FR3006066A1 - Dispositif optique incluant des pixels verticaux - Google Patents

Abstract

Dispositif optique, de préférence dispositif de sécurité et procédé de production de celui-ci, ledit dispositif optique incluant un substrat et une pluralité de pixels verticaux, dans lequel chaque pixel vertical est défini par une structure incluant au moins une surface verticale s'étendant d'un premier côté du substrat, de préférence quatre surfaces verticales définissant les côtés d'un cuboïde rectangulaire, dans lequel l'au moins une surface verticale inclut un réseau vertical, dans lequel le, ou chaque, réseau vertical inclut une pluralité d'éléments de réseau s'étendant longitudinalement et s'étendant en parallèle au premier côté du substrat.

Description

DISPOSITIF OPTIQUE INCLUANT DES PIXELS VERTICAUX DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne de façon générale les dispositifs optiques. ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION On sait que bon nombre des billets du monde, ainsi que d'autres documents de sécurité, comportent des dispositifs optiques qui produisent des images qui varient avec l'angle de vue du dispositif ou un angle d'éclairage par une source de lumière externe. Etant donné que l'image sur le dispositif varie de cette manière, elle ne peut pas être copiée au moyen de techniques photographiques, de balayage informatique ou autres techniques de reprographie classiques. L'incorporation de ces dispositifs optiquement variables (OVD - Optically Variable Devices) dans les documents de sécurité constitue donc une dissuasion contre la falsification de ce document. Une base commune des caractéristiques OVD utilisées sur les billets de banque et d'autres documents de sécurité est l'inclusion de structures diffractives, telles que des dispositifs optiques diffractifs et des hologrammes. Ces structures sont constituées de motifs complexes de sillons finement gravés qui interagissent avec la lumière entrante pour produire des images via le mécanisme optique de diffraction. Ces dispositifs sont plus difficiles à falsifier, puisque les structures sous-jacentes ne peuvent pas être copiées au moyen des techniques classiques indiquées plus haut. Néanmoins, ces dernières années, comme les groupes de faussaires sont devenus de plus en plus organisés et de plus en plus compétents techniquement, l'aptitude à reproduire les effets basés sur la diffraction a augmenté. Par exemple, les dispositifs optiques diffractifs et les hologrammes formés par le biais de procédés d'embossage peuvent être copiés au moyen d'un copiage mécanique ou par simple reproduction par contact.

Puisque les dispositifs de sécurité basés sur la diffraction sont de plus en plus courants, il devient plus difficile de reproduire un nouvel effet visuel qui diffère suffisamment de ce qui est connu pour attirer la curiosité du grand public, et l'authentification sera donc assurée par inspection visuelle.

RESUME DE L'INVENTION Selon un premier aspect de l'invention, il est prévu un dispositif optique incluant un substrat et une pluralité de pixels verticaux, dans lequel chaque pixel vertical est défini par une structure incluant au moins une surface verticale s'étendant d'un premier côté du substrat, dans lequel l'au moins une surface verticale inclut un réseau vertical, dans lequel le, ou chaque, réseau vertical inclut une pluralité d'éléments de réseau s'étendant longitudinalement et s'étendant en parallèle au premier côté du substrat. De préférence, chaque pixel vertical inclut une surface supérieure parallèle, ou sensiblement parallèle, au premier côté, la surface supérieure incluant une caractéristique optique secondaire. La caractéristique optique secondaire peut être une caractéristique diffractive, par exemple, un hologramme. En variante, la caractéristique optique secondaire peut être une caractéristique non diffractive. La caractéristique optique secondaire de chaque pixel vertical peut correspondre à une caractéristique optique secondaire composite.

De préférence, chaque pixel vertical inclut quatre surfaces verticales et définit un cuboïde rectangulaire. De préférence, la pluralité de pixels verticaux est configurée pour définir au moins une image, chaque pixel vertical contribuant à l'image grâce à la diffraction d'au moins une surface verticale. La pluralité de pixels verticaux peut définir une image, et chaque réseau vertical de la, ou de chaque, surface verticale de chaque pixel vertical peut avoir la même structure. En variante, la pluralité de pixels verticaux peut définir deux images ou plus, et chaque pixel vertical peut être exclusivement associé à une seule image, et chaque image peut être distinguée par sa couleur lorsque les deux images ou plus sont visualisées depuis une position de visualisation commune. Les deux images ou plus peuvent se chevaucher. En variante, les deux images ou plus peuvent être positionnées dans des régions séparées du substrat. De préférence, les pixels verticaux sont agencés selon un agencement bidimensionnel régulier sur le premier côté. De préférence, les pixels verticaux sont métallisés.

De préférence, chaque pixel vertical a une luminosité propre. La luminosité de chaque pixel vertical peut être déterminée par la surface du pixel vertical. De préférence, les pixels verticaux sont formés à partir d'une encre embossée, durcissable par rayonnement. u 2 I 3 Le dispositif optique peut être un dispositif de sécurité. Selon un deuxième aspect de la présente invention, il est prévu un document de sécurité incluant un dispositif optique selon le premier aspect. De préférence, le document de sécurité inclut un substrat de document de sécurité.

