors possible de faire les reprises de contre-électrode au laser, sur les plaques assemblées. Dans la seconde, on découpe les grandes plaques, on sépare les cellules individuelles et on effectue les reprises avant ou après remplissage. La reprise de contre-électrode avant découpe est plus simple car elle nécessite beaucoup moins de mani- pulations. Il suffit de programmer le déplacement du faisceau laser sur les différents points de reprise, alors que, dans la seconde méthode, chaque cellule doit être manipulée. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'une cellule d'affi- chage dans lequel: - on dépose sur une première plaque transpa- rente (Pl) une contre-électrode (CE), - on dépose sur le pourtour de la contre-électrode un cordon de colle polymé- risable (10), - on dépose sur la contre-électrode, à l'exté- rieur du cordon de colle (10), en des em- placements appropriés, des plots de contact (12), - on dépose sur une seconde plaque (P2) des lignes (L) et des colonnes (C) d'adressage et des électrodes de pixels (Px), - on forme des contacts de connexion de contre-électrode (20) à la périphérie de cette seconde plaque (P2), - on dépose sur cette seconde plaque (P2) une couche de passivation isolante (22) recou- vrant entre autres les contacts de contre-électrode (20), ce procédé étant caractérisé par le fait que: - pour réaliser les plots (12), on utilise une colle qui se réticule à une température su- périeure à la température de polymérisation de la colle du cordon (10), on assemble les deux plaques (Pl, P2) et on polymérise le cordon de colle (10), les plots de contact (12) portés par la première plaque (P1) se trouvant disposés au dessus des contacts de contrelectrode. (20) portés par la seconde plaque (P2) mais restant séparés de ceux-ci par la couche de passivation (22) - on expose les plots (12) à un faisceau laser (30) de puissance suffisante pour calciner la colle des plots et la rendre conductrice sur toute la hauteur du plot (12), - à l'aide du faisceau laser (30), on perfore en outre la couche de passivation (22) au-dessus des contacts de contre-électrode (20) et on perfore au moins en partie les contacts de contre-électrode (20). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que: - on réalise une première grande plaque (40) comportant plusieurs motifs de contre-électrode (42) et une seconde grande plaque (50) comprenant autant d'ensembles d'électrodes (52) avec des contacts de contre-électrode (54) et une couche de pas- sivation, - on dispose des cordons de colle polymérisa- ble (44) sur la première grande plaque (40) autour des motifs de contreélectrode (42), - on dépose sur la première grande plaque (50), les plots de colle thermodurcissable (46), - on assemble les deux grandes plaques (40, ), - on calcine en partie les plots (46) sur leur hauteur et l'on perfore la couche de passi- vation à l'aide d'un faisceau laser (30), les grandes plaques (40, 50) étant toujours assemblées, - on découpe l'assemblage pour séparer les différentes cellules, - on remplit et on scelle chaque cellule.