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Les imprimés
                            électroniques:
Une révolution technologique en marche et pleine
    de promesses pour les industries graphiques




                                   Présenté par : Christine Canet
     Grande conférence 2011 de Flexographie - 17 novembre 2011
Sommaire


1.   Introduction (Mise en contexte)
2.   La place de l’imprimerie
3.   Les spécificités et les obstacles à
     surmonter
4.   Conclusion


                                       2
1. Introduction
Mise en contexte
Définition
Imprimé électronique,       encore   appelé
imprimé intelligent:
•   Dépasse les limites traditionnelles de
    l’imprimé conventionnel via l’ajout de
    fonctionnalités
•   Effectue des actions en tant que parties
    d’un produit ou est intégré dans des
    systèmes d’informations plus vastes
                                           4
Résultante de la convergence de deux
               secteurs




                      Source : pmTuc, A. Hübler 2005   5
Caractéristiques générales
•   Les imprimés électroniques peuvent être:
    –   Organiques (les plus prometteurs ….)
    –   Ou inorganiques

•   Mais ceux qui sont les plus prometteurs sont
    les  Imprimés       Électroniques Organiques
    (OPE), car ils sont :
    –   Minces … cf. très minces
    –   Ultra-légers
    –   Flexibles
    –   Et en accord avec          une   stratégie   de
        développement durable!
                                                      6
Pourquoi tant d’espoirs dans les OPEs?




                       Source : pmTuc, A. Hübler 2007
                                                        7
Les types d’imprimés électroniques

4 grandes catégories:
•   Fonctionnalités électriques
•   Fonctionnalités logiques
•   Capteurs
•   Et les fonctionnalités photoniques


                                         8
Les types d’imprimés électroniques
                             (suite)


Fonctionnalités électriques :
•    Connections directes ou indirectes (i.e.: au-travers d’un
     substrat)
•    Transistors (ex.: OFET: Organic Field Effect Transistor)
     Résistances,
•    Batteries,
•    Antennes,
•    …


                                            Source: PolyIC       9
Les types d’imprimés électroniques
                    (suite)




Fonctionnalités logiques :
•   Mémoire    destinée       à         stocker   des
    données
•   Circuits imprimés




                              Source: Thinfilm      10
Les types d’imprimés électroniques
                      (suite)



Capteurs induisant des changements
réversibles ou irréversibles au contact
de :
•   La lumière,
•   La température,
•   L’humidité,
•   La pression,…

                                Source: Southampton University   11
Les types d’imprimés électroniques
                      (suite)



Fonctionnalités photoniques :
•   Produisant de la lumière :
    –   OLED,
    –   électroluminescence,
    –   thermo-chromique
    –   et électro-chromique
•   Détectant la lumière
                                Source: Acreo

                                                12
En résumé
Des        applications
possibles qui:
•   Impactent        le
    court, moyen     et
    long terme
•   Sont de plus en
    plus abordables
•   S’orientent vers
    une consommation
    de masse




                          Source: OE-A Roadmap 2009   13
Un impact sur tous les continents !!!

  •    Entre 2007 et 2015: 30% de croissance
  •    En 2015:                     278 milliards $Cn
208
milliards
$Cn                                                     292
                                                        milliards
                                                        $Cn




  Source: Neue Verpackung 10.2009                                   14
Et sur
 toutes les
industries!




              Source: OE-A Roadmap 2009   15
2.   La place de l’imprimerie dans le
                monde des imprimés
                        électroniques
Des matériaux aux applications électroniques




                            Source : pmTuc, A. Hübler 2005
                                                             17
Les technologies d’impression face aux procédés de
 fabrication traditionnels des produits électroniques




                                  Source : Fraunhofer Institute 2008
                                                                       18
Intérêt pour les technologies
            d’impression R2R

•   Réduction des coûts de production

•   Développement      de  nouveaux
    produits non réalisables par les
    procédés de fabrication de la
    micro-électronique



                                        19
3. Les spécificités et les
             obstacles à
              surmonter
Les principales caractéristiques

