-
Die
Erfindung betrifft ein Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen mit
einer optisch variablen Schicht, die unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln
unterschiedliche Farbeindrücke
vermittelt. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen
eines derartigen Sicherheitselements, ein Transferelement, ein Sicherheitspapier sowie
einen Wertgegenstand mit einem solchen Sicherheitselement.
-
Wertgegenstände, wie
etwa Markenartikel oder Wertdokumente, werden zur Absicherung oft
mit Sicherheitselementen ausgestattet, die eine Überprüfung der Echtheit des Wertgegenstands
gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion
dienen. Wertgegenstände
im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Banknoten, Aktien,
Anleihen, Urkunden, Gutscheine, Schecks, hochwertige Eintrittskarten,
aber auch andere fälschungsgefährdete Papiere,
wie Pässe
und sonstige Ausweisdokumente, sowie Produktsicherungselemente wie
Etiketten, Siegel, Verpackungen und dergleichen. Der Begriff „Wertgegenstand" schließt im Folgenden
alle derartigen Gegenstände,
Dokumente und Produktsicherungsmittel ein. Unter dem Begriff „Sicherheitspapier" wird die noch nicht
umlauffähige Vorstufe
zu einem Wertdokument verstanden.
-
Die
Sicherheitselemente können
beispielsweise in Form eines in eine Banknote eingebetteten Sicherheitsfadens,
eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens oder eines selbsttragenden
Transferelements ausgebildet sein, wie einem Patch oder einem Etikett,
das nach seiner Herstellung auf ein Wertdokument aufgebracht wird.
-
Um
die Nachstellung der Sicherheitselemente selbst mit hochwertigen
Farbkopiergeräten
zu verhindern, weisen die Sicherheitselemente vielfach optisch variable
Elemente auf, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln
einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln und etwa einen unterschiedlichen
Farbeindruck oder unterschiedliche graphische Motive zeigen.
-
In
diesem Zusammenhang ist bekannt, Sicherheitselemente mit mehrschichtigen
Dünnschichtelementen
einzusetzen, bei denen sich der Farbeindruck für den Betrachter mit dem Betrachtungswinkel ändert, und
beim Kippen des Sicherheitsmerkmals beispielsweise von Grün nach Blau,
von Blau nach Magenta oder von Magenta nach Grün wechselt. Derartige Farbänderungen
beim Verkippen eines Sicherheitselements werden im Folgenden als
Farbkippeffekt oder Color-Shift-Effekt bezeichnet.
-
Die
Druckschrift
US 3,858,977 beschreibt derartige
optische Interferenzbeschichtungen mit Farbkippeffekt im Zusammenhang
mit Sicherheitselementen. Je nach Art und Zahl der Schichten im Schichtaufbau
können
zwei oder mehr vom Betrachtungswinkel abhängige unterschiedliche Farbwirkungen
auftreten.
-
Aus
der Druckschrift WO 03/068525 A1 ist ein Sicherheitsdokument mit
Sicherheitselement bekannt, bei dem das Sicherheitselement ein Substrat mit
einer Reflexionsschicht und auf jeder Seite der Reflexionsschicht
ein Interferenzelement mit Farbkippeffekt aufweist. Zusätzlich kann
das Sicherheitselement Beugungsstrukturen und/oder Bereiche mit Negativschrift
aufweisen.
-
Ein
Wertdokument mit einem optisch variablem Material im Sicherheitselement
ist auch in der Druckschrift WO 00/50249 A1 beschrieben. Hier liegt das
optisch variable Material in Form von Interferenzschichtmaterial
oder von flüssigkristallinem
Material vor, das ebenfalls bei unterschiedlichen Betrachtungswinkeln
unterschiedliche Farbeindrücke
vermittelt. Es wird eine Ausführungsform
beschrieben, bei der in angrenzenden Bereichen zwei flüssigkristalline Materialien
mit thermochromen Eigenschaften verwendet werden, die bei normalen
Umgebungsbedingungen das gleiche Erscheinungsbild aufweisen, bei Erwärmung jedoch
jeweils einen Farbwechsel zu unterschiedlichen Farben zeigen.
