FR3144546A1 - Composants optiques de sécurité visibles en transmission, fabrication de tels composants et objets sécurisés équipés de tels composants - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un composant optique de sécurité pour une authentification en transmission comprenant : une première couche (113) en matériau diélectrique, transparente dans le visible ; une première structure diffractive (S) gravée dans ladite première couche ; une couche métallique (114) recouvrant au moins partiellement ladite première structure diffractive. La première structure diffractive comprend un premier motif (M1) formant une première ondulation périodique à une dimension, symétrique, configurée pour former un réseau diffractif produisant un effet diffractif en réflexion à l’ordre 1 et à l’ordre -1. Pour chaque période dudit premier motif, définie entre deux extrema de la première ondulation, l’épaisseur de la couche métallique, définie selon une direction perpendiculaire au plan du composant, est variable entre une valeur minimale strictement inférieure à 10 nm et une valeur maximale comprise entre environ 10 nm et environ 100 nm, et le métal est réparti de façon non symétrique, de telle sorte à produire un effet coloré visible en transmission. Figure 1A

Description

Composants optiques de sécurité visibles en transmission, fabrication de tels composants et objets sécurisés équipés de tels composants Domaine technique de l'invention

La présente description concerne le domaine du marquage de sécurité. Plus particulièrement, elle se rapporte à des composants optiques de sécurité visibles en transmission pour vérifier l’authenticité d’un objet, par exemple un produit ou un document de valeur, par exemple un document d’identité ou un billet de banque, à un procédé de fabrication d’un tel composant et à un objet sécurisé équipé d’un tel document.

État de la technique

On connaît de nombreuses technologies pour l’authentification de documents ou de produits, et notamment pour la sécurisation de documents tels que des documents de valeur, des documents de type billets de banque, passeports ou autres documents d’identification. Ces technologies visent à la production de composants optiques de sécurité dont les effets optiques en fonction des paramètres d’observation (orientation du composant par rapport à l’axe d’observation, position et dimensions de la source lumineuse, etc.) prennent des configurations très caractéristiques et vérifiables. Le but général de ces composants optiques est de fournir des effets optiques nouveaux et différenciés, à partir de configurations physiques difficilement reproductibles. Parmi ces composants, on appelle DOVID pour "Diffractive Optical Variable Image Device", les composants optiques produisant des images diffractives et variables que l'on appelle communément les hologrammes.

On s’intéresse plus précisément dans la présente description à des composants optiques de sécurité présentant, en transmission, des effets optiques colorés remarquables et différenciés des effets optiques en réflexion.

Le contrôle en transmission est notamment utilisé dans les documents de valeur, par exemple les billets de banque présentant à cette fin une zone évidée et/ou partiellement transparente ou diffusante ou les passeports dont une page des données relatives au porteur est pourvue d’une fenêtre transparente. Le composant optique de sécurité peut se présenter par exemple sous forme d’un fil de sécurité, d’une piste de sécurité, ou d’un « patch », destiné à être en vue de dessus, au moins partiellement superposé sur la zone de transparence, et pouvant se positionner en surface ou dans l’épaisseur du document.

Il est connu des composants optiques de sécurité à résonance plasmonique qui présentent, en transmission, des effets optiques colorés remarquables. De tels composants sont décrits par exemple dans la demande de brevet US2010/0307705 [Réf. 1]. Le composant optique de sécurité décrit dans la [Réf. 1] comprend, sur un substrat transparent, une structure métallique formant un motif périodique de période sub longueur d’onde, à profil rectangulaire, intégré entre une couche d’un vernis d’estampage et une couche d’un vernis de protection. La structure métallique est obtenue par évaporation d’une fine couche de métal sur la couche de vernis après estampage. En faisant varier l’angle d’évaporation du métal, on peut obtenir un réseau sub longueur d’onde présentant un profil asymétrique. Les caractéristiques spectrales en transmission et en réflexion du composant à résonance plasmonique ainsi obtenu dépendent de l’angle d’évaporation du métal, ce qui permet de concevoir des composants optiques de sécurité présentant des effets colorés distincts en transmission et en réflexion.

On connaît également (voir demande WO2012136777 [Réf. 2]), un composant optique de sécurité à effet plasmonique présentant des effets colorés remarquables en transmission. Le composant optique décrit dans [Réf. 2] comprend deux couches en matériau diélectrique transparent et une couche métallique agencée entre lesdites couches en matériau diélectrique pour former deux interfaces diélectrique – métal et structurée pour former sur une partie au moins de sa surface des ondulations aptes à coupler des modes de plasmon de surface supportés par lesdites interfaces diélectrique – métal avec une onde lumineuse incidente. Les ondulations sont agencées dans une première zone de couplage selon une première direction principale et dans au moins une deuxième zone de couplage distincte de ladite première zone de couplage selon une deuxième direction principale sensiblement perpendiculaire à la première direction principale, ladite couche métallique étant continue sur chacune desdites zones de couplage. Un tel composant présente un effet de transmission extraordinaire dans une bande spectrale centrée sur une longueur d’onde définie par les caractéristiques des ondulations des zones de couplage, et pour un observateur, des effets de variation de couleur avec l’angle d’observation du composant variables selon les zones de couplage, permettant une authentification facile et fiable du composant de sécurité.

Dans les deux références précitées, le mécanisme physique mis en jeu est un mécanisme de résonance plasmonique très sensible à la polarisation. En particulier, seule la composante TM du champ électromagnétique incident est couplée avec le mode plasmonique. On observe de ce fait dans ces composants optiques de sécurité des effets colorés peu intenses lorsqu’ils sont éclairés en lumière non polarisée et observés en transmission.

On connaît par ailleurs des composants optiques de sécurité observables en transmission mettant également en jeu des mécanismes de résonance mais dans une couche en matériau diélectrique et non plus dans une couche en matériau métallique. De tels composants optiques de sécurité sont décrits par exemple dans la demande de brevet EP 2264491 [Réf. 3] ou dans l’article de M.T. gale et al. [Réf. 4] et sont connus sous le nom de filtres diffractifs à l’ordre zéro (ZOF) ou filtres résonants de modes guidés. Le mécanisme physique est basé sur une réflexion résonante d’un mode guidé dans la couche diélectrique haut indice. En pratique, le spectre en transmission d’un tel filtre résonant est le complémentaire du spectre en réflexion. Cependant, la transmission dans un tel composant reste importante pour toutes les longueurs d’onde et l’effet optique en transmission apparaît de ce fait peu coloré pour un observateur.

La présente demande décrit un composant optique de sécurité avec une structure originale permettant d’obtenir, en transmission, à la fois des effets optiques colorés remarquables et une très bonne intensité lumineuse.

Dans la présente description, le terme « comprendre » signifie la même chose que « inclure », « contenir », et est inclusif ou ouvert et n’exclut pas d’autres éléments non décrits ou représentés. En outre, dans la présente description, le terme « environ » ou « sensiblement » signifie la même chose que « présentant une marge inférieure et/ou supérieure à 10%, par exemple 5% », de la valeur respective.

Selon un premier aspect, l’invention concerne un composant optique de sécurité pour la sécurisation d’un objet, par exemple un document de valeur, par exemple un document d’identité ou un billet de banque, configuré pour une authentification en transmission, à l’œil nu.

Le composant optique de sécurité selon le premier aspect comprend:
- une première couche en matériau diélectrique, transparente dans le visible;
- au moins une première structure diffractive gravée dans ladite première couche ;
- une couche métallique recouvrant au moins partiellement ladite première structure diffractive, et présentant une bande spectrale de réflexion dans le visible ; et dans lequel :
- ladite première structure diffractive comprend, dans une première région, au moins un premier motif formant une première ondulation périodique à une dimension, symétrique, comprenant un premier pas compris entre environ 400 nm et environ 900 nm, et une première profondeur, ladite première ondulation étant configurée pour former un réseau diffractif produisant, après dépôt de la couche métallique, un effet diffractif en réflexion à l’ordre 1 et à l’ordre -1 dans une plage de longueur d’ondes comprise entre 400 nm et 700 nm ;
- pour chaque période, définie entre deux extrema, de ladite première ondulation, l’épaisseur de la couche métallique, définie selon une direction perpendiculaire au plan du composant, est variable entre une valeur minimale strictement inférieure à 10 nm et une valeur maximale comprise entre environ 10 nm et environ 100 nm, et le métal est réparti de façon non symétrique, de telle sorte à produire un effet coloré visible en transmission.

