AT523060A4 - Sicherheitselement - Google Patents

Abstract

Bei einem Sicherheitselement, welches ein Substrat und einen optisch variablen Mehrschichtaufbau umfasst und das mittels Einwirkung eines Lasers beschrieben werden kann, umfasst der Mehrschichtaufbau eine Abstandsschicht und eine Phasenwechselmaterialschicht. Das Sicherheitselement gestattet dadurch die Erzeugung hochaufgelöster zweifärbiger Bildinformationen, die eine Reproduktion erschweren.

Description

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E/Bac/L00937

Sicherheitselement

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement, umfassend ein Substrat und einen optisch variablen Mehrschichtaufbau, und ein Verfahren zur Herstellung desselben sowie die Verwendung des Sicherheitselements.

Datenträger, wie Wertdokumente und dergleichen, werden zum Schulz vor Fälschungen und zur Prüfung der Authentizität mit Sicherheitselementen versehen, Unter Datenträgerm im Sinne der vorlegenden Erfindung werden insbesondere Wertdokumente, wie Banknoten, Urkunden und Aktien, sowie Ausweisdokumente, z.B. Pässe und dergleichen, verstanden, Auch andere Gegenstände, wis Zum Beispiel Verpackungsmaterialien und Markenartikel werden häufig mit Sicherheitselementen ausgestattet, die eine Überprüfung der Echtheit gestatten und zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen.

Derartige Sicherheitselemente können beispielsweise in Form eines in eine Banknote eingebetteten Sicherheitsfadens, einer Abdeckfolie für eine Banknote mit Loch, eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens, eines selbsttragenden Transferelements oder auch in Form eines direkt auf ein Wertdokument aufgebrachten Merkmalsbereichs ausgebildet sein.

Wertdokumente umfassen in der Regel personalisierende und/oder individualisierende Informationen, die eine Zuordnung des Dokuments zu einer Person und/oder einer Gruppe von Personen, Gegenständen und/oder Entitäten ermöglicht. Eine individualisierende Information kann beispielsweise eine Seriennummer oder eine Angabe der Ausstellungsbehörde umfassen. Die personalisierenden und/oder individualisierenden Informationen stellen darüber hinaus ein Sicherheitsmerkmal dar.

Unter personalisierenden Informationen werden einer Person zuordenbare Informationen verstanden. Diese können beispielsweise Bildinformationen, wie ein Passbild, einen Fingerabdruck, usw. oder alphanumerische Zeichenfolgen, wie einen Namen, eine Adresse, ein Geburtsdatum oder dergleichen, umfassen.

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Verfahren zur Herstellung von Sicherheitselementen für Wertdokumente bekannt. Beispielsweise beschreiben die US 6,022,429, US 6,264,296 und US 7,037,013 Verfahren, bei denen auf fertige Rohlinge ein Tintenstrahldruck aufgebracht wird, der mit einem Schutzlack oder einer Schutzfolie als Schutz vor mechanischen und/oder chemischen Beschädigungen sowie Manipulationen geschützt werden soll. Mit diesen Verfahren können Informationen einfarbig in dem Wertdokument drucktechnisch gespeichert werden.

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Die derart hergestellten Wertdokumente weisen jedoch nur eine relativ geringe Sicherheit gegenüber Manipulationen auf, weil die aufgedruckte Information vollständig oberflächennah aufgedruckt ist und die Schutzschicht aus Lack oder einer Schutzfolie meist keine stoffschlüssige Verbindung mit dem Rohling ausbildet. Diese kann somit abgelöst oder entfernt und das Gedruckte anschließend manipuliert werden.

Aus der DE 41 34 539 A1 ist eine Wert- oder Ausweiskarte mit farbigen Bildinformationen bekannt. Die Bildinformation wird in einen Hell-/Dunkelanteil und einen Farbanteil zerlegt, wobei der Hell-/Dunkelanteil, der für den visuellen Eindruck bestimmt ist, in hoch aufgelöster Form in die Karte eingebracht wird. Diesem Anteil wird die farbige Bildinformation kongruent überlagert, so dass ein integraler Gesamteindruck entsteht. Um die Fälschungssicherheit zu gewährleisten, wird einer der Anteile der Bildinformation weitgehend fälschungssicher in einen Kartenaufbau eingebracht.

In den letzten Jahren fanden auch Laser-Thermotransfersysteme größere Beachtung. In einem typischen Laser-Thermotransfersystem wird eine Donorbahn mit einer Schicht aus einem infrarotabsorbierenden Transfermedium in Kontakt mit einem Rezeptor platziert und die Anordnung wird einem IR-Strahlungsmuster ausgesetzt. Die Absorption der IR-Strahlung bewirkt eine schnelle Wärmeentwicklung in den belichteten Flächen, die ihrerseits den Transfer des Mediums vom Donor zum Rezeptor verursacht, um ein Bild zu erzeugen. Dieser Transfer kann z.B. das Ergebnis von Sublimation, Ablation, Film- oder Massentransfer sein.

