Couverture ElectroniqueS n°127

Pour Epson, il ne fait aucun doute que la technique d'impression jet d'encre constitue une solution d'avenir pour la fabrication d'écrans plats à moindre coût. Le Japonais a d'ailleurs déjà réalisé plusieurs prototypes. Barcelone La fine fleur des chercheurs du Technology Platform Research Center (TPRC) d'Epson s'est réunie fin septembre à Barcelone lieu choisi pour l'implantation de son nouveau centre de recherche européen ouvert en juillet dernier pour présenter à la presse les résultats de ses travaux, qui portaient essentiellement sur les solutions permettant de réduire les coûts de fabrication des écrans plats. Pour le Japonais, la réponse tient en quatre mots : impression par jet d'encre. « Les procédés conventionnels tels que la photolithographie et les techniques sous vide en phase vapeur sont, pour l'essentiel, basés sur l'enlèvement de matière avec un rendement extrêmement faible, constate Tatsuya Shimoda, l'un des responsables du TPRC. Un procédé d'impression par jet d'encre peut nous permettre de réduire notre facture de matière et d'énergie d'un facteur 10 à 100 », ajoute-t-il. Voilà qui paraît séduisant sur le papier, d'autant que cette technique n'emploie ni masque, ni salle blanche. Il s'agit, en effet, d'un procédé additif qui permet “ d'écrire ” directement sur un substrat un motif film fin pouvant être constitué de différents matériaux en phase liquide (polymères organiques, céramiques, métaux et même semi-conducteurs). Une fois déposé grâce à une tête d'impression piézoélectrique, le motif liquide est solidifié, soit par chauffage, soit par irradiation laser. Epson peut s'enorgueillir d'atteindre ainsi des résolutions de l'ordre du micron, compatibles avec la fabrication d'afficheurs, des composants moins demandeurs en résolution que les semiconducteurs. La précision de dépôt des gouttelettes de matériau étant d'environ ±15 µm dans le cas de l'impression jet d'encre classique, Epson a donc dû perfectionner son procédé afin de confiner, avec la précision voulue, les gouttelettes aux endroits désirés comme, par exemple, dans les sous-pixels RVB d'un afficheur Oled polymère (Poly-Oled). Pour compenser les erreurs de positionnement liées à la technique d'impression, le Japonais tire avantage de la structure de séparation des sous-pixels d'un écran ou de la matrice noire (black matrix) d'un filtre coloré, structure rendue hydrophobe par un procédé laser alors que la surface du substrat accueillant les gouttelettes est, elle, hydrophile. Grâce à la différence d'énergie de surface entre ces matériaux, les gouttelettes de polymères organiques s'autoalignent alors parfaitement dans l'ouverture du sous-pixel.Un écran Poly-Oled à matrice active sur substrat plastiqueLe Japonais a déjà réalisé plusieurs prototypes d'afficheurs ou composants dédiés avec ce procédé. On lui doit notamment un filtre coloré pour afficheur LCD, un écran Poly-Oled couleur de 2,8 pouces réalisé avec son partenaire, le Britannique CDT, ainsi que des interconnexions d'électrodes métalliques pour écrans plasma. Autre intérêt du procédé : la réalisation de matrices actives en TFT (Thin Film Transistor) polymères. Bien que l'un des avantages souvent avancés soit la fabrication d'afficheurs à matrice active flexibles, le principal intérêt réside en fait dans la réduction potentielle des coûts de fabrication des matrices actives. « Le coût des TFT est de 30 yens au centimètre carré pour du silicium amorphe et de 50 yens au centimètre carré pour du silicium polycristallin. Avec des transistors polymères, il est possible de le réduire d'un facteur 10 », affirme M. Shimoda. Epson a, de plus, amélioré l'un des points noirs des TFT polymères : leur mobilité, 100 fois plus faible que celle des TFT en silicium amorphe. Le Japonais affirme ainsi avoir réalisé des TFT polymères par impression jet d'encre dont la mobilité n'est que 10 fois inférieure, avec, à terme, la volonté d'obtenir des performances équivalentes. Epson a enfin dévoilé un prototype d'écran Poly-Oled à matrice active sur substrat plastique réalisé grâce à son procédé SUFTLA (SUrface Free Technology by Laser Annealing). Cette technique permet le transfert d'une matrice active et des drivers associés d'un substrat de verre initial vers un substrat plastique. Le prototype fabriqué par Epson est un afficheur Poly-Oled couleur à matrice active en silicium polycristallin basse température de 2,1 pouces doté de 200 x 150 pixels et capable d'afficher un panel de 64 couleurs. Il ne mesure que 0,7 mm d'épaisseur et pèse à peine plus de 3 g. Epson estime qu'il sera bientôt possible de réaliser des écrans Oled à matrice active grand format sur substrat souple en combinant les techniques d'impression jet d'encre et SUFTLA. Malgré la réalisation des différents prototypes présentés ici, les chercheurs du TPRC se gardent bien d'avancer une quelconque date de commercialisation.

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