-
Weist
ein Bereich eines Sicherheitselements lediglich einen einfachen
Farbkippeffekt auf, so ist dieser oft nur wenig auffällig und
wird als Echtheitsmerkmal leicht übersehen. Zwei nebeneinander
liegende Bereiche, die jeweils einen Farbkippeffekt mit unterschiedlichem
Farbumschlag zeigen, sind zwar auffälliger, werden von Betrachtern
aber oft als verwirrend empfunden.
-
Davon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Sicherheitselement
mit hoher Fälschungssicherheit
anzugeben, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
-
Diese
Aufgabe wird durch das Sicherheitselement mit den Merkmalen des
Hauptanspruchs gelöst.
Ein Herstellungsverfahren für
das Sicherheitselement, ein Transferelement, ein Sicherheitspapier sowie
ein Wertgegenstand mit einem solchen Sicherheitselement sind in
den nebengeordneten Ansprüchen
angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Gemäß der Erfindung
ist über
der optisch variablen Schicht in einem Überdeckungsbereich eine semitransparente
Farbschicht angeordnet, wobei der Farbeindruck der optisch variablen
Schicht bei Betrachtung unter vorbe stimmten Betrachtungsbedingungen
an den Farbeindruck der semitransparenten Farbschicht im Überdeckungsbereich
angepasst ist. Die Erfindung beruht dabei auf dem Gedanken, eine Kombination
zweier Farbbereiche einzusetzen, die aus einer bestimmten Betrachtungsrichtung
sehr ähnlich
wirken, und bei denen sich der Farbeindruck eines der Bereiche beim
Kippen verändert,
der andere Bereich jedoch farbkonstant bleibt. Eine derartige Kombination
wirkt optisch attraktiv, ist für
den Benutzer selbsterklärend
und weist darüber
hinaus eine hohe Fälschungssicherheit
auf.
-
Die
unmittelbare Nachbarschaft von farbvariablem und farbkonstantem
Bereich verstärkt
die optische Auffälligkeit
und lenkt so die Aufmerksamkeit des Betrachters auf das Sicherheitselement.
Der farbkonstante Bereich bildet dabei gleichzeitig einen visuell
ruhenden Pol und einen Vergleichspunkt für den farbvariablen Bereich
bei der Echtheitsprüfung. Die
Kombination der beiden Farbeffekte in unmittelbarer Nachbarschaft
erschwert eine Nachstellung des Sicherheitselements, da frei verfügbare Farben oder
Folien mit Farbkippeffekten nicht mehr direkt verwendet werden können.
-
Der
Einsatz einer semitransparenten Farbschicht bewirkt im Vergleich
zur Verwendung deckender Farbschichten eine deutlich stärkere Angleichung der
Farbeindrücke
der optisch variablen Schicht und des Überdeckungsbereichs unter den
vorbestimmten Betrachtungsbedingungen. Insbesondere können, wie
weiter unten im Detail erläutert,
unvermeidliche Farbschwankungen der optisch variablen Schicht innerhalb
einer Fertigungsserie aufgefangen und die Brillanz und der Glanz
im Überdeckungsbereich
an die für
optisch variablen Schichten typischen hohen Werte angeglichen werden.
-
In
einer bevorzugten Ausgestaltung weist die semitransparente Farbschicht
in einem Spektralbereich, in dem der Farbeindruck der optisch variablen Schicht
an den Farbeindruck der semitransparenten Farbschicht angepasst
ist, eine Lichtdurchlässigkeit zwischen
60% und 100%, besonders bevorzugt zwischen 80 % und 100 % auf.
-
Die
semitransparente Farbschicht kann auf verschiedene Weise aufgebracht
werden, mit Vorteil ist sie auf die optisch variable Schicht aufgedruckt, beispielsweise
im Siebdruck-, Tiefdruck-, Flexodruck,- oder einem anderen geeigneten
Druckverfahren.
-
Um
zusätzliche
Merkmale in das Sicherheitselement einzubringen, liegt die semitransparente Farbschicht
in bevorzugten Ausgestaltungen in Form von Zeichen, Mustern oder
Codierungen vor. Die semitransparente Farbschicht kann auch selbst
Aussparungen in Form von Zeichen, Mustern oder Codierungen aufweisen.