In einem Ablations-Thermotransfersystem wird das belichtete Transfermedium durch Erzeugung eines Gases vom Donor zum Rezeptor vorwärts getrieben. Es werden spezifische Polymere ausgewählt, die sich bei Wärmeeinwirkung zersetzen, um schnell ein Gas zu erzeugen. Der Gasaufbau unter dem Transfermedium oder innerhalb desselben wirkt als Treibmittel, um das Medium auf den Rezeptor zu transferieren. Beispiele für Laserablationssysteme finden sich z.B. in der US 5,516,622, der US 5,518,861 und der US 5,326,619.

In einem Massentransfersystem werden das Färbemittel und zugehörige Bindemittelmaterialien in einem geschmolzenen oder halbgeschmolzenen Zustand bei Einwirkung der Strahlungsquelle auf einen Rezeptor transferiert. Das Thermotransfermedium haftet an der Rezeptoroberfläche mit höherer Festigkeit als an der Donoroberfläche, was zum körperlichen Transfer des Mediums in den abgebildeten Flächen führt (z.B. JP 63319192 A, EP 745489 A, US 5,501,937 A).

Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist jedoch, dass die bekannten

Sicherheitselemente, die mittels laseradressierbaren Pigmenten oder mittels Laserablation hergestellt werden, auf eine Farbe beschränkt sind.

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Neben farbigen Sicherheitselementen spielen in den letzten Jahren Elemente mit betrachtungswinkelabhängigen Effekten eine Rolle, da diese selbst mit modernsten Kopiergeräten nicht reproduziert werden können. Die Sicherheitselemente werden dabei mit optisch variablen Elementen ausgestattet, die dem Betrachter unter verschiedenen Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln und je nach Betrachtungswinkel einen anderen Farb- oder Helligkeitseindruck und/oder ein anderes graphisches Motiv zeigen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter der Formulierung "optisch variabel" oder "optische Variabilität" die Änderung einer von einem Betrachter erfassbaren optischen Eigenschaft eines von dem Betrachter betrachteten Sicherheitselements oder Datenträgers mit einer erfindungsgemäßen Schicht verstanden. Zu den variablen optischen Eigenschaften werden insbesondere die vom Menschen als grundlegend empfundenen Eigenschaften einer Farbe, nämlich Farbton, Helligkeit und Farbsättigung verstanden. Die Qualität der Farbwirkung auf einen Betrachter eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements kann ferner durch Wertigkeiten, wie Buntheit, Farbigkeit (Farbintensität), Chromatizität, Farbtiefe, Brillanz und Graustich beschrieben werden. Ferner können die erfindungsgemäßen Sicherheitselemente, Datenträger oder Farbschichten auch durch weitere optische Eigenschaften charakterisiert werden, z.B. durch ihr Reflexionsvermögen.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Sicherheitselement mit einem optisch variablen Element anzugeben, das mittels Lasereinwirkung eine zweifärbige Bildinformation bereitstellen kann und damit einen besseren Schutz gegenüber einer Manipulation oder Verfälschung liefert. Insbesondere soll es auch möglich sein, das optisch variable Element des Sicherheitselements für den Zweck einer Individualisierung modifizieren zu können.

Diese Aufgabe wird durch das Sicherheitselement, das Herstellungsverfahren und die Verwendung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht. Die Erfindungen umfassen auch alle sinnvollen und insbesondere alle erwähnten Kombinationen von unabhängigen und/oder abhängigen Ansprüchen.

Gegenstand der Erfindung ist in einem ersten Aspekt ein Sicherheitselement, umfassend ein Substrat und einen optisch variablen Mehrschichtaufbau, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der Mehrschichtaufbau eine Abstandsschicht und eine Phasenwechselmaterialschicht umfasst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich Phasenwechselmaterialien aufgrund ihrer veränderbaren optischen Eigenschaften in äußerst vorteilhafter Weise als optisch variable Komponente farbiger Sicherheitselemente eignen.

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Die Funktionalität von Phasenwechselmaterialien („phase change materials“, PCM) basiert auf der Eigenschaft von Verbindungen, in verschiedenen Kristallstrukturen oder Ordnungszuständen zu existieren, die reversibel ineinander transformierbar sind und unterschiedliche physikalische Eigenschaften haben. Je nach Anwendung wird die Struktur eines PCM beispielsweise im Nanosekundenbereich durch kurze, intensive Laserpulse von einem amorphen in einen kristallinen Zustand umgewandelt und vice versa.