Dans la présente description, une couche transparente dans le visible est définie comme une couche présentant une transmission d’au moins 70%, de préférence au moins 80% pour une longueur d’onde comprise dans le visible, c’est-à-dire une longueur d’onde comprise entre environ 400 nm et environ 700 nm. Une couche ainsi transparente rend possible une observation à l’œil nu des couches situées sous la couche transparente.

On appelle « profondeur » d’une ondulation une distance entre un niveau le plus bas de la structure formant l’ondulation et un niveau le plus haut, la distance étant mesurée selon un axe perpendiculaire à un plan du composant.

Dans la présente description, une ondulation périodique à une dimension est une structure périodique avec un profil continument variable selon une seule direction, appelée direction de variation du profil, c’est-à-dire une structure présentant une hauteur qui varie selon une fonction continûment variable et périodique. Une ondulation périodique à une dimension symétrique est une ondulation périodique à une dimension qui comprend, pour chaque période de l’ondulation définie entre deux extrema de l’ondulation, au moins un plan de symétrie perpendiculaire à un plan du composant et perpendiculaire à la direction de variation du profil.

Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le profil de l’ondulation périodique symétrique est un profil sinusoïdal ou pseudo-sinusoïdal, c’est-à-dire comprenant une somme de sinusoïdes de périodes différentes, sans que ces exemples ne soient limitatifs.

Selon la présente description, ladite première ondulation périodique présente un premier pas et une première profondeur configurés pour former un réseau diffractif déterminé pour produire, après dépôt de la couche métallique, un effet diffractif en réflexion au moins à l’ordre 1 et à l’ordre -1 dans une plage de longueur d’ondes comprise entre 400 nm et 700 nm. La symétrie de l’ondulation périodique permet de renforcer l’efficacité de l’effet diffractif à l’ordre 1 et à l’ordre -1. Le premier pas est compris entre environ 400 nm et environ 900 nm, avantageusement entre environ 450 nm et environ 750 nm, avantageusement entre environ 500 nm et environ 700 nm.

Par ailleurs, selon la présente description, pour chaque période, définie entre deux extrema, de la première ondulation, l’épaisseur de la couche métallique, définie selon une direction perpendiculaire au plan du composant, est variable entre une valeur minimale strictement inférieure à 10 nm et une valeur maximale comprise entre environ 10 nm et environ 100 nm, et le métal est réparti de façon non symétrique, de telle sorte à produire un effet coloré visible en transmission.

Une répartition non symétrique du métal signifie que pour chaque période définie entre deux extrema, il n’y a aucun plan de symétrie de la couche de métal qui soit perpendiculaire à un plan du composant et perpendiculaire à la direction de variation du profil de l’ondulation.

La déposante a montré des effets colorés remarquables avec un tel composant optique de sécurité dans lequel le profil de la structure diffractive est symétrique mais la répartition de métal asymétrique avec, au sein d’une même période définie entre deux extrema, une région avec très peu, voire pas de métal, et une région avec une plus grande épaisseur de métal. Un tel composant optique de sécurité présente, en transmission, des effets colorés remarquables et lumineux.

Par ailleurs, la déposante a montré que lors d’une observation en transmission, avec variation de l’angle d’observation en tilt selon un axe perpendiculaire à la direction de variation du profil de l’ondulation, un observateur pourra observer un changement de couleur asymétrique par rapport à la direction normale au plan du composant. Un tel effet remarquable et différencié permet une authentification plus sûre avec une barrière technologique forte, du fait de la conception puis des étapes de fabrication en série du composant nécessaires pour obtenir l’effet visuel décrit ci-dessus.

On appelle généralement « mouvement de tilt » du composant, ou « bascule », une rotation du composant selon un axe contenu dans le plan du composant.

Un tel effet en transmission qui couple intensité des couleurs et intensité lumineuse, original dans le domaine de la sécurité, s’explique notamment, sans que cette explication ne soit limitative, par une transmission résonante résultant d’un effet diffractif combiné à l’excitation de modes de surface. L’efficacité lumineuse résulte d’un effet visible à la fois en mode TE et en mode TM, contrairement aux résonances plasmoniques mises en œuvre dans des composants optiques de sécurité connues de l’état de l’art, au moyen de structures diffractives sub longueurs d’onde, avec des périodes généralement comprises entre 200 nm et 400 nm.

Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le rapport entre la valeur maximale de l’épaisseur de la couche métallique et la valeur minimale de l’épaisseur de la couche métallique est supérieur ou égale à environ 5, avantageusement supérieure ou égale à environ 10, avantageusement supérieure ou égale à environ 15. Avec un rapport important entre la valeur maximale de l’épaisseur de la couche métallique et la valeur minimale de l’épaisseur de la couche métallique, l’asymétrie dans la répartition de la couche de métal est forte et l’effet optique coloré encore plus marqué.

Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, ladite couche métallique résulte d’une évaporation métallique de ladite première structure avec un angle d’évaporation non nul, par exemple un angle d’évaporation compris entre environ 25° et environ 70°. Pour un profil d’ondulation connu, par exemple un profil sinusoïdale ou quasi-sinusoïdal, il est possible de choisir l’angle d’évaporation du métal pour obtenir l’asymétrie voulue dans la répartition de la couche de métal.

Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, ladite première structure diffractive comprend, dans une deuxième région, au moins un deuxième motif formant une deuxième ondulation périodique à une dimension, symétrique, comprenant une direction de variation du profil parallèle à la direction de variation du profil de la première ondulation, comprenant une profondeur identique à celle de la première ondulation et comprenant un pas différent de celui de la première ondulation, le premier motif et le deuxième motif présentant des contours reconnaissables lors d’une observation à l’œil nu, en transmission.

Dans un tel composant, du fait des pas différents des ondulations, lors d’une observation en transmission à l’ordre zéro, on observera des couleurs différentes pour chaque motif. Par ailleurs, en tiltant le composant selon un axe perpendiculaire à la direction de variation du profil des ondulations, on observera une variation de la couleur pour chaque motif, avec, de façon remarquable, une asymétrie dans l’observation des couleurs de part et d’autre d’une position correspondant à une observation dans une direction normale au composant.

Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, ladite première structure diffractive comprend, dans une deuxième région, au moins un deuxième motif formant une deuxième ondulation périodique à une dimension, symétrique, comprenant une direction de variation du profil parallèle à la direction de variation du profil de la première ondulation, comprenant un pas identique à celui de la première ondulation, et comprenant une deuxième profondeur strictement inférieure à la première profondeur de la première ondulation, le premier motif et le deuxième motif présentant des contours reconnaissables lors d’une observation à l’œil nu, en transmission.

Dans un tel composant, du fait des profondeurs différentes des ondulations, il sera possible de générer des motifs colorés en transmission et des motifs non colorés. En effet, notamment lorsque la couche métallique résulte d’une évaporation sous vide avec un angle d’évaporation non nul, dans la région où l’ondulation présente une plus faible épaisseur, l’asymétrie de la couche de métal ne sera pas aussi prononcée.

Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, lequel ladite première structure diffractive comprend en outre un motif microscopique comprenant un ensemble de facettes de dimensions microscopiques, de pentes variables, le premier motif modulant le motif microscopique.

Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le composant optique de sécurité comprend en outre au moins une deuxième structure gravée dans ladite première couche, ladite deuxième structure étant choisie par exemple parmi : une structure diffusante, une structure holographique, une structure diffractante de type Alphagram®.

Selon un deuxième aspect, la présente description concerne un objet sécurisé, par exemple un document de valeur sécurisé, comprenant un substrat et un composant optique de sécurité selon l’une quelconque des revendications précédentes, déposé sur ledit substrat.