-
Ein
besonders ansprechender Effekt lässt sich
erzielen, wenn die optisch variable Schicht und die semitransparente
Farbschicht so aufeinander abgestimmt sind, dass bei senkrechter
Betrachtung des Sicherheitselements der Farbeindruck der optisch variablen
Schicht außerhalb
des Überdeckungsbereichs
im Wesentlichen dem Farbeindruck der semitransparenten Farbschicht
im Überdeckungsbereich entspricht.
Bei senkrechter Betrachtung, die sich oft bei der ersten Wahrnehmung
eines auf einen Wertgegenstand aufgebrachten Sicherheitselements
ergibt, vermitteln der farbvariable und der farbkonstante Bereich
so zunächst
im Wesentlichen denselben Farbeindruck. Beim Kippen des Sicherheitselements ändert sich
der Farbeindruck im farbvariablen Bereich, während er im farbkonstanten Überdeckungsbereich
unverändert
bleibt.
-
Statt
mit einer semitransparenten Farbschicht kann das erfindungsgemäße Sicherheitselement
auch mit einer gerasterten Farbschicht ausgestattet sein. Hierdurch
wird im Vergleich zur Verwendung vollflächiger deckender Farbschichten
ebenfalls eine Angleichung der Farbeindrücke der optisch variablen Schicht
und des Überdeckungsbereichs unter
den vorbestimmten Betrachtungsbedingungen bewirkt. Mithilfe der
Rasterung wird also eine Art Semitransparenz der Farbschicht erzeugt,
so dass auch deckende Farbschichten im farbkonstanten Überdeckungsbereich
verwendet werden können.
In bevorzugten Ausgestaltungen liegt die gerasterte Farbschicht
als ein Negativraster, ein Positivraster oder ein Strichraster vor.
-
Die
optisch variable Schicht kann aus einer Einzelschicht bestehen,
in der Regel ist sie allerdings zur Erzielung besonders attraktiver
optisch variabler Effekte aus mehreren Teilschichten gebildet.
-
In
einer bevorzugten Variante der Erfindung ist die optisch variable
Schicht durch ein Dünnschichtelement
mit Farbkippeffekt gebildet, welches vorzugsweise eine Reflexionsschicht,
eine Absorberschicht und eine zwischen der Reflexionsschicht und der
Absorberschicht angeordnete dielektrische Abstandsschicht enthält. Der
Farbkippeffekt beruht bei solchen Dünnschichtelementen auf betrachtungswinkelabhängigen Interferenzeffekten
durch Mehrfachreflexionen in den verschiedenen Teilschichten des Elements.
Der Wegunterschied des an den verschiedenen Schichten reflektierten
Lichts hängt
einerseits von der optischen Dicke der dielektrischen Abstandsschicht
ab, die den Abstand zwischen Absorberschicht und Reflexionsschicht
festlegt, und variiert andererseits mit dem jeweiligen Betrachtungswinkel.
-
Da
der Wegunterschied in der Größenordnung
der Wellenlänge
des sichtbaren Lichts liegt, ergibt sich aufgrund von Auslöschung und
Verstärkung be stimmter
Wellenlängen
ein winkelabhängiger
Farbeindruck für
den Betrachter. Durch eine geeignete Wahl von Material und Dicke
der dielektrischen Abstandsschicht können eine Vielzahl unterschiedlicher Farbkippeffekte
gestaltet werden, beispielsweise Kippeffekte, bei denen sich der
Farbeindruck mit dem Betrachtungswinkel von Grün nach Blau, von Blau nach
Magenta oder von Magenta nach Grün ändert.
-
Alternativ
kann das Dünnschichtelement
einen Schichtaufbau aufweisen, der neben einer Reflexionsschicht
eine dielektrische Abstandsschicht umfasst, die teilweise absorbierend
ausgebildet ist. Eine zusätzliche
Absorberschicht kann in diesem Fall entfallen.
