(57)【要約】  微細構造と、1つまたは複数の硬化性流体とを備えるセキュリティデバイス。微細構造は、各硬化性流体を硬化させる前に、1つまたは複数の硬化性流体を、微細構造の局所施与ゾーンから微細構造の１つまたは複数の領域に導くように構成される。代替的に、セキュリティデバイスは、微細構造と、1つまたは複数の硬化流体とを備えてもよく、各硬化流体は、各硬化性流体を硬化させる前に、微細構造の局所施与ゾーンから微細構造の1つまたは複数の領域に導かれる、対応する硬化性流体から導出される。微細構造は、少なくとも100nmの深さ、および、1:10を超える間隔アスペクト比（深さ対高さ）を有することができる。セキュリティデバイスを作製するプロセスも説明される。【選択図】  図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
a）微細構造と、b）1つまたは複数の硬化性流体とを備えるセキュリティデバイスであって、前記微細構造は、各硬化性流体を硬化させる前に、前記1つまたは複数の硬化性流体を、前記微細構造の局所施与ゾーンから前記微細構造の1つまたは複数の領域に導くように構成される、セキュリティデバイス。
【請求項２】
前記微細構造が前記１つまたは複数の硬化性流体を導いた後に、硬化プロセスが前記1つまたは複数の硬化性流体に適用される、請求項1に記載のセキュリティデバイス。
【請求項３】
前記硬化プロセスは、固化、UV硬化、熱硬化および蒸発からなる群から選択される、請求項2に記載のセキュリティデバイス。
【請求項４】
前記硬化プロセスの前または間に外部場が印加される、請求項2または3に記載のセキュリティデバイス。
【請求項５】
前記外部場は、磁気、電気、重力、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項4に記載のセキュリティデバイス。
【請求項６】
第1の硬化性流体の第1の層が前記微細構造に加えられ、前記第1の層が硬化され、第2の硬化性流体の第2の層が前記第1の層上に配置され、前記第2の層が硬化される、請求項1〜5のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項７】
第1の硬化性流体の第1の層が前記微細構造に加えられ、前記第1の層が硬化され、第2の硬化性流体の第2の層が前記第1の層上に配置され、前記第2の層が硬化されている間に外部場が前記第２の層に印加される、請求項1〜5のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項８】
前記微細構造の第1の領域に第1の硬化性流体が配置され、前記微細構造の第2の領域に第2の硬化性流体が配置され、各領域が硬化される、請求項1〜5のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項９】
a)微細構造と、b)１つまたは複数の硬化流体とを備えるセキュリティデバイスであって、各硬化流体は、対応する硬化性流体から導出され、前記微細構造は、各硬化性流体を硬化させる前に、前記1つまたは複数の硬化性流体を、前記微細構造の局所施与ゾーンから前記微細構造の1つまたは複数の領域に導くように構成される、セキュリティデバイス。
【請求項１０】
第1の硬化流体および第2の硬化流体を含み、前記第1の硬化流体の層は前記第2の硬化流体の層の上にある、請求項9に記載のセキュリティデバイス。
【請求項１１】
前記微細構造の第1領域内の第1の硬化流体と、前記微細構造の第2の領域内の第2の硬化流体とを備える、請求項9に記載のセキュリティデバイス。
【請求項１２】
前記微細構造は、少なくとも100nmの深さを有する、請求項1〜11のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項１３】
前記微細構造は、1:10を超える深さと幅との間隔アスペクト比を有する、請求項1〜12のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項１４】
前記微細構造は、エンボス加工、鋳造、または成形される、請求項1〜13のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項１５】
前記微細構造は、熱可塑性物質、熱可塑性エラストマー、熱硬化性物質およびUV硬化性物質からなる群から選択される材料から構成される、請求項1〜14のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項１６】
前記微細構造は、ホログラム表示のための回折微細構造である、請求項1〜15のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項１７】
前記回折微細構造は、1つまたは複数の重なり合った回折格子を含む、請求項16に記載のセキュリティデバイス。
【請求項１８】
前記回折格子の少なくとも1つは、前記回折微細構造の周期性よりも小さい周期性を有する、請求項17に記載のセキュリティデバイス。
【請求項１９】
前記回折微細構造および前記少なくとも1つまたは複数の重ね合わされた回折格子は、不可視回折効果を提供する、請求項17または18に記載のセキュリティデバイス。
【請求項２０】
少なくとも1つの硬化性流体は、前記微細構造を作製するために使用される材料の屈折率と類似または等しい屈折率を有する、請求項1〜19のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項２１】
少なくとも1つの硬化性流体は、前記微細構造を作製するために使用される材料の屈折率とは異なる屈折率を有する、請求項1〜19のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項２２】
少なくとも1つの硬化性流体は純物質である、請求項1〜21のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項２３】
少なくとも1つの硬化性流体は微小粒子またはナノ粒子を含む、請求項1〜21のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項２４】
少なくとも1つの硬化性流体はインクである、請求項23に記載のセキュリティデバイス。
【請求項２５】
前記微小粒子またはナノ粒子は、ガラスビーズ、シリカビーズ、ポリスチレンビーズ、ポリエチレンビーズ、磁気ビーズ、ヤヌス粒子、プラズモニックナノ粒子、超常磁性ナノ粒子およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項23に記載のセキュリティデバイス。
【請求項２６】
前記微小粒子またはナノ粒子は、球形、楕円形、立方体、角錐形、棒状、板状、多面体、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される形状を有する、請求項23に記載のセキュリティデバイス。
【請求項２７】
少なくとも1つの硬化性流体は多機能性流体である、請求項1〜26のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項２８】
少なくとも1つの硬化性流体は、反射性、透過性、着色性、非着色性、蛍光性、磁気性、プラズモン性、バイモルフ、またはそれらの任意の組合せである微小粒子またはナノ粒子を含む、請求項27に記載のセキュリティデバイス。
【請求項２９】
少なくとも1つの硬化性流体はUV蛍光粒子を含む、請求項28に記載のセキュリティデバイス。
【請求項３０】
前記微細構造が複数のポストを含む、請求項1〜29のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項３１】
前記微細構造は、マトリックス内に複数の穴を含む、請求項1〜29のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項３２】
前記セキュリティデバイスの平面の対向する側に第1の微細構造および第2の微細構造のスタックを備え、第1の硬化性流体が、前記第1の微細構造に加えられ、第2の硬化性流体が、前記第2の微細構造に加えられ、前記流体は封入または硬化される、請求項1〜5のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項３３】
前記セキュリティデバイスの平面の対向する側に第1の微細構造および第2の微細構造のスタックを備え、前記第1の微細構造は第1の硬化流体を含み、前記第2の微細構造は第2の硬化流体を含む、請求項9に記載のセキュリティデバイス。
【請求項３４】
複数のスタックを備える、請求項32または33に記載のセキュリティデバイス。
【請求項３５】
