Fabrication des TFT sur la plaque arrière
La formation des TFT comprend plusieurs étapes de traitement sous vide, utilisant le PECVD pour le dépôt de a-Si et de la couche diélectrique de grille, et la pulvérisation cathodique pour les lignes métalliques de données et de balayage ainsi que pour les couches d’ITO. Une séquence typique comprend : dépôt du métal de grille (Ta, Al, MoTa), photogravure, oxydation anodique Ta2O5, dépôt de nitrure de silicium, photogravure, dépôt de a-Si pour l’électrode, photogravure, dépôt des lignes source et données (Ti, Al), photogravure, dépôt de l’électrode de pixel (ITO), photogravure, passivation, photogravure. Certaines entreprises utilisent des substrats d’ITO pré-revêtus ; le premier pas consiste donc à graver et retirer la couche.
Pour les écrans haute performance, une étape de dépôt de silicium polycristallin est utilisée à la place du dépôt de a-Si. Ce dépôt est effectué à basse pression dans un four tubulaire, similaire à ceux utilisés dans l’industrie des semi-conducteurs.
Pour structurer les différentes couches, les étapes de photogravure utilisent des équipements lithographiques tels que des enduiseuses de résine, des steppers et des équipements de gravure sèche ou humide. La gravure sèche permet un meilleur contrôle de la largeur des lignes, mais la gravure humide est plus rapide et plus économique, car c’est un procédé par lots.
Application du filtre de couleur sur le verre avant
Le processus du filtre de couleur de la plaque de couverture est extrêmement important et peut être très coûteux en raison du prix élevé des matériaux et du faible rendement. Les filtres colorés peuvent être appliqués de plusieurs manières sur le verre avant. Le matériau du colorant ou du pigment peut être appliqué par centrifugation (“spin coating”), une méthode simple mais générant beaucoup de déchets coûteux. La technologie à lame (“doctor blade”) peut aussi être utilisée pour déposer le matériau du filtre, produisant beaucoup moins de pertes. Dans les deux cas, un processus de durcissement doit suivre le dépôt. Une troisième possibilité consiste à appliquer des films de filtres colorés sur le verre avant. Les filtres colorés sont ensuite recouverts d’une couche de protection.
Déposition de l’ITO
L’oxyde d’indium et d’étain (ITO) est généralement déposé par pulvérisation cathodique (“sputtering”).
Couche dure
La couche de passivation composée de SiOx et de SOG est imprimée sur le substrat en utilisant la technologie d’impression flexographique puis durcie et recuite dans un four.
Couches de polyimide (PI)
La couche de polyimide est imprimée sur les substrats à l’aide de la technologie d’impression flexographique. Le polyimide nécessite un processus de durcissement sous gaz inerte. Cela peut être effectué dans des fours à convection propre ou sur des plaques chauffantes. Une bonne homogénéité de température est nécessaire pour obtenir des propriétés uniformes du polyimide.
Frottement (“rubbing”)
Le frottement de la couche de polyimide est nécessaire pour créer une bonne orientation du cristal liquide par rapport à la surface PI. Le frottement est aligné parallèlement à la direction du polariseur.
Entretoises
Pour obtenir une distance uniforme entre les deux plaques de verre, des entretoises sont créées sur un substrat. De nos jours, les entretoises lithographiques sont les plus utilisées. Dans le passé, les entretoises étaient pulvérisées sur le substrat. Elles consistaient en de petites billes de verre ou de plastique. Trois procédés principaux peuvent être utilisés : pulvérisation à sec, utilisée pour les grands écrans à haut rendement ; pulvérisation semi-sèche, meilleure pour les écrans moyens et petits ; et pulvérisation humide, moins utilisée mais offrant une excellente uniformité et peu d’amas d’entretoises.
Dépôt et durcissement du joint
Pour les grandes usines, la sérigraphie est la meilleure méthode de dépôt du joint, combinant haut rendement et performance. Pour de plus petits volumes de production et une flexibilité accrue, la distribution du joint est préférable.
Le matériau du joint doit être pré-durci dans un four avant que les plaques de verre ne passent à la machine d’assemblage.
Après l’assemblage, le durcissement final du joint a lieu dans un four de pressage à chaud. Les panneaux sont empilés, pressés et durcis dans un four. Ils peuvent également être pressés et durcis individuellement.
Création des contacts
Les contacts externes sont produits en imprimant une pâte d’argent sur le substrat de verre à l’aide de la sérigraphie. La distribution de pâte d’argent est également possible.
Assemblage des cellules
Dans la machine d’assemblage des cellules, les deux plaques de verre sont alignées et combinées. Leur position est fixée par des points de polymère durcis aux UV. L’assemblage peut également être réalisé sous vide lorsque c’est nécessaire.
Four de pressage à chaud
Comme décrit précédemment, le joint doit être durci après le processus d’assemblage. Cela doit être fait sous pression pour garantir que l’épaisseur du joint corresponde au diamètre des entretoises et que l’épaisseur calculée du cristal liquide soit obtenue avec de faibles tolérances. Les fours de pressage à chaud sont disponibles en mode par lots ou comme four à panneau unique. Le four par lots nécessite la préparation d’une pile de panneaux à presser ensemble. La pile pressée est ensuite durcie dans un four à convection propre. Le four à panneau unique est plus facile à intégrer dans des lignes automatiques et fonctionne en continu.
Remplissage du liquide à cristal liquide
La méthode de remplissage du LCD est un procédé sous vide, qui n’est plus nécessaire aujourd’hui, car dans le processus ODF, le remplissage a lieu pendant l’assemblage de la cellule.
Les écrans LCD sont placés dans une chambre à vide au-dessus du liquide à cristal liquide. La chambre est évacuée, le panneau vidé, puis remis à la pression atmosphérique, forçant le liquide à entrer dans l’écran. Après le remplissage, le trou du joint est scellé séparément.
Alternativement, les cristaux liquides peuvent être déposés sur la plaque inférieure avant l’assemblage. Cette technologie, appelée technologie ODF, nécessite une machine d’assemblage sous vide.
Fixation du polariseur
Après un nettoyage approprié de la surface, les films polariseurs sont fixés parallèlement à la direction de frottement de la couche de polyimide correspondante, à l’avant et à l’arrière du panneau LCD. C’est la dernière étape de la fabrication principale du LCD.
Nettoyage
Plusieurs étapes de nettoyage sont nécessaires pendant le processus de fabrication du LCD : nettoyage initial des plaques de verre, nettoyage avant pulvérisation des entretoises (après frottement), nettoyage avant la fixation des polariseurs, etc. Le nettoyage par ultrasons est fréquemment utilisé pour ces applications.
Inspection
L’inspection des résultats du processus est requise après plusieurs phases de production. L’inspection finale est cependant la plus importante. Dans de nombreux cas, elle est réalisée manuellement, mais il existe désormais aussi des machines d’inspection automatiques.
