CH716359A2 - Dispositifs encapsulés avec des matériaux fluides et leur fabrication. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif (1) tel qu'un capteur de pression, comprenant un substrat (10) et au moins une couche liquide (2) disposée sur ledit substrat (10). La couche liquide (2a, 2b,2c) est recouverte d'au moins une couche de revêtement (4) qui est au moins partiellement en contact avec au moins une partie d'au moins une des surfaces de ladite couche liquide. La couche de revêtement (4) peut comprendre plusieurs couches dont l'une au moins est une couche de revêtement organique et/ou inorganique. L'invention est également réalisée par un procédé de revêtement simultané d'une pluralité de substrats. L'invention est également réalisée par un composant de montre ou une montre comprenant le dispositif (1).

Description

Domaine de l'invention

[0001] La présente invention concerne le domaine de l'encapsulation de matériaux fluides sur des objets tridimensionnels. Plus précisément, l'invention concerne les dispositifs comprenant des éléments liquides comportant des couches de revêtement simples et multicouches. L'invention porte également sur des méthodes permettant de réaliser des dispositifs avec de tels éléments liquides. L'invention concerne également les applications de dispositifs comprenant des éléments liquides revêtus, comme les applications horlogères ou électroniques telles que les transistors ISFET.

Contexte de l'invention

[0002] Le dépôt de couches organiques et inorganiques est largement utilisé comme revêtement de protection pour divers composants micromécaniques et électroniques.

[0003] Une couche organique particulièrement intéressante est constituée de polymères de paraxylylène, également appelés parylène. Le parylène est utilisé comme revêtement en couche mince en raison de sa capacité à présenter des propriétés physiques et électriques hautement souhaitables. Comme les revêtements de parylène sont appliqués en couches très fines, la chaleur a tendance à se dissiper rapidement des composants sous-jacents. Les composants revêtus refroidissent donc rapidement et sont moins sujets à une dégradation liée à la température que les composants similaires portant d'autres types de revêtements. En outre, le processus de dépôt de parylène est plus efficace lorsqu'un nombre relativement important de substrats sont revêtus simultanément. Comme on le sait, les propriétés de faible contrainte lors du dépôt permettent également le dépôt sur des liquides. Grâce à la faible couche de contrainte, la géométrie de la structure liquide sous-jacente peut être reproduite avec un haut niveau de reproductibilité.

[0004] L'application d'un revêtement protecteur tel que le parylène sur des structures liquides ne garantit pas que le revêtement est étanche et une perméation du liquide peut apparaître. D'autres revêtements, tels que les revêtements inorganiques, peuvent également être utilisés. Jusqu'à présent, aucun revêtement satisfaisant n'a été fourni qui permette d'assurer une stabilité à long terme et/ou qui puisse apporter une flexibilité de conception telle que des déformations imposées ou des déplacements d'éléments liquides qui pourraient être utiles pour des applications spécifiques en électronique comme les capteurs ou l'ISFETS ou d'autres applications comme les montres.

Résumé de l'invention

[0005] L'objet de l'invention est de fournir des solutions aux limitations des dispositifs de l'art antérieur existants qui comprennent des liquides encapsulés.

[0006] Plus précisément, l'invention est réalisée par le dispositif et le procédé de fabrication décrits dans les revendications.

Brève description des dessins

[0007] La figure 1 illustre une coupe transversale du concept d'emballage de l'invention consistant à appliquer un revêtement sur des arrangements liquides qui ont des angles de contact différents avec un substrat. Le revêtement peut être composé d'une pluralité de couches individuelles ; La figure 2 montre une coupe transversale d'un emballage d'un dispositif comprenant un liquide enduit situé sur un substrat flexible qui peut également être retiré ; La figure 3 montre un dispositif comprenant un réseau de gouttes de liquide revêtues qui est configuré comme un réseau d'éléments micro-optiques ; La figure 4 montre l'application de gouttes de liquide enrobées et d'un canal fluidique disposé sur un élément tridimensionnel de forme complexe ; La figure 5 montre un substrat comprenant un réseau d'éléments liquides revêtus configurés comme des éléments optiques disposés sur une structure de cadran de montre ; La figure 6 montre un substrat comprenant un ensemble d'éléments liquides enduits configurés comme des signes ou des symboles ; La figure 7 montre un substrat comprenant des éléments liquides revêtus disposés sur une base de forme conique ou sensiblement cylindrique ; La figure 8 montre un substrat comprenant un élément liquide revêtu de forme convexe qui est configuré comme une lentille dont la mise au point peut être adaptée en faisant varier la pression du liquide de la lentille ; La figure 9 montre un substrat comprenant des éléments liquides revêtus disposés dans une cavité d'un substrat ; La figure 10 illustre un arrangement liquide qui est recouvert d'un revêtement hybride comprenant deux couches de revêtement ; La figure 11 illustre un arrangement liquide qui comprend deux parties liquides séparées par une couche intermédiaire ; La figure 12 illustre un dispositif comprenant un élément liquide revêtu qui comporte une partie liquide convexe et une partie liquide concave ; La figure 13 illustre un dispositif comprenant un substrat sur lequel est disposé un guide d'ondes optiques liquide, ledit guide d'ondes optiques ayant un séparateur optique en forme de Y ; La figure 14 illustre un dispositif comprenant un élément liquide dont le renflement peut être déplacé par une force externe appliquée à l'élément liquide ; La figure 15 illustre un dispositif comprenant un élément liquide qui est recouvert d'une couche qui comprend un ensemble de structures ; La figure 16 illustre un cadran de montre qui comprend une pluralité d'éléments liquides dont la forme peut être modifiée à un moment prédéterminé. La figure illustre l'apparition du chiffre 3 lorsque le temps est compris entre 3h et 3h59m ; La figure 17 illustre un élément liquide de cadran de montre dont la forme peut être modifiée à un moment prédéterminé. La figure illustre l'élément liquide dans sa forme OFF et sa forme sous la forme du numéro un lorsqu'il est à l'état actif. La figure illustre schématiquement une zone ou un volume sous-jacent dans lequel des moyens sont prévus pour réaliser le changement de forme de l'élément liquide ; La figure 18 illustre un élément liquide de cadran de montre, disposé sur un cadran de montre, dont la forme peut être modifiée à un moment prédéterminé. La figure illustre l'élément liquide dans sa forme ON qui affiche le chiffre trois. La figure illustre schématiquement une cavité ou un réservoir sous-jacent qui est relié par une conduite fluidique configurée pour produire le changement de forme de l'élément liquide en modifiant la pression sur le liquide dans la cavité ou le réservoir. La figure 19 montre l'application sur l'emballage du liquide sur un dispositif sensible comme un capteur de pression ou une électrode de référence (également utilisée pour les ISFET). La cavité est remplie d'un liquide ou d'un gel et est protégée par le revêtement. Le substrat peut être flexible ; La figure 20 illustre un capteur MEMS revêtu selon l'invention.