•     Multicouches dont le nombre peut varier
      de 1 à 8 couches


                                                    Optical      OFET      OROM                              Sensors /
                       Organic                                                      Thin film                             Pressure
                                         Flexible effects at   (Organic (Optical                            Captors for
    Type      RFID   photovoltaic   OLED                                            batteries Bio sensors                 captors
                                         displays nanometric field effect read-only                          the food
                        cells                                                        (green)                               (piezo)
                                                     scale   transistor) memory)                             industry


Number of
layers (w/o    4     4    3    5     7        8         2           4         1       3à6        1à5            1            3
 substrate)




                                                                                   © ICGQ 2011
                                                                                                                              21
Exemple typique de structure
         générique




                   Source : HowStuffWorks 2005
                                                 22
Des spécifications représentant tout un défi
 Spécifications     Imprimés électroniques Imprimés
                                           conventionnels
 Registre           Inférieur à 20 microns   Traditionnellement
                                             de l’ordre de 50 à
                                             100 microns
 Épaisseur des      De 100 à 300             Minimum 1 micron
 couches            nanomètres
 Registre entre     1 à 5 microns            +/- 5 microns
 couches
 Régularité de la   Critique                 n/a
 couche déposée
 Matière            Influence le profil de   Optimisée pour le
 imprimante         surface (et donc les     cout et les procédés
                    propriétés)


 Pureté chimique    Critique                 n/a
                                                                    23
                                             © ICGQ 2011
Un impact sur tous les secteurs




                      Source : IdTechEx 2007
                                               24
Les principaux obstacles relatifs à la mise
         en oeuvre de la flexographie rotative


•   Le registre
•   Les moyens de contrôle à mettre en œuvre
•   Mais aussi des incompatibilités existant
    entre les plaques photopolymères et les
    solvants utilisés


                                               25
Capacité à imprimer des détails de
                       taille nano




                      Source: ObservatoryNano April 2010   26
Sur quelle machine?




                      Source VTT   27
Conclusion
Les imprimés électroniques: une
       chance pour les imprimeurs?

•   C’est d’abord une question de définition
•   Si imprimer consiste – avant tout - à déposer une
    matière imprimante (pas forcément colorée) en
    quantités précises à un endroit précis sur un
    support quelconque …
       … Alors c’est probablement une chance pour les
       imprimeurs, les fabricants de presse, les fabricants
       de consommables et bien d‘autres!


                                                         29
Les industries graphiques et les
           révolutions technologiques …
   25
 Degré d'innovation
   24
   23
   22
   21
   20
   19
   18
   17
   16
   15
   14
   13                                                                 Impression            Impression            CIP4
   12                                                                 rotative et à plat    numérique
   11                                              Apparition de la
   10
    9     Technique                                flexographie
    8
                                 Apparition de
          d'impression
    7                            l'offset
          industrielle avec
    6
    5     Gutenberg                                                   Marché grand public                 Mailing direct
    4
    3     Livres imprimés
                                             Emballage
    2
                                             imprimé                                                      Techniques
    1
    0                                                                                                     Marché
           1500        1600   1700       1870       1890       1950      1995        2005   2010         2020




Graphique inspiré de pmTuc, A. Hübler 2005                                                                               30
Les industries graphiques et les
           révolutions technologiques …
   25
 Degré d'innovation
   24
   23
   22
   21
   20
   19
   18
   17
   16
                 Tout ce qui peut être recouvert d’encres de couleur est d’ores et déjà
   15
   14                                               imprimé!
   13
   12
   11
   10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
          1500        1600   1700     1870   1890   1950   1995   2005   2010   2020




Graphique inspiré de pmTuc, A. Hübler 2005                                             31
Les industries graphiques et les
           révolutions technologiques …
  25
 Degré d'innovation
  24
  23
  22
  21
  20
  19
  18         L’imprimerie semble avoir atteint son
  17
  16         niveau de saturation: il n’y a plus de large
  15
  14         domaine      d’applications      imprimées
  13
  12         conventionnelles à explorer
  11
  10
   9
   8
   7
   6
   5
   4
   3
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   1
   0
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Graphique inspiré de pmTuc, A. Hübler 2005                                             32
Les industries graphiques et les
          révolutions technologiques …