-
Die
Reflexionsschicht des Dünnschichtelements
ist vorzugsweise durch eine opake oder durch eine semitransparente
Metallschicht gebildet. Als Reflexionsschicht kann eine zumindest
bereichsweise magnetische Schicht verwendet werden, so dass ein weiteres
Echtheitsmerkmal integriert werden kann, ohne eine zusätzliche
Schicht im Schichtaufbau zu erfordern.
-
Die
Reflexionsschicht kann auch Aussparungen in Form von Mustern, Zeichen
oder Codierungen aufweisen, die transparente oder semitransparente Bereiche
in dem Dünnschichtelement
bilden. In den transparenten oder semitransparenten Aussparungsbereichen
bietet sich dem Betrachter ein auffälliger Kontrast zu dem umgebenden
Farbkippeffekt. Insbesondere können
die Muster, Zeichen oder Codierungen im Durchlicht hell aufleuchten,
wenn das Dünnschichtelement
auf einen transparenten Träger
aufgebracht ist.
-
Das
Dünnschichtelement
kann auch durch übereinander
liegende Absorberschichten und dielektrische Abstandsschichten gebildet
werden, wobei auch mehrere Absorber- und Abstandsschichten abwechselnd übereinander
ange ordnet sein können. Anstelle
von alternierenden Absorberschichten und dielektrischen Abstandsschichten
können
auch ausschließlich
dielektrische Abstandsschichten vorgesehen sein, wobei aneinander
grenzende Schichten stark unterschiedliche Brechungsindizes besitzen, damit
ein Farbkippeffekt erzeugt wird. Die Brechungsindizes der aneinander
grenzenden dielektrischen Abstandsschichten unterscheiden sich dabei zweckmäßig um wenigstens
0,03.
-
Die
dielektrische Abstandsschicht ist vorzugsweise durch eine Druckschicht
oder durch eine ultradünne
Folie, insbesondere eine gereckte Polyester-Folie, gebildet.
-
Alternativ
oder zusätzlich
zu Aussparungen in der Reflexionsschicht können auch die Absorberschicht
und/oder die Abstandsschicht Aussparungen in Form von Mustern, Zeichen
oder Codierungen aufweisen. In den ausgesparten Bereichen der Absorberschicht
oder der Abstandsschicht tritt kein Farbkippeffekt auf.
-
Das
aus Teilschichten gebildete Dünnschichtelement
kann auch in Form von Pigmenten bzw. Teilchen mit geeigneter Partikelgröße, -verteilung
und Formfaktor vorliegen, die anderen Materialien, insbesondere
einer Druckfarbe, zugemischt werden können.
-
In
einer anderen, ebenfalls bevorzugten Variante der Erfindung enthält die optisch
variable Schicht eine oder mehrere Schichten aus flüssigkristallinem
Material, insbesondere aus cholesterischem flüssigkristallinem Material.
Das flüssigkristalline
Material liegt dabei zweckmäßig als
flüssigkristallines Polymermaterial
oder in Form von in eine Bindemittelmatrix eingebetteten Pigmenten
vor.
-
Bei
einer weiteren gleichfalls vorteilhaften Erfindungsvariante ist
die optisch variable Schicht durch eine diffraktive Beugungsstruktur
gebildet. Bei dieser Variante sind die diffraktive Beugungsstruktur und
die semitransparente Farbschicht mit Vorteil so aufeinander abgestimmt,
dass sie bei Betrachtung unter einem vorbestimmten, nicht senkrechten
Betrachtungswinkel im Wesentlichen denselben Farbeindruck hervorrufen.
Das erfindungsgemäße Sicherheitselement
zeigt dem Betrachter bei senkrechter Betrachtung dann zunächst zwei
verschiedene Farbeindrücke,
die sich beim Kippen angleichen, bis die Farbeindrücke des
farbvariablen und des farbkonstanten Bereichs in der vorbestimmten
Betrachtungsrichtung übereinstimmen.
-
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung bildet die diffraktive Beugungsstruktur
ein Gitterbild zur Darstellung eines Echtfarbenbilds, das eine Mehrzahl von
Echtfarbengebieten aufweist, die bei Beleuchtung des Gitterbilds
in einer gewünschten
Echtfarbe leuchten.