Zu den PCM, die erfindungsgemäß eingesetzt werden können, zählen zum Beispiel Vanadiumoxide (VOx), Nioboxide (NbOx) und Verbindungen oder Legierungen umfassend Ge/Sb/Te (Chalkogenide), Ge/Te, Ge/Sb, Ga/Sb, Ag/In/Sb/Te, In/Sb, In/Sb/Te, In/Se, Sb/Te, Te/Ge/Sb/S, Ag/Sb/Se, Sb/Se, Ge/Sb/Mn/Sn, Ag/Sb/Te, Au/Sb/Te oder Al/Sb, insbesondere die folgenden Verbindungen/Legierungen in jeder stabilen Stöchiometrie: GeSbTe, VOx, NbOx, GeTe, GeSb, GaSb, AgInSbTe, InSb, InSbTe, InSe, SbTe, TeGeSbS, AgSbSe, SbSe, GeSbMnSn, AgSbTe, AuSbTe und AlSb. Bevorzugte PCM umfassen Ge,Sb,Tes und Agaln4Sb;e Te417 (als AIST bekannt). Verschiedene stöchiometrische Formen dieser Materialien sind ebenfalls möglich, z.B. Ge,SbyTe,. Jedes dieser Materialien kann auch noch ein oder mehrere Dotiermittel, wie C oder N, umfassen. Einige dieser Materialien verfügen über die Eigenschaft, sowohl in der amorphen als auch in der kristallinen Phase bei Raumtemperatur stabil zu sein. Außer den genannten Materialien können aber auch andere Materialien als PCM verwendet werden.

Bevorzugt umfasst der Mehrschichtaufbau weiters eine reflexionsverstärkende Schicht, wobei die Abstandsschicht zwischen der reflexionsverstärkenden Schicht und der Phasenwechselmaterialschicht angeordnet ist.

Je nach Dicke der Abstandsschicht ergibt sich bei diesem Mehrschichtaufbau eine bestimmte Farbe, die geändert wird, wenn z.B. ein Laser auf das Phasenwechselmaterial einwirkt und dessen Zustand umwandelt. Durch dieses „Umschalten“ der PCM-Schicht gelingt es, hochaufgelöste zweifärbige Bildinformationen, Motive etc. zu erzeugen, die eine Authentifizierung erlauben und eine Reproduktion erschweren.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist die reflexionsverstärkende Schicht an das Substrat angrenzend angeordnet. Hierdurch ergibt sich im Wesentlichen ein Aufbau Substrat / reflexionsverstärkende Schicht / Abstandsschicht / Phasenwechselmaterialschicht. Dieser Aufbau kann jedoch noch andere bzw. zusätzliche Schichten umfassen.

Bei diesem Aufbau befindet sich die Phasenwechselmaterialschicht dem Betrachter am nächsten, d.h. er blickt auf die Phasenwechselmaterialschicht (ungeachtet gegebenenfalls auf der Phasenwechselmaterialschicht vorhandener transparenter Schichten).

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Nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist die Phasenwechselmaterialschicht an das Substrat angrenzend angeordnet. Hierdurch ergibt sich im Wesentlichen ein Aufbau Substrat / Phasenwechselmaterialschicht / Abstandsschicht / reflexionsverstärkende Schicht. Auch dieser Aufbau kann noch andere bzw. zusätzliche Schichten umfassen.

Bei diesem Aufbau befindet sich dem Betrachter das in diesem Fall transparente Substrat am nächsten, d.h. er blickt auf das Substrat (ungeachtet gegebenenfalls auf der reflexionsverstärkenden Schicht vorhandener transparenter Schichten). Dieser Aufbau kann beispielsweise bei Wertdokumenten mit Sicherheitsfenstern eingesetzt werden.

Vorzugsweise ist das Phasenwechselmaterial der Phasenwechselmaterialschicht ausgewählt aus VOx, NbOx und Verbindungen oder Legierungen von GeSbTe, GeTe, GeSb, GaSb, AglInSbTe, InSb, InSbTe, InSe, SbTe, TeGeSbS, AgSbSe, SbSe, GeSbMnSn, AgSbTe, AuSbTe und AlSb, besonders bevorzugt Ge,Sb,Tes und Agaln4Sb;e Te47. Die Phasenwechselmaterialschicht weist bevorzugt eine Dicke von etwa 7-35 nm auf.

Bei der Abstandschicht kann es sich um eine dielektrische Schicht handeln. Durch dielektrische Beschichtungen können genau definierte optische Interferenzen zwischen den reflektierten bzw. transmittierten Teilstrahlen von einfallendem Licht hervorgerufen werden. So kann einfallendes Licht nahezu beliebig in Transmission und Reflexion eingestellt werden.