セキュリティデバイスに使用するための微細構造であって、前記微細構造は、1つまたは複数の硬化性流体を、前記微細構造の局所施与ゾーンから前記微細構造の１つまたは複数の領域に導く、微細構造。
【請求項３６】
前記微細構造は、少なくとも100nmの深さを有する、請求項35に記載の微細構造。
【請求項３７】
前記微細構造は、1:10を超える深さと幅との間隔アスペクト比を有する、請求項35または36に記載の微細構造。
【請求項３８】
前記微細構造は、複数のピクセル化領域と、各領域間の壁とを備える、請求項35〜37のいずれか一項に記載の微細構造。
【請求項３９】
前記微細構造内の1つまたは複数の硬化性流体のウィッキングを向上させるために、異なるサイズ、形状、幾何学的形状、および間隔の複数のポストを備える、請求項35〜38のいずれか一項に記載の微細構造。
【請求項４０】
前記ポストは、三角形、円筒形、長円形、六角形、正方形、長方形、楕円形、またはそれらの任意の組み合わせである、請求項39に記載の微細構造。
【請求項４１】
前記微細構造は、マトリックス内に複数の穴を含む、請求項35〜38のいずれか一項に記載の微細構造。
【請求項４２】
前記微細構造は、エンボス加工、鋳造、または成形される、請求項35〜41のいずれか一項に記載の微細構造。
【請求項４３】
前記微細構造は、熱可塑性物質、熱可塑性エラストマー、熱硬化性物質およびUV硬化性物質からなる群から選択される材料から構成される、請求項35〜42のいずれか一項に記載の微細構造。
【請求項４４】
セキュリティデバイスを作製するためのプロセスであって、a）微細構造を基板上に形成するステップであり、前記微細構造は、1つまたは複数の硬化性流体を、前記微細構造の局所施与ゾーンから前記微細構造の1つまたは複数の領域に導くように構成されている、形成するステップと、b）前記1つまたは複数の硬化性流体を前記局所施与ゾーンに導入するステップと、c）前記1つまたは複数の硬化性流体が前記微細構造の前記1つまたは複数の領域に浸透した後に、前記1つまたは複数の硬化性流体に硬化プロセスを適用するステップとを含む、プロセス。
【請求項４５】
前記微細構造は、少なくとも100nmの深さを有する、請求項44に記載のプロセス。
【請求項４６】
前記微細構造は、1:10を超える深さと幅との間隔アスペクト比を有する、請求項44または45に記載のプロセス。
【請求項４７】
前記微細構造は、複数のピクセル化領域と、各領域間の壁とを備える、請求項44〜46のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項４８】
前記微細構造は、前記微細構造内の前記１つまたは複数の硬化性流体のウィッキングを向上させるために、異なるサイズ、形状、幾何学的形状、および間隔の複数のポストを備える、請求項44〜47のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項４９】
前記ポストは、三角形、円筒形、長円形、六角形、正方形、長方形、楕円形、またはそれらの任意の組み合わせである、請求項48に記載のプロセス。
【請求項５０】
前記微細構造は、マトリックス内に複数の穴を含む、請求項44〜47のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項５１】
前記微細構造は、エンボス加工、鋳造、または成形される、請求項44〜50のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項５２】
前記微細構造は、熱可塑性物質、熱可塑性エラストマー、熱硬化性物質およびUV硬化性物質からなる群から選択される材料から構成される、請求項44〜51のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項５３】
前記微細構造は、ホログラム表示のための回折微細構造である、請求項44〜52のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項５４】
前記回折微細構造は、１つまたは複数の重なり合った回折格子を含む、請求項53に記載のプロセス。
【請求項５５】
前記回折格子の少なくとも1つは、前記回折微細構造の周期性よりも小さい周期性を有する、請求項５４に記載のプロセス。
【請求項５６】
前記回折微細構造および前記少なくとも１つまたは複数の重ね合わされた回折格子は、不可視回折効果を提供する、請求項54または55に記載のプロセス。
【請求項５７】
前記硬化プロセスは、固化、UV硬化、熱硬化および蒸発からなる群から選択される、請求項44〜56のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項５８】
ステップ（c）の前記硬化プロセスの前または間に外部場が印加される、請求項44〜57のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項５９】
前記外部場は、磁気、電気、重力、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項58に記載のプロセス。
【請求項６０】
少なくとも1つの硬化性流体は、前記微細構造を作製するために使用される材料の屈折率と類似または等しい屈折率を有する、請求項44〜59のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項６１】
少なくとも1つの硬化性流体は、前記微細構造を作製するために使用される材料の屈折率とは異なる屈折率を有する、請求項44〜59のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項６２】
少なくとも1つの硬化性流体は純物質である、請求項44〜61のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項６３】
少なくとも1つの硬化性流体は微小粒子またはナノ粒子を含む、請求項44〜61のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項６４】
少なくとも1つの硬化性流体はインクである、請求項63に記載のプロセス。
【請求項６５】
前記微小粒子またはナノ粒子は、ガラスビーズ、シリカビーズ、ポリスチレンビーズ、ポリエチレンビーズ、磁気ビーズ、ヤヌス粒子、プラズモニックナノ粒子、超常磁性ナノ粒子およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項63に記載のプロセス。
【請求項６６】
前記微小粒子またはナノ粒子は、球形、楕円形、立方体、角錐形、棒状、板状、多面体、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される形状を有する、請求項63に記載のプロセス。
【請求項６７】
少なくとも1つの硬化性流体は多機能性流体である、請求項44〜66のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項６８】
少なくとも1つの硬化性流体は、反射性、透過性、着色性、非着色性、蛍光性、磁気性、プラズモン性、バイモルフ、またはそれらの任意の組合せである微小粒子またはナノ粒子を含む、請求項67に記載のプロセス。
【請求項６９】
少なくとも1つの流体はUV蛍光粒子を含む、請求項68に記載のプロセス。
【請求項７０】
第1の硬化性流体の第1の層が前記微細構造に加えられ、前記第1の層が硬化され、第2の硬化性流体の第2の層が前記第1の層上に配置され、前記第2の層が硬化される、請求項44〜69のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項７１】
第1の硬化性流体の第1の層が前記微細構造に加えられ、前記第1の層が硬化され、第2の硬化性流体の第2の層が前記第1の層上に配置され、前記第2の層が硬化されている間に外部場が前記第2の層に印加される、請求項44〜69のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項７２】
前記微細構造の第1の領域に第1の硬化性流体が配置され、前記微細構造の第2の領域に第2の硬化性流体が配置され、各領域が硬化される、請求項44〜69のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項７３】
前記セキュリティデバイスの平面の対向する側に第1の微細構造および第2の微細構造のスタックを備え、第1の硬化性流体が、前記第1の微細構造に加えられ、第2の硬化性流体が、前記第2の微細構造に加えられ、前記流体は封入または硬化される、請求項44〜69のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項７４】