Le substrat du dispositif optique peut correspondre à une région du substrat du document de sécurité. Le document de sécurité peut inclure des première et seconde couches opacifiantes. Le document de sécurité peut être un billet de banque. Selon un troisième aspect de la présente invention, il est prévu un procédé de formation d'un dispositif optique selon le premier aspect, incluant les étapes suivantes : application d'une encre durcissable par rayonnement sur un côté d'un substrat ; embossage de l'encre durcissable par rayonnement au moyen d'une cale configurée pour former une structure correspondant à l'agencement de la pluralité de pixels verticaux ; et durcissement de l'encre durcissable par rayonnement. L'étape d'embossage et l'étape de durcissement peuvent être effectuées simultanément.

Selon un quatrième aspect de la présente invention, il est prévu une cale pour former un dispositif optique par embossage, la cale incluant une base et un profil de surface incluant des évidements configurés pour former un agencement de pixels verticaux correspondant dans un matériau embossable. La cale peut être configurée pour former le dispositif optique du premier aspect.

Selon un cinquième aspect de la présente invention, il est prévu un procédé de production d'une cale pour former un dispositif optique par embossage, le dispositif optique incluant un premier agencement de pixels verticaux associés à une première image, chacun incluant un premier réseau vertical, dans lequel le procédé comprend les étapes suivantes : application d'un premier masque à une surface d'un substrat de silicium, le premier masque incluant un agencement de premières ouvertures ; création d'un agencement d'évidements correspondant aux inverses des pixels verticaux au moyen d'un procédé de gravure ; et électroplacage de la surface du substrat de silicium. De préférence, l'agencement des ouvertures du premier masque correspond au premier agencement des pixels verticaux sur le dispositif optique.

De préférence, le dispositif optique inclut un second agencement de pixels verticaux associés à une seconde image incluant chacun un second réseau vertical, dans lequel la première image et la seconde image sont configurées pour apparaître différentes lorsqu'elles sont visualisées depuis une position de visualisation prédéfinie commune, et dans lequel le procédé inclut les étapes suivantes : application d'un second masque sur la surface du 1 3006066 4 substrat de silicium après le processus de gravure utilisant le premier masque, le second masque incluant un agencement de secondes ouvertures, création d'un agencement de seconds évidements correspondant à un inverse du second agencement de pixels verticaux au moyen d'un autre procédé de gravure. De préférence, les premiers et seconds 5 évidements ne se chevauchent pas. De préférence, le(s) procédé(s) de gravure correspond(ent) au(x) procédé(s) de gravure Bosch. De préférence, le(s) processus de gravure correspondent à des cycles répétés d'une étape de gravure suivie par une étape de passivation. L'étape de gravure peut correspondre 10 à l'application d'un plasma SF6. L'étape de passivation peut correspondre à l'application d'un plasma C4F8. Le procédé peut inclure un temps de cycle correspondant au temps pour une étape de gravure et une étape de passivation, et le temps de cycle peut déterminer l'espacement de réseau des réseaux verticaux résultants. 15 Document ou ieton de sécurité Telle qu'utilisée dans les présentes, l'expression documents et jetons de sécurité inclut tous les types de documents et jetons de documents de valeur et d'identification, notamment, mais sans limitation : les articles monétaires tels que les billets de banque et les pièces, les cartes de crédit, les chèques, les passeports, les cartes d'identité, les certificats 20 de valeurs mobilières et d'actions, les permis de conduire, les actes-titres, les documents de voyage tels que les billets d'avion et de train, les cartes et tickets d'entrée, les certificats de naissance, de décès et de mariage, et les bulletins de notes. L'invention est en particulier, mais pas exclusivement, applicable à des documents ou jetons de sécurité tels que des billets ou des documents d'identification tels que des cartes 25 d'identité ou passeports formés à partir d'un substrat sur lequel une ou plusieurs couches d'impression sont appliquées. Les réseaux de diffraction et les dispositifs optiquement variables décrits dans les présentes peuvent également être appliqués à d'autres produits, tels qu'un conditionnement. 30 Dispositif ou caractéristique de sécurité Telle qu'utilisée dans les présentes, l'expression dispositif ou caractéristique de sécurité inclut n'importe lequel d'un grand nombre de dispositifs, éléments ou caractéristiques de sécurité censés protéger le document ou jeton de sécurité d'une contrefaçon, d'un copiage, d'une altération ou d'une falsification. Les dispositifs ou , 3006066 5 caractéristiques de sécurité peuvent se trouver à l'intérieur ou sur le substrat du document de sécurité ou bien à l'intérieur ou sur une ou plusieurs couches appliquées au substrat de base, et ils peuvent prendre une grande variété de formes, telles que des fils de sécurité logés dans les couches du document de sécurité ; les encres de sécurité telles que les 5 encres fluorescentes, luminescentes ou phosphorescentes, les encres métalliques, les encres iridescentes, les encres photochromes, thermochromes, hydrochromes ou piézochromes ; les caractéristiques imprimées ou embossées, incluant les structures en relief ; les couches d'interférence ; les dispositifs à cristaux liquides, les lentilles et structures lenticulaires ; les dispositifs optiquement variables (OVD) tels que les dispositifs diffractifs 10 incluant les réseaux de diffraction, les hologrammes et éléments optiques diffractifs (EOD). Substrat Tel qu'utilisé dans les présentes, le terme substrat désigne le matériau de base à partir duquel le document ou jeton de sécurité est formé. Le matériau de base peut être du 15 papier ou un autre matériau fibreux tel que de la cellulose, du plastique ou un matériau polymère et notamment, mais sans limitation, le polypropylène (PP), le polyéthylène (PE), le polycarbonate (PC), le polychlorure de vinyle (PVC), le polyéthylène téréphtalate (PET); ou un matériau composite de deux ou plusieurs matériaux, tel qu'un stratifié de papier et d'au moins un matériau plastique, ou de deux matériaux polymères ou plus. 20 Fenêtres transparentes et demi-fenêtres Tel qu'utilisé dans les présentes, le terme fenêtre désigne une zone transparente ou translucide dans le document de sécurité par rapport à la région sensiblement opaque sur laquelle l'impression est appliquée. La fenêtre peut être complètement transparente de sorte 25 qu'elle permet la transmission de lumière de façon sensiblement non affectée, ou elle peut être partiellement transparente ou translucide, permettant une transmission de lumière partielle, mais sans permettre une perception nette des objets à travers la zone de fenêtre. Une zone de fenêtre peut être formée dans un document de sécurité polymère qui possède au moins une couche de matériau polymère transparent et une ou plusieurs 30 couches opacifiantes appliquées sur l'au moins un côté d'un substrat polymère transparent, en omettant au moins une couche opacifiante dans la région formant la zone de fenêtre. Si les couches opacifiantes sont appliquées sur les deux côtés d'un substrat transparent, une fenêtre complètement transparente peut être formée en omettant les couches opacifiantes sur les deux côtés du substrat transparent dans la zone de fenêtre.

