Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Le problème des diodes électroluminescentes organiques (OLED) et des microbatteries à base d’une technologie lithium réside en leur dégradation rapide en présence des gaz oxydants de l’atmosphère, eau et oxygène. Des technologies d’encapsulation avancées sont donc développées afin de proposer des niveaux barrière aux gaz très élevés et permettre la réalisation de dispositifs de nouvelle génération : plus fiables, flexibles ou conformables et moins chers. La technologie ALD (Atomic Layer Deposition) est très bien adaptée à la réalisation de couches barrières pour ces circuits.
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Tony MAINDRON : Chercheur CEA-LETI - MINATEC Campus-Univ. Grenoble Alpes, 17 rue des Martyrs, Grenoble, France.
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Messaoud BEDJAOUI : Chercheur CEA-LETI - MINATEC Campus-Univ. Grenoble Alpes, 17 rue des Martyrs, Grenoble, France.
INTRODUCTION
Les applications des circuits en couches minces sont nombreuses aujourd’hui et touchent toutes les disciplines de la microélectronique : les OLED (Organic Light Emitting Diode) pour l’affichage et l’éclairage, les OPV (Organic PhotoVoltaics) pour la récupération d’énergie solaire, ou les OPD (Organic PhotoDiode) pour la photodétection, les OTFT (Organic Thin Film Transistor) pour l’électronique ou encore les microbatteries pour le stockage d’énergie. Quel que soit le dispositif visé, basé sur l’intégration de semi-conducteurs organiques ou inorganiques, un des problèmes majeurs réside dans la grande sensibilité des composants à l’atmosphère respirable, notamment à l’oxygène et la vapeur d’eau.
L’encapsulation de produits commerciaux est réalisée grâce à l’emploi de capots en verre scellés hermétiquement sous gaz inerte autour des dispositifs par le biais d’un frittage laser du verre. Toutefois, cette solution revêt de nombreux défauts tels que le coût, la logique du procédé, ou la perte de flexibilité. Les technologies employant des couches minces barrières aux gaz ont donc été développées afin de remplacer les capots rigides. La technologie ALD fait partie des technologies permettant d’accéder à des niveaux barrières très élevés, caractérisés par des WVTR (Water Vapour Transmission Rates) très faibles. Le présent article décrit l’application de la technologie ALD pour l’encapsulation de dispositifs OLED puis des microbatteries. Les spécificités liées à chacun des dispositifs électroniques seront ainsi abordées.
Un tableau de sigles est présenté en fin d’article.
Domaine : Technologies d’affichage et génération d’électricité
Degré de diffusion de la technologie : Croissance
Technologies impliquées : OLED, Microbatteries, Couches minces, ALD
Domaines d’application : Affichage (display), Éclairage, Énergie
Principaux acteurs français :
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Pôles de compétitivité : Minalogic
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Centres de compétence : CEA-LETI
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Industriels : MicroOLED, Astron-Fiamm Safety, ST MicroElectronics
Autres acteurs dans le monde :
Samsung, LG, Merck, Panasonic, Novaled, Sumitomo, Universal Display Corporation, Osram, Konica Minolta, Sony
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Technologie ALD pour l’encapsulation des microbatteries
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2. Technologie ALD pour l’encapsulation des OLED
2.1 Technologie des OLED
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Depuis l’élaboration de la première diode organique électroluminescente OLED par une équipe de Kodak , la voie de l’électronique organique a été grandement ouverte. La grande différence entre l’électronique organique et l’électronique silicium repose sur l’échelle des réalisations. En effet, si l’électronique silicium a depuis toujours couru après la réduction de la taille des transistors, ou down-sizing, l’électronique organique a, quant à elle, une vocation plutôt « grande surface ». On le voit par exemple dans le cas des télévisions ou de la réalisation de panneaux photovoltaïques de grande surface. Dans ces deux cas, les OLED et les OPV se placent alors en concurrents directs des technologies LCD et photovoltaïque silicium, respectivement. Le tournant commercial a déjà démarré pour les écrans, puisque la technologie OLED est omniprésente dans certains smartphones et dans certains écrans de télévision à grande taille (Samsung, LG principalement). À l’inverse, les technologies OPV, OPD et OTFT ont encore peu de légitimité commerciale en 2015. Les faillites de la société Konarka en 2012 et de Disasolar en France en 2015 en constituent des preuves. Aujourd’hui, en Allemagne, la société Heliatek continue de produire des panneaux photovoltaïques, alors que Plastic Logics propose des matrices actives à base de transistors organiques (OTFT), notamment pour des applications d’affichage électrophorétique. La société ISORG en France propose des cellules de types OPD pour des applications requérant un très bas coût.
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Le down-sizing de composants organiques peut toutefois être mis en avant dans la réalisation d’afficheurs particuliers que sont les écrans miniatures, ou microdisplays. Récemment aussi, une technologie d’imageurs organiques a été démontrée par Panasonic et Fujifilm. Dans ces deux derniers cas, la taille des pixels tombe dans le domaine du micron, mais c’est bel et bien le circuit CMOS en dessous qui définit la taille, les...
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Technologie ALD pour l’encapsulation des OLED
BIBLIOGRAPHIE
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