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Encapsuler pour gagner en longévité

Philippe Passebon

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Malgré toutes leurs qualités, les circuits et semi-conducteurs organiques ont une faille : leur dégradation rapide liée à l'oxydation. Fragile et rigide, le verre trouve ses limites et doit être remplacé par des matériaux d'encapsulation nouvelle génération, souples, et compatibles avec les procédés d'impression de l'électronique organique.

Un conférencier déroule et réenroule à l'envi un écran souple sur lequel des images défilent. Mais au fil des heures, des points noirs envahissent l'écran. Au bout de plusieurs heures, il est bon à jeter la poubelle ! Ce scénario est bel et bien celui que subit un écran flexible Oled mal protégé. En fait, l'apparition progressive des trous noirs est symptomatique d'un problème originel de l'électronique organique. Son extrême sensibilité à son environnement extérieur, à commencer par les oxydants tels que l'eau, la vapeur d'eau ou le dioxygène qui impacte crucialement sa durée de vie. En outre, les composants sont sensibles aux fortes températures et photo-oxydables aux rayons ultraviolets du soleil. La raison de cette sensibilité ? « Quand ils absorbent un gaz oxydant, le gap électronique des semi-conducteurs organiques change, et avec lui les propriétés optiques attendues », répond Jacques Kools, directeur et fondateur d'Encapsulix. Née en 2008, la société travaille sur de nouveaux procédés d'encapsulation pour les composants de l'électronique organique. Objectif : protéger des agressions extérieures les matériaux sensibles grâce une couche d'un matériau « barrière » aux gaz.

Le besoin de films hautement barrières transparents

L'encapsulation n'est pas nouvelle pour les électroniciens. Les électrodes métalliques, par exemple, pâtissent aussi de cette sensibilité aux gaz. Transparent et disposant d'excellentes propriétés barrières contre les gaz, le verre est l'encapsulant utilisé traditionnellement. Corning détient plus de 80 % du marché du verre de protection trempé en 2014 avec son verre « Gorilla Glass ». L'Américain utilise un procédé de fabrication qui remplace les ions de sodium du verre par des ions de potassium, plus grands, créant davantage de compression à la surface du matériau. Plus résistant aux rayures, le verre n'en reste pas moins sensible aux chocs. Surtout, il est rigide, donc peu adapté aux nouvelles applications flexibles. Enfin, l'encapsulation par capot de verre n'est pas compatible avec la logique même de l'électronique imprimée : la production en continu des dispositifs par impression. D'où le besoin de films hautement barrières transparents, flexibles et industrialisables à un coût raisonnable. Un marché estimé à 850 millions de dollars à l'horizon 2026 rien que pour l'électronique organique, selon une étude réalisée par le bureau d'études spécialisé dans les technologies émergentes IDTechEx.

Les technologies d'affichage Oled tirent particulièrement en avant le développement de l'encapsulation souple. Elles nécessitent des ultra hautes barrières (UHB), laissant passer moins d'un microgramme d'eau par mètre carré et par jour, soit moins qu'une goutte d'eau pendant un mois sur une surface grande comme un terrain de foot ! « Directement sous l'oeil de l'utilisateur,[…]

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