Une couche partiellement transparente ou translucide, ci-après appelée « demi-fenêtre », peut être formée dans un document de sécurité polymère qui possède deux couches opacifiantes sur les deux côtés en omettant les couches opacifiantes sur un côté uniquement du document de sécurité dans la zone de fenêtre, de sorte que la « demi- fenêtre » n'est pas complètement transparente, mais permet à une certaine lumière de la traverser sans permettre une perception nette des objets à travers la demi-fenêtre. En variante, il est possible que les substrats soient formés à partir d'un matériau sensiblement opaque, tel que du papier ou un matériau fibreux, avec un insert de matériau plastique transparent dans une découpe, ou évidement dans le substrat de papier ou fibreux pour former une zone de fenêtre transparente ou de demi-fenêtre translucide. Couches opacifiantes Une ou plusieurs couches opacifiantes peuvent être appliquées à un substrat transparent pour augmenter l'opacité du document de sécurité. Une couche opacifiante est telle que LT < L0, où L0 est la quantité de lumière incidente sur le document, et LT est la quantité de lumière transmise à travers le document. Une couche opacifiante peut comprendre n'importe lequel/lesquels d'une variété de revêtements opacifiants. Par exemple, les couches opacifiantes peuvent comprendre un pigment, tel que du dioxyde de titane, dispersé à l'intérieur d'un liant ou support de matériau polymère réticulable activé à chaud. En variante, un substrat en matière plastique transparente pourrait être pris en sandwich entre des couches opacifiantes de papier ou d'une autre matière partiellement ou sensiblement opaque sur laquelle des marques peuvent être ensuite imprimées ou appliquées d'une autre manière.

Eléments optiques diffractifs (EOD) Telle qu'utilisée dans les présentes, l'expression élément optique diffractif désigne un élément optique diffractif (EOD) du type numérique. Les éléments optiques diffractifs (EOD) de type numérique reposent sur le mappage de données complexes qui reconstruisent dans le champ lointain (ou le plan de reconstruction) un diagramme d'intensité bidimensionnel.

Ainsi, lorsqu'une lumière sensiblement collimatée, provenant par exemple d'une source de lumière punctiforme ou d'un laser, est incidente sur l'EOD, une figure d'interférence est générée qui produit une image projetée dans le plan de reconstruction qui est visible lorsqu'une surface de visualisation appropriée se trouve dans le plan de reconstruction, ou lorsque l'EOD est visualisé en transmission au niveau du plan de reconstruction. La , transformation entre les deux plans peut être approchée par une transformée de fournier rapide (FFT - Fast Fourier Transform). Ainsi, des données complexes comprenant des informations d'amplitude et de phase doivent être codées physiquement dans la microstructure de l'EOD. Ces données d'EOD peuvent être calculées en effectuant une transformation FFT inverse de la reconstruction souhaitée (à savoir, du diagramme d'intensité souhaité dans le champ lointain). On désigne parfois les EOD comme des hologrammes générés par ordinateur, mais ils diffèrent des autres types d'hologrammes, tels que les hologrammes arc-en-ciel, les hologrammes de Fresnel et les hologrammes volumiques par réflexion.

Indice de réfraction n L'indice de réfraction d'un milieu n est le rapport de la vitesse de la lumière dans le vide sur la vitesse de la lumière dans le milieu. L'indice de réfraction n d'une lentille détermine la quantité de réfraction des rayons lumineux atteignant la surface de lentille, selon la loi de Snell : ni * Sin (a ) = n * Sin (e), où D est l'angle entre un rayon incident et la normale au point d'incidence au niveau de la surface de lentille, ^ est l'angle entre le rayon réfracté et la normale au point d'incidence, et n1 est l'indice de réfraction de l'air (en tant que valeur approchée, on peut considérer que n1 vaut 1). Encre embossable durcissable par rayonnement L'expression encre embossable durcissable par rayonnement telle qu'utilisée dans les présentes désigne n'importe quelle encre, laque ou n'importe quel revêtement qui peut être appliqué sur le substrat dans un procédé d'impression, et qui peut être embossé alors qu'il est mou pour former une structure en relief et durci par rayonnement pour fixer la structure en relief embossée. Le processus de durcissement n'a pas lieu avant l'embossage de l'encre durcissable par rayonnement, mais le processus de durcissement peut avoir lieu soit après embossage, soit sensiblement en même temps que l'étape d'embossage. L'encre durcissable par rayonnement est de préférence durcissable par rayonnement ultraviolet (UV). En variante, l'encre durcissable par rayonnement peut être durcie par d'autres formes de rayonnement, telles que des faisceaux d'électrons ou rayons x.