Description de l'invention

[0008] La présente invention sera décrite par rapport à des modes de réalisation particuliers et en référence à certains dessins, mais l'invention ne s'y limite pas. Les dessins décrits sont uniquement schématiques et non limitatifs. Dans les dessins, la taille de certains des éléments peut être exagérée et ne pas être dessinée à l'échelle à des fins d'illustration. Les dimensions et les dimensions relatives ne correspondent pas à des réductions réelles de la pratique de l'invention.

[0009] Il est à noter que le terme „comprenant“ dans la description et les revendications ne doit pas être interprété comme étant limité aux moyens énumérés ci-après, c'est-à-dire qu'il n'exclut pas d'autres éléments.

[0010] La référence à „un mode de réalisation“ tout au long de la spécification signifie qu'une caractéristique, une structure ou un caractère particulier décrit en relation avec le mode de réalisation est inclus dans au moins un mode de réalisation de l'invention. Ainsi, les expressions „dans un mode de réalisation“ ou „dans une variante“ qui apparaissent à divers endroits de la description ne se réfèrent pas nécessairement toutes au même mode de réalisation, mais à plusieurs. En outre, les particularités, structures ou caractéristiques peuvent être combinées de toute manière appropriée, comme cela apparaîtrait à l'homme du métier à partir de cette divulgation, en un ou plusieurs modes de réalisation. De même, diverses caractéristiques de l'invention sont parfois regroupées en un seul mode de réalisation, une seule figure ou description, afin de rendre la divulgation plus lisible et d'améliorer la compréhension d'un ou de plusieurs des divers aspects inventifs. En outre, bien que certains modes de réalisation décrits ci-après comprennent certaines caractéristiques incluses dans d'autres modes de réalisation, mais pas d'autres, des combinaisons de caractéristiques de modes de réalisation différents sont censées entrer dans le champ de l'invention, provenant de modes de réalisation différents. Par exemple, tous les modes de réalisation revendiqués peuvent être utilisés dans n'importe quelle combinaison. Il est également entendu que l'invention peut être pratiquée sans certains des nombreux détails spécifiques énoncés. Dans d'autres cas, toutes les structures ne sont pas présentées en détail afin de ne pas obscurcir la compréhension de la description et/ou des chiffres.

[0011] Dans le présent document, le terme „liquide“ est défini au sens large et englobe tous les types de liquides mais aussi les gels ou tout matériau pouvant avoir des propriétés partiellement liquides ou gélatineuses. Il n'y a pas de limite au type de liquide qui peut être utilisé.

[0012] Le terme „revêtement“ désigne une couche ou un revêtement appliqué sur une substance telle qu'un liquide qui peut être une goutte ou avoir une forme et/ou une taille quelconque. Le revêtement est de préférence un revêtement à couche solide, mais il peut aussi être un revêtement qui a des propriétés au moins partiellement solides et peut comprendre différentes parties et être partiellement poreux.

[0013] Pour encapsuler le liquide et pour bien le protéger contre la diffusion et/ou pour permettre des structures liquides sur des structures tridimensionnelles complexes, une nouvelle méthode d'encapsulation doit être développée. La technologie permet d'obtenir au moins une des propriétés suivantes des parties liquides revêtues : forte réduction du gonflement ou du dégonflement de la structure liquide ; possibilité de déformer la structure ou l'élément liquide ; possibilité de disposer des structures liquides autonomes sur des substrats flexibles ; application éventuelle sur des renflements ou des cavités de substrats de formes complexes ; application éventuelle sur certains dispositifs sensibles comme les capteurs ou les électrodes ; applicabilité sur une pluralité de portions liquides qui sont séparées par une couche d'interface ou un revêtement de l'invention ; disposition facile sur un substrat par une machine automatisée ; résistance dans des environnements relativement difficiles ; biocompatibilité ; possibilité d'être retiré d'un substrat par exemple par un processus de décollage. possibilité de comprendre des particules permettant de réaliser une déformation dynamique des éléments liquides ou de présenter des effets physiques et/ou chimiques particuliers.

[0014] Plus précisément, l'invention est réalisée par un dispositif qui comprend un substrat 10 et un élément liquide 2 ou une structure qui est recouverte d'une couche de revêtement solide. Il est possible que la couche de revêtement 4 soit une couche unique de parylène, mais le revêtement 4 n'est pas limité à ce type de couche.