複数のスタックを含む、請求項73に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、セキュリティ表示デバイスに関する。特に、本発明は、セキュリティ表示デバイスをカスタマイズするための、多機能性液体および粒子インクの指向性ウィッキングに関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の背景説明には、本デバイスの理解に役立ち得る情報が含まれる。本明細書に提供される情報のいずれかが先行技術であるか、または、現在請求されているデバイスに関連していること、または、具体的もしくは暗示的に参照されている任意の出版物が先行技術であることを認めるものではない。
【０００３】
光学式文書セキュリティ特徴は、特定の製品もしくは製品パッケージ、通貨もしくは支払い方法、または頻繁に使用される様々な識別文書を認証することを所望するユーザに迅速な視覚的フィードバックを提供する。このような特徴は、信頼性を高め、後続の認可された購入、取引または許可が正しいことを保証することを目的としている。
【０００４】
米国特許出願公開第2011/0076395号は、ポリマー基板をエンボス加工し、ホログラムの選択された領域にインクまたはワニスを塗布して、非ホログラフィック領域を提供することによって作成されたホログラフィック構造を開示している。ホログラフィック領域は、例えば、英数字などのデザインを提供する。インクは、基板の裏側で、ホログラフィック領域の位置の上に印刷することができる。
【０００５】
オーストラリア特許出願公開第2011253683号は、パッケージング上にホログラムを製造することを開示しており、それにより粒子状金属を含有する放射線硬化性コーティングがパッケージ上にコーティングされる。コーティングは部分的に硬化される。続いて、ホログラムのネガを含むシムを部分的に硬化したコーティングと接触させ、続いてコーティングを完全に硬化させる。
【０００６】
米国特許第6,987,590号は、別のデザインパターン（例えば、英数字）と共に、レリーフパターンの効果を示す光学構造を開示している。レリーフ構造のある領域に反射材料のパターン化層を施与して、他のデザインパターンを提供する。他の光学効果を提供するために、構造全体に光学的に活性なコーティング（例えば、カラーシフトフィルム）を施与することもできる。レリーフパターンは、微細構造であり、ポリマー基板の熱成形（例えば、エンボス加工）によって形成することができる。反射層は金属であり、フォトリソグラフィまたはグラビア印刷によって形成することができる。
【０００７】
米国特許第6,97,590号は、非回折部分領域を形成されたホログラフィック回折格子を含むセキュリティ要素を開示しており、ホログラムを斜めの角度から見ることによってのみ見ることができる印刷物を形成するために視覚的要素が組み込まれている。当該米国特許はさらに、インクジェット印刷を使用して視覚要素を施与することができることを開示されている。
【０００８】
米国特許第8,015,919号は、回折格子が基板上に形成され、金属インクが回折格子の少なくとも一部に堆積されるプロセスを開示している。格子の構造的特徴は低いアスペクト比を有する。さらに、インクコーティングは構造的特徴を完全に覆い、回折パターン自体はインクコーティングが終わるところで役割を果たすようには見えない。
【０００９】
米国特許出願公開第2015/0137502号は、揮発性流体が被着され、その後蒸発すると再構成するポリマー基板上に形成された再構成可能な微細構造を含むセキュリティ要素を開示している。セキュリティ対策を可能にするのは、液体の動的な変化である。
【００１０】
米国特許出願公開第2014/0239628号は、デバイス内に１つまたは複数の流体を含むセキュリティデバイスを開示している。デバイス内の液体への動的変化は、文書が合法であるか偽造複製であるかを示す。
【００１１】
一般的で広く受け入れられている明白な文書セキュリティ特徴は、薄い反射金属層（通常はアルミニウム）の上のプラスチック層にエンボス加工された浅い回折格子から反射された、鮮やかで目立つ色合いのシンチレーション範囲を示す標準的な格子ホログラムである。エンボス加工された特徴の厚さは、アスペクト比が制限された（1:1または1:2）数ミクロン未満である。例は、単純な単方向格子から、様々な位置および方向からの入射光を捕らえるために多くの指向角を有する格子領域に及ぶ。より複雑なセキュリティ特徴は、このような格子を入り組んだ形状、（会社の）ロゴ、詳細な図柄に組み込み、真のホログラフィック記録および三次元画像の再現が広く使用されている。このようなホログラムの価値は、レーザおよびドットマトリックスマスタリングツールの世界的な普及に伴い、偽造品の品質の向上および量が増加し、これらの浅い反射型特徴に対する信頼性が損なわれているため、現在圧力にさらされている。
【００１２】
第2のクラスのホログラムは、回折特徴が彫り込まれた窓を通る光透過に基づく。振幅透過ホログラムは不透明または透光性の回折パターンを必要とするが、位相ホログラムは事前のメタライゼーションを必要とせず、そのため、透過窓の光学的品質を維持しなければならないため複製するのがより困難になり得る。このクラスのホログラムにおける鮮明な色合いは、入射光がセキュリティ表示デバイスを通過する際のスペクトル色の間の光路長の差から生じる。反射ホログラムと透過ホログラムの両方は、特徴の深さが制限されているため、偽造耐性の点で制限されており、したがって、レプリカ成形によって複製されやすい。さらに、作製におけるコスト圧によって、ポリマーベースの材料、および、標準的なセキュリティ特徴の上での付加的な印刷が優先される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許出願第２０１１／００７６３９５号明細書
【特許文献２】豪州特許出願第２０１１２５３６８３号明細書
【特許文献３】米国特許第６，９８７，５９０号明細書
【特許文献４】米国特許第８，０１５，９１９号明細書
【特許文献５】米国特許出願第２０１５／０１３７５０２号明細書
【特許文献６】米国特許出願第２０１４／０２３９６２８号明細書
【発明の概要】
【００１４】
これらの制限に対処するために、本デバイスは、ポリマー形成（高アスペクト比構造をもたらす）の標準的な作製プロセスプラットフォームを、多機能または粒子含有インキングとともに組み合わせて、毛管現象によって励起される自己湿潤プロセスを使用することによって興行的にカスタム印刷することができる光学セキュリティ特徴を生成する。
【００１５】
セキュリティデバイスをカスタマイズするプロセスは、所定の様式でデバイスを充填する１つまたは複数の硬化性流体をデバイスに充填することを含む。1つまたは複数の流体は、デバイス内の微細構造によって案内される。微細構造の大きさ、形状、幾何学的形状および間隔は、ウィッキングを誘導し、増強する。1つまたは複数の硬化性流体の浸透は動的であるが、最終的なセキュリティデバイスは、硬化流体（複数可）を含む。このように、ユーザにとって観察可能なセキュリティデバイスは静的であり、動的流体効果を保持しない。
【００１６】
以下、デバイス、デバイスを製造するためのプロセスおよび微細構造が、一般的な形で最初に説明され、次に、好ましい実施形態の観点からそれらの実施態様が詳述される。これらの実施形態は、微細構造、デバイスおよびプロセスの原理、ならびにそれらの実施方法を実証することを意図している。次に、本明細書に添付される個々の請求項の各々において、最も広範かつより特定的な形態のデバイス、微細構造およびプロセスをさらに説明し、定義する。
【００１７】
文脈が反対に指示しない限り、本明細書に記載されたすべての範囲は、その終点を含むものとして解釈されるべきであり、制限のない範囲は、商業的に実用的な値を含むと解釈されるべきである。同様に、文脈が反対に指示しない限り、値のすべてのリストは中間値を含むものとして考慮されるべきである。
【００１８】
本発明の一態様では、微細構造と、1つまたは複数の硬化性流体とを備えるセキュリティデバイスが提供され、微細構造は、各硬化性流体を硬化させる前に、1つまたは複数の硬化性流体を、微細構造の局所施与ゾーンから微細構造の1つまたは複数の領域に導くように構成される。
【００１９】
本発明の別の態様では、微細構造と、1つまたは複数の硬化流体とを備えるセキュリティデバイスが提供され、各硬化流体は、対応する硬化性流体から導出され、微細構造は、各硬化性流体を硬化させる前に、1つまたは複数の硬化性流体を、微細構造の局所施与ゾーンから微細構造の1つまたは複数の領域に導くように構成される。
【００２０】
本発明の別の態様では、セキュリティデバイスにおいて使用するための微細構造が提供され、微細構造は、1つまたは複数の硬化性流体を、微細構造の局所施与ゾーンから微細構造の1つまたは複数の領域に導く。