L'encre durcissable par rayonnement est de préférence une encre transparente ou translucide formée à partir d'un matière de résine transparente. Cette encre transparente ou translucide est particulièrement adaptée à l'impression d'éléments de sécurité transmissifs de lumière tels que des réseaux de sous-longueur d'onde, des réseaux transmissifs- diffractifs et des structures de lentilles. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, l'encre transparente ou translucide comprend de préférence une laque ou un revêtement embossable transparent durcissable aux UV à base d'acrylique. Ces laques durcissables aux UV peuvent être obtenues de divers fabricants, notamment, Kingfisher lnk Limited, produit ultraviolet type UVF-203 ou similaire. En variante, les revêtements embossables durcissables au rayonnement peuvent être basés sur d'autres composés, par exemple, de la nitro-cellulose. Les encres et laques durcissables par rayonnement utilisées dans les présentes se sont avérées particulièrement appropriées pour l'embossage de microstructures notamment de structures diffractives telles que les réseaux de diffraction et hologrammes, et les microlentilles et réseaux de lentilles. Cependant, elles peuvent également être embossées avec de plus grandes structures en relief, tels que des dispositifs optiquement variables non diffractifs. L'encre est de préférence embossée et durcie par rayonnement ultraviolet (UV) sensiblement en même temps. Dans un mode de réalisation préféré particulier, l'encre durcissable par rayonnement est appliquée et embossée sensiblement en même temps que le processus d'impression par gravure. De préférence, afin d'être adaptée à l'impression par gravure, l'encre durcissable par rayonnement a une viscosité se trouvant sensiblement dans la plage d'environ 20 à environ 175 centipoises, et plus préférablement, d'environ 30 à environ 150 centipoises. La viscosité peut être déterminée en mesurant le temps de drainage de la laque à partir d'une coupe Zahn #2. Un échantillon qui est drainé en 20 secondes a une viscosité de 30 centipoises, et un échantillon qui est drainé en 63 secondes a une viscosité de 150 centipoises. Avec certains substrats polymères, il peut être nécessaire d'appliquer une couche intermédiaire au substrat avant application de l'encre durcissable par rayonnement pour améliorer l'adhérence de la structure embossée formée par l'encre sur le substrat. La couche intermédiaire comprend de préférence une couche principale, et plus préférablement, la couche principale comprend une polyéthylène imine. La couche principale peut également inclure un réticulant, par exemple, un isocyanate multifonctionnel. Des exemples d'autres primaires adaptés pour une utilisation dans l'invention incluent : les polymères à terminaison hydroxyle ; les co-polymères à base de polyester à terminaison hydroxyle ; les acrylates hydroxylés réticulés ou non réticulés ; les polyuréthanes ; et les acrylates anioniques ou cationiques durcissables par UV. Des exemples de réticulants appropriés incluent : les isocyanates ; les polyaziridines ; les complexes de zirconium ; l'acétylacétone d'aluminium ; les mélamines et les carbodi-imides. Encre à nanoparticules métalliques Telle qu'utilisée dans les présentes, l'expression encre à nanoparticules métalliques désigne une encre ayant des particules métalliques dont la taille moyenne est inférieure à un micron. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Nous allons maintenant décrire des modes de réalisation de l'invention en nous référant aux dessins joints. Il doit être entendu que les modes de réalisation sont donnés à titre d'illustration uniquement et que l'invention n'est pas limitée par cette illustration. Sur les dessins : la figure 1 a montre un document de sécurité incluant un dispositif de sécurité placé à l'intérieur d'une région de demi-fenêtre ; la figure lb montre un document de sécurité incluant un dispositif de sécurité placé à l'intérieur d'une région de fenêtre ; la figure 2 montre un dispositif de sécurité incluant un agencement de pixels verticaux ; la figure 3 montre un pixel vertical ; la figure 4 montre une lumière incidente sur un réseau vertical réfléchissant, et la lumière diffractée à partir de celui-ci ; la figure 5 montre une cale destinée à former l'agencement de pixels verticaux ; la figure 6 montre les étapes impliquées dans la gravure, au moyen du procédé Bosch, d'un substrat de silicium ; la figure 7 montre une image formée par un agencement de pixels verticaux ; la figure 8 montre deux images formées par deux agencements de pixels verticaux ; la figure 9 montre différentes tailles de pixels verticaux ; la figure 10 montre une encre durcissable par rayonnement appliquée à un substrat ; la figure 11 montre un pixel vertical de transmission ; la figure 12 montre une image couleur basée sur un agencement de pixels verticaux ; la figure 13 montre des pixels verticaux incluant des caractéristiques de sécurité secondaires placées sur les faces supérieures des pixels verticaux ; la figure 14 montre les pixels verticaux incluant des réseaux de diffraction comme caractéristiques de sécurité secondaires ; la figure 15 montre un substrat incluant des pixels verticaux configurés pour assurer l'interface avec un guide de lumière.

