FR2893750A1 - Procede de fabrication d'un dispositif electronique flexible du type ecran comportant une pluralite de composants en couches minces. - Google Patents

Procede de fabrication d'un dispositif electronique flexible du type ecran comportant une pluralite de composants en couches minces. Download PDF

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Abstract

Pour fabriquer un dispositif électronique flexible en couches minces du type écran comportant une pluralité de composants en couches minces sur un support en verre :- on prépare un support de départ comportant un substrat massif rigide (32) et une feuille de verre (31 ) solidarisée à ce substrat massif rigide par un collage direct réversible en sorte d'obtenir un interface démontable (33),- on fabrique la pluralité de composants en couche minces (41-49) sur cette feuille de verre,- on sépare la feuille de verre, sur laquelle on a fabriqué la pluralité de composants en couches minces, vis-à-vis du substrat massif rigide, par démontage de l'interface (33),- on reporte avantageusement cette feuille de verre et la pluralité de composants en couches minces sur un support final.

Description

Etat de la technique et but de l'invention L'invention concerne un
dispositif électronique, du type écran à matrice active ou passive, comportant des composants électroniques en couches minces sur un support mince et qui présente de bonnes performances du point de vue souplesse et/ou légèreté et/ou robustesse.
Les écrans à matrice active sont la plupart du temps des écrans LCD, mais plus récemment sont apparus des écrans dits Electrophorétiques ainsi que des écrans électroluminescents de type à diodes électroluminescentes organiques ou OLED (Organic Light Electroluminescent Diodes) ou encore de type PLED à base de polymères. Tous ces écrans ont recours à une matrice active à base de composants TFT (Thin Film Transistors) et autres composants en couches minces (des diodes en couches minces, notamment) réalisés à partir de silicium amorphe ou de silicium polycristallin, sur une plaque de verre de grande surface et d'épaisseur de l'ordre de 0.7 mm. Pour des applications sur équipements portables (téléphone, PDA, ordinateurs...) les fabricants demandent des écrans de plus en plus légers. Une autre caractéristique recherchée pour les écrans ou les dispositifs électroniques en couches minces est la souplesse, pour une intégration plus simple dans les nouveaux produits, ou même pour rendre possibles de nouvelles applications telles qu'une carte d'orientation ou un écran enroulable, notamment. Une dernière caractéristique recherchée est la robustesse. La fragilité des écrans LCD actuels à base de verre épais impose en effet l'ajout d'une couche de protection en plastique sur les portables. Il serait souhaitable de s'en affranchir. Que l'on recherche une plus grande légèreté ou une plus grande souplesse ou encore une meilleure robustesse, on cherche à s'affranchir de la forte épaisseur et de la rigidité de la plaque de verre de support, en pratique de 0.7 mm, voire des deux plaques de verre comme dans le cas des écrans LCD où un filtre coloré repose aussi sur ce support.
II a été proposé à cet effet de fournir ces matrices actives sur un support plastique, ce qui combine légèreté et souplesse. Plusieurs approches ont ainsi été proposées : - fabrication directe sur plastique : cette technique présente toutefois au moins deux inconvénients : (i) nécessité de réduire les températures de traitement lors des diverses étapes de fabrication (en raison de la mauvaise stabilité thermique du plastique) et donc réduction des performances des TFT, et (ii) manipulation délicate des substrats plastiques en cours de fabrication (en raison de leur manque de rigidité,..) d'où une incompatibilité avec les lignes de fabrication existantes dans le cas de supports enverre ; - par fabrication sur un support puis report (ou transfert) sur un autre support, dont en particulier les procédés connus sous les noms de SUFTLA et EPLAR .
Le procédé SUFTLA de Seiko-Epson (notamment décrit dans le document SUFTLA (Surface Free Technology by Laser Ablation/Annealing) de S. Utnunomiya et al. ûTFT2-1 paru dans AM-LCD'02 û pp. 37-40) comporte les étapes suivantes : (i) fabrication sur une plaque de verre de 0.7 mm de composants de type TFT en silicium polycristallin et (ii) report des composants sur un support intermédiaire en utilisant une couche sacrificielle en silicium amorphe préalablement déposée entre l'empilement TFT et le support en verre puis report sur un support final en matière plastique. Le collage sur le support intermédiaire puis sur le support plastique est effectué par une résine soluble à l'eau, pour le premier, et par une colle pour le second.