Selon un deuxième aspect, la présente description concerne un procédé pour la fabrication d’un composant optique de sécurité selon l’un quelconque des modes de réalisation précédemment décrits.

De façon générale, la présente description concerne un procédé de fabrication d’un composant optique de sécurité pour la sécurisation d’un objet, par exemple un document de valeur, par exemple un document d’identité ou un billet de banque, configuré pour une authentification en transmission, à l’œil nu, le procédé comprenant :
- le dépôt sur un film support d’une première couche en matériau diélectrique, transparente dans le visible;
- la formation sur ladite première couche d’au moins une première structure diffractive,
- le dépôt d’une couche métallique recouvrant au moins partiellement ladite première structure diffractive, et présentant une bande spectrale de réflexion dans le visible , dans lequel:
- ladite première structure diffractive comprend, dans une première région, au moins un premier motif formant une première ondulation périodique à une dimension, symétrique, comprenant un premier pas compris entre environ 400 nm et environ 900 nm, et une première profondeur, ladite première ondulation étant configurée pour former un réseau diffractif produisant, après dépôt de la couche métallique, un effet diffractif en réflexion à l’ordre 1 et à l’ordre -1 dans une plage de longueur d’ondes comprise entre 400 nm et 700 nm ;
- pour chaque période dudit premier motif, définie entre deux extrema de la première ondulation, l’épaisseur de la couche métallique, définie selon une direction perpendiculaire au plan du composant, est variable entre une valeur minimale strictement inférieure à 10 nm et une valeur maximale comprise entre environ 10 nm et environ 100 nm, et le métal est réparti de façon non symétrique, de telle sorte à produire un effet coloré visible en transmission.

Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, ladite couche métallique résulte d’une évaporation métallique de ladite première structure avec un angle d’évaporation non nul, par exemple un angle d’évaporation compris entre environ 25° et environ 70°.

Brève description des figures

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures suivantes :

La , illustre de façon schématique une vue en coupe (partielle) d’un exemple de réalisation d’un composant selon la présente description.

La , illustre de façon schématique une vue en coupe (partielle) d’un autre exemple de réalisation d’un composant selon la présente description.

La , illustre plusieurs exemples d’une première structure diffractive selon la présente description avec un premier motif M₁, la structure étant recouverte d’une couche métallique agencée de façon non symétrique, dans un composant de sécurité selon la présente description.

La , illustre, selon un exemple, une animation visibleen réflexionlors d’un mouvement de tilt d’un objet sécurisé équipé d’un composant optique de sécurité selon un exemple conforme à la présente description.

La , illustre, selon un exemple, une animation visibleen transmissionlors d’un mouvement de tilt d’un objet sécurisé équipé d’un composant optique de sécurité similaire à celui illustré sur la .

La , illustre des paramètres dans un composant optique de sécurité selon la présente description ;

La , montre une courbe en transmission calculée en fonction de la longueur d’onde dans un exemple d’un composant optique de sécurité tel qu’illustré sur la illuminé en incidence normale avec une lumière polarisée TE et des courbes en transmission comparatives.

La , montre une courbe en transmission calculée en fonction de la longueur d’onde dans un exemple d’un composant optique de sécurité tel qu’illustré sur la illuminé en incidence normale avec une lumière polarisée TM et des courbes en transmission comparatives.

La , montre une courbe en transmission calculée en fonction de la longueur d’onde dans un exemple d’un composant optique de sécurité tel qu’illustré sur la illuminé en incidence normale avec une lumière non polarisée et des courbes en transmission comparatives.

La , illustre de façon schématique une vue en coupe (partielle) d’un composant optique de sécurité avec une structure diffractive comprenant dans des premières régions un premier motif conforme à la présente description et entre les premières régions, des régions non structurées.

La , illustre un effet optique visible en transmission d’une image haute définition, colorée, avec une couleur variable en tilt, obtenu avec un composant optique de sécurité tel que schématisé sur la .

La , montre des courbes en transmission calculées en fonction de la longueur d’onde dans un exemple d’un composant optique de sécurité conforme à la présente description, pour différentes valeurs de tilt.

La , illustre de façon schématique une vue en coupe (partielle) d’un composant optique de sécurité avec une structure diffractive comprenant, dans des premières régions, un premier motif conforme à la présente description, et dans des deuxièmes régions, un deuxième motif formé d’ondulations identiques à celles du premier motif mais moins profondes, et illustre un effet visuel en réflexion dans un tel composant.

La , illustre un effet visuel en transmission dans le composant optique de sécurité représenté sur la .

La , illustre un effet optique visible en transmission d’une image haute définition, colorée, avec une couleur variable en tilt, obtenu avec un composant optique de sécurité tel que schématisé sur la .

La , illustre de façon schématique une vue 3D (partielle) d’un exemple d’un composant optique de sécurité dans lequel un premier motif conforme à la présente description module un deuxième motif formé de facettes de dimensions microscopiques.

La , illustre un effet optique visible en transmission dans un composant optique de sécurité du type de celui décrit sur la .

La , présente des schémas illustrant une animation visuelle visible en transmission obtenue au moyen d’un composant optique de sécurité du type de celui décrit sur la .

Description détaillée

Sur les figures, les éléments ne sont pas représentés à l'échelle pour une meilleure visibilité.

La et la représentent de façon schématique et selon des vues en coupe (partielles) deux exemples de composants optiques de sécurité selon la présente description.

Le composant optique de sécurité 100_Areprésenté sur la représente par exemple un composant optique de sécurité destiné à être transféré sur un document ou un produit en vue de sa sécurisation. Il comprend selon cet exemple un film support 111, par exemple un film en matériau polymère, par exemple un film en polyéthylène téréphtalate (PET) avec une épaisseur de quelques dizaines de micromètres, plus généralement entre environ 10 μm et environ 50 μm, ainsi qu’une couche de détachement 112, par exemple en cire naturelle ou synthétique. La couche de détachement permet de retirer le film support en polymère 111 après transfert du composant optique sur le produit ou document à sécuriser. Le composant optique de sécurité 100_Acomprend par ailleurs une première couche 113 en matériau diélectrique, présentant un premier indice de réfraction n₁et au moins une première structure diffractive S, comprenant au moins un premier motif M₁, ledit premier motif M₁formant une ondulation périodique à une dimension, estampée dans ladite première couche 113 et qui sera décrite plus en détails par la suite.

Dans l’exemple de la , le composant optique de sécurité 100_Acomprend également une couche métallique 114 recouvrant ladite première structure S, et présentant une bande spectrale de réflexion dans le visible. La couche métallique comprend par exemple un métal choisi parmi le groupe comprenant l’aluminium, l’argent, le cuivre, le chrome ou un alliage des métaux précités.

Le composant optique de sécurité comprend par ailleurs une ou plusieurs couches optionnelles, non fonctionnelles optiquement mais adaptées à l’application.

Par exemple, dans l’exemple de la , le composant optique de sécurité comprend en outre une couche d’adhésif 117, par exemple une couche d’adhésif réactivable à chaud, pour le transfert du composant optique de sécurité sur le produit ou document.

En pratique, comme cela sera détaillé par la suite, le composant optique de sécurité peut être fabriqué en empilant les couches sur le film support 111, puis le composant est transféré sur un document/produit à sécuriser grâce à la couche d’adhésif 117. Optionnellement, le film support 111 peut alors être détaché, par exemple au moyen de la couche de détachement 112.

Un composant optique de sécurité selon la présente description comprend généralement une première face 101 d’observation en réflexion du composant optique de sécurité qui se trouve dans l’exemple de la du côté de la première couche 113 opposé à la face gravée de la couche 113 et une deuxième face 102 d’observation en transmission du composant optique de sécurité qui se trouve dans l’exemple de la du même côté que la face gravée de la première couche 113.

