Brevet FR2707781A1 — publié le 19950120

CARTE SOUPLE EQUIPEE D'UN DISPOSITIF DE CONTROLE DE VALIDITE Le domaine de l'invention est celui des cartes comportant des informations officielles type carte d'identité, carte de séjour, carte de crédit. Plus précisément, il s'agit de cartes dont la validité peut être authentifiée grâce à la configuration même de la carte, sans recours à l'utilisation de matériel complémentaire. En effet les cartes selon l'invention incluent un dispositif de contrôle de validité, activable par une simple action extérieure de type flexion mécanique. Actuellement les dispositifs permettant de tester la validité d'une carte font appel à un matériel complémentaire perfectionné de vérification. Il peut s'agir notamment de cartes pouvant contenir une piste d'identification magnétique qui supposent un moyen de lecture et une interrogation de fichiers. Ces cartes peuvent comprendre des éléments fluorescents, identifiables au moyen d'une lampe UV ou des mécanismes multiphotons dans des terres rares qui nécessitent l'utilisation d'un laser à une longueur d'onde spécifique. L'utilisation d'hologrammes permet également de contrôler des cartes, néanmoins ces hologrammes sont aisément reproductibles dès que le premier a été réalisé. C'est pourquoi l'invention propose un type de carte souple, dont la simple flexion permet de faire apparaître une information; l'apparition ou non de cette information attestant ou non de la validité de la carte. Cette apparition se produit au niveau de la carte et peut typiquement se manifester par le passage d'un état diffusant à un état transparent, auquel peut également se superposer un état diffractant ou diffusant, la structure de la carte souple permettant d'envisager différents changements d'états optiques pouvant être détectés à l'oeil nu. Plus précisément, la carte souple selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend, insérées entre des électrodes souples une structure S I comportant au moins une couche de, matériau piézoélectrique, une structure S2 comportant une couche de matériau capable de commuter électriquement entre deux états optiques (I) et (II) différents pour la perception oculaire, lesdites structures S1 et S2 étant connectées électriquement. Ainsi grâce à la présence d'un matériau piézoélectrique capable de générer des charges sous l'effet d'une contrainte mécanique, type pression, il est possible en transférant ces charges au niveau de la structure S2 de générer le changement d'états optiques. Les structures S1 et S2 peuvent avantageusement être juxtaposées dans un même plan, des électrodes continues de part et d'autre de ces structures assurant le transfert des charges depuis le matériau piézoélectrique jusqu'au matériau électrooptique. Le matériau électrooptique peut être de type matériau composite à base de polymère dans lequel sont dispersées des billes de cristal liquide, capables de passer d'un état diffusant à un état transparent sous l'effet d'un champ électrique, ou inversement d'un état transparent à un état diffusant. Le cristal liquide peut avantageusement être un nématique présentant des particules oblongues s'orientant parallèlement à un axe privilégié. L'ellipsoïde des indices de telles molécules ne présente pas de symétrie sphérique et l'on définit classiquement deux indices optiques, l'indice optique ordinaire no dans une direction perpendiculaire au grand axe de la molécule et l'indice extraordinaire ne dans une direction parallèle. Ainsi en choisissant un matériau cristal liquide ayant un indice no identique à celui de la matrice polymère, il est possible d'obtenir un état transparent sous champ électrique. La structure S 1 peut avantageusement comporter deux films polarisés F1 et F2 de matériau polymère piézoélectrique, les sens de polarisation desdits films étant opposés. Comme il sera explicité ultérieurement une telle configuration confère à la structure une sensibilité piézoélectrique accrue. Typiquement, la carte selon l'invention peut comprendre des informations inscrites sur une face avec un élément dit fenêtre, inséré au niveau de la carte ou une ouverture (0) correspondant à une double fenêtre permettant de vérifier la carte par transparence. Cette fenêtre est située au niveau de la structure S1 et est en mesure de passer d'un état optique I non transparent à un état optique II laissant apparaître une information permettant de contrôler l'authenticité de la carte. La présente invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et des figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1 illustre un exemple de carte selon l'invention; * la figure la schématise une vue de dessous * la figure lb schématise une coupe de la carte - la figure 2 illustre la flexion d'un exemple de structure S1 utilisant deux films de matériau piézoélectrique de polarisation opposée; - la figure 3 illustre la réalisation d'un exemple de structure S 1 utilisant deux films de matériau piézoélectrique de polarisation opposée, par colaminage et polarisation simultanés; - la figure 4 illustre un exemple de carte selon l'invention utilisant un peigne d'électrodes interdigitées pour adresser le matériau de la structure S2; - la figure 5 illustre un exemple d'électrodes présentant une architecture particulière pour adresser le matériau de la structure S2; - la figure 6 schématise le comportement d'un matériau composite à base de polymère dans lequel sont dispersées des billes de cristal