Ce procédé nécessite que le premier support (sur lequel les composants sont fabriqués) soit transparent à la longueur d'onde du laser utilisé pour atteindre la couche sacrificielle et la détruire partiellement (en pratique par chauffage du silicium amorphe). En outre, ce procédé est cher puisqu'il met en oeuvre du silicium amorphe, un laser et un double transfert ; il peut en outre y avoir des difficultés à assembler un dispositif LCD avec deux films en plastique souple. De plus les technologies laser sont difficilement transférables à de grandes dimensions (ce qui est nécessaire pour des écrans de taille significative) et les collages sur polymère vieillissent mal. Le procédé EPLAR de Philips (voir notamment le document 54-2 : Thin Plastic Electrophoretic Displays Fabricated by a Novel Process, SID 05 DIGEST û pp.1634-1637) fait intervenir non plus du silicium amorphe mais une couche de polyimide. Plus précisément ce procédé comporte les étapes suivantes : o (i) dépôt sur un support de verre de 0.7 mm d'épaisseur d'une couche polymère de quelques microns, o (ii) fabrication de composants TFT en silicium amorphe, o (iii) dépôt de couches organiques LED, o (iii) séparation entre le support et la couche de polyimide : celle- ci devient la couche de maintien des composants TFT Ce procédé est plus simple que le procédé SUFTLA (il n'y a qu'un seul transfert) mais reste cher car l'étape de séparation met en oeuvre une technique de séparation laser. En outre la nécessité de fabriquer les composants TFT sur une couche polymère affecte la compatibilité avec les procédés et traitements et les lignes de fabrication existants, ainsi que leurs performances (en particulier : nécessité d'une température de dépôt PECVD basse, pour les couches isolantes et semi-conductrices, d'où une qualité moindre pour ces couches, difficulté à obtenir une planéité correcte d'où des contraintes sur le dispositif final). En complément des inconvénients précités, il est à noter qu'aucun de ces deux procédés n'a permis jusqu'à présent des productions de masse, essentiellement en raison de la difficulté qu'il y a à les appliquer à des écrans de grandes dimensions (typiquement au-delà de 50 mm de diagonale. En outre, ces deux techniques ne permettent pas la bottom emission , émission vers le bas, du fait de la présence résiduelle dans l'empilement final de la couche de silicium amorphe ou de la couche de polyimide.
C'est pourquoi, de manière générale, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un dispositif électronique du type écran, pouvant être de grandes dimensions, comportant une pluralité de composants électroniques en couche mince qui soit léger et souple, tout en mettant en oeuvre des techniques déjà bien validées et de coût modéré, compatibles avec de grandes dimensions. Plus particulièrement, elle vise un procédé de fabrication d'écrans à matrice passive ou active (avec des composants en couches minces - de type TFT û à pixels du type OLED, LCD ou électrophorétique, notamment), qui soit léger et souple, simple et de coût modéré. L'invention propose à cet effet un procédé de fabrication d'un dispositif électronique en couches minces du type écran, comportant une pluralité de composants en couches minces sur un support en verre, 10 comportant des étapes selon lesquelles : on prépare un support de départ comportant un substrat massif rigide et une feuille de verre solidarisée à ce substrat massif rigide par un collage direct réversible en sorte d'obtenir un interface démontable, 15 on fabrique la pluralité de composants en couche minces sur cette feuille de verre, on sépare la feuille de verre, sur laquelle on a fabriqué la pluralité de composants en couches minces, vis-à-vis du substrat massif rigide, par démontage de l'interface. 20 De manière avantageuse, on reporte ensuite cette feuille de verre et la pluralité de composants en couches minces sur un support final. Cette invention combine ainsi les avantages des technologies existant sur support rigide de verre (le support de départ est, au moins en ce qui concerne la feuille, en verre), tout en permettant d'obtenir un bon contrôle 25 de la légèreté et de la souplesse finales, par un bon contrôle de l'épaisseur de la feuille de verre, cette épaisseur pouvant être suffisamment faible pour obtenir la légèreté et la souplesse voulues. Dans le cas particulier de la fabrication d'écrans à matrice active, le procédé de l'invention peut être décrit comme comportant les étapes suivantes : 30 on prépare un support de départ comportant un substrat massif rigide et une feuille de verre solidarisée à ce substrat massif rigide par un collage réversible en sorte d'obtenir un interface démontable, on fabrique une matrice active de pixels sur cette feuille de verre, on fabrique au dessus de cette matrice active une couche d'affichage, on sépare la feuille de