Le composant optique de sécurité 100_Breprésenté sur la représente par exemple un composant optique de sécurité destiné à la sécurisation de billets de banque ; il s’agit par exemple d’une partie d’un fil de sécurité destiné à être intégré dans le papier pendant la fabrication du billet ou d’une piste laminée couvrant une fenêtre dans le papier ou d’un patch. Dans cet exemple, le composant 100_Bcomprend comme précédemment un film support 111 (épaisseur généralement comprise entre environ 10 µm et environ 50 µm) qui servira également de film de protection au fil de sécurité, et, comme dans l’exemple de la , une première couche 113 en matériau diélectrique présentant un premier indice de réfraction n_1,au moins une première structure diffractive S, estampée sur ladite première couche 113, et une couche métallique 114 recouvrant ladite première structure S, et présentant une bande spectrale de réflexion dans le visible.

Dans l’exemple de la , la première structure diffractive S comprend un premier motif M₁et un deuxième motif M₂formant chacun une ondulation périodique à une dimension, mais de profondeurs différentes, le premier et le deuxième motif étant estampés dans ladite première couche 113 pour former des effets visuels spécifiques qui seront décrits plus en détails par la suite.

Le composant optique de sécurité 100_Bcomprend par ailleurs, dans l’exemple de la , un ensemble des couches 115, 116, 118 optionnelles. La couche 115 (optionnelle) est par exemple une couche en matériau diélectrique 115 transparente ; la couche 116 (optionnelle) est par exemple une couche de sécurité 116, par exemple une couche discontinue avec un motif spécifique imprimé localement avec une encre UV pour réaliser un marquage complémentaire contrôlable à l’œil ou en machine ; et la couche 118 (optionnelle) est par exemple une couche de protection transparente, par exemple un deuxième film polymère ou un vernis. Dans le cas d’une piste laminée, la couche 118 peut être une couche adhésive. Comme dans l’exemple précédent, la fabrication peut être réalisée par empilement des couches sur le film support 111. La couche diélectrique 115 et la couche de sécurité 116 peuvent ne former qu’une seule couche. La couche de protection (ou couche adhésive) 118 et la couche 115 peuvent également ne former qu’une seule et même couche.

Il apparaitra à l’homme du métier que d’autres couches non fonctionnelles optiquement peuvent être ajoutées en fonction des besoins de l’application dans chacun des exemples représentés sur les FIGS. 1A et 1B et que les variantes de réalisation présentées sur les FIGS. 1A et 1B peuvent être combinées.

A noter que les couches additionnelles, non fonctionnelles optiquement, par exemple la couche 117, ou les couches 115, 116, 118, sont transparentes dans le spectre du visible, ainsi que le support de destination, afin que le composant optique de sécurité puisse être authentifié selon ses deux faces 101, 102, et notamment en transmission.

La illustre plus en détails des exemples 201, 202, 203 d’une première structure diffractive selon la présente description avec un premier motif M₁formant une ondulation périodique à une dimension, symétrique, la première structure étant recouverte d’une couche métallique 114. Les schémas illustrent des vues partielles en coupe d’un composant, les vues en coupe étant prises dans un plan (xz) perpendiculaire à un plan (xy) du composant et contenant la direction (x) de variation du profil de l’ondulation.

Dans les trois exemples illustrés sur les schémas 201, 202, 203, le premier motif est constitué d’une ondulation périodique à une dimension avec une période (ou pas) d₁et une hauteur de profil h définie selon l’axe z perpendiculaire au plan (xy) du composant. Une telle ondulation périodique est une structure périodique dont le profil, décrit par la hauteur h, est continument variable. Par ailleurs, selon la présente description, le profil est symétrique, c’est-à-dire qu’il comprend, comme illustré à titre d’exemple sur le schéma 201, pour chaque période de l’ondulation définie entre deux extrema, au moins un plan de symétrie π perpendiculaire au plan du composant (xy) et perpendiculaire à la direction (x) de variation du profil de l’ondulation.

Dans les exemples illustrés sur les schémas 201 et 202, le profil de l’ondulation est sensiblement sinusoïdal, c’est-à-dire qu’il est gravé avec comme consigne une fonctionh(x)sinusoïdale de forme :

Oùd ₁ est la période (ou pas),h ₁ est la profondeur,xest l’abscisse suivant l’axe (x) de variation du profil de l’ondulation. La hauteur h de l’ondulation est mesurée dans la direction z perpendiculaire au plan du composant, par rapport à un plan de base parallèle au plan du composant.

En pratique bien entendu, lors de la réalisation du composant par exemple dans une étape d’embossage, il peut y avoir des déformations du profil par rapport à une sinusoïde parfaite.

Par ailleurs, toute autre forme d’ondulation périodique symétrique est possible.

Comme illustré sur l’exemple du schéma 203, le profil de l’ondulation peut par exemple être sensiblement pseudo-sinusoïdal, c’est-à-dire qu’il est gravé avec comme consigne une fonctionh(x)pseudo-sinusoïdale comprenant une somme de fonctions sinusoïdales, par exemple une somme de deux fonctions sinusoïdales, par exemple comme illustré sur le schéma 203, une fonctionh(x)de forme :

Dans tous les cas, l’ondulation périodique et symétrique présente un pasd ₁ comprise entre environ 400 nm et environ 900 nm, avantageusement entre environ 500 nm et environ 700 nm, et une profondeurh ₁ , pour former un réseau diffractif déterminé pour produire, après dépôt de la couche métallique, un effet diffractif en réflexion à l’ordre 1 et à l’ordre -1 dans une plage de longueur d’ondes comprise entre 400 nm et 700 nm. La symétrie de l’ondulation périodique permet de renforcer l’efficacité de l’effet diffractif à l’ordre 1 et à l’ordre -1.

Dans des exemples de réalisation, une profondeur de l’ondulation est comprise entre environ 60 nm et environ 400 nm.

Par ailleurs, selon la présente description et comme illustré sur les exemples 201 - 203, sur une période P₁de la première structure diffractive définie entre deux extrema, l’épaisseurede la couche métallique, définie selon une direction (z) perpendiculaire au plan du composant, est variable entre une valeur minimale strictement inférieure à 10 nm et une valeur maximale comprise entre environ 10 nm et environ 100 nm, et le métal est réparti de façon non symétrique. Une répartition non symétrique du métal signifie que pour chaque période P₁définie entre deux extremums, la couche de métal ne présente aucun plan de symétrie perpendiculaire au plan (xy) du composant et perpendiculaire à la direction (x) de variation du profil de l’ondulation.

Selon des exemples de réalisation, une telle répartition non symétrique du métal pour former la couche métallique 114 est obtenue grâce à une évaporation métallique de la première structure avec un angle d’évaporation prédéterminéαqui dépend du profil de l’ondulation et des valeurs minimale et maximale recherchées pour l’épaisseur de la couche de métal. L’angle d’évaporationαest défini dans le plan (xz), plan de la , par rapport à la direction (z) normale au plan du composant, le plan (xz) étant perpendiculaire au plan du composant (xy) et contenant la direction (x) de variation de profil de l’ondulation.

Ainsi par exemple, dans le cas d’un profil sinusoïdal ou quasi-sinusoïdal, avec une période comprise entre environ 400 nm et environ 900 nm, avantageusement entre environ 500 nm et environ 700 nm, et une profondeur comprise entre environ 60 nm et environ 400 nm, un angle d’évaporation peut être compris entre environ 25° et environ 70°. Bien entendu, cette plage de valeurs pourra être ajustée en fonction des paramètres de l’ondulation pour obtenir les épaisseurs souhaitées de métal et les effets visuels correspondant, comme cela sera expliqué plus en détails par la suite.

D’autres méthodes qu’une évaporation oblique du métal peuvent être utilisées pour obtenir une répartition non symétrique du métal sur le premier motif, par exemple des opérations de démétallisation partielles.

La et La illustrent de façon schématique des effets visuels obtenus respectivement en réflexion et en transmission avec un composant optique de sécurité selon la présente description.