DESCRIPTION DU MODE DE REALISATION PREFERE Les figures 1 a et lb montrent un document de sécurité 2 incluant un dispositif optique 4 et une autre caractéristique de sécurité optionnelle 6. Le document de sécurité 2 inclut un substrat 8. Le dispositif optique 4 inclut également un substrat 8, qui dans le cas présent, est le même substrat 8 que le document de sécurité 2, bien que cela ne constitue pas une exigence. Le dispositif optique 4 peut offrir une fonction de sécurité, de telle sorte que le dispositif optique 4 sert de dispositif de sécurité pour fournir des moyens de détermination de l'authenticité du document de sécurité 2. Les figures montrent également les première et seconde couches opacifiantes 7a, 7b.

Sur la figure la, le dispositif optique 4 est présenté comme étant placé dans une région de demi-fenêtre du document de sécurité 2, de telle sorte que la seconde couche opacifiante 7b couvre le dispositif optique 4. En variante, comme le montre la figure 1 b, le dispositif optique 4 peut être placé dans une région de fenêtre du document de sécurité 2, la seconde couche opacifiante 7b étant absente dans la région du dispositif optique 4. Bien que les couches opacifiantes 7a, 7b soient représentées contigües au dispositif optique 4, ceci n'est pas nécessaire. Par exemple, il peut y avoir un espace entre le bord du dispositif optique 4 et le bord des régions opacifiantes 7a, 7b. Les autres caractéristiques de sécurité optionnelles 6 incluent les dispositifs optiques diffractifs, les hologrammes, les dispositifs optiquement variables basés sur microlentilles, les fenêtres et n'importe quelle(s) autre(s) caractéristique(s) de sécurité appropriée(s), et elles peuvent être placées à l'intérieur de régions de fenêtre ou de demi-fenêtre du substrat 8 si nécessaire et/ou si souhaité. Si nous regardons maintenant la figure 2, le dispositif optique 4 inclut un agencement d'éléments optiques 10, étant désignés comme des pixels verticaux 10, formés sur un côté du substrat 8. Les pixels verticaux 10 correspondent à des structures s'étendant depuis le côté du substrat 8. L'espacement centre à centre entre les pixels verticaux adjacents 10 peut être sensiblement le double de la hauteur du pixel vertical 10. En outre, la hauteur de chaque pixel vertical 10 peut être sensiblement identique à la largeur de chaque pixel vertical 10. Dans un mode de réalisation, les pixels verticaux 10 peuvent avoir une hauteur de 15 microns et une largeur de 15 microns. Dans ce cas, l'espacement centre à centre entre les pixels verticaux adjacents 10 est de 30 microns. Une vue plus détaillée d'un pixel vertical 10 est présentée sur la figure 3. Le pixel vertical 10 inclut des surfaces verticales, ou au moins sensiblement verticales 12. Des surfaces verticales spécifiques 12 seront désignées ici au moyen d'une lettre, par exemple 12a. Chaque pixel vertical 10 inclut également une surface supérieure 13, parallèle, ou au moins sensiblement parallèle, au côté du substrat 8. La « surface » telle qu'utilisée ici en relation à un pixel vertical désigne la surface de la surface supérieure 13 du pixel vertical. Chaque surface verticale 12 inclut en outre des éléments de réseau 14. Les éléments de réseau 14 s'étendent longitudinalement, la direction longitudinale étant parallèle à la surface du substrat 8. Les éléments de réseau 14 d'une surface verticale particulière 12 forment un réseau vertical, dans lequel la normale du réseau vertical est perpendiculaire à la normale du côté du substrat 8. Les réseaux verticaux peuvent être transmissifs ou réfléchissants. L'expression « réseau vertical » est utilisée ici pour les distinguer des réseaux de diffraction classiques, appelés ici « réseaux de diffraction plans », formés par un agencement de structures de réseau dans un plan parallèle à un plan du substrat 8. Il est à noter que la forme des pixels verticaux 10 n'est pas limitée à des structures cuboïdes, et peut inclure d'autres structures qui incorporent des faces verticales ou au moins sensiblement verticales 12. Des exemples de ces structures alternatives incluent : les colonnes de forme cylindrique, les colonnes de forme elliptique, et d'autres formes ayant un nombre de surfaces verticales 12 différent de quatre. La figure 4 montre l'effet du réseau sur la lumière incidente 18, pour des réseaux verticaux réfléchissants. La lumière incidente 18 est diffractée par le réseau vertical d'une surface verticale 12a. Si l'on considère les ordres de diffraction +1 (20a) et -1 (20b), qui sont d'ordinaire les ordres de diffraction les plus lumineux, pour une longueur d'onde particulière, l'ordre +1 20a est dirigé vers le côté du substrat 8, et peut être réfléchi. Cependant, globalement, l'ordre +1 20a est supprimé en raison d'interactions avec le substrat 8 et/ou les pixels verticaux 10. L'ordre -1 20b est diffracté directement à partir du substrat 8, et est par conséquent directement visible. Le résultat est que l'ordre -1 20b domine l'aspect du pixel vertical 10. Il est à noter que la dénomination des ordres « + » et « - » 20a, 20b est arbitraire, et simplement utilisée pour indiquer les ordres de diffraction correspondants sur les côtés opposés du rayon lumineux incident. En général, pour une hauteur de pixel vertical 10 fixe, une augmentation de l'espacement entre les pixels verticaux adjacents 10 conduira à une augmentation de la plage d'angles de visualisation associée aux dispositifs optiques 4.