-
Gittermuster
mit gegebener Gitterkonstante beugen nur Licht einer bestimmten
Wellenlänge
in die Betrachtungsrichtung, so dass die mit einem einheitlichen
Gittermuster belegten Gitterfelder stets in einer der Spektralfarben
leuchten. Um die in der Natur vorkommenden Farben, die so genannten „Echtfarben", mit Gitterbildern
darstellen zu können,
werden diese Echtfarben als Mischung bestimmter Grundfarben dargestellt.
Da das menschliche Auge drei verschiedene Zapfensysteme mit sich überlappenden
Empfindlichkeitsbereichen im roten, grünen und blauen Teil des sichtbaren
Spektrums besitzt, ist es eine übliche
Vorgehensweise, die Farben Rot, Grün und Blau als Grundfarben
auszuwählen.
In den Echtfarbenbereichen eines Gitterbilds werden dann kleine
Unterbereiche definiert, in die beispielsweise drei verschiedene
Gitter eingebracht werden, die rotes, grünes und blaues Licht in die
gewünschte
Betrachtungsrichtung beugen. Die mit den Gitter mustern belegten
Flächenanteile
werden dabei entsprechend den Rot-, Grün- und Blau-Anteilen der jeweiligen Echtfarben
gewählt.
-
In
einer Weiterbildung der Erfindung enthält das Sicherheitselement zumindest
eine weitere mit einem Sicherheitsmerkmal versehene Schicht. Die zumindest
eine weitere Schicht kann mit Vorteil eine optisch effektive Mikrostruktur
umfassen, die unterhalb des Schichtaufbaus aus optisch variabler Schicht
und semitransparenter Farbschicht angeordnet ist. Insbesondere kann
die optisch effektive Mikrostruktur als diffraktive Beugungsstruktur
ausgebildet sind. So lassen sich beispielsweise Color-Shift-Hologramme
verwirklichen, bei denen der Farbkippeffekt der optisch variablen
Schicht mit einem holographischen Effekt kombiniert ist. Alternativ kann
die optisch effektive Mikrostruktur auch eine Mattstruktur sein,
die bei der Betrachtung keine diffraktiven Effekte zeigt, sondern
lediglich eine streuende Wirkung hat. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung
kann die optisch effektive Mikrostruktur durch eine Anordnung von
Mikrospiegeln, Mikrolinsen oder dergleichen ausgebildet sein.
-
Um
eine automatische Echtheitsprüfung
und gegebenenfalls eine weitergehende sensorische Erfassung und
Bearbeitung der mit dem Sicherheitselement ausgestatteten Wertgegenstände zu ermöglichen,
kann die zumindest eine weitere Schicht auch maschinenlesbare Merkmalstoffe,
insbesondere magnetische, elektrisch leitfähige, phosphoreszierende, fluoreszierende
oder sonstige lumineszierende Stoffe enthalten.
-
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Sicherheitselement ein
Substrat auf, auf dem die optisch variable Schicht und die semitransparente Farbschicht
angeordnet sind. Dieses Substrat kann insbesondere durch eine Kunststofffolie
gebildet sein.
-
Bevorzugt
ist das Sicherheitselement ein Sicherheitsfaden, ein Sicherheitsband,
ein Sicherheitsstreifen, ein Patch oder ein Etikett zum Aufbringen auf
ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen.
-
Die
Erfindung enthält
auch ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements der
oben beschriebenen Art, bei dem in einem Überdeckungsbereich über eine
optisch variable Schicht, welche unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln
unterschiedliche Farbeindrücke
vermittelt, eine semitransparente Farbschicht angeordnet wird. Der
Farbeindruck der optisch variablen Schicht bei Betrachtung unter
vorbestimmten Betrachtungsbedingungen ist dabei an den Farbeindruck
der semitransparenten Farbschicht im Überdeckungsbereich angepasst.
-
Die
semitransparente Farbschicht wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
mit Vorteil auf die optisch variable Schicht aufgedruckt. Es bietet sich
an, die optisch variable Schicht selbst auf ein Substrat aufzubringen,
insbesondere aufzudrucken. Bei Verwendung eines transparenten Substrats
ist es auch möglich,
dieses zunächst
mit der semitransparenten Farbschicht zu bedrucken, auf die dann
wiederum die optisch variable Schicht aufgebracht, insbesondere
aufgedruckt werden kann.