Sur ces figures est représenté un objet sécurisé 300, par exemple un document de sécurité, sur lequel est agencé un composant optique de sécurité 301, par exemple sous forme d’une piste de sécurité, par exemple telle qu’illustrée sur la , le composant optique de sécurité comprenant au moins une première structure conforme à la présente description.

Dans cet exemple, la première structure comprend dans une première région une pluralité de motifs dont les contours sont indiqués par les références 311 – 315 sur les figures. Les motifs sont formés respectivement d’ondulations à une dimension, périodiques, symétriques, agencées selon la même direction (ondulations parallèles), mais présentant par exemple un pas différent. Pour chacun des motifs, l’ondulation est configurée pour former un réseau diffractif déterminé pour produire, après dépôt de la couche métallique, un effet diffractif en réflexion à l’ordre 1 et à l’ordre -1 dans une plage de longueur d’ondes comprise entre 400 nm et 700 nm. Des effets diffractifs à des ordres plus élevés peuvent également être observés. Cependant, comme le pas est différent pour chaque motif, un observateur verra en réflexion au premier ordre de diffraction, une couleur différente pour chacun des motifs.

Conformément à la présente description, la première structure est recouverte d’une couche métallique (114, ), avec une répartition non symétrique du métal.

Comme illustré sur la , lorsqu’un observateur observe l’objet sécurisé 300 en réflexion dans une direction d’observation donnée et exerce un mouvement de tilt selon un axe (Δ) compris dans le plan du composant et perpendiculaire à la direction de variation du profil des ondulations (direction (y), ), une animation colorée iridescente est visible. Cette animation colorée, schématisée sur la entre deux positions en tilt respectivement indiquées 30_Aet 30_Bde l’objet sécurisé, comprend une apparition successive des motifs à différentes couleurs. En effet, du fait du pas différent des ondulations pour chacun des motifs, pour un angle d’observation donné, seul un ou plusieurs des motifs sera visible dans une diffraction à l’ordre +1 ou -1 et avec une couleur qui dépend du pas. En modifiant l’angle d’observation, ce sont d’autres couleurs qui apparaîtront pour d’autres motifs. Les couleurs visibles en réflexion sont les couleurs classiques de la diffraction à l’ordre +1 ou -1 qui résultent des lois de dispersion angulaire des réseaux (formule de Bragg).

A noter que du fait de la symétrie des ondulations et de la présence quasi-continue de métal sur la première structure, il y a peu d’incidence sur l’observation de la diffraction à l’ordre +1 ou -1, même si la répartition de métal n’est pas symétrique.

La illustre schématiquement une deuxième animation qui résulte de l’observation du même objet sécurisé 300 mais en transmission. Les schémas 30_C, 30_Det 30_Eillustrent trois positons en tilt de l’objet sécurisé 300 lorsqu’un observateur observe l’objet sécurisé en transmission, la direction d’observation étant confondue avec la direction d’éclairage représentée sur la par une flèche (observation à l’ordre zéro de diffraction).

Comme expliqué précédemment, du fait de la répartition non symétrique du métal, on observe des couleurs intenses et lumineuses. Du fait du pas différent pour les ondulations des différents motifs, les couleurs sont différentes pour chaque motif. Par ailleurs, en tiltant le composant selon l’axe (Δ) perpendiculaire à la direction de variation du profil des ondulations, on fait varier la couleur pour chaque motif.

Par ailleurs, comme cela est illustré sur la , on observe lors d’une variation de l’objet sécurisé en tilt, une asymétrie dans l’observation des couleurs de part et d’autre d’une position (3_C) correspondant à une observation dans une direction normale au composant (position d’observation à l’ordre zéro). Autrement dit, un même motif n’est pas visible avec la même couleur dans les positions en tilt 30_Det 30_Equi correspondent à des tilts de l’objet sécurisé symétriques de part et d’autre de la normale au composant.

Dans l’effet optique observé en transmission et illustré par les schémas de la , il ne s’agit plus, comme dans une observation en réflexion, d’une dispersion angulaire liée à la diffraction dans les ordres +/- 1 puisque l’on observe à l’ordre zéro. Les déposants attribuent cet effet optique original à une redistribution de la densité d'énergie spectrale couplée aux différents ordres de diffraction lorsque l'angle varie. Autrement dit, l'énergie qui n'est pas couplée dans l'ordre 0 se trouve absorbée ou rayonnée dans d'autres ordres de diffraction. Ce phénomène dépend de l'angle d'incidence, et est par nature assymétrique. Comme cela sera expliqué en référence aux , , cet effet ne dépend pas de la polarisation. Cela constitue une différence importante avec les couleurs plasmoniques.

Les , , représentent à titre illustratif des courbes de transmission en fonction de la longueur d’onde calculées pour un composant optique de sécurité tel que représenté sur la (représentation en coupe partielle) et des courbes en transmission comparatives.

Les courbes sont calculées au moyen d’un code de calcul connu utilisant la méthode RCWA («Rigorous Coupled Wave Approximation») [Réf. 5].

Plus précisément, la représente des courbes en transmission calculées dans le cas de composants optiques de sécurité illuminés en incidence normale avec une lumière polarisée TE, la représente des courbes en transmission calculées dans le cas de composants optiques de sécurité illuminés en incidence normale avec une lumière polarisée TM, la représente des courbes en transmission calculées dans le cas de composants optiques de sécurité illuminés en incidence normale avec une lumière non polarisée.

Le composant optique de sécurité C₃tel qu’illustré sur la et conforme à la présente description comprend un premier motif avec une ondulation à une dimension, de profil sinusoïdal, un pas d₁de 500 nm et une profondeur h₁de 200 nm. La couche métallique 114 résulte d’une évaporation d’aluminium sur la structure avec un angle α = 40° et un débit de dépôt tel qu’une épaisseur équivalente sur une surface plane avec une incidence normale serait de 30 nm. La couche de métal 114 ainsi formée présente une répartition non symétrique de métal avec notamment des pans de la sinusoïde avec une épaisseur importante de métal, typiquement une épaisseur maximale d’environ 20 nm, et sur les pans opposés de la sinusoïde, une épaisseur très faible de métal, typiquement une épaisseur minimale d’environ 2 nm.

Comme illustré sur la sur la courbe référencée 503, si on observe un tel composant optique de sécurité en incidence normale avec une lumière polarisée TE, on constate une forte réponse en transmission qui dépend de la longueur d’onde.

A titre de comparaison, les courbes 501 et 502 sont calculées respectivement avec un composant optique de sécurité C₁et avec un composant optique de sécurité C₂identiques au composant C₃conforme à la présente description mais dans lequel, pour la courbe 501, la couche métallique est uniforme, d’épaisseur égale à 30 nm, et pour la courbe 502, la couche métallique présente une répartition non symétrique mais qui résulte d’une évaporation d’aluminium avec un angle d’évaporationαde 20°.

La courbe 501 est une courbe en transmission d’un composant optique de sécurité tel que décrit dans l’art antérieur, par exemple tel que décrit dans [réf. 2]. L'angle d'évaporation étant nul, la structure est très faiblement transmissive.

La courbe 502 est une courbe en transmission d’un composant optique de sécurité avec une couche métallique qui présente une répartition non symétrique de métal puisque l’angle d’évaporation n’est pas nul. Cependant, l’angle d’évaporation de 20° pour une structure telle que décrite en référence à la est peu important et la répartition de métal sur une période de l’ondulation reste assez uniforme, si bien que les effets en transmission ne sont pas aussi remarquables.

Les courbes 513, 511 et 512 représentées sur la sont des courbes en transmission calculées en polarisation TM à incidence normale, respectivement pour le composant optique de sécurité C₃conforme à la présente description et pour les composants optiques de sécurité C₁et C₂décrits ci-dessus et introduits à titre de comparaison.

Il est remarquable de noter que l’on observe à nouveau une forte réponse en transmission fonction de la longueur d’onde pour le composant C₃conforme à la présente description (courbe 513).

Les composants C1 et C2 présentent une réponse en transmission en polarisation TM (respectivement courbes 511, 512) très faible.