Avantageusement, l'ordre de diffraction visible, à savoir -1 (20b) sur la figure 4), est visible à un angle peu prononcé par rapport aux réseaux de diffraction plans. En outre, la suppression de l'autre ordre de diffraction, à savoir +1 (20a) sur la figure 4), peut être avantageuse et peut en outre fournir un effet inattendu et mémorable. Par ailleurs, il peut être avantageux de prévoir des surfaces verticales 12 qui sont suffisamment verticales pour éliminer, ou du moins, fortement empêcher les tentatives de reproduction de la surface superficielle du dispositif optique 4. Si nous regardons la figure 5, le dispositif optique 4 peut être fabriqué par embossage du substrat 8, ou d'un matériau appliqué sur le substrat 8, avec une cale 22 appropriée. La cale 22 inclut une base 33, par exemple, en silicium, qui présente un profil de surface correspondant à l'inverse, ou au négatif, du profil de surface de dispositif optique 4 souhaité, et par conséquent, la cale 22 inclut des évidements 35 incluant des parois d'évidements verticales 34, la surface des parois d'évidements 34 incluant des éléments de réseau d'évidements s'étendant longitudinalement 36 et s'étendant en parallèle à la surface de la cale 22.

Si nous regardons la figure 6, la cale 22 peut être produite en utilisant le procédé Bosch, également connu sous le nom de gravure pulsée ou multiplexée dans le temps, qui peut être utilisé pour créer des structures en relief superficielles en utilisant un procédé de gravure au plasma en deux étapes 24. Un masque 26 est placé sur un substrat de silicium 28, à savoir, la base 33 de la figure 5, où des ouvertures dans le masque 26 définissent des emplacements pour la formation des évidements (35 de la figure 5). Les ouvertures définissent la forme des pixels verticaux résultants 10 lorsqu'elles sont vues de dessus, par exemple, les ouvertures seront carrées pour la formation des pixels verticaux 10 tels que ceux représentés sur la figure 2. Le procédé de gravure par plasma 24 inclut les répétitions d'une étape de gravure 30 suivie par une étape de passivation 32. L'étape de gravure 30 peut utiliser, par exemple, un plasma SF6. L'étape de passivation 32 peut utiliser, par exemple, un plasma C4F8. L'étape de passivation 32 permet de créer une couche de film fluoro-carboné sur la surface du substrat de silicium 28. La couche de film fluoro-carboné est retirée par les ions SF6 lors de l'étape de gravure subséquente 30, cependant uniquement par les ions SF6 dirigés perpendiculairement sur la surface du substrat de silicium 28. De cette manière, le film fluoro-carboné continue de couvrir les côtés de l'évidement qui est créé, et protège ainsi les côtés de l'évidement contre une gravure plus étendue. Chaque étape 30, 32 est associée à un temps d'étape, à savoir, un temps d'étape de gravure et un temps d'étape de passivation, et la somme des deux temps d'étape est égale au temps de cycle du procédé. Le procédé Bosch donne des surfaces sensiblement verticales incluant des ondulations répétées. La taille des ondulations est proportionnelle au temps de cycle, de telle sorte que des temps de cycle plus longs donnent un espacement plus grand entre les ondulations adjacentes, et des temps de cycle plus courts donnent un espacement plus petit.

Les ondulations dans le cas présent correspondent pour finir aux éléments de réseau d'évidement 36, et par conséquent, le temps de cycle peut être ajusté pour fournir l'espacement d'éléments de réseau d'évidement 36 requis. Dans des modes de réalisation, le temps de cycle est varié au cours du procédé Bosch pour créer des ondulations de longueur variable, ceci pouvant être finalement utilisé pour créer des réseaux verticaux présentant un espacement variable entre les éléments de réseau. Une fois que la cale 22 est produite, elle peut être utilisée pour créer un grand nombre de dispositifs de sécurité 4 par embossage. Selon une technique, le substrat 8 d'un dispositif de sécurité présente une encre durcissable au rayonnement 42 appliquée sur un premier côté (comme le montre la figure 10). L'encre durcissable par rayonnement 42 est ensuite embossée au moyen de la cale 22 et durcie par rayonnement. L'encre durcissable par rayonnement 42 peut être configurée pour se rétracter lors du durcissement. Avantageusement, cette rétraction peut permettre à la cale 22 d'être extraite de l'encre durcissable par rayonnement 42 sans endommagement, ou du moins avec un endommagement minime ou réduit, de la cale 22 et/ou la structure nouvellement embossée.