【００２１】
本発明の別の態様では、セキュリティデバイスを作製するためのプロセスであって、微細構造を基板上に形成するステップであり、微細構造は、1つまたは複数の硬化性流体を、微細構造の局所施与ゾーンから微細構造の1つまたは複数の領域に導くように構成されている、形成するステップと、１つまたは複数の硬化性流体を局所施与ゾーンに導入するステップと、1つまたは複数の硬化性流体が微細構造の1つまたは複数の領域に浸透した後に、1つまたは複数の硬化性流体に硬化プロセスを適用するステップとを含む、プロセスが提供される。
【００２２】
セキュリティデバイスが1つまたは複数の硬化性流体を含む場合、各硬化性流体は、硬化前に微細構造の1つまたは複数の領域に浸透する。さらに、微細構造が1つまたは複数の硬化性流体を導いた後に、硬化プロセスを1つまたは複数の硬化性流体に適用することができる。硬化プロセスは、固化、UV硬化、熱硬化および蒸発からなる群から選択することができる。さらに、硬化プロセスの前または間に外部場を印加してもよい。外部場は、磁気、電気、重力、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択することができる。
【００２３】
セキュリティデバイスが１つまたは複数の硬化性流体を含む場合、セキュリティデバイスは、微細構造に加えられ、その後硬化される第1の硬化性流体の第1の層と、後続する、第1の層上に配置された第2の硬化性流体の第2の層とを含むことができ、次いで、第2の層は硬化される。または、セキュリティデバイスは、微細構造に加えられ、その後硬化される第1の硬化性流体の第1の層と、後続する、第1の層上に配置された第2の硬化性流体の第2の層と、後続する、第2の層が硬化している間に第2の層に印加される外部場とを含むことができる。代替的に、セキュリティデバイスは、微細構造の第1の領域に配置された第1の硬化性流体と、微細構造の第2の領域に配置された第2の硬化性流体とを含んでもよく、続いて、各領域が硬化される。
【００２４】
セキュリティデバイスが１つまたは複数の硬化性流体を含む場合、セキュリティデバイスは、セキュリティデバイスの平面の対向する側に第1の微細構造および第2の微細構造のスタックを備えることができ、第1の硬化性流体が第1の微細構造に加えられ、第2の硬化性流体が第2の微細構造に加えられ、流体は封入または硬化される。
【００２５】
セキュリティデバイスが1つまたは複数の硬化流体を含む場合、セキュリティデバイスは、第1の硬化流体および第2の硬化流体を含み、第1の硬化流体の層は第2の硬化流体の層の上にある。代替的に、セキュリティデバイスは、微細構造の第1領域に第1の硬化流体を含んでもよく、微細構造の第2の領域に第2の硬化流体を含んでもよい。
【００２６】
セキュリティデバイスが1つまたは複数の硬化性流体を含む場合、セキュリティデバイスは、セキュリティデバイスの平面の対向する側に第1の微細構造および第2の微細構造のスタックを備えることができ、第1の微細構造は第1の硬化流体を含み、第2の微細構造は第2の硬化流体を含む。さらに、セキュリティデバイスは、複数のスタックを備えることができる。
【００２７】
上述の両方のタイプのセキュリティデバイスにおいて、微細構造は、少なくとも100nmの深さ、または1:10を超える深さと幅との間隔アスペクト比を有することができる。微細構造は、複数のポストを含むことができ、または、代替的に、マトリックス内に複数の穴を含んでもよい。さらに、微細構造はエンボス加工、鋳造、または成形されてもよい。さらに、微細構造は、例えば、熱可塑性物質、熱可塑性エラストマー、熱硬化性物質およびUV硬化性物質からなる群から選択される材料から構成することができる。
【００２８】
上述の両方の種類のセキュリティデバイスにおいて、微細構造は、ホログラムディスプレイ用の回折微細構造であり得る。このような例では、回折微細構造は、１つまたは複数の重ね合わされた回折格子を含むことができ、その場合、回折格子の少なくとも1つは、回折微細構造の周期性よりも小さい周期性を有することができる。さらに、回折微細構造および少なくとも１つまたは複数の重ね合わされた回折格子は、不可視回折効果を提供することができる。
【００２９】
上述した両方の種類のセキュリティデバイスにおいて、少なくとも1つの硬化性流体は、微細構造を作製するために使用される材料の屈折率と類似または等しい屈折率を有することができる。代替的に、少なくとも1つの硬化性流体は、微細構造を作製するために使用される材料の屈折率とは異なる屈折率を有してもよい。
【００３０】
上述した両方の種類のセキュリティデバイスにおいて、セキュリティデバイスに使用される少なくとも1つの最小の1つの硬化性流体は純物質であってもよい。さらに、少なくとも1つの硬化性流体は、微小粒子またはナノ粒子を含むことができる。一例として、少なくとも1つの硬化性流体はインクとすることができる。さらに、微小粒子またはナノ粒子は、ガラスビーズ、シリカビーズ、ポリスチレンビーズ、ポリエチレンビーズ、磁気ビーズ、ヤヌス粒子、プラズモニックナノ粒子、超常磁性ナノ粒子およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択することができる。さらに、微小粒子またはナノ粒子は、球形、楕円形、立方体、角錐形、棒状、板状、多面体、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される形状を有することができる。
【００３１】
上述の両方のタイプのセキュリティデバイスにおいて、少なくとも1つの硬化性流体は、多機能性流体であり得る。例えば、少なくとも1つの硬化性流体は、反射性、透過性、着色性、非着色性、蛍光性、磁気性、プラズモン性、バイモルフ、またはそれらの任意の組合せである微小粒子またはナノ粒子を含むことができる。一例として、少なくとも1つの硬化性流体はUV蛍光粒子を含むことができる。
【００３２】
上述の両方のタイプのセキュリティデバイスにおいて、少なくとも1つの硬化性流体は、溶剤を含む配合物であり得る。溶剤系を有しない硬化性流体の例には、UV架橋性モノマーおよびポリマー配合物、ならびに熱可塑性物質および熱硬化性ポリマーからなる群が含まれる。これらは、所望のカスタマイズ効果を提供するために硬化する前に、セキュリティデバイスの微細構造を通って浸透するために直接使用することができる。
【００３３】
溶剤系硬化性流体は、より大きなセキュリティ微細構造の意図された部分を動的に湿潤する水性および有機系の配合物の両方を含む。この場合、可溶化モノマーまたはポリマーは、乾燥および溶剤蒸発後のセキュリティデバイスの微細構造内およびその周囲にとどまる。いくつかの実施形態では、残留溶質は、その後、UV架橋、熱可塑性硬化または熱硬化によって適所でさらに硬化することができる。
【００３４】
さらに、流体の乾燥または硬化後に、粒子がデバイス内に埋め込まれたままであるように、様々な粒子懸濁液を無溶剤および溶剤系硬化性流体の両方に組み込むことができる。
【００３５】
セキュリティデバイスは、第1の硬化性流体の第1の層が微細構造に加えられ、その後第1の層が硬化され、第2の硬化性流体の第2の層が第1の層上に配置され、次いで第2の層が硬化されるように構築することができる。代替的に、第1の硬化性流体の第1の層が微細構造に加えられてもよく、その後、第1の層が硬化される。次いで、第2の硬化性流体の第2の層が第1の層上に配置され、次いで第2の層が硬化されている間に第2の層に外部場が印加される。さらに別の代替形態として、第1の硬化性流体を微細構造の第1の領域に配置することができる。第2の硬化性流体がその後、微細構造の第2の領域に配置され、その後、各層が硬化される。
【００３６】
セキュリティデバイスは、セキュリティデバイスの平面の対向する側に第1の微細構造および第2の微細構造のスタックを備えることができ、その後、第1の硬化性流体を第1の微細構造に加えることができ、その後、第2の硬化性流体を第2の微細構造に加えることができ、硬化性流体は封入または硬化される。セキュリティデバイスは、そのような複数のスタックから構築することができる。
【００３７】
微細構造に関して、微細構造は、少なくとも100nmの深さ、および、1:10を超える深さと幅との間隔アスペクト比を有することができる。さらに、微細構造は、複数のピクセル化された領域を含むことができ、各領域間に壁を有することができる。微細構造はまた、微細構造内の1つまたは複数の硬化性流体のウィッキングを向上させるために、異なるサイズ、形状、幾何学的形状、および間隔の複数のポストを含むことができる。ポストは、三角形、円筒形、長円形、六角形、正方形、長方形、楕円形、またはそれらの任意の組み合わせとすることができる。代替的に、ポストの代わりに、微細構造は、マトリックス内に複数の穴を含んでもよい。微細構造は、エンボス加工、鋳造または成形することができ、例えば、熱可塑性物質、熱可塑性エラストマー、熱硬化性物質およびUV硬化性物質からなる群から選択される材料から構成することができる。