-
In
vorteilhaften Weiterbildungen werden die optisch variable Schicht
und/oder die semitransparente Farbschicht mit Aussparungen in Form
von Mustern, Zeichen oder Codierungen versehen.
-
Die
Erfindung umfasst ferner ein Transferelement zum Aufbringen auf
ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen, das mit einem
Sicherheitselement der oben beschriebenen Art ausgestattet ist.
Das Transferelement weist vorzugsweise eine Trägerfolie auf, auf welcher das
Sicherheits element in umgekehrter Reihenfolge, wie sie später auf dem
Sicherheitspapier oder dem Wertgegenstand zu liegen kommt, vorbereitet
und anschließend
mittels einer Haftschicht, z. B. Klebstoff- oder Lackschicht, in einem
Heißprägeverfahren
in den gewünschten
Umrisskonturen auf das Sicherheitspapier bzw. den Wertgegenstand übertragen
wird. Es bietet sich daher an, zunächst die semitransparente Farbschicht auf
die Trägerfolie
aufzubringen, insbesondere aufzudrucken. Die optisch variable Schicht
wird dann mit Vorteil auf die semitransparente Farbschicht aufgedruckt.
Alternativ kann die optisch variable Schicht auch aufgedampft oder
auf andere geeignete Weise appliziert werden. Die separate Trägerfolie
kann dann nach dem Übertrag
von dem Schichtaufbau des Sicherheitselements abgezogen werden.
Alternativ kann die Trägerfolie
als Schutzschicht als fester Bestandteil des Sicherheitselements
auf dem Schichtaufbau verbleiben. Optional kann zwischen dem Sicherheitselement
und der Trägerfolie
eine Release- bzw. Trennschicht, z. B. ein Wachs, vorgesehen sein.
-
Ein
Sicherheitspapier für
die Herstellung von Sicherheitsdokumenten, wie Banknoten, Ausweiskarten
oder dergleichen, ist bevorzugt mit einem Sicherheitselement der
oben beschriebenen Art ausgestattet. Insbesondere kann das Sicherheitspapier
ein Trägersubstrat
aus Papier oder Kunststoff umfassen.
-
Die
Erfindung enthält
auch einen Wertgegenstand, wie einen Markenartikel, ein Wertdokument oder
dergleichen, der mit einem oben beschriebenen Sicherheitselement
versehen ist. Der Wertgegenstand kann insbesondere ein Sicherheitspapier,
ein Wertdokument oder eine Produktverpackung sein.
-
Weitere
Ausführungsbeispiele
sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren
erläutert,
bei deren Darstellung auf eine maß stabs- und proportionsgetreue
Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung einer Banknote mit einem eingebetteten
Sicherheitsfaden und einem aufgeklebten Transferelement, jeweils nach
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
-
2 eine
Aufsicht auf einen Teilbereich des Sicherheitsfadens von 1,
-
3 einen
Querschnitt durch den Sicherheitsfaden von 2 entlang
der Linie III-III,
-
4 ein
Diagramm, das die Reflexionsspektren eines Dünnschichtelements alleine und nach
Aufdruck einer semitransparenten Farbschicht im Wellenlängenbereich λ von 300
nm bis 2000 nm zeigt,
-
5 einen
Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Transfermaterial,
-
6 eine
genauere Darstellung des Transferelements von 1 in
Aufsicht,
-
7 einen
Hologrammsicherheitsfaden nach einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung im Querschnitt,
-
8 den
Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements mit
einer Flüssigkristallstruktur
als optisch variabler Schicht, und
-
9 den
Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements mit
einer diffraktiven Beugungsstruktur als optisch variabler Schicht,
-
10 ein
Diagramm, das das Transmissionsspektrum einer mit einer semitransparenten
Farbschicht bedruckten transparenten Kunststofffolie im Wellenlängenbereich λ von 300
nm bis 750 nm zeigt.