verre, sur laquelle on a fabriqué la matrice active et la couche d'affichage, vis-à-vis du substrat massif rigide, par démontage de l'interface, on reporte cette feuille de verre et la matrice active et la couche d'affichage sur un support final, éventuellement souple. Ce procédé permet ainsi de réaliser des écrans à matrices actives flexibles, tout en utilisant les méthodes de fabrication standard existantes, et de garantir les performances de ces écrans. On conserve en effet les avantages des performances des TFT sur technologie verre et la souplesse apportée par une maîtrise de l'épaisseur du verre. On appréciera que les procédés précités de fabrication d'écrans conduisaient l'homme de métier à conclure que la réalisation d'écrans souples impliquait que le support portant les composants électroniques en couches minces soit en matière plastique. On appréciera en outre que le principe d'un interface démontable était déjà connu, notamment d'après le document WO-02/084722. Les enseignements de ce document concernent principalement le cas d'un substrat de silicium sur un bloc de silicium, avec des indications pour le cas général de matériaux semi-conducteurs tels que le silicium, le germanium, ou des composés de silicium et de germanium, voire des carbures ou des nitrures de ces éléments, ou encore des matériaux ferroélectriques ou piézo-électriques ou magnétiques. Pourtant, bien que ce document ait prévu des applications dans le domaine de la fabrication des écrans, il n'avait pas encore été reconnu que ses enseignements étaient applicables à une couche mince et souple de verre (il était bien prévu que l'interface puisse avoir lieu entre des couches d'oxyde de silicium, mais celles-ci étaient de très fines couches portées par des substrats en d'autres matériaux), et que le choix de ce matériau était compatible, pour des épaisseurs suffisamment faibles, avec à la fois la fabrication des composants et l'obtention d'une bonne souplesse.
En d'autres termes, l'invention a notamment découlé de la constatation que, contrairement à ce que suggéraient les procédés SUFTLA et EPLAR , l'usage d'un support de verre dans la structure finale d'un dispositif électronique souple du type écran était possible, sous réserve de choisir pour ce support une feuille suffisamment mince, ce qui était possible, notamment en s'inspirant des enseignements du document WO-02/084722. De manière générale, selon des caractéristiques préférées de l'invention, éventuellement combinées : - l'on prépare le support de départ par collage réversible de la feuille de verre sur un support rigide de verre, ce qui confère à l'ensemble une bonne 15 stabilité notamment mécanique et thermique, - le collage direct réversible est en pratique un collage moléculaire, dont les performances peuvent être très bonnes, - le collage réversible est précédé d'un traitement de préparation adapté à rendre hydrophiles les surfaces à coller, ce qui contribue à un très bon 20 collage, - les surfaces à coller ont une rugosité inférieure au nanomètre (de préférence inférieure à 0,5 nanomètre), ce qui contribue à un très bon collage, - l'on prépare le support de départ par collage sur le support massif rigide d'une plaque de verre à laquelle on applique éventuellement ensuite un 25 traitement d'amincissement amenant l'épaisseur de la plaque à une valeur voulue, ce qui permet de ne pas avoir à manipuler isolément la feuille lorsqu'elle a son épaisseur finale, - la feuille mince de verre a une épaisseur au plus égale à 100 microns, de préférence au plus égale à 50 microns, 30 - on fabrique la pluralité de composants en couche mince en une étape selon laquelle on fabrique une matrice active de pixels sur la feuille mince de verre, et une étape selon laquelle on fabrique une couche d'affichage au- dessus de cette matrice active de pixels, grâce à quoi, après séparation on obtient un écran à matrice active, - on fabrique la matrice active de pixels en formant des composants en couches minces de type TFT, ce que l'on sait bien faire de manière 5 performante et à faible coût, - on fabrique la couche d'affichage en formant des composants électroluminescents organiques de type OLED, ce que l'on sait également bien faire, de manière performante et à faible coût, - on dépose par laminage une couche électrophorétique en sorte 10 d'obtenir un écran électrophorétique, - on réalise un écran LCD, - on sépare la feuille de verre vis-à-vis du support massif rigide au moyen par insertion d'une lame, ce qui permet une séparation bien nette, sans avoir à chauffer l'ensemble puisque cela peut se faire à la température 15 ambiante, - on reporte la feuille de verre et les composants qui y sont formés sur une feuille souple en matière plastique (ce qui est connu en soi) ; en variante, on reporte la feuille de verre et les composants qui y sont formés sur une feuille métallique souple. 