[0015] L'application d'un revêtement protecteur tel que le parylène ou des revêtements ou des couches similaires sur des structures liquides ne garantit pas que le revêtement soit étanche et une perméation du liquide peut apparaître. C'est pourquoi d'autres revêtements tels que les revêtements inorganiques peuvent également être utilisés, seuls ou en combinaison avec une couche de parylène.

[0016] La Fig. 10 illustre le mode de réalisation d'une partie d'un dispositif 1 qui comprend au moins une structure liquide 2 qui est revêtue d'un revêtement 4 comprenant au moins une première couche de revêtement 40 et une deuxième couche de revêtement.

[0017] Dans certaines versions, la première couche de revêtement 40 peut être constituée de : Matières organiques, par exemple le parylène y compris le parylène-C, le parylène-D, le parylène-N, le parylène-F et d'autres parylènes - silicones, y compris le PDMS - époxys - Des matériaux inorganiques pourraient également être utilisés selon la présente invention. Les matériaux possibles, y compris, mais sans s'y limiter, les métaux, les oxydes métalliques, les nitrures métalliques, les carbures métalliques, les oxynitrures métalliques, les oxyborures métalliques et leurs combinaisons peuvent être utilisés.Les métaux comprennent, sans s'y limiter, le titane, l'or, le platine, l'argent, le fer, l'aluminium, le nickel, l'indium, le tantale, l'étain, le zirconium, le chrome, le zinc, le baryum, le calcium, le sodium, leurs alliages et leurs combinaisons. Les oxydes de métaux comprennent, sans s'y limiter, un composé d'oxygène et les métaux mentionnés ci-dessus et leurs combinaisons. Quelques exemples sont l'oxyde de titane, l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de calcium, l'oxyde de sodium, l'oxyde de zirconium. Les nitrures de métaux comprennent, sans s'y limiter, un composé d'azote et les métaux mentionnés ci-dessus et leurs combinaisons. Le nitrure d'aluminium et le nitrure de titane en sont des exemples. Les carbures de métaux comprennent, sans s'y limiter, un composé de carbone et les métaux mentionnés ci-dessus et leurs combinaisons. Les oxynitrures de métaux comprennent, sans s'y limiter, un composé d'oxygène, d'azote et les métaux mentionnés ci-dessus et leurs combinaisons. D'autres matériaux inorganiques peuvent être utilisés, notamment les semi-métaux, les oxydes semi-métalliques, les nitrures semi-métalliques, les carbures semi-métalliques, les oxynitrures semi-métalliques et leurs combinaisons. Les matériaux sont de préférence, mais pas exclusivement, le silicium, le germanium, le bore, l'oxyde de silicium, le nitrure de silicium, l'oxynitrure de silicium, l'oxyde de germanium, le nitrure de germanium, l'oxynitrure de germanium, l'oxyde de bore, le nitrure de bore, l'oxynitrure de bore et des combinaisons de ceux-ci. Les autres matériaux inorganiques biocompatibles qui peuvent être déposés sont le phosphate de calcium, les sulfures de baryum et les oxysulfures de baryum.

[0018] La structure des matériaux mentionnés ci-dessus peut être cristalline, partiellement cristalline ou amorphe. Les matériaux de préférence amorphes sont à base, entre autres, de silicium, de bore, de carbone, de titane, d'aluminium, de zirconium, d'hydroxylapatite et de combinaisons de ceux-ci, y compris, mais sans s'y limiter, les oxydes d'aluminium, les oxydes de silicium ou une combinaison de ces matériaux. époxys Des matériaux inorganiques pourraient également être utilisés selon la présente invention. Les matériaux possibles, y compris, mais sans s'y limiter, les métaux, les oxydes métalliques, les nitrures métalliques, les carbures métalliques, les oxynitrures métalliques, les oxyborures métalliques et leurs combinaisons peuvent être utilisés. Les métaux comprennent, sans s'y limiter, le titane, l'or, le platine, l'argent, le fer, l'aluminium, le nickel, l'indium, le tantale, l'étain, le zirconium, le chrome, le zinc, le baryum, le calcium, le sodium, leurs alliages et leurs combinaisons. Les oxydes de métaux comprennent, sans s'y limiter, un composé d'oxygène et les métaux mentionnés ci-dessus et leurs combinaisons. Quelques exemples sont l'oxyde de titane, l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de calcium, l'oxyde de sodium, l'oxyde de zirconium. Les nitrures de métaux comprennent, sans s'y limiter, un composé d'azote et les métaux mentionnés ci-dessus et leurs combinaisons. Le nitrure d'aluminium et le nitrure de titane en sont des exemples. Les carbures de métaux comprennent, sans s'y limiter, un composé de carbone et les métaux mentionnés ci-dessus et leurs combinaisons. Les oxynitrures de métaux comprennent, sans s'y limiter, un composé d'oxygène, d'azote et les métaux mentionnés ci-dessus et leurs combinaisons. D'autres matériaux inorganiques peuvent être utilisés, notamment les semi-métaux, les oxydes semi-métalliques, les nitrures semi-métalliques, les carbures semi-métalliques, les oxynitrures semi-métalliques et leurs combinaisons.Les matériaux sont de préférence, mais pas exclusivement, le silicium, le germanium, le bore, l'oxyde de silicium, le nitrure de silicium, l'oxynitrure de silicium, l'oxyde de germanium, le nitrure de germanium, l'oxynitrure de germanium, l'oxyde de bore, le nitrure de bore, l'oxynitrure de bore et des combinaisons de ceux-ci. Les autres matériaux inorganiques biocompatibles qui peuvent être déposés sont le phosphate de calcium, les sulfures de baryum et les oxysulfures de baryum.