La représente des courbes en transmission calculées pour les composants décrits ci-dessus mais cette fois-ci en lumière non polarisée.

On observe que la courbe 523 calculée avec le composant optique de sécurité C₃conforme à la présente description présente une réponse forte en transmission et également fortement dépendante de la longueur d’onde. Cela s’explique par la réponse d’un tel composant à la fois pour les polarisations TE et TM. En pratique, cela se traduit, si on éclaire le composant en lumière blanche par un effet coloré intense et lumineux.

A titre de comparaison, les courbes 521 et 522 illustrent les courbes en transmission calculées dans les mêmes conditions pour les composants optiques de sécurité C₁et C₂décrits ci-dessus. On observe une réponse en transmission très faible.

A titre de comparaison également, la courbe 524 illustre une courbe en transmission calculée dans les mêmes conditions pour un composant optique de sécurité C₄qui comprend un premier motif identique à celui du composant optique de sécurité C₃(ondulation périodique à une dimension, période 500 nm et profondeur 200 nm) mais dans lequel la couche métallique est remplacée par une couche en matériau haut indice d’épaisseur 80 nm. Un tel composant optique de sécurité est conforme à l’art antérieur tel que décrit par exemple dans [réf. 3] ou [réf. 4] (filtre résonant de modes guidés). Un tel composant se comporte en transmission comme un filtre soustractif. Comme cela est visible sur la courbe 524, la transmission est très forte, l’effet coloré résultant est donc très lumineux mais la couleur peu marquée du fait que la transmission reste élevée pour toutes les longueurs d’onde.

Les figures décrites ci-dessus montrent ainsi l’effet remarquable en transmission pour un composant optique de sécurité conforme à la présente description.

Cet effet remarquable peut être utilisé pour générer des effets visuels plus complexes ou des animations, comme cela va être décrit au moyen des figures qui suivent.

La illustre selon une vue en coupe (partielle) un composant optique de sécurité selon la présente description, dans lequel la première structure diffractive S comprend, dans des premières régions (« zone 1 ») un premier motif M₁conforme à la présente description et tel que décrit par exemple au moyen de le et entre ces premières régions, des régions non structurées (« zone 2 »).

La illustre une observation en transmission d’un composant optique de sécurité dans lequel la structure diffractive est conçue dans la phase d’embossage de la couche d’embossage (113, et ) pour générer une image à haute définition, c’est-à-dire une résolution supérieure à 2500 dpi (« dots per inch ») (soit un pas entre deux points inférieur à environ 10,1 mm), de préférence une résolution supérieure à 3000 dpi, (soit un pas entre deux points inférieur à environ 8,5 mm). La structure diffractive comprend dans l’exemple de la une structure du type de celle schématisée sur la , avec des premières régions comprenant le premier motif M₁(zone 1) et des régions non structurées (zone 2, zone 3). Au niveau des régions structurées avec le motif M₁, le composant optique de sécurité apparaît coloré avec une couleur qui dépend, comme cela a été expliqué précédemment, du premier motif, de la couche métallique et de l’angle de tilt. Par contre, au niveau des régions non structurées, la couche métallique est épaisse, il n’y a pas d’effet résonant et la transmission est quasi nulle. Ainsi, comme illustré sur la , un observateur voit, en transmission, une image colorée avec une couleur vive et lumineuse, et une très bonne définition.

En faisant varier l’angle de tilt autour d’une direction Δ parallèle à la direction des ondulations, on observe une variation de la couleur en transmission.

La représente à titre d’illustration, des courbes de transmission calculées pour un composant optique de sécurité conforme à la présente description. Plus précisément, pour la simulation, le premier motif est constitué d’une ondulation à une dimension, de profil sinusoïdal, un pas égal à 500 nm et une profondeur égale à 200 nm. La couche métallique résulte d’une évaporation d’aluminium sur la structure avec un angle α = 60° et un débit de dépôt tel qu’une épaisseur équivalente sur une surface plane avec une incidence normale serait de 30 nm.

Les courbes 701, 702, 703, 704, 705, 706, 707 sont des courbes en transmission calculées en fonction de la longueur d’onde respectivement pour des angles d’incidence θ = 0° (incidence normale), θ = -5°, θ = -10°, θ = -15°, θ = +5°, θ = +10°, θ = +15°. Il est remarquable de noter que non seulement, le spectre varie significativement avec la longueur d’onde, ce qui résulte en un changement de couleur avec le tilt, mais aussi que le spectre n’est pas symétrique de part et d’autre de l’incidence normale. Autrement dit, de part et d’autre de l’incidence normale, un observateur ne voit pas les mêmes couleurs, ce qui renforce l’authentification du document.

Si l’on revient à l’exemple d’un composant optique de sécurité tel qu’illustré sur la et sur la , un observateur pourra ainsi authentifier le composant en transmission, grâce à l’observation d’un effet visuel coloré intense et inhabituel, variable en fonction de l’angle de tilt et non symétrique de part et d’autre de l’incidence normale.

A noter que si l’observateur observe ce même composant en réflexion, il pourra observer également une image colorée avec une couleur variable avec l’angle de tilt, la couleur résultant de la diffraction à l’ordre +1 ou -1. Dans une observation en réflexion, l’effet coloré sera symétrique de part et d’autre d’une illumination à incidence normale. A noter qu’à l’ordre zéro, en réflexion, on pourra observer un effet coloré, complémentaire de l’effet coloré en transmission.

Les et illustrent selon une vue en coupe (partielle) un autre exemple d’un composant optique de sécurité selon la présente description, qui présente un effet visuel remarquable. Dans cet exemple, le composant optique de sécurité comprend une première structure diffractive S avec, dans des premières régions (« zone 1 ») un premier motif M₁conforme à la présente description et tel que décrit par exemple au moyen de le et dans des deuxièmes régions (« zone 2), un deuxième motif M₂formant une ondulation périodique à une dimension, symétrique, de pas compris entre environ 400 nm et environ 900 nm, par exemple de pas identique à celui des ondulations formant le premier motif M₁, mais avec une deuxième profondeur plus petite que la première profondeur du premier motif M₁. Comme pour le premier motif, les ondulations du deuxième motif sont configurées pour former un réseau diffractif déterminé pour produire, après dépôt de la couche métallique, un effet diffractif en réflexion à l’ordre 1 et à l’ordre -1 dans une plage de longueur d’ondes comprise entre 400 nm et 700 nm. Cependant, dans cet exemple, du fait de la profondeur plus faible des ondulations, sur une période de ladite première structure diffractive définie entre deux pics, l’épaisseur de la couche métallique, même si elle reste variable, présente une épaisseur minimale strictement supérieure à 10 nm, de telle sorte que l’asymétrie dans la répartition de la couche métallique n’est plus suffisante pour générer des effets remarquables en transmission décrits en relation avec le premier motif M₁.

Ainsi, comme illustré sur la , on pourra observer, en réflexion, des effets colorés résultant de la diffraction, similaires que les premières régions (« zone 1 ») et sur les deuxièmes régions ("zone 2"). Par contre, comme cela est illustré sur la , la transmission sera nulle ou quasi nulle sur les deuxièmes régions (« zone 2 ») et fortement dépendante de la longueur d’onde dans les premières régions (« zone 1 ») du fait des effets remarquables qui résultent de l’asymétrie de la couche métallique au niveau du premier motif.

La illustre une observation en transmission d’un composant optique de sécurité dans lequel la structure diffractive est conçue dans la phase d’embossage de la couche d’embossage (113, et ) pour générer une image à haute définition, similaire à celle illustrée sur la .