20 L'invention porte également sur un dispositif du type écran obtenu par le procédé précité, à savoir un dispositif électronique flexible en couches minces du type écran comportant une pluralité de composants électroniques en couches minces situés sur un support en verre dont l'épaisseur lui confère une 25 souplesse significative, de préférence au plus égale à 100 microns, voire 50 microns. Elle vise en particulier un écran à matrice active comportant des matrices actives comportant des composants en couches minces sur une feuille de verre dont l'épaisseur lui confère une souplesse significative, de préférence 30 au plus égale à 100 microns, voire au plus égale à 50 microns. C'est ainsi que l'invention vise à protéger un dispositif du type précité dans lequel, de manière avantageuse, la pluralité de composants comporte une couche formée d'une matrice active de pixels et une couche d'affichage recouvrant la matrice active de pixels. En d'autres termes, le dispositif électronique flexible de l'invention est avantageusement un écran à diodes électroluminescentes organiques, ou 5 un écran électrophorétique ou un écran LCD. L'invention propose enfin un dispositif électronique flexible en couches minces du type écran comportant un substrat massif rigide et une feuille de verre solidarisée à ce substrat massif rigide par un collage direct réversible en sorte d'obtenir un interface démontable. 10 Le substrat rigide est avantageusement en verre, au moins en surface. Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple illustratif non limitatif sur lesquels : 15 la figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif électronique en couches minces conforme à l'invention, ici constitué d'un écran à matrices actives, la figure 2 est un schéma de principe d'un support de départ, - la figure 3 est un schéma d'une étape ultérieure de la 20 fabrication, selon l'invention, de la matrice active de l'écran, sur le support de la figure 2, la figure 4 est un schéma d'une autre étape ultérieure de la fabrication de l'écran, la figure 5 est un schéma d'une étape de séparation intervenant 25 dans la fabrication de l'écran, la figure 6 est un schéma représentant le résultat de cette étape de séparation, et la figure 7 est un schéma représentant le résultat final de la fabrication de l'écran. 30 Les figures représentent, à titre d'exemple de dispositif électronique en couches minces conforme à l'invention, un écran à matrices actives à pixels du type OLED, et un procédé de fabrication de celui-ci.
La figure 1 représente ainsi un écran OLED à matrice active flexible, léger et robuste. Dans cet exemple, la matrice active (c'est-à-dire la couche dans laquelle les composants sont réalisés) est faite avec du silicium amorphe ; mais on comprendra aisément que le procédé de l'invention est compatible avec des températures bien supérieures à celles impliquées par la formation par dépôt PECVD du silicium amorphe. Plus précisément, cet écran, désigné sous la référence générale 10, comporte un support final 11, une couche mince 12 rapportée à ce support final, ici au moyen d'une couche intermédiaire 13, deux couches isolantes 14 et 15 au sein desquelles sont réalisés des contacts 16, et une couche d'encapsulation 17 recouvrant des composants électroluminescents 18A, 18B et 18C, et une couche 19 de protection. En pratique, il y a, entre les couches 12 et 14, une grille métallique et des contacts arrières qui ne sont pas représentés.
Selon une caractéristique importante de l'invention, la couche 12 est une couche mince en verre, c'est-à-dire une couche d'épaisseur au plus égale à 100 microns, de préférence au plus égale à 50 microns, de manière à ce que la flexibilité de l'ensemble soit définie par la flexibilité du support 11. Un avantage du dispositif de la figure 1 est donc qu'il a pu être fabriqué en mettant en oeuvre des techniques de dépôt de couches minces sur un substrat au moins superficiellement formé de verre, sans qu'il ait été nécessaire ensuite de dissocier les composants vis-à-vis de ce verre. Les figures 2 à 7 représentent comment cet écran 10 peut être fabriqué, conformément à l'invention.
Ce procédé de fabrication d'un écran peut être décrit sommairement par les étapes suivantes : - fabrication d'un substrat de départ composé d'un empilement d'une feuille mince de verre et d'une feuille rigide, avantageusement réalisée en verre elle aussi, les deux étant solidarisées temporairement par un collage direct (moléculaire) réversible en sorte de former un interface démontable ; - fabrication, sur ce substrat, d'une matrice active de pixels, - fabrication, au dessus de la matrice active de pixels, d'une couche d'affichage, - séparation du support de verre rigide - report de l'écran sur un support de maintien souple si besoin.
Ces diverses étapes sont détaillées ci-dessous.