【００３８】
上述のように、微細構造は、微細構造内の１つまたは複数の流体のウィッキングを向上するために、異なるサイズ、形状、幾何形状、および間隔のポストを含むことができる。ウィッキングを向上するために、これらの様々な構造および間隔のアスペクト比は、構造または間隔の深さと横方向サイズとの比（アスペクト比）が1:10を超えるように選択される。アスペクト比の範囲の例は、1:10〜50:1である。アスペクト比の範囲の別の例は、1:10〜10:1である。アスペクト比の範囲のさらに別の例は、1:3〜10:1である。一般的に、ポストと壁との間の間隔の深さおよび幅は、流体ウィッキングを最もよく増強および誘導するように選択される。ガイド構造の幅は、このとき、全体的な意図された視覚効果を提供するように選択される。
【００３９】
セキュリティデバイスを作製するプロセスに関しても、上述の硬化性流体微細構造の特徴および硬化可能なプロセスが適用される。
【００４０】
デバイスは、作製されるセキュリティ表示デバイスの微細構造またはナノ構造への流体または粒子含有流体の急速浸透を使用することによって、基本的な回折セキュリティ表示デバイスにさらなる度合いのセキュリティを提供する。これは、製造後カスタマイズ、および、一意の識別子またはセキュリティタグのセキュリティ表示デバイスへの組み込みを可能にすることによって、オリジナルの回折セキュリティ表示デバイスの偽造複製を阻止する。基本セキュリティ要素のカスタマイズは、特定の図柄、ロゴ、またはデザインを描くために直接ウィッキングを使用することによって達成される。
【００４１】
デバイスは、以下の要素、すなわち、形態、パターン、配向ならびに毛細管力および直接ウィッキングを増強するように設計された配列および直接ウィッキングを使用して流体充填または流体接触線固定をサポートするために無視できない深さを有する微細/ナノ加工回折ホログラムセキュリティ表示要素と、構造化回折ホログラムセキュリティ表示要素内で乾燥または硬化すると、構造化回折ホログラムセキュリティ表示要素をカスタマイズまたはパーソナライズすることを可能にする、1つまたは複数の特定の機能的特性を有する流体または粒子含有流体とをさらに備えることができる。
【００４２】
デバイスは、デバイスの物理的構造に基づく微細/ナノ構造光学セキュリティ特徴を含む。この特定の構造は、特徴内に追加の図柄を定義するために、硬化性液体（または硬化性粒子含有液体懸濁液）を誘導および分配する。このようにして、カスタマイズ可能でありながら高度に安全な特徴を備えた文書を作成することができる。これらの文書は偽造に耐性があり、（人間の補助を受けていない認証のためには）明白であるとともに、機械可読性のためには秘密である。流体懸濁液は、例えば、湿潤特性、屈折率特性、乾燥特性、UV架橋または熱硬化特性を含む、単一の特徴的な特性、または特徴的な特性の組み合わせを有することができる。さらに、粒子を含む液体懸濁液の使用は、数ナノメートルから数十マイクロメートルのサイズ範囲と、角錐形、立方体、球形、楕円体、棒状および板状を含む、対称または非対称の形状の範囲の両方に及ぶ、着色性、蛍光性、磁気性、ナノ構造またはプラズモン性コロイド粒子の様々な順列を含む付加的な多機能性を提供することができる。標的化インキングと、インク様配合物中の機能性粒子の自己指向毛細管駆動充填とを組み合わせることにより、同じコア光学セキュリティ技術に基づいて多種多様な顧客に対するカスタマイズを可能にすることによって、製造費用を大きく低減することも可能にしながら、階層的で偽造防止性の光学的セキュリティ特徴を作成することができる。
【００４３】
さらに、流体、機能性流体および粒子含有流体のウィッキングおよび充填を駆動、誘導、増強および制御するために、回折デバイスの固有の形態およびレイアウトを使用する方法が提供される。これを行う際、追加の階層的セキュリティレベル、セキュリティタグ付け、および最も重要なことには、基本ホログラフィックセキュリティ表示デバイスの特定のカスタマイズおよび/またはパーソナライズが提供される。カスタムロゴまたは他のデザインを指向性印刷することにより、多機能特徴充填流体の指向性ウィッキングおよびインキングによって、構造化光学文書セキュリティ特徴に特定のカスタマイズを追加することができる。
【００４４】
多機能性液体および/または粒子含有液体懸濁液は、湿潤特性、比屈折率適合特性、乾燥特性、UV架橋または熱硬化特性を含む、一定範囲の可能な機能的組合せを組み込むことができる。さらに、粒子含有懸濁液は、着色性、蛍光性、磁性、ナノ構造またはプラズモン性コロイド粒子の様々な順列を含むことによって、付加的な多機能性を提供することができる。これらの粒子は、数ナノメートル〜数十マイクロメートルの一定範囲の直径を有することができ、様々な形状（球形からプレートレット、対称または非対称）を有することができる。このように、明白な（すなわち、人間が支援していない）および秘密の（すなわち機械可読な）セキュリティ偽造防止特徴の両方を有するカスタマイズ可能文書セキュリティ表示デバイスを作成することが可能である。
【００４５】
上記は、セキュリティデバイスの主要な特徴およびそのオプション態様のいくつかを要約したものである。セキュリティデバイスは、以下の実施形態の説明によってさらに理解され得る。
【００４６】
本明細書内で値の範囲が参照される場合、その中の部分範囲は、特に明記しない限り、セキュリティデバイスの範囲内に含まれることが意図される。特性が、セキュリティデバイスの1つのまたは別の変形に起因する場合、特に明記しない限り、そのような特性は、そのような特性がそのような他の変形と適合し、または、互換性があるセキュリティデバイスの他のすべての変形に適用されるように意図されている。
【００４７】
特許または出願包袋には、カラーで作成される少なくとも1つの図面が含まれている。カラー図面（複数可）付きの本特許または特許出願公開の複製が、要請および必要な手数料の支払いを受けて、特許庁に提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】セキュリティデバイスの第1の実施形態を示す図である。
【図２】高アスペクト比透過ホログラム微細構造の標的化インキングを示す図である。
【図３ａ】回折微細/ナノ構造ホログラム構造のピクセル化を示す図である。
【図３ｂ】回折微細/ナノ構造ホログラム構造のピクセル化を示す図である。
【図４ａ】図3aおよび図3bの回折微細/ナノ構造ホログラムの領域における機能性液体の硬化を示す図である。
【図４ｂ】図3aおよび図3bの回折微細/ナノ構造ホログラムの領域における機能性液体の硬化を示す図である。
【図５ａ】ピクセル構造、代表的な回折投影、および屈折率整合の使用の例を示す図である。
【図５ｂ】ピクセル構造、代表的な回折投影、および屈折率整合の使用の例を示す図である。
【図５ｃ】ピクセル構造、代表的な回折投影、および屈折率整合の使用の例を示す図である。
【図５ｄ】ピクセル構造、代表的な回折投影、および屈折率整合の使用の例を示す図である。
【図５ｅ】ピクセル構造、代表的な回折投影、および屈折率整合の使用の例を示す図である。
【図５ｆ】ピクセル構造、代表的な回折投影、および屈折率整合の使用の例を示す図である。
【図５ｇ】ピクセル構造、代表的な回折投影、および屈折率整合の使用の例を示す図である。
【図５ｈ】ピクセル構造、代表的な回折投影、および屈折率整合の使用の例を示す図である。
【図５ｉ】ピクセル構造、代表的な回折投影、および屈折率整合の使用の例を示す図である。
【図５ｊ】ピクセル構造、代表的な回折投影、および屈折率整合の使用の例を示す図である。
【図５ｋ】ピクセル構造、代表的な回折投影、および屈折率整合の使用の例を示す図である。
【図６】より大きな回折ホログラム領域内のさまざまな透明窓のデザイン、図柄およびレタリングを示す図である。
【図７】図6のサンプル表示デバイスの高倍率画像を示す図である。
【図８ａ】ネガティブトーン型単一ウェル単一ピクセル充填の広域図である。
【図８ｂ】ネガティブトーン型単一ウェル単一ピクセル充填の詳細図である。
【図９】特定の形状、間隔、向きおよび配列を有する様々な別個の微細加工構造のSEM画像の図である。
【図１０】セキュリティデバイスの第２の実施形態を示す図である。
【図１１ａ】セキュリティデバイスの第３の実施形態を示す図である。
【図１１ｂ】セキュリティデバイスの第３の実施形態を示す図である。
【図１２】セキュリティデバイスの第4の実施形態を示す図である。
【図１３ａ】セキュリティデバイスの第５の実施形態を示す図である。
【図１３ｂ】セキュリティデバイスの第５の実施形態を示す図である。