[0019] La structure des matériaux mentionnés ci-dessus peut être cristalline, partiellement cristalline ou amorphe. Les matériaux de préférence amorphes sont à base, entre autres, de silicium, de bore, de carbone, de titane, d'aluminium, de zirconium, d'hydroxylapatite et de combinaisons de ceux-ci, y compris, mais sans s'y limiter, les oxydes d'aluminium, les oxydes de silicium ou une combinaison de ces matériaux.

[0020] Dans lesdits modes de réalisation préférés, ladite deuxième couche de revêtement 40, 42 peut être constituée de : Matières organiques, par exemple le parylène y compris le parylène-C, le parylène-D, le parylène-N, le parylène-F et d'autres types de parylènes - silicones, y compris le PDMS - époxys - Des matériaux inorganiques pourraient également être utilisés selon la présente invention. Les matériaux possibles, y compris, mais sans s'y limiter, les métaux, les oxydes métalliques, les nitrures métalliques, les carbures métalliques, les oxynitrures métalliques, les oxyborures métalliques et leurs combinaisons peuvent être utilisés. Les métaux comprennent, sans s'y limiter, le titane, l'or, le platine, l'argent, le fer, l'aluminium, le nickel, l'indium, le tantale, l'étain, le zirconium, le chrome, le zinc, le baryum, le calcium, le sodium, leurs alliages et leurs combinaisons. Les oxydes de métaux comprennent, sans s'y limiter, un composé d'oxygène et les métaux mentionnés ci-dessus et leurs combinaisons. Quelques exemples sont l'oxyde de titane, l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de calcium, l'oxyde de sodium, l'oxyde de zirconium. Les nitrures de métaux comprennent, sans s'y limiter, un composé d'azote et les métaux mentionnés ci-dessus et leurs combinaisons. Le nitrure d'aluminium et le nitrure de titane en sont des exemples. Les carbures de métaux comprennent, sans s'y limiter, un composé de carbone et les métaux mentionnés ci-dessus et leurs combinaisons. Les oxynitrures de métaux comprennent, sans s'y limiter, un composé d'oxygène, d'azote et les métaux mentionnés ci-dessus et leurs combinaisons. D'autres matériaux inorganiques peuvent être utilisés, notamment les semi-métaux, les oxydes semi-métalliques, les nitrures semi-métalliques, les carbures semi-métalliques, les oxynitrures semi-métalliques et leurs combinaisons.Les matériaux sont de préférence, mais pas exclusivement, le silicium, le germanium, le bore, l'oxyde de silicium, le nitrure de silicium, l'oxynitrure de silicium, l'oxyde de germanium, le nitrure de germanium, l'oxynitrure de germanium, l'oxyde de bore, le nitrure de bore, l'oxynitrure de bore et des combinaisons de ceux-ci. Les autres matériaux inorganiques biocompatibles qui peuvent être déposés sont le phosphate de calcium, les sulfures de baryum et les oxysulfures de baryum.

[0021] La structure des matériaux mentionnés ci-dessus peut être cristalline, partiellement cristalline ou amorphe. Les matériaux de préférence amorphes sont à base, entre autres, de silicium, de bore, de carbone, de titane, d'aluminium, de zirconium, d'hydroxylapatite et de combinaisons de ceux-ci, y compris, mais sans s'y limiter : Par exemple les oxydes d'aluminium, les oxydes de silicium ou une combinaison de ces matériaux.

[0022] Les candidats liquides sont de préférence des substances ayant une pression de vapeur inférieure à 0,1 mbar, mais pas exclusivement. Par exemple, les candidats liquides peuvent être : des huiles naturelles ou synthétiques, de l'huile de pompe à vide, des liquides ioniques, du glycol, du polyéthylène glycol, et/ou des gels comme la cire, la graisse, la graisse sous vide, les silicones, ou une combinaison de ceux-ci.

[0023] Le liquide ne doit pas nécessairement être un fluide, il peut s'agir d'un matériau sacrificiel conforme comme la cire ou un gel de silicone comme le PMDS ou un mélange d'un fluide et d'un matériau sacrificiel conforme. Cela signifie qu'il peut être remplacé plus tard (après encapsulation), dans le cas d'un canal par exemple, par un autre liquide fonctionnel ou un gaz. Dans le cas d'une lentille, le revêtement d'élément liquide 4 peut être un revêtement qui peut être au moins partiellement fondu ou rendu plus flexible afin de modifier sa forme.

[0024] Le liquide, ou matériau sacrificiel, peut être préchargé de particules qui peuvent, après encapsulation, être déplacées et/ou orientées pour créer un filtre optique et/ou changer de couleur. Ce liquide peut avoir des propriétés magnétiques et/ou électriques ou peut être constitué d'un matériau ayant des propriétés polarisantes. Ce liquide peut être coloré par un colorant pour le visible mais aussi pour les spectres IR et UV. Le liquide lui-même peut être directement coloré et être visible dans les spectres UV/visible et IR.

[0025] La figure 1 illustre un mode de réalisation d'une coupe transversale du concept d'emballage de l'invention consistant à appliquer un revêtement sur des arrangements liquides qui ont des angles de contact différents avec un substrat 10. La couche de revêtement 4 a une première surface qui est une surface de contact, définie également comme la première surface de contact 4a qui est, au moins partiellement, en contact avec un liquide 2. Le terme liquide 2 signifie ici généralement un élément liquide, une structure ou un volume qui comprend un revêtement ou une couche à sa surface. Le liquide peut être composé de différents types de liquides et peut comprendre au moins deux liquides qui ont des phases et/ou des viscosités différentes. Un liquide peut également être un mélange d'un gel et d'un liquide.