liquide, inséré dans l'exemple de carte illustré à la figure 4. La carte souple selon l'invention peut avantageusement comprendre une structure S1 et une structure S2, juxtaposées dans un même plan comme l'illustre la figure lb. Ce type de configuration permet l'emploi d'un matériau piézoélectrique transparent ou non, l'effet de transparence étant alors uniquement recherché localement au niveau de la structure S2. La carte souple illustrée aux figures la et lb est constituée par deux substrats souples en plastique P1 et P2 recouverts d'électrodes transparentes pouvant être en oxyde d'indium et d'étain. La structure S1 peut être composée de deux films minces de polymère piézoélectrique de polarisation opposée et séparés par une électrode intermédiaire et souple. Ainsi lors de la flexion de la carte et donc de la flexion de la structure S, on obtient un film F1 en extension et un film F2 en contraction comme l'illustre la figure 2. Les coefficients piézoélectriques perpendiculaires à l'axe de la déformation D, et de part et d'autre de cet axe'de déformation D peuvent être cumulés grâce aux polarisations opposées des films F1 et F2 et ce contrairement au cas d'un film unique de matériau piézoélectrique homogène dont l'axe de déformation se situe au centre. Typiquement cet ensemble de deux films minces de polymère piézoélectrique peut être réalisé par laminage. Plus exactement pour obtenir la structure S1 résultant de l'association des deux films F1 et F2 séparés par une électrode intermédiaire (ei) nécessaire à l'opération de polarisation, on peut dans un premier temps réaliser préalablement sur deux lames en polymère, une électrode conductrice. Ces lames sont alors pressées entre elles et l'on obtient un ensemble constitué par lesdites lames séparées par une électrode centrale (ei). Dans un second temps on peut opérer en une seule étape le laminage et la polarisation de cet ensemble pour aboutir à la structure finale S1. La figure 3 illustre cette opération. L'ensemble est passé au laminoir constitué principalement par deux rouleaux conducteurs R1 et R2 et tournant dans le sens indiqué par les flèches. Pour obtenir des polarisations rémanentes de sens opposés par rapport à l'électrode intermédiaire (ei), on peut mettre les deux rouleaux au potentiel de la masse. La structure S1 ainsi obtenue peut être insérée entre les électrodes des substrats P1 et P2 dont la dimension selon l'axe x est supérieure à celle de la structure S1. On peut alors introduire par capillarité un mélange liquide monomère, cristal liquide, ledit monomère étant photopolymérisable et le polymère ainsi formé étant non miscible avec le cristal liquide. La structure S2, ainsi réalisée, est constituée de polymère dans lequel sont comprises des billes de cristal liquide. Sur l'un des substrats souples est disposé un revêtement comportant un ensemble d'indications et dans lequel peut être aménagée une fenêtre ou ouverture (o) révélatrice du changement d'état optique de la carte souple. En effet en absence de flexion de la carte l'ensemble (S2) est diffusant voire obscur si des molécules de colorant ont été introduites au niveau du cristal liquide, l'ouverture (o) est donc un élément neutre de la carte ne fournissant pas d'informations particulières. En flexion de la carte, et donc des films de matériau piézoélectrique, il apparaît des charges surfaciques au niveau de P1 et P2 qui vont adresser les molécules cristal liquide et les orienter pour fournir un état transparent, conduisant à une ouverture (o) transparente. Il est possible d'adjoindre en regard de la fenêtre (o) une information particulière, uniquement révélée en flexion et située au niveau du substrat opposé. Typiquement, la structure S1 peut comprendre un bimorphe de PVDF composé de deux films d'épaisseur 25 gm, dont la flexion permet de développer une tension voisine de 50 V. Cette tension rapportée sur un échantillon de 2 cm2 et d'épaisseur 50 p.m de polymère dans lequel sont dispersées des billes de cristal liquide permet d'obtenir le changement d'état: état diffusant/état transparent. Pour complexifier le dispositif selon l'invention afin d'éviter la falsification de cartes officielles, il est possible de créer des changements d'état optique, plus sophistiqués grâce à l'introduction d'un élément supplémentaire difficile à reproduire. Il est ainsi possible d'élaborer au niveau de la structure S2, un réseau d'amplitude de lignes d'électrodes métalliques très fines et de pas typiquement voisin d'une dizaine de microns, ledit réseau étant réalisé au niveau de l'ouverture (o). Ainsi l'rétat transparent devient un état diffractant permettant de faire apparaître plusieurs images correspondant aux ordres de diffraction et non plus une image unique comme dans l'exemple précédent. La réalisation d'un tel réseau, nécessite des technologies lourdes, faisant appel à des opérations de gravures et de masquage. La réalisation de telles cartes devient alors fastidieuse, limitant les contrefaçons possibles, mais n'altère en rien le contrôle simple et immédiat de la validité de la carte. Il est aussi possible de réaliser un réseau d'électrodes interdigitées permettant d'orienter les molécules cristal liquide non plus perpendiculairement au plan des substrats P1 et P2 mais parallèlement audit plan. La figure 4 illustre un exemple de carte utilisant ce type d'électrodes. Pour commander les deux séries d'électrodes Ei et Ej, on réalise deux sortes de domaines de matériau