Für die dielektrische Abstandsschicht des Dünnschichtelements kommen dielektrische Materialien mit einem Brechungsindex kleiner oder gleich 1,65 in Frage, z.B. Aluminiumoxid (Al,O3), Metallfluoride, beispielsweise Magnesiumfluorid (MgF>»), Aluminiumfluorid (AlF3), Siliziumoxid (SiO,), Siliziumdioxid (SiO„), Cerfluorid (CeF3), Natrium-Aluminium-Fluoride (z.B. NazAlFe oder NasAlzsF 44), Neodymfluorid (NdF3), Lanthanfluorid (LaF3), Samariumfluorid (SmF3), Bariumfluorid (BaF,), Calciumfluorid (CaF>»), Lithiumfluorid (LiF), niedrigbrechende organische Monomere und/oder niedrigbrechende organische Polymere. Die zuvor erwähnten Materialien können dabei aufgedampft oder, insbesondere wenn es sich um Monomere und Polymere handelt, aufgedruckt werden.

Für die dielektrische Abstandsschicht des Dünnschichtelements kommen aber auch dielektrische Materialien mit einem Brechungsindex größer 1,65 in Frage, z.B. Zinksulfid (ZnS), Zinkoxid (ZnO), Titandioxid (TiO2), Kohlenstoff (C), Indiumoxid (In2Os), Indium-Zinn-Oxid (ITO), Tantalpentoxid (Ta20s), Ceroxid (CeO»), Yttriumoxid (Y2O3), Europiumoxid (Eu2O3), Eisenoxide wie zum Beispiel Eisen(Il,Ill)oxid (Fe3Oa) und Eisen(Ill)oxid (Fe2>O3), Hafniumnitrid (HfN), Hafniumcarbid (HfC), Hafniumoxid (HfO2), Lanthanoxid (La2>O3), Magnesiumoxid (MgO), Neodymoxid (Nd2Os), Praseodymoxid (PrgQ41), Samariumoxid (Sm„Os), Antimontrioxid (SbO3), Siliziumcarbid (SiC), Siliziumnitrid (SizN4), Siliziummonoxid (SiO), Selentrioxid (Se,Os), Zinnoxid (SnO»), Wolframtrioxid (WO3), hochbrechende organische

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Monomere und/oder hochbrechende organische Polymere. Die zuvor erwähnten Materialien können dabei aufgedampft oder, insbesondere wenn es sich um Monomere und Polymere handelt, aufgedruckt werden.

Bevorzugt weist die Abstandsschicht eine derartige Dicke auf, dass es zur Ausbildung eines M4-Systems kommt, und diese liegt bei den angegebenen Materialien im Bereich von etwa 50-700 nm.

Die reflexionsverstärkende Schicht, die dafür sorgt, dass der durch die PCM-Schicht tretende Teil des Lichts wieder reflektiert wird, um für den Betrachter den Farbeindruck zu ergeben, ist in vorteilhaften Ausgestaltungen durch eine opake Reflektorschicht gebildet. Vorzugsweise wird als reflexionsverstärkende Schicht eine metallische Schicht eingesetzt, welche bevorzugt zumindest ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Aluminium, Gold, Chrom, Silber, Kupfer, Zinn, Platin, Nickel und deren Legierungen, umfasst, beispielsweise Nickel/Chrom oder Kupfer/Aluminium. Ebenfalls ist es denkbar, dass die reflexionsverstärkende metallische Schicht einen Halbleiter, wie etwa Silicium, enthält. Schließlich ist es auch denkbar, dass die reflexionsverstärkende metallische Schicht durch Auftragen einer Druckfarbe mit metallischen Pigmenten, vorzugweise aus einem Metall aus der zuvor erwähnten Gruppe, hergestellt wird.

Ist das Sicherheitselement als semitransparentes Element ausgebildet, um z.B. bei einem Durchsichtfenster eines Wertdokuments eingesetzt werden zu können, wird der Mehrschichtaufbau derart gewählt, dass der durch das PCM erhältliche Farbeindruck durch das Sichtfenster erkennbar ist. Außerdem wird anstelle einer opaken Reflektorschicht als reflexionsverstärkender Schicht eine semitransparente Metallschicht oder eine iransparente reflexionsverstärkende Schicht, deren Brechungsindex von dem der PCM-Schicht verschieden ist, eingesetzt.

