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L'électronique organique imprimée : pour une industrie électronique durable qui répond aux nouveaux besoins de société

05/07/2011

L'électronique organique imprimée est une technologie de rupture basée sur des travaux de recherche démarrés il y a plus d'une dizaine d'années, visant à développer les propriétés conductrices et semi-conductrices des matériaux polymères issus de la chimie organique (d'où le terme d'électronique organique). Ces matériaux, sous forme liquide , sont déposés avec des équipements d'impression de grande surface et à haute cadence (d'où le terme d'électronique imprimée), tels que la sérigraphie et l'héliogravure. On utilise également le terme d'électronique de grande surface (OLAE Organic Large Area Electronics), ou de Plastic Electronics.

Durant les dix dernières années, les plus grands groupes de la chimie organique ont investi des sommes considérables pour développer ces nouveaux matériaux, attirés par les propriétés uniques de l'électronique imprimée : grande surface d'émission ou de réception, fine, légère, souple et bientôt transparente. Cette technologie permet en effet le développement de multiples applications pour de nombreux marchés : les écrans et l'éclairage avec les technologies OLED (Organic Light Emitting Diodes), la génération et le stockage d'énergie avec le photovoltaïque organique et les batteries imprimées, les marchés industriels et électronique grand public avec les capteurs organiques.

Les premières études de marché prédisent un futur brillant pour ces nouvelles technologies, avec un chiffre d'affaires total similaire à l'industrie du semiconducteur d'ici une quinzaine d'années.

L'OE-A (Organic Electronics Association) regroupe déjà plus de 165 membres d'une vingtaine de pays, représentant l'ensemble de la chaîne de valeur : organismes R&D, fournisseurs de matériaux, fournisseurs d'équipements, fabricants de dispositifs électroniques et intégrateurs. Des conférences spécifiques comme Printed Electronics Europe, LOPE-C et Plastic Electronics attirent plusieurs centaines de participants. Les Rencontres de l'Electronique Imprimée organisées ce printemps à Paris ont connu un beau succès.

Positionnées comme les futurs relais de croissance de l'électronique européenne, les nouvelles sociétés de l'électronique organique considèrent avec attention comment elles peuvent répondre aux enjeux sociétaux de demain.

Le respect de l'environnement  :

L'électronique imprimée est une industrie à faible empreinte de carbone, visant à utiliser des solutions de dépôt de matériaux à température et air ambiants, avec des unités de fabrication (salle blanche) typiquement de classe 10 000, avec des consommations énergétiques et d'eau réduites. L'électronique organique est également basée sur des produits avec très peu d'étapes process (moins d'une dizaine typiquement).

Cette électronique est également basée sur des matériaux de synthèse de la chimie organique, non toxiques et déposés en très faible quantités (représentant de l'ordre du gramme par mètre carré pour des épaisseurs de quelques dizaines de nanomètres). Elle utilise des supports plastique et verre qui peuvent être recyclés.

La réduction d'énergie :

L'électronique organique peut contribuer activement aux nouvelles demandes de réduction d'énergie par l'introduction de nouveaux capteurs dans les objets quotidiens.

On peut illustrer ces applications avec ISORG, nouvelle société essaimée du CEA de Grenoble qui développe des photo-détecteurs et capteurs d'image en électronique organique sur supports verre et plastique.

Ces détecteurs pourront s'intégrer dans les écrans de nombreux produits de l'électronique grand public (comme les téléviseurs, les ordinateurs et tablettes) pour mesurer la lumière ambiante de manière précise, contrôler l'éclairage de ces écrans et réduire ainsi leur consommation électrique. Ces capteurs pourront également s'intégrer dans les vitrages de bureaux et commerces pour mesurer le flux de lumière entrant, contrôler l'éclairage artificiel et réduire la consommation énergétique. Ces nouveaux capteurs ont eux-mêmes une très faible consommation pouvant opérer en capteurs autonomes par recharge en mode photovoltaïque.

Une meilleure utilisation des ressources naturelles et énergétiques :

L'électronique imprimée peut répondre également aux nouvelles demandes de l'industrie de traitement et distribution de l'eau.

Les capteurs optiques organiques de grande dimension permettent la surveillance de fluides de manière précise avec une intégration mécanique aisée (comme par exemple dans des structures tubulaires, grâce à leurs propriétés de finesse et de flexibilité). Ils peuvent permettre d'introduire des contrôles en ligne non invasifs et à coûts réduits.

Ils peuvent être utilisés également dans l'industrie agro-alimentaire pour le contrôle après nettoyage de cuves par mesure optique (spectroscopie).

Ces capteurs optiques peuvent être également utilisés pour la mesure de compteurs électriques pour le développement de nouveaux services pour le particulier et le fournisseur d'énergie (thématiques du smart metering et du smart grid).

L'accès aux équipements de santé :

L'électronique organique peut également se positionner comme nouvelle technologie offrant des perspectives de réduction de coût à des équipements existants et donc de permettre l'accès aux soins à de nouvelles populations mondiales des pays émergents.

Des études ont été démarrées en particulier dans le domaine des capteurs optiques organiques pour les équipements d'imagerie médicale (imagerie rayons X).

Des interfaces plus intuitives pour les objets quotidiens :

L'électronique organique permet enfin la conception de nouvelles interfaces sans contact pour les objets quotidiens comme les jouets, l'électronique grand public et l'électroménager.

Les capteurs optiques organiques d'ISORG permettent par exemple la détection de proximité ou de mouvement autour d'une surface et peuvent être combinés à des technologies de signalétique comme les LED imprimées. Ils peuvent par exemple être utilisés par les jeunes enfants pour interagir avec le son, la lumière et des contenus multimédias sans souris.

ISORG a réalisé un démonstrateur preuve de concept, le Magic Pad, illustrant comment ces nouvelles technologies peuvent être des designs et des usages innovants.

Les dossiers du SITELESC, Juillet 2011 http://www.sitelesc.fr/Portal_html/Les-dossiers-du-sitelesc/index.html