1) réalisation d'un substrat de base Le substrat de base est fabriqué à partir de deux plaques de verre 31 et 32 dont la forme et la taille ont peu d'importance, dépendant de l'application visée pour le dispositif final. Toutefois les épaisseurs de ces plaques sont choisies en sorte de satisfaire plusieurs critères : l'épaisseur globale de ces deux plaques est telle que leur ensemble est manipulable, typiquement au moins égale à de l'ordre de 0,4 à 0,7 mm pour une surface de l'ordre de 4 m2, la plaque inférieure 31 a une épaisseur suffisante pour que cette plaque, massive, soit rigide. Ces plaques sont destinées à être temporairement solidarisées. A cet effet, leur rugosité est avantageusement au plus égale au nanomètre, de préférence de l'ordre ou inférieure à 0,5 nm, ce qui est favorable à un bon collage moléculaire des faces en regard de ces plaques 31 et 32. Au besoin, des couches spécifiques peuvent être déposées pour obtenir la rugosité de surface requise. Cette rugosité peut être choisie pour rendre possible le démontage ultérieur au niveau de l'interface de collage. La plaque inférieure, dont la fonction est d'être rigide et de bien résister aux traitements suivants de fabrication des composants peut être réalisée dans une grande variété de matériaux. Toutefois, il est avantageux qu'elle soit, comme indiqué ci-dessus, en verre également, de préférence en un verre de mêmes propriétés que celui de la plaque supérieure afin d'éviter les problèmes de dilatation thermique, par exemple un verre de type borosilicate standard de l'industrie LCD. En pratique on fait subir à ces plaques un nettoyage visant à enlever la contamination particulaire et organique. Ce nettoyage peut être de type chimique sec ou humide- thermique ou de tout autre nature capable de nettoyer efficacement les surfaces en regard destinées à constituer un interface démontable. De manière avantageuse, les surfaces à coller sont en fin de nettoyage de nature hydrophile. Une fois le traitement de surface effectué les deux surfaces des plaques sont mises en contact pour procéder au collage direct. Les deux plaques ainsi collées peuvent subir un recuit, si besoin, pour augmenter l'énergie de collage.
Une des deux plaques, ici la plaque supérieure, est alors amincie à l'épaisseur de verre voulue pour le dispositif final, par une technique mécanique et / ou chimique de tout type connu approprié. Cette étape est facultative si la plaque considérée a d'emblée l'épaisseur requise. L'épaisseur de la plaque amincie, ici la plaque supérieure 32, est telle que, compte tenu des propriétés du verre utilisé, cette plaque ait une flexibilité compatible avec l'application visée pour le produit fini ; cette épaisseur est en pratique au plus égale à 100 microns et de préférence au plus égale à 50 microns ; il est donc correct de définir la plaque supérieure 32 amincie comme étant une feuille mince de verre. Par comparaison la plaque inférieure 31 est une plaque massive rigide. On obtient alors l'empilement présenté figure 2, où les zones superficielles des deux plaques affectées par le collage, repérées 31A et 32A, forment conjointement un interface de collage 33. Grâce aux dispositions mises en oeuvre pour la préparation des surfaces, cet interface est démontable, c'est-à-dire réversible. Il est à la portée de l'homme de métier de s'inspirer des enseignements du document précité WO-02/084722 pour bien contrôler l'énergie de collage de cet interface. Ce substrat de base 3132 est ensuite utilisé comme une plaque de verre standard pour la fabrication d'une matrice active à composants en couches minces, ici de type TFT. On comprend en effet que la présence de l'interface démontable ne modifie pas sensiblement les propriétés mécaniques de l'empilement, par rapport à une plaque monobloc de même épaisseur. En variante, il est bien sûr possible d'utiliser pour la plaque inférieure un matériau différent du verre mais dont l'empilement avec la plaque supérieure est capable de subir les mêmes traitements mécaniques et thermiques que l'empilement 31-32 : l'homme de métier sait évaluer les caractéristiques requises pour un tel empilement (en particulier la nature et les épaisseurs des matériaux à retenir ainsi que les limitations thermiques associées).