Als transparente reflexionsverstärkende Schicht kommen hier grundsätzlich fast alle aufdampfbaren, durchsichtigen Verbindungen infrage, insbesondere also auch höher brechende Beschichtungsmaterialien. Für solche als HRI (high refractive index)Schichten ausgebildete reflexionsverstärkende Schichten kommen dielektrische Materialien mit einem Brechungsindex von größer oder gleich 1,65 in Frage, wie z.B Zinksulfid (ZnS), Zinkoxid (ZnO), Titandioxid (TiO2), Kohlenstoff (C), Indiumoxid (In2Os), Indium-Zinn-Oxid (ITO), Tantalpentoxid (Ta20s), Ceroxid (CeO»), Yttriumoxid (Y2Os3), Europiumoxid (Eu2O3), Eisenoxide wie zum Beispiel Eisen(Il,Ill)oxid (FezOa) and Eisen(Ill)oxid (Fe2Os), Hafniumnitrid (HfN), Hafniumcarbid (HfC), Hafniumoxid (HfO»), Lanthanoxid (La»O3), Magnesiumoxid (MgO), Neodymoxid (Nd,Os), Praseodymoxid (PrgQ41), Samariumoxid (Sm„Os), Antimontrioxid (SbO3), Siliziumcarbid (SiC), Siliziumnitrid (SizN4), Siliziummonoxid (SiO), Selentrioxid (Se2Os), Zinnoxid (SnO»2), Wolframtrioxid (WOs3), hochbrechende organische Monomere und/oder hochbrechende organische Polymere. Zur Herstellung von als HRI-Schicht ausgebildeten reflexionsverstärkenden Schichten können die zuvor

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erwähnten Materialien entweder aufgedampft oder, insbesondere wenn es sich um Monomere und Polymere handelt, aufgedruckt werden

Die Schichtdicke der transparenten reflexionsverstärkenden Schicht legt vorzugsweise im Bereich von 30 nm bis 300 nm, besanders bevorzugt im Bereich von 50 nm bis 100 nm.

Die reflexionsverstärkende Schicht wird vOrZUgSsweise Im Vakuumbedampfungsverfahren aufgedampft.

Unterschiedlichste Bedampfungsverfahren sind zur Erzeugung der Schichten geeignet. Eine methodische Gruppe bildet die physikalische Dampfabscheidung („ohysical vapor deposition“, PVD) mit Schifchenbedampfung, Bedampfung durch Widerstandsheizung, Bedampfung durch induktionsheizung oder auch Elektronenstrahlbedampfung, Sputtern (DC oder AC) und Lichtbagenbedampfung. Andererseits kann die Bedampfung auch als chemische Dampfabscheidung („chemical vapor deposition“, CVD) erfolgen, wie z.B. Souttern im reaktiven Plasma oder jede andere plasmaunterstützte Bedampfungsart. Es besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, Dielektrikumsschichten aufzudrucken.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Mehrschichtaufbau weiters eine Deckschicht, Deckschichten dienen beispielsweise als Schutfzschicht gegen äußere mechanische oder chemische Einwirkungen oder als Klebeschicht. Beispielsweise kann für die Deckschicht ein Klebelack, wie z.B. ein Heißsiegellack, verwendet werden, wobel in die Deckschicht auch ein Primer integriert sein kann.

Als Substrat kommen vorzugsweise flexible Kunststofffolien, auch Trägerfolien genannt, zum Einsatz. Hierbei kann es sich beispielsweise um PI (Polyimid), PP (Polypropylen), MOPP (monoaxial verstrecktes Polypropylen), PE (Polyethylen), PPS (Polyphenylensulfid), PEEK (Polyetheretherketon), PEK (Polyetherketon), PEI (Polyetherimid), PSU (Polysulfon), PAEK (Polyaryletherketon), LCP (Flüssigkristallpolymere - liquid crystal polymers), PEN (Polyethylennaphthalat), PBT (Polybutylenterephtalat), PET (Polyethylenterephthalat), PA (Polyamid), PC (Polycarbonat), COC (Cyclo-Olefin-Copolymere), POM (Polyoxymethylen), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), PVC (Polyvinylchlorid), PTFE (Polytetrafluorethylen), ETFE (Ethylentetrafluorethylen), PFA (Tetrafluorethylen-PerfluorpropylvinyletherFluorcopolymer), MFA (Tetrafluormethylen-Perfluorpropylvinylether-Fluorcopolymer), PVF (Polyvinylfluorid), PVDF (Polyvinylidenfluorid), und EFEP (EthylenTetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Fluorterpolymer) und/oder Mischungen und/oder Co-Polymere dieser Materialien handeln. Vorzugsweise ist das Trägersubstrat aus zumindest einem dieser Materialien hergestellt.

Die Folien weisen vorzugsweise eine Dicke von 5-700 um, bevorzugt 5-200 um, besonders bevorzugt 5-100 um, auf.

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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bildet das Sicherheitselement einen Sicherheitsstreifen, einen Sicherheitsfaden, ein Sicherheitsband, ein Patch oder ein Transferelement zum Aufbringen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument ung dergleichen.

Bei Sicherheitsfäden unterscheidet man vollständig eingebettete Fäden (diese befinden sich komplett innerhalb des Wertdokuments, z.B. der Banknote) und teilweise eingebettete Fäden, sogenannte Fensterfäden, die in den Fensterbereichen an die Oberfläche des Wertdokuments, z.B. des Papiers treten.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements, bei dem auf einem Substrat ein optisch variabler Mehrschichtaufbau gebildet wird, wobei der optisch variable Mehrschichtaufbau eine Phasenwechselmaterialschicht umfasst.