[0026] La figure 2 montre un mode de réalisation d'une section transversale d'un emballage d'un dispositif 1 comprenant une couche de liquide revêtue 2 située sur un substrat flexible 10. Dans certains modes de réalisation, le substrat flexible peut être enlevé après l'enduction. Dans un tel cas, il est préférable de prévoir une couche sacrificielle entre 6 et 10.

[0027] La couche sacrificielle peut être composée de silanes, de revêtements à base de fluor comme le PTFE, de molécules téflonées comme le FOTS, et/ou de liquides comme les huiles naturelles ou synthétiques, l'huile de pompe à vide, les liquides ioniques, le glycol, le polyéthylène glycol, et/ou de gels comme la cire, la graisse, la graisse à vide, les silicones, ou de couches sacrificielles comme les photoréserves, le SU8, le P70, les oxydes d'aluminium et une combinaison de ceux-ci.

[0028] Dans un mode de réalisation de la figure 3, un dispositif 1 comprend un réseau 2' de gouttes de liquide enrobées qui est configuré comme un réseau d'éléments micro-optiques 2.

[0029] Les dimensions typiques des gouttes de liquide enrobées 2 sont : diamètre compris entre 1 et 5 mm ; hauteur comprise entre 0,1 mm et 3 mm,

[0030] Il n'y a pas de limite aux dimensions des éléments liquides enrobés 2.

[0031] La figure 4 montre un agencement exemplaire des gouttes de liquide enrobées 2 et d'un canal fluidique disposé sur un élément tridimensionnel de forme complexe. Dans une variante illustrée sur la figure 13, l'élément liquide peut être configuré comme un guide d'ondes optiques 200, configuré sur un substrat 10 qui peut comprendre des éléments d'émission et de détection optiques sous-jacents qui ne sont pas représentés sur la figure. Le guide d'onde optique liquide 200 peut comprendre au moins un séparateur optique tel qu'un séparateur en Y, comme illustré sur la figure 12. Dans la figure 13, la lumière couplée est illustrée par le symbole hr.

[0032] La figure 5 montre un dispositif exemplaire 1 basé sur un substrat 10 comprenant un réseau d'éléments liquides revêtus 2 configurés comme des éléments optiques disposés sur un substrat faisant face à une plaque de cadran de montre, ou peuvent être disposés directement sur la plaque de cadran de montre. Ces éléments optiques 2 peuvent être des éléments optiques passifs tels que des lentilles statiques pour agrandir une structure sous-jacente ou un signe tel qu'une lettre ou un chiffre, ou peuvent être des éléments configurables 2 tels que décrits plus loin (c'est-à-dire les modes de réalisation des figures 15 à 17).

[0033] La figure 6 montre un mode de réalisation d'un dispositif 1 comprenant un substrat qui comporte un ensemble d'éléments liquides enrobés 2 configurés comme des signes ou des symboles ou des lettres 28.

[0034] Dans un mode de réalisation d'un dispositif 1, illustré à la figure 7, un substrat 10 comprend des éléments liquides revêtus 2 disposés sur une base de forme conique ou sensiblement cylindrique 12. Une telle variante peut être utile pour fournir une longue longueur de projection optique.

[0035] Dans un mode de réalisation d'un dispositif, illustré à la figure 8, un substrat 10 comprend une structure de forme convexe sur laquelle un élément liquide revêtu 2 est configuré comme une lentille dont la mise au point peut être adaptée en faisant varier le rayon de courbure par la pression P du liquide de la lentille. Cette structure de forme convexe a un centre de courbure C et peut avoir une surface réfléchissante ou une surface revêtue d'un revêtement diélectrique.

[0036] Dans certaines variantes, les éléments liquides enrobés 2 peuvent comprendre une pluralité de portions liquides ; chaque portion peut être recouverte d'au moins une couche d'enrobage. Cette pluralité de portions liquides peut être constituée de différents types de liquides et peut avoir différentes formes, épaisseurs et volumes. Cette pluralité de portions liquides peut avoir des propriétés électriques, magnétiques ou optiques différentes et peut être constituée de substances liquides polarisantes et/ou électro-optiques.

[0037] Dans les modes de réalisation, le dispositif 1 peut comprendre une pluralité d'éléments liquides enrobés 2 qui peuvent être des éléments de couleur différente. Par exemple, la plaque horaire d'un cadran de montre peut être substantiellement recouverte d'une couche de liquide enduite et comporter 4 secteurs constitués de 4 liquides enduits différents, chaque liquide pouvant avoir des propriétés optiques ou mécaniques ou chimiques différentes. Dans un exemple avantageux, non illustré dans les figures, la platine d'un cadran de montre peut comporter 12 secteurs liquides revêtus, chaque secteur ayant une couleur différente. Dans les variantes, des moyens peuvent être prévus qui peuvent entraîner un changement de couleur des couches liquides revêtues en fonction du temps ou d'autres paramètres, tels que les vibrations ou la température ou tout autre paramètre physique ou chimique. Cela peut être réalisé par des secteurs liquides revêtus qui sont reliés à différentes cavités séparées comprenant des liquides de différentes couleurs qui peuvent être pompés ou aspirés par un système de micropompes.