【図１３ｃ】セキュリティデバイスの第５の実施形態を示す図である。
【図１３ｄ】セキュリティデバイスの第５の実施形態を示す図である。
【図１３ｅ】セキュリティデバイスの第５の実施形態を示す図である。
【図１４】セキュリティデバイスの第６の実施形態を示す図である。
【図１５】複数のセグメント化回折セキュリティ特徴の機能的充填の概念を示す図である。
【図１６】複数の回折セキュリティ特徴の積層、及びセキュリティデバイスの第５の実施形態を示す図である。
【図１７】回折ホログラムに対する誘導粒子乾燥のSEM図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下は説明のためのものに過ぎず、セキュリティデバイスを限定するものと考えるものではない。その範囲から逸脱することなく多くの明らかな変形が可能である。
【００５０】
図1は、複数のセキュリティ特徴のセキュリティ文書（1）への組み込みを示す。特に、図1は、様々な（多）機能性流体（10）、（15）および（20）を順次充填することによって位相ホログラムが符号化されるプロセスを示す。
【００５１】
高アスペクト比の回折光学セキュリティ要素（5）が、図1の挿入図に示されている。この要素は、光学的に透明なプラスチック材料で熱エンボス加工またはUV硬化される。要素のサイズは、1mmから数十センチメートルまで変化することができ、任意の形状または図柄の輪郭の形をとることができる。回折特徴は深さが100nmから100μmに及んで深いため、ほとんどの現在の回折反射ホログラムよりも再現および複製が困難である。
【００５２】
挿入図（5a〜5c）はまた、（ここでは平行四辺形の原則を用いて配列されている）深いポスト（10）の規則的な周期的アレイから生じる回折パターンの例も示す。ピラーが実際にはプラスチックマトリックス内の穴であるように、ポストパターンを反転させて、同様の効果を得ることが可能である。回折素子は、LEDまたは電球のような点光源バックライトを使用する透過において、図5cに見られる。光源は、コヒーレントまたは単色（例えば、レーザ）である必要はないが、回折パターンを投影するためにレーザを使用することができる。透過ホログラム（5c）は、ここでは透明で光学的な透明であるように示されており、隣接する回折極大間の分離がプラスチック微細加工構造の周期的な間隔に直接関係している。スペクトル分散が、白色光源の成分虹スペクトルへの分割を示す各回折極大に対して明らかである。回折効率は、中心の0次（白色）スポットが最近傍の1次回折スポットと定性的に類似した強度に減少するときにも見られる。
【００５３】
インクジェット、スクリーン、グラビアまたはフレキソ印刷システムなどのインキング装置（7）が、微細構造回折要素に浸透する多機能性液体（10）、（15）および（20）を堆積させる。指向性ウィッキングは、個々の回折素子の微細構造形状、間隔および配置を調整して、液体の流れの方向および移動距離を形作り、誘導することによって、強化され、制御される。文書セキュリティ表示デバイスは、標準印刷特徴（21）、ナノ構造プラズモン性特徴（22）、高アスペクト比セキュリティホログラム（23）、および多機能性流体を有する高アスペクト比のセキュリティホログラム（24）の充填強化を含む複数のセキュリティ特徴およびカスタマイズを組み込むことができる。
【００５４】
挿入図（5a〜5c）は、構造内の液体湿潤を高めるように設計された高アスペクト比を有する代表的なホログラフィックセキュリティ要素の高倍率詳細（走査型電子顕微鏡写真、SEM）を示す。
【００５５】
図2は、回折素子の指向性ウィッキングおよび液体充填の例を示す。ここでは、微細加工ホログラム（30,35）パッチ内に分配されたインク（40,45）の迅速な液体拡散が示されている。この図では、連続するビデオフレーム静止画が、構造化ホログラムの高速自己ウィッキングおよび全特徴充填特性を捕らえている。図A~図Dにおいて、パッチ（30）は3cm×1cmのサイズを有し、E〜Gの場合、パッチ（35）のサイズは1cm×1cmである。両方のパッチには、図1の挿入図に示されているものと同様のピラーのアレイが配置されている。（D）および（G）の両方において、代表的なロゴの特徴は完全に囲まれ、影響を受けないままである。これらのロゴは、より大きな回折特徴フィールドにある。
【００５６】
製造された透過ホログラムの広い領域は、微細加工特徴の深さと組み合わされて、毛細管力によって液体がポストのアレイに貫入し、ウィッキングし、流れることを可能にする。ポストアレイの適切なチャネリングもしくはピクセル化によって、またはポストの特定の形状および近接を操作することによって、ポストアレイ内の有向流体流が可能である。
【００５７】
図3および図4は、回折微細/ナノ構造ホログラム構造のピクセル化を示す。図3aに示すように、機能性流体（50）は、描写部分またはピクセル領域（60）内に堆積される。これらの個々の領域間の壁（55）は、離散的な領域内の選択的なインキング、ウィッキングおよび充填、ならびにカスタムパターンの作成を可能にする。ここに示したピクセル領域（60）は正方形であるが、異なる形状、または図柄の輪郭さえも可能である。
【００５８】
流体は、このとき、図3bに示すピクセル領域（65）を充填し、その後、図4aに示すように硬化（70）されて、図4bに示すように任意の数のカスタマイズされたまたはパーソナライズされた画像、図柄（71）、レタリング（72）またはロゴ（73）を形成することができる。機能性液体は、単純なインクとすることができ、より大きな回折ホログラム特徴フィールドでカスタム特徴を暗くし、または、着色することができる。代替的に、機能性流体は、元の回折ホログラムポリマー材料と一致する屈折率を有するように調整することができる。このようにして、光散乱効果および回折効果の両方が消去され、より大きな回折ホログラムフィールド内に透明で光学的に透過性の窓が形成される。
【００５９】
図5a〜図5dは、様々なピクセル構造のSEM画像を示しており、一方で図5eは、代表的な回折投影を示している。図5f〜図5kは、回折フィールド内に透明な窓、透明なデザインまたは透明なロゴを作成するための屈折率整合材料の使用を示す。
【００６０】
図5aは、微細構造化壁によって画定された、より大きな視野における回折ピクセル（75）の並列アレイを示すSEM顕微鏡画像（傾斜視野）である。各ピクセルは、基本回折光学セキュリティ要素を形成するピラーのアレイ（100nm〜100μmの深さを有する）を含む。図5bは、ピクセルコーナ（85）における交差する壁（80）の詳細を示す。図5cは、個々の回折ピラー要素（90）を示す図5aおよび図5bの微細な詳細を示す。回折素子の上面図が図5dに示されており、一方で、図5eは光源としての点状白色光を伴う透過で見た回折ホログラム（95）を示している。
【００６１】
液体（100）を用いた図5f〜図5jに示すピクセル構造（75）の後続の充填によって、ピクセルの境界内の液体の明確な描写が示される。図5fにおいて、液体充填および湿潤の動態のビデオフレーム静止画は、各ピクセル化単位の境界内に液体が残っていることを示している。充填されると（図5fのように）、各ピクセル（75）を隔てる壁（80）は、精細度および解像度を提供する。
【００６２】
屈折率整合ポリマーを使用した機能的充填および硬化の例を図5gに示す。ここでは、9つのピクセル（105）が、より大きなフィールド内で正方形を形成するために使用される。新しく形成された窓は透明である。図5hでは、新たに充填された回折素子（105）がもはや回折を示さないことを示すために拡散バックライトが使用されている。さらに、図5iは、図5gおよび図5hに示された9つの充填ピクセル（105）の上面図を提供する。平滑なポリマー充填面は、深いピラー構造よりも多くの光を反射する。図5jは、個々の回折素子（125）が完全なままのピクセル壁（115）および3つの隣接ピクセル（120）を示す、1つの充填ピクセルの1つのコーナ（110）の詳細を示す。
【００６３】
図5kは、予め画定された回折フィールドに書き込むことができる透明窓ロゴ（130）デザインの例を示し、それにより、機能性液体を硬化または乾燥させてより大きなホログラムフィールド内に画定されるロゴまたは他のパーソナライズする図柄を作成する概念を示す。
【００６４】
回折セキュリティ表示要素の作製後のカスタマイズをさらに実証するために、レタリング、ロゴまたは他の図柄要素を描写するための透明窓の例が、図6および図7の両方に示されている。
【００６５】