 Degré d'innovation
   25
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  23
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  22
   20
  21
   19
  20
   18
  19                       Toutes les fonctionnalités électroniques
   17
  18
  17
   16                      seront ajoutées à des imprimés que nous
  16
   15
  15
   14                      produisons déjà
  14
   13
  13
   12
  12
   11
  11
   10
  109
   98
   87
   76
   65
   54
   43
   32
   21
   10
   0
  -1       1500     1600     1700   1870     1890   1950   1995   2005   2010   2020
  -2
                                                                                       Années
Graphique inspiré de pmTuc, A. Hübler 2005                                                      33
Impact sur le marché




              Source: ObservatoryNano April 2010   34
SourcePrintToCenter 2010   35
Merci!

   ccanet@icgq.qc.ca




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Imprimes electroniques un_second_souffle_pour_l_imprimerie

  • 1. Les imprimés électroniques: Une révolution technologique en marche et pleine de promesses pour les industries graphiques Présenté par : Christine Canet Grande conférence 2011 de Flexographie - 17 novembre 2011
  • 2. Sommaire 1. Introduction (Mise en contexte) 2. La place de l’imprimerie 3. Les spécificités et les obstacles à surmonter 4. Conclusion 2
  • 4. Définition Imprimé électronique, encore appelé imprimé intelligent: • Dépasse les limites traditionnelles de l’imprimé conventionnel via l’ajout de fonctionnalités • Effectue des actions en tant que parties d’un produit ou est intégré dans des systèmes d’informations plus vastes 4
  • 5. Résultante de la convergence de deux secteurs Source : pmTuc, A. Hübler 2005 5
  • 6. Caractéristiques générales • Les imprimés électroniques peuvent être: – Organiques (les plus prometteurs ….) – Ou inorganiques • Mais ceux qui sont les plus prometteurs sont les Imprimés Électroniques Organiques (OPE), car ils sont : – Minces … cf. très minces – Ultra-légers – Flexibles – Et en accord avec une stratégie de développement durable! 6
  • 7. Pourquoi tant d’espoirs dans les OPEs? Source : pmTuc, A. Hübler 2007 7
  • 8. Les types d’imprimés électroniques 4 grandes catégories: • Fonctionnalités électriques • Fonctionnalités logiques • Capteurs • Et les fonctionnalités photoniques 8
  • 9. Les types d’imprimés électroniques (suite) Fonctionnalités électriques : • Connections directes ou indirectes (i.e.: au-travers d’un substrat) • Transistors (ex.: OFET: Organic Field Effect Transistor) Résistances, • Batteries, • Antennes, • … Source: PolyIC 9
  • 10. Les types d’imprimés électroniques (suite) Fonctionnalités logiques : • Mémoire destinée à stocker des données • Circuits imprimés Source: Thinfilm 10
  • 11. Les types d’imprimés électroniques (suite) Capteurs induisant des changements réversibles ou irréversibles au contact de : • La lumière, • La température, • L’humidité, • La pression,… Source: Southampton University 11
  • 12. Les types d’imprimés électroniques (suite) Fonctionnalités photoniques : • Produisant de la lumière : – OLED, – électroluminescence, – thermo-chromique – et électro-chromique • Détectant la lumière Source: Acreo 12
  • 13. En résumé Des applications possibles qui: • Impactent le court, moyen et long terme • Sont de plus en plus abordables • S’orientent vers une consommation de masse Source: OE-A Roadmap 2009 13
  • 14. Un impact sur tous les continents !!! • Entre 2007 et 2015: 30% de croissance • En 2015: 278 milliards $Cn 208 milliards $Cn 292 milliards $Cn Source: Neue Verpackung 10.2009 14
  • 15. Et sur toutes les industries! Source: OE-A Roadmap 2009 15
  • 16. 2. La place de l’imprimerie dans le monde des imprimés électroniques
  • 17. Des matériaux aux applications électroniques Source : pmTuc, A. Hübler 2005 17
  • 18. Les technologies d’impression face aux procédés de fabrication traditionnels des produits électroniques Source : Fraunhofer Institute 2008 18