Bevorzugt ist dabei, dass für den optisch variablen Mehrschichtaufbau eine transparente Abstandsschicht sandwichartig zwischen der Phasenwechselmaterialschicht und einer reflexionsverstärkenden Schicht angeordnet wird.

Vorzugsweise wird auf dem Mehrschichtaufbau weiters eine Deckschicht gebildet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Phasenwechselmaterialschicht durch Einwirkung eines Lasers, vorzugsweise flächig in Form von Motiven, wie Bildelementen, Zahlen, Buchstaben etc., modifiziert, Insbesondere nach Applikation des Sicherheitselements auf ein Wertdokument.

So kann beispielsweise durch Laserschreiben eine IndiviQualisierung einer Reisepass-Laminierfolie vorgenommen werden, Bei einer anderen Anwendung kann z.B. in Steuermarken eine fortlaufende Seriennummer geschrieben werden.

Wird das Sicherheitselement in Form eines Fensterfadens benötigt, so ist es nicht erforderlich, diesen bereits modifiziert einzusetzen. Die Personalisierung kann vorteilhaft auch erst nach dem Einbringen des Fadens, z.B. in die Banknote, vorgenommen werden.

Gegenstand der Erfindung nach einem dritten Aspekt ist die Verwendung eines oben beschriebenen Sicherheitselements zur Fälschungssicherung von Wertdokumenten und Waren beliebiger Art.

Das Substrat kann nach der Übertragung des Sicherheitselements auf ein Wertdokument von dem Mehrschichtaufbau des Sicherheitselements abgezogen werden oder es kann als fester Bestandteil, z.B. als Schutzschicht, verbleiben.

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Es versteht sich, dass das Sicherheitselement auch weitere Schichten, wie etwa solche mit anderen Sicherheitsmerkmalen, aufweisen kann.

Bildet das Sicherheitselement ein semiiransparentes Element und soll das Substrat des Sicherheitselements beim Aufbringen auf das Wertdokument nicht entfernt werden, z.B. weil es gleichzeitig als Klebe- oder Schutzschicht dient, ist auch das Substrat optisch transparent. In diesem Fall wird ein Mehrschichtaufbau vorgesehen, bei dem die Phasenwechselmaterialschicht angrenzend an das Substrat angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend mittels der Figuren näher erläutert, die jedoch keine maß stabs- und proportionsgetreue Wiedergabe erfindungsgemäßer Ausführungsformen darstellen, wobei

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Prinzips von PCM anhand eines beispielhaften optisch variablen Mehrschichtaufbaus in einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement in zwei unterschiedlichen Zuständen zeigt, wobei Fig. 1a einen vergrößerten Ausschnitt der Festkörperstruktur der entsprechenden Phase des PCM vor und nach Einwirken eines Laserstrahls wiedergibt, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Schichtaufbaus einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherheitselements zeigt, das zur Verwendung in einem Durchsichtfenster eines Wertdokuments vorgesehen ist.

In Fig. 1 sind die zwei unterschiedlichen (Kristall)Zustände eines Phasenwechselmaterials jeweils in einem Ausschnitt eines Sicherheitselements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Sicherheitselement 1 besitzt bei der linken und der rechten Abbildung, die jeweils einem anderen Festkörperzustand des PCM entspricht, denselben Aufbau und besteht aus einem optisch variablen Mehrschichtaufbau 2, der aus Gründen der besseren Verständlichkeit hier im Wesentlichen nur die für die Erzielung des erfindungsgemäßen Effekts erforderlichen Elemente bzw. Schichten zeigt.

Es versteht sich jedoch, dass die konkret dargestellte Form nicht beschränkt ist und dass im Aufbau der beschriebenen Ausführungsbeispiele weitere Schichten vorhanden sein können, die zusätzlichen Funktionen dienen oder für andere, ebenfalls im Sicherheitselement vorhandene Sicherheitsmerkmale benötigt werden.

Der Mehrschichtaufbau 2 ist auf einem Substrat 3 gebildet, das beispielsweise aus einer Kunststofffolie, wie PE, PP oder PTFE, mit einer Dicke von 5-100 um besteht, und umfasst eine Abstandsschicht 4 sowie eine PCM-Schicht 5.

Das Phasenwechselmaterial der PCM-Schicht 5 nimmt bei Raumtemperatur einen bestimmten Zustand ein, der entweder eine kristalline oder eine amorphe Phase sein kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zustand des PCM in der rechten Abbildung amorph, während er in der linken Abbildung kristallin ist.