2) Fabrication de la matrice active TFT La figure 3 représente une plaque de matrices actives après la 10 réalisation d'un réseau de composants TFT correspondant à des pixels en silicium amorphe, en technologie dite grille dessous. D'autres technologies sont bien sûr possibles (comme la technologie dite grille dessus). De même, les composants peuvent en variante être à la base d'autres matériaux notamment du silicium polycristallin. 15 Les conditions de réalisation peuvent être exactement les mêmes que pour une fabrication sur substrat de verre classique ; notamment, la température maximale mise en oeuvre peut être la même (en général, 300 C, pour le dépôt des couches par la technique appelée PECVD). Ceci est rendu possible par la nature même (du verre) des couches du substrat de base et par 20 la capacité du collage réversible à tenir ces températures. De plus, comme indiqué, l'épaisseur totale du substrat de base est très voisine de celle d'une plaque de verre classiquement utilisée dans ce genre de traitements, soit 0.7 mm. La parfaite compatibilité de traitements avec les lignes de fabrication 25 existantes est un avantage considérable de l'invention, notamment par rapport aux procédés nécessitant la présence d'une couche de plastique lors de la fabrication des TFT (dans le procédé EPLAR ). Ainsi qu'on le sait, ce réseau de composants en couches minces comporte : 30 une grille métallique 41 déposée par toute technique appropriée de dépôt à la surface libre de la feuille mince de verre, • une couche isolante de grille 42, typiquement en nitrure de silicium SiNx, • des zones de silicium amorphe 44, déposées sur la couche isolante (empilement de couches intrinsèque et dopée), • des contacts 43 déposés par toute technique appropriée sur la couche de silicium et formant des sources et des drains métalliques, • une couche isolante de passivation 45 recouvrant la couche isolante 42 ainsi que les contacts, et • des électrodes de pixel 46, de type ITO par exemple pour un écran LCD, réalisées sur cette couche de passivation, de toute manière connue appropriée. Pour un écran OLED, les électrodes seront plutôt en molybdène ou en aluminium ou tout autre matériau conducteur permettant l'injection de trous ou d'électrons dans I'OLED. Des brins transversaux, tels que ceux repérés 47 (ces brins transversaux ne sont pas tous représentés sur les figures, pour des raisons de lisibilité de ceux-ci), sont prévus dans les couches isolantes en sorte d'établir les connexions appropriées.
La suite consiste à fabriquer une couche d'affichage sur cette matrice active de composants TFT.
3) Fabrication de l'écran de type OLED La figure 4 représente l'étape d'ajout, sur les électrodes de pixel, de couches localisées comprenant des matériaux organiques électroluminescents appropriés, en pratique de couleur Rouge (48A), Vert (48B) et Bleu (48C), de sorte à réaliser un écran couleur Oled. Ces couches localisées peuvent être, au choix, des couches organiques à petites molécules (ce qui aboutit à des composants de type OLED ) ou des couches polymères (ce qui aboutit à des composants de type PLED ). Elles peuvent être déposées par évaporation, ou par jet d'encre, ou par enduction de type tournette. Pour plus de détails, on pourra se référer à l'article High efficiency phosphorescent OLEDs and their addressing with Poly or amorphous TFTS , M. Hack et al., Eurodisplay 2002 Conference, Proc p 21-24, Nice Oct. 2002. Ces couches localisées sont couvertes par une couche conductrice formant une seconde électrode ou contre électrode, plus précisément une cathode 49, qui est ici un plan continu au-dessus des couches localisées. Cette cathode coopère avec les électrodes 46 pour former des composants électroluminescents émettant, selon le matériau ainsi pris en sandwich, de la lumière verte, rouge ou bleue. Ces composants OLED sont recouverts d'une couche d'encapsulation 50 qui peut être du SiNx. Dans l'exemple donné l'émission de lumière se fait vers le bas de l'écran ( Bottom emission ), ce qui n'était pas possible avec les procédés SUFTLA ou EPLAR. II est possible néanmoins, avec une adaptation des matériaux, de fonctionner en émission vers le haut. L'écran formé par la superposition des composants TFT et des composants OLED est ensuite recouvert par une ou plusieurs couches en matière plastique 51 qui a un rôle de protection ainsi que de poignée pour la manipulation ultérieure de la structure. Cette couche est par exemple déposée par laminage (c'est-à-dire en déroulant cette couche et en la pressant sur la surface de dépôt).
La fabrication de l'écran comporte en outre une étape de connexion des pilotes ( drivers ) à l'écran ; celle-ci peut être réalisée à ce stade. En fait le produit obtenu au terme de cette étape comporte l'écran à réaliser ainsi que la couche massive rigide de verre qui a facilité la manipulation de l'ensemble au cours des diverses étapes de fabrication.