  • 19. Intérêt pour les technologies d’impression R2R • Réduction des coûts de production • Développement de nouveaux produits non réalisables par les procédés de fabrication de la micro-électronique 19
  • 20. 3. Les spécificités et les obstacles à surmonter
  • 21. Les principales caractéristiques • Multicouches dont le nombre peut varier de 1 à 8 couches Optical OFET OROM Sensors / Organic Thin film Pressure Flexible effects at (Organic (Optical Captors for Type RFID photovoltaic OLED batteries Bio sensors captors displays nanometric field effect read-only the food cells (green) (piezo) scale transistor) memory) industry Number of layers (w/o 4 4 3 5 7 8 2 4 1 3à6 1à5 1 3 substrate) © ICGQ 2011 21
  • 22. Exemple typique de structure générique Source : HowStuffWorks 2005 22
  • 23. Des spécifications représentant tout un défi Spécifications Imprimés électroniques Imprimés conventionnels Registre Inférieur à 20 microns Traditionnellement de l’ordre de 50 à 100 microns Épaisseur des De 100 à 300 Minimum 1 micron couches nanomètres Registre entre 1 à 5 microns +/- 5 microns couches Régularité de la Critique n/a couche déposée Matière Influence le profil de Optimisée pour le imprimante surface (et donc les cout et les procédés propriétés) Pureté chimique Critique n/a 23 © ICGQ 2011
  • 24. Un impact sur tous les secteurs Source : IdTechEx 2007 24
  • 25. Les principaux obstacles relatifs à la mise en oeuvre de la flexographie rotative • Le registre • Les moyens de contrôle à mettre en œuvre • Mais aussi des incompatibilités existant entre les plaques photopolymères et les solvants utilisés 25
  • 26. Capacité à imprimer des détails de taille nano Source: ObservatoryNano April 2010 26
  • 27. Sur quelle machine? Source VTT 27
  • 29. Les imprimés électroniques: une chance pour les imprimeurs? • C’est d’abord une question de définition • Si imprimer consiste – avant tout - à déposer une matière imprimante (pas forcément colorée) en quantités précises à un endroit précis sur un support quelconque … … Alors c’est probablement une chance pour les imprimeurs, les fabricants de presse, les fabricants de consommables et bien d‘autres! 29
  • 30. Les industries graphiques et les révolutions technologiques … 25 Degré d'innovation 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 Impression Impression CIP4 12 rotative et à plat numérique 11 Apparition de la 10 9 Technique flexographie 8 Apparition de d'impression 7 l'offset industrielle avec 6 5 Gutenberg Marché grand public Mailing direct 4 3 Livres imprimés Emballage 2 imprimé Techniques 1 0 Marché 1500 1600 1700 1870 1890 1950 1995 2005 2010 2020 Graphique inspiré de pmTuc, A. Hübler 2005 30
  • 31. Les industries graphiques et les révolutions technologiques … 25 Degré d'innovation 24 23 22 21 20 19 18 17 16 Tout ce qui peut être recouvert d’encres de couleur est d’ores et déjà 15 14 imprimé! 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1500 1600 1700 1870 1890 1950 1995 2005 2010 2020 Graphique inspiré de pmTuc, A. Hübler 2005 31
  • 32. Les industries graphiques et les révolutions technologiques … 25 Degré d'innovation 24 23 22 21 20 19 18 L’imprimerie semble avoir atteint son 17 16 niveau de saturation: il n’y a plus de large 15 14 domaine d’applications imprimées 13 12 conventionnelles à explorer 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1500 1600 1700 1870 1890 1950 1995 2005 2010 2020 Graphique inspiré de pmTuc, A. Hübler 2005 32
  • 33. Les industries graphiques et les révolutions technologiques … Degré d'innovation 25 24 25 23 24 22 23 21 22 20 21 19 20 18 19 Toutes les fonctionnalités électroniques 17 18 17 16 seront ajoutées à des imprimés que nous 16 15 15 14 produisons déjà 14 13 13 12 12 11 11 10 109 98 87 76 65 54 43 32 21 10 0 -1 1500 1600 1700 1870 1890 1950 1995 2005 2010 2020 -2 Années Graphique inspiré de pmTuc, A. Hübler 2005 33
  • 34. Impact sur le marché Source: ObservatoryNano April 2010 34
  • 36. Merci! ccanet@icgq.qc.ca 36