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Bei Einwirken von Energie, insbesondere in Form eines, insbesondere pulsförmigen, Laserstrahls 6, schaltet das Phasenwechselmaterial von amorph (ungeordnet) auf kristallin (geordnet) um oder umgekehrt. Dies ist in Fig. 1 verdeutlicht, wo in der rechten Abbildung die amorphe Phase und in der linken Abbildung die kristalline Phase dargestellt ist. Fig. 1a zeigt, vergrößert in einem kreisförmigen Ausschnitt, schematisch die Kristallstruktur der „ungeordneten“ amorphen Phase (rechts) und der „geordneten“ kristallinen Phase (links) der PCM-Schicht 5.

Das Phasenwechselmaterial der PCM-Schicht 5 ist beispielsweise ein Vanadiumoxid, ein Nioboxid oder eine stöchiometrische Form einer Verbindung oder Legierung verschiedener Kombinationen von Ge, Sb, Te, In und Ga sowie anderer Elemente, wie Ag, Au, Al, Mn oder S. Die PCM-Schicht weist beispielsweise eine Dicke von etwa 7-35 nm auf.

Die Abstandsschicht 4 ist vorzugsweise eine dielektrische Schicht, wobei es sich hierbei je nach Anwendung um Materialien mit einem Brechungsindex <= 1,65, wie z.B. SiO,„, oder um Dielektrika mit einem Brechungsindex größer 1,65, wie z.B. ZnO, handeln kann. Um ein besonders gutes Ergebnis zu erzielen, wird die Schichtdicke der transparenten Abstandsschicht 4 so gewählt, dass sich bei Lichteinstrahlung ein M4-System ausbildet.

Der Mehrschichtaufbau 2 umfasst weiters eine reflexionsverstärkende Schicht 7 zwischen Abstandsschicht 4 und dem Substrat 3, wobei die reflexionsverstärkende Schicht 7 in der dargestellten Ausführungsform an das Substrat 3 angrenzend angeordnet ist.

Als Material für die reflexionsverstärkende Schicht 7 kommen eine opake metallische Schicht, wie z.B. Al oder Pt, eine semitransparente Metallschicht und eine HRISchicht, wie z.B. ZnO, in Frage.

Der Mehrschichtaufbau 2 umfasst außerdem eine Deckschicht 11, die z.B. als Schutzschicht gegen äußere Einwirkungen ausgebildet sein kann.

Fällt nun Licht, dargestellt durch seinen gelben Anteil 8, seinen grünen Anteil 9 und seinen blauen Anteil 10, auf das Sicherheitselement 1, so tritt das Licht vorerst unabhängig von der Phase bzw. dem kristallinen Zustand des Phasenwechselmaterials durch die PCM-Schicht 5 und wird an der reflexionsverstärkenden Schicht 7 reflektiert. Bei Durchtritt des reflektierten Lichts durch die PCM-Schicht 5 wird jedoch je nach Phase des Materials ein bestimmter Anteil des Lichts absorbiert.

Während im ungeordneten Zustand (amorphe Phase — rechts) der grüne Anteil 9 absorbiert wird und das PCM-Material dadurch magentarot erscheint, kommt es bei der durch Hitzeeinwirkung (z.B. Laserpuls) in den geordneten Zustand (kristalline Phase - links) umgewandelten PCM-Schicht 5 zu einem gelben Farbeindruck, da hier der blaue Lichtanteil 10 absorbiert wird.

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Da die Lasereinwirkung punktgenau und zielgerichtet erfolgen kann, ist es möglich, die Phasenumwandlung und damit die Farbänderung auch örtlich selektiv herbeizuführen und die PCM-Schicht 5 beispielsweise in Form von farbigen Motiven, wie Bildelementen, Zahlen und Buchstaben, zu modifizieren. Die Modifikation kann dabei vor dem Aufbringen des Sicherheitselements auf einem Wertdokument erfolgen oder erst danach, z.B. zur Individualisierung desselben.

Die Darstellung eines derart modifizierten Sicherheitselements würde beispielsweise der Kombination der rechten und der linken Abbildung der Fig.1 zu einem einzigen Sicherheitselement entsprechen. Bei einem solchen Sicherheitselement würde es einen Bereich, z.B. in Form eines Motivs, geben, in dem das Phasenwechselmaterial in einem amorphen Zustand wäre und beispielsweise magentarot erscheinen würde, und einen Bereich, in dem sich das Phasenwechselmaterial in einem kristallinen Zustand befinden und beispielsweise gelb erscheinen würde.

In Fig. 2 wird eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherheitselements 1 gezeigt. Der Schichtaufbau bei diesem Beispiel unterscheidet sich von jenem aus Fig. 1 dadurch, dass nicht die reflexionsverstärkende Schicht 7 sondern die PCM-Schicht 5 an das Substrat 3 angrenzend angeordnet ist. Der Mehrschichtaufbau 2 weist somit dieselbe Abfolge wie in Fig. 1 auf, d.h. eine Anordnung, bei der die Abstandsschicht 4 zwischen der reflexionsverstärkenden Schicht 7 und der PCM-Schicht 5 vorliegt, doch befindet sich das Substrat 3 auf der anderen Seite des Mehrschichtaufbaus 2.