図6は、バックライト白色光源を使用した透過で見た、より大きな回折ホログラムフィールド（140）内の様々な透明（135）窓デザイン、図柄およびレタリングを示す。広角図は、回折ポストアレイ（140）のフィールド内にカスタマイズによって埋め込まれた透明窓（135）（メープルリーフ）またはレタリング（NRCロゴ）を有する回折ホログラム（135）特徴を示す。ここで、周辺白色光のミー散乱が、回折素子に白っぽい曇りのある外観を与え、光学的に透明な窓領域（135）を対比させるのを助け、一方で、鮮やかな透過モード回折およびスペクトルカラー分散が、点光源と観察者との間のセキュリティ表示要素の動的な運動によって観察される。図7は、図6のサンプル表示デバイスの高倍率画像を示し、それによって、回折アレイフィールド（140）内のレタリングおよび図柄の透明窓効果（135）を強調表示している。
【００６６】
個々の回折素子の特徴は、ポジティブまたはネガティブのいずれかのトーンを有することができる。ポジティブトーンでは、回折素子は、平均してより柱状であり、個々の素子内及びその周囲に流体を充填することを可能にする（例えば、図1に示す）。
【００６７】
ネガティブトーンタイプの素子の場合、ピクセル化はミクロンスケールの回折特徴そのものの実際のサイズに縮小できる。この場合、個々のピクセルを各々充填して、高解像度、ピクセルレベル（単一ウェル）のカスタマイズをもたらし、それによって、投影回折パターンを提供することができる。ネガティブトーン型単一ウェル単一ピクセル充填の図は、図8aおよび図8bに示されている。図8aは広域図（高コントラスト）を示し、一方で、図8bは詳細図または図8aを示す。ここで、個々のピクセル（150）またはウェルは、所望の回折パターンを投影するのに必要な位相または振幅コントラストを生成するために選択的に充填される。
【００６８】
図9は、多機能流体の自己ウィッキングを増強および誘導するように設計されている、特定の形状、間隔、向きおよび配列を有する様々な別個の微細加工構造(160, 165, 170, 175)のSEM画像である。構造の各セットは、毛細管力工学を介して独特の回折シグネチャと明確に区別される湿潤特性の両方を与える。例えば、右側のより大きいオフセットされた長円形の特徴（165,170,175）は、流体の前面の指向され迅速で連続的な伝播を可能にし、一方で、より小さくて鋭い三角形の特徴（160）は流れの伝播を制限し、それによって、列は順次、一度に一つずつ充填する。
【００６９】
流体が、回折ホログラムセキュリティ要素を介して様々な粒子エンティティをウィッキングして搬送する手段として使用される、粒子含有流体を使用して、ホログラムのさらなるカスタマイズが可能である。図10は、回折微細/ナノ構造ホログラムが、均質な液体ではなく、後に適所で乾燥または硬化される粒子含有液体で埋め戻される実施形態を示す。これにより、さらなるカスタマイズおよびさらなる秘密のセキュリティ要素が提供される。ここでは、5μmのポリスチレンビーズ（185）が、毛細管ウィッキングによってセキュリティ表示デバイスの微細構造化回折特徴を通してウィッキングされた液体中に懸濁される。溶剤を乾燥させると、ビーズはポスト（180）の周りに密に詰め込まれる。これは、調整可能な密な詰め込みによってフォトニック結晶格子を覆う、基本回折セキュリティ特徴に加わる二次的なセキュリティ特徴の例を提供する。格子は、規則正しいフォトニック結晶格子から完全な無秩序まで及び得る。したがって、これは、一意に識別する指紋として有用である。
【００７０】
図11aは、回折微細/ナノ構造ホログラムが、適所で乾燥または硬化される粒子含有液体で埋め戻される第２の例を示す。ここでは、直径4μmの蛍光青色ポリスチレン球（190）を充填する例が示されており、毛細管ブリッジ（195）が三角柱の先端にある点に形成されている。ここでは、ポスト形状の選択、および、最近傍のポスト間の間隔によって、特定の粒子径と組み合わせて、固有の乾燥パターンを調整することができる。これらは、これらの特徴が容易に複製されず、粒子乾燥プロセスの指向性自己組織化性は再現性がないため、一意に識別するセキュリティ特徴として使用できる。いずれの2つのサンプルも同じではない。この特定の実施形態では、単純な画像キャプチャを、認証のためにアーカイブされたオリジナルと比較することができる。図11（b）は、蛍光励起下で見た図11（a）の例を示す。これは、回折ホログラム構造内の特定の秘密の検証「セキュリティタグ」を提供する、粒子の追加の隠れた蛍光青色発光を強調する。
【００７１】
図10および図11に示す概念は、図12に示すように、同じ回折ホログラム構造（200）内のこの二重埋め戻し能力を示す、インキング中の機能性粒子の多層および外部場支援制御を含むように拡張することができる。第1の充填（すなわち、インキング、その後の硬化）は、容積、ガイド充填または溶剤蒸発によって分配され、正確に計量される硬化性ポリマーマトリックスの一部として機能性粒子（205）をホログラム構造（200）全体に堆積させる。次いで、硬化によって、第1の硬化形態（206）が得られる。次いで、機能性粒子（210）の第2の層をホログラムにインキして、2層構造を作成することができる。第2の層も硬化されて、第1の硬化形態（206）の上に第2の硬化形態（211）を提供することができる。同様に、多くのマルチレイヤを構築することができる。
【００７２】
代替の経路において、機能性粒子部分の１つもしくは複数を配向させることができる。重力場、電場または磁場、および、溶剤蒸発の間の表面張力のような印加される外部場（215）を使用して、ポストインキングを、その場で密に詰め込むかまたは他の様態で再構成することができる。外部場（215）の印加後の硬化は、第3の硬化形態（212）をもたらす。
【００７３】
他の実施形態は、図13aに示される例のような、より精巧な回折ホログラムタイプの流体充填または粒子含有流体充填を含み、これは、回折極大自体がレタリング、名称、ロゴまたは他の図柄を形成するように配列されている、特定の形態の回折透過ホログラムを示す。ここで、透明な透過ホログラム構造は、LEDまたは他の点光源のような単色光を使用して後ろから照明される。これらのコンピュータ生成型回折透過ホログラムは、図13b（上部の図の顕微鏡写真）および図13c（傾斜ビューの走査電子顕微鏡画像）に示されているように、単純なアレイよりもロバストであり、作製後のカスタマイズのためのウィッキングおよび指向性液体湿潤特性をももたらす。例えば、図13dおよび図13eに提示される実施形態に示されるような回折透過ホログラムに見られるように、人の名前または会社のロゴを使用するパーソナライズは、機能性流体充填および回折微細構造の中および周りの粒子の流れによってさらに安全を確保することができる。
【００７４】
図14は、図13に示されるタイプの2レベル回折微細/ナノ構造ホログラムが、多形状マイクロプレートレットを含む粒子含有液体で埋め戻される実施形態を示す。コンピュータ生成ホログラム回折微細/ナノ構造は、直径2〜5μm、厚さ500nmの二酸化ケイ素プレートレット粒子で充填される。これにより、追加のセキュリティ特徴が提供される。回折構造の中でプレートレット粒子を所定の位置に正確に密に詰め、構造的に強化され毛細管駆動された状態で乾燥させることにより、独自に興味深く魅力的な色合いを提供しながら、一意で偽造を防止する指紋を元の投影画像に提供することができる。
【００７５】
図14a〜14dは、回折ホログラム微細構造のメサ（235）（図14aに示す）およびチャネル（240）（図14bに示す）上で乾燥した非球形粒子（230）の使用を示す。ここで、微細構造のアスペクト比は約1:3である。これらの図において、粒子（230）は異なる形状の板状の特徴を有する。特に、図14cおよび図14dは、斜視SEM画像を示す。多くの形状およびサイズは、全体的なコード化回折微細構造とともに、組み合わさって粒子の自己組織化を駆動し、固有の密に詰まった構造を形成する。個々のプレートレット粒子（230）は、薄膜干渉色のさらに付加的なセキュリティ要素をも有する。
【００７６】
図15A〜図15Cは、隣接する両面の回折セキュリティ特徴のための、独立してアドレス指定可能なホログラムレベルの機能性流体充填の概念を示す。図15Aは、両面セキュリティ特徴の一例を示す。図15Aには、セキュリティ特徴（300）の上面図と断面図の両方が示されている。セキュリティ特徴は、一緒に図柄またはロゴ（322）を形成するいくつかの独立してアドレス指定可能な回折ホログラム領域（305）、（310）、（315）、（320）を含む。投影されたホログラム（325）の一例が上面挿入図に示され、一方で、断面挿入図（330）は、異なる周期、深さおよびアスペクト比で示される回折構造の詳細を示す。
【００７７】
様々な多機能性流体（335）、（340）、（345）および（350）の指向性インキングが図15Bおよび15Cに示されている。
【００７８】