Afin de produire un dispositif optique réfléchissant 4 (tel que celui représenté sur la figure 4), les pixels verticaux 10 peut être métallisés au moyen de techniques connues. Dans une variante de mode de réalisation, un dispositif de sécurité à transmission 4 (tel que représenté sur la figure 11) inclut des pixels verticaux transparents 10, de telle sorte qu'un ordre peut se propager à travers le substrat 8 et être par conséquent visible sur le côté opposé du substrat 8 vers les pixels verticaux. Le dispositif optique 4 peut afficher une ou plusieurs images 38 grâce à l'agencement et de la configuration des pixels verticaux 10. Ici, des images spécifiques sont désignées par des lettres en minuscule, par exemple 38a, 38b. Si nous regardons la figure 7, une image requise 38a (dans ce cas, une majuscule « A ») peut être formée en utilisant un masque approprié 26 pour le procédé Bosch. Chaque pixel vertical 10 correspond aux évidements 35 formés au cours du même procédé Bosch, et par conséquent, les faces verticales 12 de chaque pixel vertical 10 définissent le même, ou au moins sensiblement le même, réseau. Par conséquent, chaque pixel vertical 10 diffractera la/les même(s), ou sensiblement la/les même(s), longueur(s) d'onde lorsque le dispositif optique 4 est visualisé à un angle particulier, et chaque pixel vertical 10 est par conséquent associé à l'image 38a. Si nous regardons la figure 8, deux images requises 38a, 38b ou plus (dans ce cas, deux) peuvent être formées, chaque image 38a, 38b étant exclusivement associée à un ensemble de pixels verticaux 10, chaque ensemble de pixels verticaux 10 étant formé, en séquence, en utilisant un masque 26 différent. Chaque image 38a, 38b est associée à un espacement différent entre les éléments de réseau 14 des pixels verticaux 10 associés, de telle sorte que la/les longueur(s) d'onde visible(s) à une position de visualisation prédéfinie est/sont différente(s) pour chaque image 38a, 38b. Ainsi, l'image « B » 38b apparaît d'une couleur différente de l'image « A » 38a lorsqu'elle est visualisée depuis une position de visualisation prédéfinie commune. Dans des modes de réalisation, tels que ceux illustrés sur les figures 7 et 8, chaque pixel vertical 10 fait sensiblement la même surface, aboutissant sensiblement à la même luminosité apparente de chacun des pixels verticaux 10, en particulier, des pixels verticaux 10 ayant le même, ou sensiblement le même, espacement de réseau.

Si nous regardons la figure 9, la surface des pixels verticaux 10 peut être variée afin de fournir des pixels verticaux de luminosité différente 10. La figure 9 montre un exemple incluant seize tailles de pixels verticaux 40, allant de zéro micron (40a) à 60 microns (40p), par paliers de quatre microns. Il peut être préférable d'agencer les pixels verticaux 10 sur une grille (telle que représentée), de sorte que la position centrale de chaque pixel vertical 10 se trouve dans une position régulière, même avec des variations de la taille des pixels verticaux 10. La taille des pixels verticaux 10 est simplement déterminée par la taille d'ouverture associée du masque 26. Il se peut que l'espacement entre une surface verticale 12 d'un pixel vertical 10 et la surface verticale adjacente 12 d'un pixel vertical adjacent 10 soit constant en dépit des changements de taille du pixel vertical 10. En variante, l'espacement centre à centre entre les pixels verticaux adjacents 10 est constant. Dans ce cas, il peut y avoir de préférence un espacement minimum entre une surface verticale 12 d'un pixel vertical 10 et la surface verticale adjacente 12 d'un pixel vertical adjacent 10.

Une mise en oeuvre du dispositif optique 4 est représentée sur la figure 12, incluant trois images monochrome, chaque image monochrome étant exclusivement associée à une pluralité de pixels verticaux 10a, 10b, 10c respectivement. Les pixels verticaux 10a, 10b, 10c sont répartis de telle manière à former des groupes 52, chaque groupe 52 incluant un de chaque pixels verticaux 10a, 10b, 10c. Chaque pixel vertical 10a, 10b, 10c est associé à une luminosité, où la surface du pixel vertical 10a, 10b, 10c est proportionnelle à la luminosité requise, comme décrit précédemment en référence à la figure 9. Chaque groupe 52 peut correspondre à un pixel d'une image couleur, l'image couleur étant effectivement un composite des trois images monochrome, la couleur du pixel étant déterminée par la luminosité relative de chaque pixel vertical 10a, Wb, 10c à l'intérieur du groupe particulier 52. Dans un exemple de la mise en oeuvre, il existe huit niveaux de luminosité sélectionnables pour chaque pixel vertical 10a, 10b, 10c, fournissant ainsi 512 couleurs différentes. Chaque pixel vertical 10a, 10b, 10c peut se voir affecter une couleur primaire (par exemple, rouge 10a, vert 10b et bleu 10c) sur la base de l'image monochrome associée au pixel vertical 10a, 10b, 10c, chaque couleur pouvant être définie par l'aspect des pixels verticaux 10a, 10b, 10c à une position de visualisation prédéfinie commune. Si nous regardons la figure 13, la surface supérieure 13 de chaque pixel vertical 10 est configurée pour fournir un effet visuel secondaire. L'effet visuel secondaire peut être un effet optiquement variable ou un effet optiquement invariable. Un exemple d'un effet visuel secondaire optiquement variable est un effet holographique ou un effet de dispositif optique diffractif. Ces effets visuels secondaires peuvent nécessiter un agencement de structures diffractives 46 sur la surface supérieure 13 de chaque pixel vertical 10, comme le montre la figure 14. Bien que chaque agencement de structure diffractive 46 de chaque surface supérieure 13 de pixel vertical 10 soit représenté comme identique, ceci est effectué à des fins d'illustration et il est entendu que les agencements peuvent varier entre les pixels verticaux 10. Un exemple d'un effet visuel secondaire optiquement invariable est un effet de répartition diffuse et/ou un effet micrographique et/ou une image imprimée. Cet effet peut résulter d'images formées à partir d'encre imprimée sur la face supérieure 13 des pixels verticaux 10.

Si nous regardons la figure 15, dans un mode de réalisation, l'ordre diffractif 20a dirigé vers le substrat 8 fournit une lumière d'entrée pour un guide d'ondes 48 incorporé dans le substrat 8.

D'autres modifications et améliorations peuvent être réalisées sans s'écarter de la portée de la présente invention. Par exemple, les hauteurs des différents pixels verticaux 10 peuvent varier. Une autre modification intègre des surfaces supérieures non parallèles à l'ensemble ou à une sélection des pixels verticaux. Par exemple, la surface supérieure peut être configurée de sorte à être inclinée.