[0038] La figure 9 montre une réalisation d'un dispositif comprenant un substrat comportant des éléments liquides revêtus disposés partiellement à l'intérieur d'une cavité d'un substrat 10. La cavité peut comporter une partie convexe 11. La figure 10 illustre un arrangement liquide qui est recouvert d'un revêtement hybride comprenant deux couches de revêtement ;

[0039] La figure 11 illustre un mode de réalisation d'un dispositif qui comprend un arrangement liquide comportant deux parties liquides séparées par une couche intermédiaire. Les deux parties liquides peuvent être des liquides différents et le revêtement de séparation 4 peut être un revêtement différent du revêtement supérieur 44 qui couvre l'ensemble de l'élément liquide.

[0040] La figure 12 illustre un mode de réalisation d'un dispositif comprenant un élément liquide revêtu qui comporte une partie liquide convexe et une partie liquide concave ; La figure 14 illustre un mode de réalisation avantageux d'un dispositif comprenant un élément liquide enduit dont le renflement 2A peut être déplacé par une force externe F appliquée à l'élément liquide. Il n'y a pas de limitation aux moyens par lesquels une telle force F peut être appliquée. Il peut s'agir d'une force magnétique, mécanique, électrostatique, électrique ou micromécanique, sans aucune limitation. Cette force peut être générée par un sous-système qui peut être disposé sur ou à l'intérieur du substrat 10 du dispositif ou par des moyens extérieurs au dispositif.

[0041] Dans les variantes illustrées schématiquement à la figure 15, au moins une des surfaces d'au moins une des surfaces de revêtement 4 peut comprendre des microstructures 400 qui ont des propriétés mécaniques ou optiques, ou les deux. Par exemple, lesdites microstructures peuvent être des structures diffractives et peuvent être configurées pour diffracter la différence lorsque la forme de l'élément liquide est modifiée, comme expliqué plus loin dans les exemples de modes de réalisation.

[0042] Dans certaines variantes, un élément liquide revêtu 2 ou un dispositif comprenant de tels éléments 2 peut comprendre au moins une métasurface.

[0043] La figure 16 illustre un mode de réalisation d'un dispositif 1 comprenant un élément liquide qui est recouvert d'une couche qui comprend un ensemble de portions liquides enduites.

[0044] La figure 16 illustre un exemple spécifique d'un cadran de montre qui comprend une pluralité d'éléments liquides 62 dont la forme peut être modifiée à un moment prédéterminé. La figure illustre l'apparition du chiffre 3 lorsque le temps est compris entre 3h et 3h59m. Lorsque l'heure passe à quatre heures, l'élément liquide 62 revient à son état OFF et l'heure 4 apparaît, et ainsi de suite.

[0045] La figure 17 illustre un élément liquide 62 de cadran de montre dont la forme peut être modifiée à un moment prédéterminé. La figure illustre l'élément liquide dans sa forme OFF et sa forme sous la forme du numéro un lorsqu'il est à l'état actif. La figure illustre schématiquement une zone ou un volume ou une cavité 600 sous-jacents dans lesquels des moyens sont agencés pour réaliser le changement de forme de l'élément liquide 62. Par exemple, lesdits moyens peuvent entrer en contact avec une partie de l'élément 62 ayant une longueur de L1 et une surface de partie projetée de 620 de sorte que l'élément 2 présente un élément revêtu ayant la forme d'un numéro un et ayant des parties de longueur L2 et L3 comme illustré. Chaque numéro du cadran nécessite bien sûr une disposition particulière pour réaliser les 12 chiffres du cadran. Le mode de réalisation n'est pas limité aux chiffres mais peut concerner d'autres symboles ou signes.

[0046] La déformation des éléments liquides revêtus 2 peut être réalisée par des forces électrostatiques et des charges électriques. Des charges électriques peuvent être fournies à l'élément liquide et/ou à sa couche de revêtement 4 en plaçant des électrodes dans le liquide et/ou dans ou sur la couche de revêtement ou toute couche ou structure supplémentaire qui est en contact avec le liquide et/ou le revêtement 4.

[0047] La figure 18 illustre un élément liquide de cadran de montre 1, disposé sur un cadran de montre, dont la forme peut être modifiée à une heure ou à un moment prédéterminé. La figure illustre l'élément liquide dans sa forme ON qui affiche le chiffre trois. La figure illustre schématiquement une cavité ou un réservoir 70 sous-jacent qui est relié par une conduite fluidique 72 configurée pour produire le changement de forme de l'élément liquide en modifiant la pression P sur le liquide dans la cavité ou le réservoir. La figure 19 montre l'application sur l'emballage du liquide sur un dispositif sensible 100 comme un capteur de pression ou une électrode de référence (également utilisée pour les ISFET). La cavité 80 est remplie d'un liquide ou d'un gel et est protégée par le revêtement. Le substrat peut également être flexible. La figure 20 illustre un capteur MEMS encapsulé avec une cavité 90 et la couche de revêtement 4 de l'invention.

[0048] Il est entendu qu'une grande variété de variantes peut être utilisée pour modifier la forme ou d'autres propriétés des éléments liquides enrobés 2. Par exemple, le substrat 10 peut être constitué d'éléments chauffants ou de microactionneurs. Le substrat 10 peut également comporter des microactionneurs à sa surface qui est en contact avec le liquide 2.

[0049] Dans certains cas, un revêtement semi-perméable est souhaité et au moins une couche du revêtement 4 de l'invention peut comprendre au moins un tel revêtement semi-perméable. Des revêtements semi-perméables peuvent être utilisés pour permettre aux ions diffus des capteurs chimiques ou pour éluer les médicaments du liquide vers les tissus.