La structure diffractive comprend dans l’exemple de la une structure du type de celle schématisée sur la et la , avec des premières régions (zone 1) comprenant le premier motif M₁, des deuxièmes régions (zone 2) comprenant le deuxième motif M₂, et dans cet exemple, une troisième région (zone 3) non structurée. Au niveau des premières régions structurées avec le motif M1, le composant optique de sécurité apparaît coloré avec une couleur qui dépend, comme cela a été expliqué précédemment, du premier motif, de la couche métallique et de l’angle de tilt. Par contre, au niveau des deuxièmes régions comprenant le deuxième motif M₂, la couche métallique ne présente pas une asymétrie suffisante pour générer un effet remarquable et la transmission est nulle ou quasi nulle. La transmission est également nulle ou quasi nulle dans les régions non structurées (zone 3). Ainsi, comme illustré sur la , un observateur voit, en transmission, une image colorée avec une couleur vive et lumineuse, et une très bonne définition. En faisant varier l’angle de tilt autour d’une direction Δ parallèle à la direction des ondulations, on observe une variation de la couleur en transmission. Comme précédemment, la couleur ne varie pas symétriquement de part et d’autre de l’incidence normale.

En réflexion, l’image n’est pas visible puisque, si le pas des ondulations du premier motif est identique à celui des ondulations du deuxième motif, les deuxièmes régions diffractent dans les mêmes conditions (longueur d’onde fonction du tilt) que les premières régions. Seul le contour (zone 3) se démarque puisque cette région n’étant pas structurée, elle ne diffracte pas.

La variation rapide des couleurs dans un composant optique de sécurité peut-être avantageusement exploitée pour générer des animations colorées originales.

La représente une vue tridimensionnelle (partielle) d’un composant optique de sécurité comprenant une première structure S avec un premier motif M₁conforme à la présente description, le premier motif M₁modulant un motif microscopique M₃constitué de facettes 110, 120 de dimensions microscopiques. Les facettes sont caractérisées par une pente (β₁, β₂dans l’exemple de la ). La pente des facettes est par exemple dans une direction parallèle à la direction de variation du profil des ondulations du premier motif.

Par exemple, les facettes présentent une dimension dans la direction de la pente (ou « largeur ») supérieure ou égale à environ 4 fois, avantageusement supérieure ou égale à environ 8 fois la période du réseau formé par les ondulations qui constituent le premier motif M₁. La dimension minimale pourra donc être choisie en fonction de la période des ondulations. Par exemple, une dimension minimale de la largeur des facettes est égale à environ 2 μm. Selon un ou plusieurs exemples, les largeurs des facettes sont comprises entre environ 2 μm et environ 100 μm, avantageusement entre environ 2 μm et environ 80 μm, avantageusement environ 4 μm et environ 80 μm.

Selon des exemples de réalisation, les facettes présentent une forme sensiblement rectangulaire et présentent une « longueur » mesurée dans une direction perpendiculaire à la direction de la pente. La longueur est par exemple inférieure à environ 100 μm.

Selon un ou plusieurs exemples, l’ensemble des facettes ont une hauteur mesurée dans une direction perpendiculaire au plan du composant, sensiblement identique. La hauteur des facettes est par exemple inférieure à 2 microns, avantageusement inférieure à 1 micron.

Selon un ou plusieurs exemples, les facettes de l’ensemble des facettes présentent des hauteurs différentes. Dans ce cas cependant, les facettes présentent une hauteur maximale. Ladite hauteur maximale est par exemple inférieure à 2 microns, avantageusement inférieure à 1 micron.

Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, une valeur angulaire maximale des pentes (en valeur absolue) est comprise entre environ 7° et environ 15°. Par convention, dans la présente description, le sens positif pour la mesure des valeurs angulaires des pentes des facettes est le sens horaire (ou anti-trigonométrique).

Comme illustré sur la , dans des exemples de réalisation, au moins une partie des facettes de l’ensemble de facettes sont agencées avec des pentes variables, dont la variation est croissante, respectivement décroissante, afin de simuler un élément réflectif avec une région convexe, respectivement concave. Dans la présente description, on parlera d’effet dynamique de type « demi-onde », l’effet visuel résultant d’un tel agencement de facettes lorsque les pentes des facettes présentent des valeurs angulaires dont la variation est croissante ou décroissante, mais qui sont de même signe. On parlera d’effet dynamique de type « onde » l’effet visuel résultant d’un tel agencement de facettes lorsque les pentes des facettes présentent des valeurs angulaires dont la variation est croissante ou décroissante, et pour lequel on observe au moins un changement de signe, comme illustré sur la .

En réflexion, du fait de la modulation des facettes par le premier motif M₁conforme à la présente description, un effet dynamique de type « onde » ou « demi-onde » pourra se manifester pour un observateur, lors d’un mouvement de tilt du composant, comme un défilement continu de lignes de lumière colorées.

Comme cela est illustré sur la , si l’on considère un ensemble de facettes 110, 120, 130, 140, 150, 160 qui présentent des pentes différentes (angles des pentes respectifs (β₁, β₂, (β₃, β₄, (β₅, β₆), on pourra observer, en transmission, pour une lumière incidente avec une incidence normale (perpendiculaire au plan du composant), autant de couleurs différentes schématisées par les flèches 11, 12, 13, 14, 15, 16 respectivement. En effet, l’angle de la facette se traduit pour le faisceau lumineux incident par une incidence non nulle sur le premier motif constitué des ondulations.

La illustre une animation colorée visible en transmission pour un composant optique de sécurité dans lequel le premier motif M₁module un ensemble de facettes M₃comme décrit précédemment.

En observant le composant optique de sécurité en transmission, si l’on change l’inclinaison du composant en tilt (rotation autour d’un axe parallèle à la direction des ondulations), on observa une modification de la couleur de chaque facette qui va se traduire par un déplacement d’une ligne colorée. A noter que du fait de l’asymétrie des couleurs en fonction de l’angle d’incidence, les couleurs seront différentes selon que l’on tilte (bascule) le composant dans un sens (position 121) ou dans un autre (position 122).

A noter que le composant optique selon la présente description peut comprendre outre la première structure décrite notamment au moyen des exemples précédents et conforme à la présente description, d’autres structures (non représentée sur les figures). Il peut s’agir par exemple de structures diffusantes, des structures holographiques ou des structures diffractantes permettant de réaliser des effets dits Alphagram®.

Par ailleurs, une démétallisation partielle (ou suppression locale de la couche de métal) est également possible selon des procédés connus pour faire apparaître des motifs macroscopiques visibles à l’œil nu, offrant une possibilité d’authentification supplémentaire.

On décrit maintenant des exemples de procédé de fabrication de composants optiques de sécurité selon la présente description.

Une première étape comprend la conception de ladite au moins une première structure diffractive selon les modalités décrites ci-dessus, et d’éventuelles autres structures.

Vient ensuite une étape d’enregistrement d’un exemplaire original, aussi appelé master optique. Le master optique est par exemple un support optique sur lequel la ou les structure(s) sont formées.

Le master optique peut être formé par des méthodes de lithographie électronique ou optique connues de l’état de l’art.

Par exemple, selon un premier mode de réalisation, le master optique est réalisé par gravure d’une résine sensible au rayonnement électromagnétique en utilisant un faisceau d’électrons. Dans cet exemple de réalisation, lorsque le premier motif module un deuxième motif, la structure présentant le deuxième motif modulé par le premier motif peut être gravée en une seule étape.

Selon un autre mode de réalisation, une technique de lithographie optique (ou photolithographie) peut être utilisée. Le master optique est dans cet exemple une plaque de résine photosensible et l’étape d’origination est effectuée par une ou plusieurs insolations de la plaque par projections de masques, de type masque de phase et/ou de type masque d’amplitude, suivies d’un développement dans une solution chimique appropriée. Par exemple, une première insolation est réalisée par projection de masques d’amplitude dont les coefficients de transmission sont adaptés pour que soit formé, après développement, un relief correspondant au premier motif, dans les régions dans lesquelles le premier motif est prévu. Ensuite, une deuxième insolation globale est réalisée, selon des méthodes de photolithographie interférentielle connues de l’homme de l’art, les ondulations constituant le premier motif sont enregistrées dans au moins dans des premières régions dans lesquelles le premier motif est prévu. Des étapes similaires peuvent être prévues pour générer d’autres reliefs, comme par exemple un deuxième motif dans d’autres régions. L’ordre de formation des motifs est quelconque et peut être modifié. Par la suite, l’étape de développement est menée. De cette manière, un master optique comprenant au moins la première structure avec le premier motif est obtenu après développement.