図15Bは、ステップ（i）において流体335,340および345がそれぞれのホログラム領域305,310および315を充填する、指向性インキングの例を示す。これに続いて、ステップ（ii）において流体が硬化され、硬化流体は、（336）、（341）および（346）で表される。デバイス（300）は、ステップ（v）において流体（350）で領域（320）を充填するためにステップ（iv）で反転され、続いてステップ（vi）において硬化して硬化流体（351）が形成される。得られた画像は、（323）として示されている。
【００７９】
図15Cは、セキュリティデバイス（300）の両側が最初に流体335m、340および345で充填されている例を示す。その後、（ii）で反転され、続いて流体（350）で領域（320）を充填する。次いで、硬化工程を工程（iv）で実施し、図15Bのように硬化流体（336）、（341）、（346）および（351）をもたらす。
【００８０】
流体（335）、（340）、（345）および（350）は、追加の懸濁した機能性粒子を伴うまたは伴わない可能性のある全範囲の機能を含む異なる流体であり得ることが理解される。
【００８１】
図17は、ホログラム構造（510）の床に沿って組み込まれているナノ構造化回折格子（505）（ここでは700nmのピッチとして示されている）の包含を強調するために、多くの回折特徴の詳細（510）の1つの中に固定および捕捉された大きな機能性粒子（400）SEM画像をより大きく拡大して示す。ここで、ホログラム構造（510）にエンボス加工された付加的な微細ナノ構造格子（505）が強調されている。微細なナノ格子（505）は、数百ナノメートルのピッチを有し、より大きな回折コンピュータ生成ホログラム微細構造と同時に熱エンボス加工される。この可視性の高い回折格子（505）の付加は、エンボス加工されたコンピュータ生成透過ホログラム（510）にさらに明白な視覚的セキュリティ特徴を構築し、これは次に、ホログラム微細構造体（510）のただ1つのコーナ（515）への溶剤インク蒸発中の表面張力によって駆動されるセキュリティタグ粒子（500）の方向付けられた乾燥によってさらに補完される。これらの画像は、一実施形態において、以下の相互に関係するセキュリティ階層を示す。
【００８２】
鮮やかで目を引く可視性の回折格子、
判読可能なロゴまたは文字を投影するコンピュータ生成透過ホログラム、および、指向性ウィッキングおよび乾燥によって位置決めされた機能性流体または粒子のオーバーレイ。
【００８３】
要約すると、作製後充填および粒子配置による一般的なホログラムのカスタマイズは、高度に安全な個別のカスタマイズを可能にする。このカスタマイズは、複数の流体特性および粒子特性の順列および組み合わせに由来し得る。
【００８４】
ホログラム構造への流体部分の変位は、各々が所望の効果を与えるように調整することができる以下のパラメータに依存する：
【００８５】
回折素子：形態、アスペクト比、形状、最近接距離、向き。
密度
粘度
表面張力
表面-流体接触角
接触角ヒステリシス
屈折率
溶剤の揮発性および乾燥
溶剤硬化（UV、熱硬化またはその他）
構成成分懸濁染料、顔料または粒子
【００８６】
機能的な懸濁液を生成するための液体への特定の粒子の添加は、最終的なセキュリティ効果と同様に、順列および組み合わせが以下を含むことができる粒子部分に依存する：
【００８７】
粒子材料
粒子密度
個々の粒子サイズ（回折特徴に対する）
複数の粒子サイズ
粒子形状（対称または非対称）
複数の粒子形状
反射性または透過性
有色（染色または着色）または透明
蛍光
磁気性
プラズモン性
バイモルフ/ヤヌス型
流動場指向
外部場（重力、磁気、電気）指向
【００８８】
いくつかの実施形態では、本発明の特定の実施形態を記載および特許請求するために使用される、成分の量、濃度、反応条件などの特性を表す数字は、場合によっては「約」という用語によって修飾されると理解されるべきである。 したがって、いくつかの実施形態では、本明細書および添付の特許請求の範囲に記載された数値パラメータは、特定の実施形態によって得られることが求められる所望の特性に応じて変化し得る近似値である。いくつかの実施形態では、数値パラメータは、報告された有効数字の数に照らして、通常の丸め技術を適用することによって解釈されるべきである。本発明のいくつかの実施形態の広い範囲を示す数値範囲およびパラメータが近似値であるにもかかわらず、特定の実施例に示された数値は、実施可能な限り正確に報告される。本発明のいくつかの実施形態で提示される数値は、それぞれの試験測定値に見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を含む場合がある。
【００８９】
本明細書の記述および添付の特許請求の範囲を通して使用されるように、「a」、「an」、および「the」の意味は、文脈上他に明確に指示されない限り、複数の言及を含む。また、本明細書の記載で使用されているように、「in」の意味は、文脈上他に明確に指示されない限り、「in」および「on」を含む。
【００９０】
本明細書中に記載されるすべての方法は、本明細書中で他に指示されない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で実施され得る。本明細書の特定の実施形態に関して提供されるあらゆる例、または例示的な文言（例えば、「など」）の使用は、単に本発明をよりよく示すことを意図しており、それ以外に特許請求される本発明の範囲に限定を課すものではない。本明細書中のいかなる文言も、本発明の実施に不可欠ないかなる請求されていない要素を示すものとしても解釈されるべきではない。
【００９１】
本明細書で開示される本発明の代替要素または実施形態のグループ分けは、限定として解釈されるべきではない。各グループ成員は、個別に、または本明細書に見出されるグループの他の成員または他の要素との任意の組み合わせで参照および特許請求することができる。利便性および/または特許性の理由から、グループの1つまたは複数の成員をグループに含め、または、グループから削除することができる。任意のそのような包含または削除が生じる場合、本明細書は、ここで改変されたグループを含むと考えられ、したがって、添付の特許請求の範囲で使用されるすべてのMarkushグループの記述を満たす。
【００９２】
本明細書の発明概念から逸脱することなく、既に説明した以外の多くの変更が可能であることは、当業者には明らかである。したがって、本発明の主題は、添付の特許請求の範囲を除いて限定されるものではない。さらに、明細書および特許請求の範囲の両方を解釈するにあたり、すべての用語は、文脈と一致する最も広い可能な方法で解釈されるべきである。特に、用語「含む（comprises）」および「含む（comprising）」は、要素、構成要素またはステップを非排他的な方法で参照するものとして解釈されるべきであり、参照される要素、構成要素またはステップが存在し、または利用され、または明示的に参照されていない他の要素、構成要素、またはステップと組み合わされてもよいことを示す。明細書の特許請求の範囲がA、B、C ...、Nからなる群から選択されるものの少なくとも1つを参照する場合、テキストは、A+N、またはＢ＋Ｎなどではなく、群からの1つの要素のみを必要とすると解釈されるべきである。
上記は、デバイスをどのように適用して使用することができるか、およびデバイスをどのように作製することができるかを示す特定の実施形態の説明を構成している。これらの実施形態は例示に過ぎない。セキュリティデバイスおよびその作製方法は、添付の特許請求の範囲において、その最も広範なおよびより特定的な態様でさらに説明され、定義される。
【００９３】
これらの請求項およびそこで使用される文言は、記載されているセキュリティデバイスおよびプロセスの変形例に関連して理解されるべきである。それらは、そのような変形例に限定されるべきではなく、添付の特許請求項に定義されるセキュリティデバイスおよびプロセスの全範囲を網羅するものとして読まれるべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２】
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【図１３ａ）】
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【図１３ｂ）】
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【図１３ｃ）】
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【図１３ｄ）】
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【図１３ｅ）】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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