Hierbei ist das Substrat 3 dem Betrachter am nächsten und infolgedessen transparent, um die Farbe des Phasenwechselmaterials sichtbar zu machen. Das Substrat 3 kann in diesem Fall auch gleichzeitig als Klebe- oder Schutzschicht ausgeführt sein, wenn es nach Applikation des Sicherheitselements auf einem Wertdokument nicht entfernt werden soll.

Bei so einer Anwendung wäre auch ein Schichtaufbau ohne reflexionsverstärkende Schicht möglich, so dass das Sicherheitselement für den Betrachter von beiden Seiten, beispielsweise als farbiger Streifen oder Faden, im Fenster erscheint.

Claims (15)

15 20 25 30 35 12 PATENTANSPRÜCHE

1. Sicherheitselement, umfassend ein Substrat und einen optisch variablen Mehrschichtaufbau, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrschichtaufbau eine Abstandsschicht und eine Phasenwechselmaterialschicht umfasst.

2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrschichtaufbau weiters eine reflexionsverstärkende Schicht umfasst, wobei die Abstandsschicht zwischen der reflexionsverstärkenden Schicht und der Phasenwechselmaterialschicht angeordnet ist.

3. Sicherheitselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die reflexionsverstärkende Schicht an das Substrat angrenzend angeordnet ist.

4. Sicherheitselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenwechselmaterialschicht an das Substrat angrenzend angeordnet ist.

5. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial der Phasenwechselmaterialschicht ausgewählt ist aus Vanadiumoxiden (VOx), Nioboxiden (NbOx) und Verbindungen oder Legierungen von GeSbTe, GeTe, GeSb, GaSb, AglnSbTe, InSb, InSbTe, InSe, SbTe, TeGeSbS, AgSbSe, SbSe, GeSbMnSn, AgSbTe, AuSbTe und AlSb.

6. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsschicht eine dielektrische Abstandsschicht ist.

7. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die reflexionsverstärkende Schicht ausgewählt ist aus einer opaken metallischen Schicht, einer semitransparenten Metallschicht und einer HRISchicht.

8. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrschichtaufbau weiters eine Deckschicht umfasst.

9. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ausgewählt ist aus Kunststofffolien aus PI (Polyimid), PP (Polypropylen), MOPP (monoaxial verstrecktes Polypropylen), PE (Polyethylen), PPS (Polyphenylensulfid), PEEK (Polyetheretherketon), PEK (Polyetherketon), PEI (Polyetherimid), PSU (Polysulfon), PAEK (Polyaryletherketon), LCP (Flüssigkristallpolymere - liquid crystal polymers), PEN (Polyethylennaphthalat), PBT (Polybutylenterephtalat), PET (Polyethylenterephthalat), PA (Polyamid), PC (Polycarbonat), COC (Cyclo-Olefin-Copolymere), POM (Polyoxymethylen), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), PVC (Polyvinylchlorid), PTFE (Polytetrafluorethylen), ETFE (Ethylentetrafluorethylen), PFA (Tetrafluorethylen-PerfluorpropylvinyletherFluorcopolymer), MFA (Tetrafluormethylen-Perfluorpropylvinylether-Fluorcopolymer),

15

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13

PVF (Polyvinylfluorid), PVDF (Polyvinylidenfluorid), und EFEP (EthylenTetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Fluorterpolymer) und/oder Mischungen und/oder Co-Polymeren dieser Materialien.

10. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement einen Sicherheitsstreifen, einen Sicherheitsfaden, ein Sicherheitsband, ein Patch oder ein Transferelement zum Aufbringen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument und dergleichen bildet.

11. Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Substrat ein optisch variabler Mehrschichtaufbau gebildet wird, wobei der optisch variable Mehrschichtaufbau eine Phasenwechselmaterialschicht umfasst.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für den optisch variablen Mehrschichtaufbau eine transparente Abstandsschicht sandwichartig zwischen der Phasenwechselmaterialschicht und einer reflexionsverstärkenden Schicht angeordnet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Mehrschichtaufbau weiters eine Deckschicht gebildet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenwechselmaterialschicht durch Einwirkung eines Lasers, vorzugsweise flächig in Form von Motiven, wie Bildelementen, Zahlen, Buchstaben etc., modifiziert wird, insbesondere nach Applikation des Sicherheitselements auf ein Wertdokument.

15. Verwendung eines Sicherheitselements nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Fälschungssicherung von Wertdokumenten und Waren beliebiger Art.