piézoélectrique de polarisations opposées +P et -P, et situés dans un même plan et non plus dans des plans superposés. Avec une telle configuration, lors de la flexion de la carte il apparaît des lignes de champ électrique horizontales. La figure 5 illustre une autre architecture possible d'électrodes continues, dont un seul défaut au niveau d'une des électrodes permet de ne plus pouvoir faire fonctionner le dispositif de contrôle de la carte. Cette caractéristique rend plus délicate une éventuelle contrefaçon de la carte selon l'invention. La figure 6 illustre à cet égard le comportement des molécules cristal liquide soumises à un tel champ. Une des polarisations de la lumière se trouve transmise, l'autre étant diffusée contrairement au cas o les molécules cristal liquide sont orientées perpendiculairement au substrat (les deux polarisations sont transmises). On se trouve alors en présence de la superposition d'une image nette et d'une image diffusée. Le dispositif selon l'invention peut également avantageusement comprendre un réseau de phase élaboré au niveau du matériau électrooptique. Dans le cas d'une matrice polymère, on peut réaliser par des techniques de microlithographie (pas de quelques microns) des sillons dans le polymère, remplis par du cristal liquide. Les molécules de cristal liquide typiquement nématiques sont alors orientées dans les sillons réalisés et dans un plan horizontal. Le cristal liquide peut être choisi de telle sorte que son indice ordinaire soit égal à celui du polymère et que l'indice extraordinaire réalise la condition de phase annulant l'ordre 0. La lumière incidente peut être décomposée en somme de deux polarisations orthogonales, l'une parallèle au pas du réseau, l'autre perpendiculaire à celui-ci. Ainsi l'une des poalrisations n'est pas affectée par le réseau, l'autre étant diffractée majoritairement sur les ordres +1 et -1 selon deux directions D1 et D2. En superposant à ce réseau un deuxième réseau orthogonal au premier, la polarisation non affectée précédemment est alors diffractée dans deux directions D'1 et D'2 orthogonales aux directions D1 et D2, l'autre polarisation traversant le deuxième réseau, sans être modifiée. Cette superposition de réseaux donne lieu à quatre images. Avec ce jeu de deux réseaux croisés, il est donc possible de commuter électriquement entre un état diffractant sans ordre zéro créant quatre images et un état transparent. La carte souple selon l'invention peut également avantageusement comprendre un circuit logique intégré entre le générateur piézoélectrique et l'élément de visualisation. Ce circuit peut être programmé de manière à créer une réponse intelligente pouvant être de type clignotement et permettant de complexifier la réponse attendue durant l'opération de vérification de validité de la carte. REVENDICATIONS 1. Carte souple, équipée d'un dispositif de contrôle de validité, caractérisée en ce qu'elle comprend insérées entre des électrodes souples: - une structure S 1 comportant au moins une couche de matériau piézoélectrique; - une structure S2 comportant une couche de matériau capable de commuter électriquement entre deux états optiques (I) et (II) différents pour la perception oculaire, lesdites structures S 1 et S2 étant connectées électriquement. 2. Carte souple selon la revendication 1, caractérisée en ce que les structures S 1 et S2 sont juxtaposées dans un même plan. 3. Carte souple selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le matériau capable de commuter électriquement entre deux états optiques différents est un matériau composite à base de polymère dans lequel sont dispersées des molécules de cristal liquide. 4. Carte souple selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la structure S1 comporte deux films polarisés F1 et F2 de polymère piézoélectrique, le sens de polarisation desdits films étant opposés. 5. Carte souple selon la revendication 4, caractérisée en ce que le polymère piézoélectrique est de type polyfluorure de vinylidène. 6. Carte souple selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les électrodes souples de part et d'autre des structures S1 et S2 sont des substrats souples transparents, recouverts d'un film mince conducteur transparent. 7. Carte souple selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que la structure S2 est insérée entre une électrode continue transparente et un réseau de lignes conductrices réalisé sur un substrat souple transparent, de manière à définir un réseau de diffraction. 8. Carte souple selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que la structure S2 est insérée entre une électrode continue transparente, et un réseau d'électrodes interdigitées Ei et Ej, la structure S 1 comprenant dans un même plan au moins un ensemble de deux éléments de matériau piézoélectrique polarisés respectivement +P et -P, les éléments +P étant reliés aux électrodes Ei, les éléments -P étant reliés aux électrodes Ej. 9. Carte souple selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que la structure S2 comporte deux réseaux de phase, superposés et croisés. 10. Carte souple selon la revendication 9, caractérisée en ce que les réseaux de phase sont constitués par des inclusions périodiques de cristal liquide au sein de films de polymère gravés périodiquement. 11. Carte souple selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la structure S2 est connectée électriquement à la structure S1 par l'intermédiaire d'un circuit logique.