Claims (20)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif optique, de préférence dispositif de sécurité, incluant un substrat et une pluralité de pixels verticaux, dans lequel chaque pixel vertical est défini par une structure incluant au moins une surface verticale s'étendant d'un premier côté du substrat, de préférence, quatre surfaces verticales définissant les côtés d'un cuboïde rectangulaire, dans lequel l'au moins une surface verticale inclut un réseau vertical, dans lequel le, ou chaque, réseau vertical inclut une pluralité d'éléments de réseau s'étendant longitudinalement et s'étendant parallèlement au premier côté du substrat.
2. 2. Dispositif optique selon la revendication 1, dans lequel chaque pixel vertical inclut une surface supérieure parallèle, ou sensiblement parallèle, au premier côté, dans lequel la surface supérieure inclut une caractéristique optique secondaire, dans lequel la caractéristique optique secondaire est une caractéristique diffractive, telle qu'un hologramme, ou une caractéristique non diffractive.
3. 3. Dispositif optique selon la revendication 2, dans lequel la caractéristique optique secondaire de chaque pixel vertical correspond à une composante d'une caractéristique optique secondaire composite.
4. 4. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pluralité de pixels verticaux est configurée pour définir au moins une image, dans lequel chaque pixel vertical contribue à l'image grâce à la diffraction d'au moins une surface verticale, dans lequel chaque réseau vertical de la, ou de chaque, surface verticale de chaque pixel vertical a la même structure.
5. 5. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pluralité de pixels verticaux est configurée pour définir deux images ou plus, dans lequel chaque pixel vertical contribue à l'image grâce à la diffraction d'au moins une surface verticale, dans lequel chaque pixel vertical est exclusivement associé à une seule image, et dans lequel chaque image est distinguée par sa couleur lorsque les deux images ou plus sont visualisées depuis une position de visualisation prédéfinie commune.
6. 6. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications, dans lequel les pixels verticaux sont agencés selon un agencement bidimensionnel régulier sur le premier côté.
7. 7. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications, dans lequel les pixels verticaux sont métallisés.
8. 8. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications, dans lequel chaque pixel vertical a une luminosité propre, de préférence déterminée par la surface du pixel vertical.
9. 9. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications, dans lequel les pixels verticaux sont formés à partir d'une encre embossée, durcissable par rayonnement.
10. 10. Document de sécurité, de préférence, billet de banque, incluant un dispositif optique selon l'une quelconque des revendications précédentes.
11. 11. Document de sécurité selon la revendication 10, incluant un substrat de document de sécurité, le substrat du dispositif optique correspondant à une région du substrat du document de sécurité, le substrat du document de sécurité incluant de préférence des première et seconde couches opacifiantes.
12. 12. Procédé de formation d'un dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, incluant les étapes suivantes : application d'une encre durcissable par rayonnement sur un côté d'un substrat ; embossage de l'encre durcissable par rayonnement au moyen d'une cale configurée pour former une structure correspondant à l'agencement de la pluralité de pixels verticaux ; et durcissement de l'encre durcissable par rayonnement, dans lequel de préférence l'étape d'embossage et l'étape de durcissement sont effectuées simultanément.
13. 13. Cale pour former un dispositif optique par embossage, la cale incluant une base et un profil de surface incluant des évidements, et configurée pour former un agencement de pixels verticaux correspondant dans un matériau embossable.
14. 14. Cale selon la revendication 13, la cale étant configurée pour former le dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
15. 15. Procédé pour produire une cale pour former un dispositif optique, de préférence, un dispositif de sécurité, de préférence, un dispositif de sécurité, par le biais d'un embossage, le dispositif optique incluant un premier agencement de pixels verticaux associé à une première image, chacun incluant un premier réseau vertical, le procédé incluant les étapes suivantes : application d'un premier masque à une surface d'un substrat de silicium, le premier masque incluant un agencement de premières ouvertures, création d'un agencement d'évidements correspondant aux inverses des pixels verticaux au moyen d'un procédé de gravure ; et électroplacage de la surface du substrat de silicium.
16. 16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel l'agencement d'ouvertures du premier masque correspond au premier agencement de pixels verticaux sur le dispositif optique.
17. 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 et 16, dans lequel le dispositif optique inclut un second agencement de pixels verticaux associés à une seconde image, chacun incluant un second réseau vertical, dans lequel la première image et la seconde image sont configurées pour apparaître différentes lorsqu'elles sont visualisées depuis une position de visualisation prédéfinie commune, le procédé comprenant en outre les étapes suivantes : application d'un second masque à la surface du substrat après le processus de gravure en utilisant le premier masque, le second masque incluant un agencement de secondes ouvertures, création d'un agencement de seconds évidements, ne chevauchant pas de préférence les premiers évidements, correspondant à un inverse du second agencement de pixels verticaux au moyen d'un autre procédé de gravure.
18. 18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, dans lequel le(s) procédé(s) de gravure correspond(ent) au(x) procédé(s) de gravure Bosch.
19. 19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel le(s) procédé(s) de gravure correspondent à des cycles répétés d'une étape de gravure, correspondant de préférence à l'application d'un plasma SF6, suivie par une étape de passivation, correspondant de préférence à l'application d'un plasma C4F8.
20. 20. Procédé selon la revendication 19, incluant un temps de cycle correspondant au temps pour une étape de gravure et une étape de passivation, dans lequel le temps de cycle détermine l'espacement de réseau des réseaux verticaux résultants.