Il convient ensuite de dissocier cette couche rigide vis-à-vis de l'écran proprement dit. 4) Séparation L'étape de séparation consiste à séparer l'écran et la
couche mince de verre mince vis-à-vis de la couche rigide de verre épais. La séparation se fait à l'endroit de la zone de collage direct. Elle est avantageusement réalisée par l'insertion d'une lame, aux emplacements repérés par des flèches à la figure 5. Si la couche plastique d'encapsulation 50 est suffisamment solide pour ne pas se casser lors de la séparation, il n'est pas utile d'utiliser, par collage par au-dessus, une poignée de support comme dans les procédés explicités dans l'état de l'art.
La figure 6 représente le résultat de cette séparation, à l'endroit où les plaques d'origine ont été collées. II est intéressant de noter que, du fait que cette séparation résulte du démontage de l'interface initialement obtenu par collage, les surfaces mises à nu par cette séparation sont de bonne planéité et ne nécessitent pas de traitement lourd de planarisation et/ou de nettoyage. Elles sont de ce fait, notamment, transparentes en cas de bottom emission ). L'écran est donc dissocié du substrat de verre qui en a permis la manipulation lors des étapes de fabrication. II est alors possible d'implanter cet écran à son emplacement de service. 5) Report L'écran est ensuite reporté sur un support 60 en tout matériau approprié, compte tenu de l'application considérée, par exemple un support en matière plastique (voir la figure 7) ; ce support est par exemple en polymère comme par exemple en PET. Avantageusement, ce support 60 sera laminé sur l'écran. On peut noter par comparaison des figures 1 et 7 que le produit obtenu est bien conforme au produit voulu. La fixation de l'écran, donc de sa couche mince de verre, peut se faire par collage. Si l'on choisit un support qui est flexible, du fait de sa nature et/ou de son épaisseur (par exemple avec une épaisseur plutôt faible comprise dans la gamme de 20 à 50 microns) on obtient alors un écran flexible. Bien entendu, le support peut être plus rigide, en choisissant par exemple des épaisseurs plus importantes comprises entre 200 et 700 microns ; l'écran n'est alors pas particulièrement flexible, mais il a toutefois l'avantage d'être léger et robuste par rapport à un écran identique réalisé sur un support massif en verre, sans séparation. On comprend ainsi que, l'écran étant, à l'état isolé, flexible et souple, c'est en fonction de son application que l'homme de métier choisira de conserver l'une et/ou l'autre de ces propriétés. C'est ainsi que le produit mince obtenu par le procédé de l'invention peut, en variante en fonction des besoins, être notamment reporté sur des matériaux tels qu'un métal mince, par exemple un acier inoxydable d'épaisseur avantageusement comprise entre 50 à 200 microns, ce qui permet de conserver les qualités de flexibilité, et d'améliorer la solidité et la stabilité thermique de l'ensemble. On appréciera que, si la description vient d'être donnée à propos d'un écran de type OLED ou PLED, il est à la portée de l'homme de métier d'adapter les enseignements précités au pont 3 à d'autres applications, telles que la fabrication d'écrans électrophorétiques, d'écrans de type LCD ou encore d'écrans de type PDLC : - pour un écran électrophorétique : dépôt par exemple par laminage d'une couche électrophorétique, - pour un écran de type LCD, différentes technologies sont possibles (TN, PDLC, STN...) ; l'homme du métier saura adapter le procédé en conséquence. Pour la technologie TN : collage d'une plaque mince de filtres colorés (par exemple en verre) et remplissage, par du cristal liquide (on pourra se référer pour plus de détails, à l'ouvrage Liquid Crystal Displays, Addressing Schemmes and elctrooptic Effects, Ernst Lueder, Wiley Editor, June 2001).
