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Présentation
RÉSUMÉ
L'électronique organique est de nos jours sur le devant de la scène scientifique et technique. Parmi les dispositifs les plus courants, les diodes électroluminescentes organiques (OLED) et les cellules photovoltaïques organiques (OPV) ont été largement étudiées. Les OLED sont en particulier commercialisées sous forme d'afficheurs dans les smartphones modernes. Le problème de ces circuits et des semi-conducteurs organiques qui les composent réside en leur dégradation rapide en présence des gaz oxydants de l'atmosphère, eau et oxygène. Cette sensibilité implique des procédés d'encapsulation coûteux, fragiles et rigides (verre). Des technologies d'encapsulation de nouvelle génération sont donc développées afin de proposer des niveaux barrières aux gaz très élevés et permettre la réalisation de dispositifs d'électronique organique de nouvelle génération : moins chers, flexibles ou conformables, moins fragiles.
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Stéphane CROS : PhD Chercheur CEA-LITEN à l'Institut national de l'énergie solaire Laboratoire des technologies pour les modules photovoltaïques, équipe photovoltaïque organique, Le Bourget du Lac, France
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Tony MAINDRON : PhD Chercheur CEA-LETI Département optique et photonique/Laboratoire des composants pour la visualisation, Grenoble, France
INTRODUCTION
L'électronique organique est depuis quelques années sur le devant de la scène scientifique et technique. Parmi les dispositifs les plus courants, les diodes électroluminescentes organiques (OLED) et les cellules photovoltaïques organiques (OPV) ont été largement étudiées, les OLED étant aujourd'hui en particulier commercialisées sous forme d'afficheurs dans les smartphones modernes. Le problème de ces circuits et des semi-conducteurs organiques qui les composent réside en leur dégradation rapide en présence des gaz oxydants de l'atmosphère, eau et oxygène. Cette sensibilité implique des procédés d'encapsulation coûteux, fragiles et rigides (verre). Des technologies d'encapsulation de nouvelle génération sont donc développées afin de proposer des niveaux barrières aux gaz très élevés et permettre la réalisation de dispositifs d'électronique organique de nouvelle génération : moins chers, flexibles ou conformables, moins fragiles.
Organic electronics has emerged in the 1980's and is today a well-developed discipline in the scientific world. Among the most common devices, Organic Light Emitting Diodes (OLEDs) and Organic PhotoVoltaic cells (OPV) have been widely studied : the OLED technology is already marketed today as OLED-based displays that can be found in modern smartphones. The problem with these circuits and organic semiconductors in general lies in their rapid degradation in case of contact with oxidizing gases of the atmosphere, water and oxygen. Therefore, efficient encapsulation processes are needed to achieve sufficient reliability and lifetime. Up to now, complex and expensive glass encapsulation methods have been used. To circumvent these issues, new encapsulation processes have been developed to achieve reliable, low cost, flexible, conformable and less brittle organic-based products.
Encapsulation, perméation, couches minces, durée de vie, électronique organique
Encapsulation, permeation, thin film barriers, lifetime, organic electronic
Domaine : Électronique organique
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Dépôt sous vide, enduction, couches minces, mesure barrière
Domaines d'application : OLED, OPV, OPD, OTFT, électronique organique, plasturgie
Principaux acteurs français :
Pôles de compétitivité : Minalogic, Plastipolis
Centres de compétence : OMNT ( http://www.omnt.fr/index.php/fr), OEA ( http://oea.vdma.org/en_GB/), AFELIM ( http://www.afelim.fr/)
Industriels : MicroOLED, Encapsulix, Astron-Fiam Safety (Blackbody), Armor, Disa Solar
Autres acteurs dans le monde : OSRAM, Philips, Heliatek, Fraunhofer, TNO, UDC, Samsung, LG, Sony, Panasonic, Konika Minolta, Holst Centre
Contact : [email protected] ; [email protected]
L'expertise technique et scientifique de référence
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Contexte5. Perspectives et évolutions
Les technologies d'encapsulation innovantes permettent la réalisation de dispositifs de nouvelle génération optimisés en termes de performances, durée de vie et fonctionnalité (flexibilité, formabilité). Les technologies barrières aux gaz décrites dans ce document sont pour la plupart en phase de développement, parfois avancé et proche de l'aboutissement industriel. Quelques solutions commerciales existent à ce jour ; elles sont apparues ces toutes dernières années.
La croissance du marché des technologies hautes et ultra hautes barrières est fortement liée à celle des produits pour lesquels elles sont vitales. Ces produits utilisent ou utiliseront pour la plupart des composants organiques tels les OLED, OPV, OPD, OTFT, etc. Les applications futures des technologies barrières HB et UHB sont déjà illustrées par l'utilisation croissante des écrans OLED et la perspective d'applications nouvelles en rupture par rapports aux technologies actuelles (flexibilité, robustesse, légèreté...).
Le choix des matériaux d'encapsulation HB ou UHB repose essentiellement sur un critère coût/performance. Ainsi, chaque application requiert une évaluation du requis d'encapsulation (propriétés barrières aux gaz, mécaniques (flexibilité, formabilité, stabilité, etc.)) afin de choisir la solution la mieux adaptée. Le choix des matériaux est également fortement lié au procédé de mise en œuvre de l'encapsulation qui doit rester cohérent avec celui de réalisation du dispositif à encapsuler.
Les développements futurs amèneront probablement une baisse du coût des matériaux et procédés. En parallèle, les instruments de mesure des propriétés barrières connaîtront des avancées importantes afin de mieux répondre aux attentes des utilisateurs et producteurs de matériaux HB et UHB, notamment sur le plan du temps et de la fiabilité de la mesure, afin de pouvoir certifier les performances des matériaux et garantir la durée de vie des dispositifs encapsulés.
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BIBLIOGRAPHIE
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