Soucieux de démontrer, depuis ces deux dernières années, l'étendue des possibilités techniques des écrans LCD à matrice active en silicium polycristallin à basse température ou LTPS (Low Temperature PolySilicon), les concepteurs viennent de franchir une étape supplémentaire en dévoilant un prototype couleur transmissif de 2,4 pouces de diagonale intégrant directement sur le substrat en verre de l'écran la fonction tactile. Ils emploient, pour cela, un nouveau concept d’écrans systèmes appelé SOG (System On Glass) [56]. Ce dernier est rendu possible grâce à la mobilité électronique très élevée du silicium polycristallin à basse température (200 fois supérieure à celle du silicium amorphe dans les matrices actives conventionnelles). Cette technique très avancée autorise l'intégration directe sur le verre de l'écran, différentes fonctions électroniques liées à l'affichage ainsi que certains circuits périphériques. En l'occurrence, ce prototype intègre des photocapteurs ainsi que des fonctions de traitement du signal comme il est illustré par la figure.I.25.
Ainsi, l'afficheur LCD agit comme s'il disposait d'une dalle tactile où les capteurs phoniques détectant l'ombre d'un doigt ou une empreinte digitale venant se poser sur l'écran tandis que la fonction traitement du signal localise son emplacement. ce prototype, qui présente par ailleurs une définition élevée (240 x 320 pixels) et une gamme de 65 000 couleurs, ouvre la voie vers des afficheurs plus minces, plus légers et plus fiables à titre d’exemple une carte personnelle doté d’un capteur d’empreinte digitale intégré.
De plus, cette technologie pourrait concurrencer les dalles résistives, très utilisées dans ce genre d'applications.
46 En conséquence, la technologie d'intégration des circuits imprimés sur une carte (à substrat en verre) ouvre de plus en plus la voie à de nouvelles applications extrêmement compactes telles que les équipements de télécommunication mobile (permettant l'affichage de signaux vidéo), les ordinateurs portables ou tout autre appareil numérique multimédia.
Grâce à la technologie du silicium à grain continu ou CGS (Continuous Grain Silicon), développée par la société Sharp [56], les électrons se déplacent 600 fois plus vite qu'avec du silicium amorphe utilisé jusque-là dans les écrans LCD, ce qui offre une résolution et une échelle de contraste plus importantes dans les systèmes électroniques actuels.
Notons que le procédé CGS consiste à appliquer le silicium directement sur la plaque de verre sous forme de cristaux uniformes de grandes tailles dont la mobilité des porteurs est nettement supérieure comparée au silicium amorphe ou polycristallin. De plus, l’introduction de ce matériau a permis la réalisation de transistors en couches minces de
Fig.I.25. Prototype d’un écran SOG intégré sur verre avec photocapteur et des fonctions de traitements [56]
47 composants à structures submicroniques (L< 1 µm).
Cette technologie développée par Sharp d’écran unique intègre en plus d’une dalle TFT poly-Si, offrant une haute résolution graphique (1400x1050) pixels [57], une luminosité et un contraste optimums en toutes circonstances, un microprocesseur 8 bits (8MHZ) doté d’une mémoire vidéo, des circuits audio, driver numériques et un interface de contrôle graphique. Ce dispositif à éminentes performances garantit des graphismes et des effets visuels de haute qualité. De plus, un capteur de mouvement intégré détecte l’orientation de l’écran et ajuste automatiquement l’affichage en conséquence (voir Fig.I.26).
Ces futurs écrans devraient être une réponse à une technologie candidate d’une industrialisation de produits nomades de type microportables, radiotéléphones et autres. Cependant, ils exigent un afficheur idéal qui associent plusieurs fonctionnalités telles que : minceur, légèreté, compacité, robustesse, haute résolution et consommation réduite.
Conclusion :
La réalisation des produits manufacturables, qui relie des performances acceptables avec des techniques facilement exploitables, est devenue le but primordial à atteindre dans les domaines de recherche et de développement des composants électroniques.
Fig.I.26. Prototypes d’écran SOG intégré sur verre avec microprocesseur et d’autres interfaces [57]
48 course à la performance, l’approche dans le cas des écrans plats est différente, puisqu’il est demandé à la fois de réaliser des dispositifs de grande taille et à faible coût.
Ces contraintes d’ordre économique et scientifique doivent tirer profit des connaissances et technologies acquises dans l’industrie des circuits intégrés et celle des procédés de fabrication des transistors en couches minces ou TFTs (Thin Films Transistors) en particulier.
Dans ce chapitre introductif, nous avons exposé un état de l’art des diverses technologies actuelles et concurrentes du transistor en couche mince et ses multiples applications, allant de la technologie des cristaux liquides ou LCD (Liquide Crystal Display) à celle des diodes électroluminescentes organiques ou OLD (Organic Light-Emitting Diode), jusqu’à la technique des écrans systèmes SOG (System On Glass).
Nous avons pris en charge l’étude physique et électrique de ce transistor en couche mince ou TFT (Thin Film Transistor) à base de polysilicium (TFT en poly-Si) qui constitue l’élément essentiel (pixel) de commutation et de commande des circuits d’adressage des matrices actives AMLCD (Active Matrix Liquide Crystal Display) et AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode). L’historique de ces matrices, leur principe ainsi que leur modes de fonctionnement ont étéprésentés.
Notons que le polysilcium est le matériau de base dans la réalisation de ce composant, nous avons également présenté une étude descriptive de sa structure cristalline ainsi que de son mode de dépôt.
Enfin, cet état de l’art nous a permis d’introduire la problématique et les objectifs fixés dans le cadre d’une étude de thèse qui vise à modéliser le comportement électrique du TFT à base de Silicium polycristallin.