[0050] L'invention est également réalisée par une montre comprenant un dispositif 1 de l'invention. Dans une variante, une montre comprend au moins deux dispositifs selon l'invention.

[0051] Le dispositif 1 et les éléments liquides enduits 2 de l'invention peuvent être utilisés dans des systèmes de sécurité optiques tels que les systèmes de sécurité anticoupure utilisés dans les papiers de valeur tels que les documents officiels comme les passeports ou les cartes de crédit et les documents ou objets similaires. L'invention est donc également réalisée par un système de sécurité optique ou un sceau conique. Un tel système peut comprendre une couche avec des éléments liquides enrobés qui est par exemple prise en sandwich entre deux couches qui peuvent être une couche de plastique telle qu'une couche de polycarbonate. L'invention peut également être utilisée pour des dispositifs sensibles comme les capteurs de pression. Elle peut également être utilisée pour les électrodes. Les électrodes de référence pour les capteurs chimiques en sont un exemple. Ce capteur peut détecter des ions comme le PH, la choline ou d'autres molécules. Un tel capteur peut utiliser la technologie ISFET. L'intégration d'éléments microfluidiques enrobés dans les documents de sécurité peut considérablement améliorer la difficulté de les copier, car les liquides utilisés peuvent comprendre des fluides difficiles à imiter ou peuvent comprendre des réseaux dont une fraction contient différents types de liquides, ce qui rend la contrefaçon encore plus difficile par rapport aux systèmes de sécurité optiques purs existants. Ces systèmes peuvent également être utilisés comme des structures de guidage optique dont les propriétés optiques peuvent être modifiées. Les éléments liquides revêtus de l'invention, réalisés par exemple sur un substrat flexible, peuvent être mis en oeuvre comme un sceau d'inviolabilité pour détecter l'intrusion de récipients sécurisés, par exemple, comme cela est nécessaire pour protéger l'originalité des emballages de substances médicales ou de substances de grande valeur et/ou rares et/ou dangereuses.

Procédé

[0052] L'invention concerne également un procédé de fabrication des dispositifs et/ou des éléments liquides revêtus de l'invention.

[0053] Plus précisément, le procédé de revêtement simultané d'une pluralité de substrats individuels 10 avec un revêtement 4 comprend les étapes suivantes : a) fourniture d'un substrat 10 ; b) dépôt d'au moins une couche liquide 2 sur au moins une partie dudit substrat 10 ; c) couverture de ladite partie du substrat par un liquide, par un procédé de dépôt à basse pression, avec une couche de revêtement organique 40, 42, 44, 46.

[0054] Dans un mode de réalisation, une étape supplémentaire d) est effectuée, avant ou après l'étape c), et consiste à déposer une couche inorganique 40, 42, 44, 46.

[0055] Dans un mode de réalisation, le dépôt de ladite couche inorganique et de ladite couche organique est effectué simultanément et/ou dans le même réacteur de dépôt.

[0056] Les étapes c et d peuvent être répétées jusqu'à ce que les propriétés souhaitées du revêtement 4 soient obtenues.

[0057] L'application de revêtements inorganiques, connus également sous le nom de couches de passivation, comme le SiOx sur le procédé de fabrication comprend des étapes de revêtement organique tels que les revêtements de parylène, de sorte qu'un revêtement multicouches est fourni qui améliore considérablement les propriétés du revêtement. Le document WO2013/071138 décrit un procédé pour déposer une couche de passivation de SiOx sur des composants médicaux solides. Dans les applications impliquant des éléments ou des structures liquides, plusieurs empilements de couches organiques/inorganiques sont nécessaires pour protéger entièrement un composant de manière intégrale et hermétique.

[0058] Il est entendu que le procédé de fabrication comprend des étapes de préparation et/ou de nettoyage du substrat. Le nettoyage se fait de préférence dans des bains à ultrasons.

[0059] Le procédé de fabrication peut comprendre des étapes d'activation de la surface du substrat pour obtenir un angle de contact idéal prédéterminé. La surface d'activation peut être réalisée par différents procédés, par exemple l'immersion dans un liquide, l'évapotranspiration de gaz ou l'activation par plasma.

[0060] Dans le cas des substrats flexibles, le procédé peut également comprendre une étape de pré-silanisation du substrat.

[0061] Dans les variantes pour la fabrication de substrats autonomes flexibles, le procédé comprend un revêtement supplémentaire 6 sur le substrat qui peut être prétraité.

[0062] Le placement des structures liquides peut se faire manuellement, par pulvérisation ou par distribution ou par un distributeur/pulvérisateur CNC automatisé. La structure liquide peut également être fabriquée par trempage dans le liquide où le substrat est prétraité pour que le liquide adhère sur la région spécifique. Cela peut être fait avec un traitement de surface spécial qui fonctionnalisera les parties spécifiques, par exemple les parties oléophiles/oilophobes. Une technologie possible sera le masquage d'ombre à l'aide d'un masque structuré.

[0063] L'activation du liquide peut se faire par différents procédés, par exemple par voie chimique, par évapotranspiration de gaz ou par activation au plasma.

[0064] Le procédé peut comprendre des étapes visant à structurer/déposer au moins une partie du revêtement 4 d'un élément liquide 2. Il faut de préférence utiliser un procédé spécial de revêtement à faible contrainte pour que les structures liquides ne soient pas déformées.

[0065] Le procédé peut comprendre une étape d'activation pour optimiser l'intrusion du revêtement supplémentaire dans au moins une partie du revêtement 4. Cette activation peut également modifier des propriétés comme la diffusion du revêtement. La surface d'activation peut être réalisée par différents procédés, par exemple l'immersion dans un liquide, l'évapotranspiration de gaz ou l'activation par plasma.