Il peut être alors procédé à l’étape de copie métallique du master optique par exemple par galvanoplastie, comme évoqué précédemment, afin d’obtenir la matrice ou « master » métallique. Selon une variante, une étape de duplication matricielle du master métallique peut être effectuée pour obtenir un outil de production de grande taille adapté pour répliquer la structure en quantité industrielle.

La fabrication du composant optique de sécurité comprend alors une étape de réplication. Par exemple la réplication peut être réalisée par estampage (par pressage à chaud du matériau diélectrique en anglais «hot embossing») de la première couche 113 (FIGS. 1A, 1B) en matériau diélectrique d’indice de réfraction n₁, par exemple une couche de bas indice, typiquement un vernis d’estampage de quelques microns d’épaisseur. La couche 113 est avantageusement portée par le film support 111, par exemple un film de 10 μm à 50 μm en matériau polymère, par exemple en PET (polyéthylène téréphtalate). La réplication peut également être faite par moulage de la couche de vernis d’estampage avant séchage puis réticulation UV (« UV casting »). La réplication par réticulation UV permet notamment de reproduire des structures présentant une grande amplitude de profondeur et permet d’obtenir une meilleure fidélité dans la réplication. De manière générale, toute autre méthode de réplication de haute résolution connue de l’art antérieur peut être utilisée dans l’étape de réplication.

Vient ensuite le dépôt sur la couche ainsi embossée de l’ensemble des autres couches, notamment la couche métallique 114, puit la couche en matériau diélectrique 115 (optionnelle), la couche de sécurité 116 (optionnelle) qui peut être déposée uniformément ou sélectivement pour figurer un nouveau motif et la couche de type colle ou vernis (117, 118) par un procédé d’enduction.

Comme expliqué précédemment, la couche métallique est avantageusement déposée par vaporisation sous vide de métal avec un angle non nul pour générer l’asymétrie recherchée dans la répartition de métal. Alternativement, il est possible de procéder à des opérations de démétallisation partielle pour obtenir l’asymétrie recherchée.

Par ailleurs, des étapes optionnelles et connues de l’homme de l’art sont possibles, comme une démétallisation partielle de la couche réflective 114 pour former des régions transparentes dont les contours de dimensions macroscopiques sont visibles à l’œil nu.

Bien que décrit à travers un certain nombre d’exemples de réalisation, le composant optique de sécurité selon l’invention et le procédé de fabrication dudit composant comprennent différentes variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l’homme de l’art, étant entendu que ces différentes variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l’invention telle que définie par les revendications qui suivent.

Claims (10)

1. Composant optique de sécurité (100_A, 100_B) pour la sécurisation d’un objet, par exemple un document de valeur, par exemple un document d’identité ou un billet de banque, configuré pour une authentification en transmission, à l’œil nu, le composant comprenant :
   - une première couche (113) en matériau diélectrique, transparente dans le visible;
   - au moins une première structure diffractive (S) gravée dans ladite première couche ;
   - une couche métallique (114) recouvrant au moins partiellement ladite première structure diffractive, et présentant une bande spectrale de réflexion dans le visible ; et dans lequel :
   - ladite première structure diffractive comprend, dans une première région, au moins un premier motif (M₁) formant une première ondulation périodique à une dimension, symétrique, comprenant un premier pas (d₁) compris entre environ 400 nm et environ 900 nm, et une première profondeur (h₁), ladite première ondulation étant configurée pour former un réseau diffractif produisant, après dépôt de la couche métallique, un effet diffractif en réflexion à l’ordre 1 et à l’ordre -1 dans une plage de longueur d’ondes comprise entre 400 nm et 700 nm ;
   - pour chaque période dudit premier motif, définie entre deux extrema de la première ondulation, l’épaisseur de la couche métallique, définie selon une direction perpendiculaire au plan du composant, est variable entre une valeur minimale (e_min) strictement inférieure à 10 nm et une valeur maximale (e_max) comprise entre environ 10 nm et environ 100 nm, et le métal est réparti de façon non symétrique, de telle sorte à produire un effet coloré visible en transmission.
2. Composant optique de sécurité selon la revendication 1, dans lequel ledit premier pas (d₁) est compris entre environ 500 nm et environ 700 nm.
3. Composant optique de sécurité selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite première structure diffractive comprend, dans une deuxième région, au moins un deuxième motif (M₂) formant une deuxième ondulation périodique à une dimension, symétrique, comprenant une direction de variation du profil parallèle à la direction de variation du profil de la première ondulation, comprenant une profondeur identique à celle de la première ondulation et comprenant un pas différent de celui de la première ondulation, le premier motif et le deuxième motif présentant des contours reconnaissables lors d’une observation à l’œil nu, en transmission.
4. Composant optique de sécurité selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite première structure diffractive comprend, dans une deuxième région, au moins un deuxième motif (M₂) formant une deuxième ondulation périodique à une dimension, symétrique, comprenant une direction de variation du profil parallèle à la direction de variation du profil de la première ondulation, comprenant un pas identique à celui de la première ondulation, et comprenant une deuxième profondeur strictement inférieure à la première profondeur de la première ondulation, le premier motif et le deuxième motif présentant des contours reconnaissables lors d’une observation à l’œil nu, en transmission.
5. Composant optique de sécurité selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite couche métallique résulte d’une évaporation métallique de ladite première structure avec un angle d’évaporation non nul, par exemple un angle d’évaporation compris entre environ 25° et environ 70°.
6. Composant optique de sécurité selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite première structure diffractive comprend en outre un motif microscopique comprenant un ensemble de facettes de dimensions microscopiques, de pentes variables, le premier motif modulant le motif microscopique.
7. Composant optique de sécurité selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins une deuxième structure gravée dans ladite première couche, ladite deuxième structure étant choisie par exemple parmi : une structure diffusante, une structure holographique, une structure diffractante de type Alphagram®.
8. Objet sécurisé, par exemple document de valeur sécurisé, comprenant un substrat et un composant optique de sécurité selon l’une quelconque des revendications précédentes, déposé sur ledit substrat.
9. Procédé de fabrication d’un composant optique de sécurité pour la sécurisation d’un objet, par exemple un document de valeur, par exemple un document d’identité ou un billet de banque, configuré pour une authentification en transmission, à l’œil nu, le procédé comprenant :
   - le dépôt sur un film support d’une première couche en matériau diélectrique (113), transparente dans le visible;
   - la formation sur ladite première couche d’au moins une première structure diffractive (S),
   - le dépôt d’une couche métallique (114) recouvrant au moins partiellement ladite première structure diffractive, et présentant une bande spectrale de réflexion dans le visible , dans lequel:
   - ladite première structure diffractive comprend, dans une première région, au moins un premier motif (M₁) formant une première ondulation périodique à une dimension, symétrique, comprenant un premier pas (d₁) compris entre environ 400 nm et environ 900 nm, et une première profondeur (h₁), ladite première ondulation étant configurée pour former un réseau diffractif produisant, après dépôt de la couche métallique, un effet diffractif en réflexion à l’ordre 1 et à l’ordre -1 dans une plage de longueur d’ondes comprise entre 400 nm et 700 nm ;
   - pour chaque période dudit premier motif, définie entre deux extrema de la première ondulation, l’épaisseur de la couche métallique, définie selon une direction perpendiculaire au plan du composant, est variable entre une valeur minimale (e_min) strictement inférieure à 10 nm et une valeur maximale (e_max) comprise entre environ 10 nm et environ 100 nm, et le métal est réparti de façon non symétrique, de telle sorte à produire un effet coloré visible en transmission.
10. Procédé de fabrication d’un composant optique de sécurité selon la revendication 9, dans lequel ladite couche métallique résulte d’une évaporation métallique de ladite première structure avec un angle d’évaporation non nul, par exemple un angle d’évaporation compris entre environ 25° et environ 70°.