Bien entendu, l'interface démontable peut être réalisé non pas directement entre des faces mises à nu de deux plaques de verre, mais aussi de manière indirecte, entre des couches d'accrochage déposées sur ces faces à solidariser. On notera que l'invention apporte divers avantages, notamment : - lorsque la feuille mince de verre est rapportée sur une plaque rigide de verre, le support ainsi réalisé est complètement compatible avec les procédés TFT connus, d'où un coût très 5 10 15 modéré et des transistors réalisés à des températures standard et donc de bonnes qualités, le fait d'assurer la séparation au niveau d'un interface démontable permet un excellent contrôle de l'épaisseur de la couche mince résiduelle, pour garantir notamment, si besoin, un niveau de souplesse déterminé, ce qui permet de bien maîtriser les performances obtenues, le procédé de l'invention est sensiblement moins cher que les procédés connus sous les désignations de SUFTLA et EPLAR , pourtant conçus pour des applications similaires, en raison du fait qu'il n'est pas nécessaire de prévoir des équipements laser, une émission vers le bas, ou bottom emission , est possible pour les écrans OLED, le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre sans limitation en ce qui concerne les dimensions du dispositif à réaliser ; on peut ainsi prévoir des dispositifs de plusieurs centimètres, voire de plusieurs dizaines de centimètres en largeur et en longueur. 20

Claims (26)

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un dispositif électronique flexible en couches minces du type écran, comportant une pluralité de composants en couches minces sur un support en verre, comportant des étapes selon lesquelles : on prépare un support de départ comportant un substrat massif rigide (31) et une feuille de verre (32) solidarisée à ce substrat massif rigide par un collage direct réversible en sorte d'obtenir un interface démontable (33), on fabrique la pluralité de composants en couche minces (41- 49) sur cette feuille de verre, on sépare la feuille de verre, sur laquelle on a fabriqué la pluralité de composants en couches minces, vis-à-vis du substrat massif rigide, par démontage de l'interface,
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on reporte cette feuille de verre et la pluralité de composants en couches minces sur un support final (60).
3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'on prépare le support de départ par collage réversible de la feuille de verre (32) sur un substrat rigide de verre (31).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le collage direct réversible est précédé d'un traitement de préparation adapté à rendre hydrophiles les surfaces à coller.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les surfaces à coller ont une rugosité inférieure au nanomètre.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la rugosité des surfaces à coller est inférieure à 0.5 nanomètre.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on prépare le support de départ par collage sur le support massif rigide d'une plaque de verre à laquelle on applique ensuite un traitement d'amincissement amenant l'épaisseur de la plaque à une valeur voulue.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la feuille mince de verre a une épaisseur au plus égale à 100 microns.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la feuille mince de verre a une épaisseur au plus égale à 50 microns.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que on fabrique la pluralité de composants en couche mince en une étape selon laquelle on fabrique une matrice active de pixels (41-47) sur la feuille mince de verre, et une étape selon laquelle on fabrique une couche d'affichage (48A-51) au-dessus de cette matrice active de pixels, grâce à quoi, après séparation on obtient un écran à matrice active.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on 15 fabrique la matrice active de pixels en formant des composants en couches minces de type TFT.
12. Procédé selon la revendication 10 ou la revendication 11, caractérisé en ce qu'on fabrique la couche d'affichage en formant des composants électroluminescents organiques de type OLED. 20
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'on dépose par laminage une couche électrophorétique en sorte d'obtenir un écran électrophorétique.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'on réalise un écran LCD. 25
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'on sépare la feuille de verre vis-à-vis du support massif rigide au moyen par insertion d'une lame.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l'on reporte la feuille de verre et les composants qui y 30 sont formés sur une feuille souple en matière plastique.20
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l'on reporte la feuille de verre et les composants qui y sont formés sur une feuille métallique souple.
18. Dispositif électronique flexible du type écran comportant une 5 pluralité de composants électroniques en couches minces (16-18C) situés sur un support formé d'une feuille de verre (12) dont l'épaisseur lui confère une souplesse significative.
19. Dispositif électronique selon la revendication 18, caractérisé en ce que la feuille de verre a une épaisseur au plus égale à 100 microns. 10
20. Dispositif électronique selon la revendication 19, caractérisé en ce que la feuille de verre a une épaisseur au plus égale à 50 microns.
21. Dispositif électronique selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, caractérisé en ce que la pluralité de composants comporte une couche formée d'une matrice active de pixels et une couche d'affichage recouvrant la 15 matrice active de pixels.
22. Dispositif électronique selon l'une quelconque des revendications 18 à 21, caractérisé en ce qu'il est un écran à diodes électroluminescentes organiques.
23. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 18 à 21, 20 caractérisé en ce qu'il est un écran électrophorétique.
24. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 18 à 21, caractérisé en ce qu'il est un écran de type LCD.
25. Support de départ pour la fabrication d'un dispositif électronique flexible en couches minces du type écran selon le procédé de l'une quelconque 25 des revendications 1 à 17, comportant un substrat massif rigide (31) et une feuille de verre (32) solidarisée à ce substrat massif rigide par un collage direct réversible en sorte d'obtenir un interface démontable.
26. Support selon la revendication 25, caractérisé en ce que le substrat rigide est en verre au moins en surface. 30
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