[0066] Le procédé peut comprendre des étapes visant à structurer/déposer au moins une partie du revêtement 4. Il faut de préférence utiliser un procédé spécial de revêtement à faible contrainte pour que les structures liquides ne soient pas déformées.

[0067] Dans certaines variantes, le procédé comprend des revêtements et des activations supplémentaires jusqu'à ce que les performances requises soient atteintes.

[0068] Le procédé peut comprendre une activation finale de la couche externe afin d'obtenir des propriétés spécifiques comme hydrophile/hydrophobe, oléophile/oléophobe ou autres.

[0069] Dans le cas de substrats flexibles, le procédé peut également comprendre une étape de traitement supplémentaire du substrat par un traitement antiadhésif ou une couche sacrificielle. Ce traitement antiadhésif peut être composé de silanes, de traitements à base de fluor comme le FOTS. La couche sacrificielle peut être composée de revêtements à base de fluor comme le PTFE et/ou de liquides comme les huiles naturelles ou synthétiques, l'huile de pompe à vide, les liquides ioniques, le glycol, le polyéthylène glycol, et/ou de gels comme la cire, la graisse, la graisse à vide, les silicones, ou de couches sacrificielles comme les photoréserves, le SU8, le P70, les oxydes d'aluminium et une combinaison de ceux-ci.

[0070] Dans certaines variantes, le procédé peut comprendre une étape de décollage du substrat flexible. Pour réaliser des structures liquides autoportantes, le dispositif de pelage du substrat ou de la couche sacrificielle est retiré.

Claims (26)

1. Dispositif (1) comprenant un substrat (10) et au moins une couche liquide (2) disposée sur ledit substrat (10), dans lequel ladite au moins une couche liquide (2) est recouverte d'au moins une couche de revêtement (4) qui est au moins partiellement en contact avec au moins une partie d'au moins une des surfaces de ladite couche liquide (2).

2. Dispositif (1) selon la revendication 1, dans lequel ladite couche de revêtement (4) comprend au moins une couche de matière organique.

3. Dispositif (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite couche de revêtement (4) comprend au moins une couche (40, 42, 44, 46) de matière inorganique.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel au moins l'une desdites couches de revêtement (40, 42, 44, 46) est constituée de parylène.

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le liquide de ladite couche liquide a une pression de vapeur inférieure à 1 mbar, idéalement inférieure à 0,1 mbar.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le dispositif (1) comprend au moins un élément comprenant au moins deux parties liquides qui ont une couche d'interface, ledit élément étant recouvert, au moins partiellement, par ladite au moins une couche de revêtement (4).

7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel au moins l'une desdites au moins deux parties liquides a une surface de forme convexe et dans lequel au moins l'une desdites au moins deux parties liquides a une surface de forme concave.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel ledit élément liquide comprend des particules.

9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel lesdites particules sont des particules métalliques.

10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, dans lequel lesdites particules sont des colorants.

11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant des moyens pour modifier la forme et/ou la dimension de l'élément liquide revêtu.

12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel ledit substrat (4) comprend un réservoir ou une cavité qui est en liaison fluidique avec ledit élément liquide revêtu par un conducteur.

13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel ledit dispositif comporte une couche flexible qui peut être retirée du substrat (4).

14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, étant un dispositif sensible comprenant au moins une électrode.

15. Dispositif selon la revendication 14, dans lequel ladite électrode est une électrode de référence pour un capteur chimique.

16. Dispositif selon la revendication 15, dans lequel le capteur chimique est fabriqué par une technologie ISFET.

17. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, comprenant une pluralité de capteurs revêtus.

18. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 17, étant un capteur de pression.

19. Cadran de montre (60) comprenant au moins une partie du dispositif selon l'une des revendications 1 à 18.

20. Cadran de montre (60) selon la revendication 19, dans lequel ledit cadran de montre comprend un support comprenant une pluralité d'éléments liquides revêtus disposés selon un motif prédéterminé.

21. Cadran de montre (60) selon la revendication 20, dans lequel un ensemble d'éléments liquides revêtus sont disposés sur un substrat (4) qui est parallèle ou qui constitue le cadran de la montre, chacun desdits éléments liquides revêtus faisant face à un numéro du cadran de la montre.

22. Cadran de montre selon la revendication 20 ou 22, dans lequel ledit support (10) comprend des moyens (600, 70, 72, F) de sorte qu'au moins un desdits éléments fluidiques revêtus (2, 62) peut changer de forme à un moment prédéterminé lorsque le cadran de la montre est en fonctionnement.

23. Cadran de montre selon la revendication 22, dans lequel, audit moment prédéterminé, la forme d'au moins un desdits éléments fluidiques revêtus (2, 62) est modifiée en une forme de chiffre et/ou de lettre.

24. Procédé de revêtement simultané d'une pluralité de substrats individuels (10) avec un revêtement (4) comprenant les étapes suivantes : a) fourniture d'un substrat (10) ; b) dépôt d'au moins une couche liquide (2) sur au moins une partie dudit substrat (10) ; c) couverture de ladite partie du substrat par un liquide, par un procédé de dépôt à basse pression, avec une couche de revêtement organique (40, 42, 44, 46).

25. Procédé selon la revendication 24, dans lequel une étape supplémentaire d) est effectuée, avant ou après l'étape c), et consistant à déposer une couche inorganique (40, 42, 44, 46).

26. Procédé selon la revendication 24 ou la revendication 25, dans lequel le dépôt de ladite couche inorganique et de ladite couche organique est effectué simultanément et/ou dans le même réacteur de dépôt.