-
Die
Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote näher erläutert. 1 zeigt
dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10 mit zwei
Sicherheitselementen 12 und 16, die jeweils nach
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung gebildet sind. Das erste Sicherheitselement stellt
einen Sicherheitsfaden 12 dar, der an bestimmten Fensterbereichen 14 an
der Oberfläche
der Banknote 10 hervortritt, während er in den dazwischen
liegenden Bereichen im Inneren der Banknote 10 eingebettet
ist. Das zweite Sicherheitselement ist durch ein aufgeklebtes Transferelement 16 beliebiger
Form gebildet.
-
Der
Aufbau des Sicherheitsfadens 12 wird nun mit Bezug auf
die 2 und 3 näher erläutert. 2 zeigt
dabei eine Aufsicht auf einen Teilbereich des Sicherheitsfadens 12, 3 stellt
einen Querschnitt durch den Sicherheitsfaden entlang der Linie III-III
der 2 dar.
-
Der
Sicherheitsfaden 12 enthält ein Dünnschichtelement 20 mit
Farbkippeffekt, das auf einer transparenten Trägerfolie 22 aufgebracht
ist. Das optisch variable Dünnschichtelement 20 umfasst
eine durch eine opake Aluminiumschicht gebildete Reflexionsschicht 24,
eine auf die Reflexionsschicht aufgebrachte ultradünne Abstandsschicht 26 und
eine teiltransparente Absorberschicht 28, z.B. aus Chrom. Wie
weiter oben erläutert,
beruht der Farbkippeffekt des Dünnschichtelements 20 auf
Interferenzeffekten durch Mehrfachreflexionen in den verschiedenen Teilschichten 24, 26, 28 des
Elements.
-
Eine
Hälfte
des Sicherheitsfadens 12 bildet einen Überdeckungsbereich 32,
in dem eine semitransparente Farbschicht 34 auf das Dünnschichtelement 20 aufgedruckt
ist. In dem unmittelbar angrenzenden, nicht überdeckten Bereich 36 liegt
die optisch variable Schicht 20 ohne aufgedruckte Farbschicht
vor. Das Dünnschichtelement 20 und
die Farbschicht 34 sind dabei so aufeinander abgestimmt,
dass sie bei senkrechtem Betrachtungswinkel im Wesentlichen denselben
Farbeindruck hervorrufen. Der Farbeindruck des Dünnschichtelements 20 bei
senkrechtem Betrachtungswinkel wird nachfolgend auch als senkrechte
Kippfarbe bezeichnet.
-
Beim
Kippen des Sicherheitsfadens 12 verändert sich der Farbeindruck
des Dünnschichtelements 20 im
nicht überdeckten
Bereich 36, während der
Farbeindruck im Überdeckungsbereich 32 nahezu
unverändert
bleibt. Durch eine solche Kombination eines farbvariablen Bereichs
mit einem farbkonstanten Bereich in unmittelbarer Nachbarschaft
wird die visuelle Auffälligkeit
des Farbkippeffekts noch wesentlich verstärkt, da das menschliche Auge
auf die auftretenden Farbunterschiede stärker reagiert als auf die Farbveränderung
an sich. Das Augenmerk des Betrachters wird daher noch stärker auf
das Sicherheitsmerkmal gezogen. Die Wirkungsweise des Sicherheitselements
ist darüber
hinaus selbsterklärend,
so dass es ohne weiteres von jedermann einfach auf Echtheit geprüft werden
kann.
-
Die
Kombination eines farblich ruhigen Elements mit einem Farbkippelement
wird allgemein als optisch sehr ansprechend empfunden. Für potentielle
Fälscher
bedeutet die Kombination der beiden Farbeffekte in unmittelbarer
Nachbarschaft eine deutliche Erschwerung der Nachstellung, da frei
verfügbare
Farben oder Folien mit Farbkippeffekten nicht mehr direkt verwendet
werden können.
-
Der
erfindungsgemäße Einsatz
einer semitransparenten Farbschicht 34 hat mehrere Vorteile, die
nachfolgend im Detail erläutert
werden sollen.
-
Die
Verwendung einer semitransparenten Farbschicht 34 führt zu einer
zusätzlichen
Angleichung des Farbeindrucks des Dünnschichtelements 20 im
nicht überdeckten
Bereich 36 und des Farbeindrucks der semitransparenten
Farbschicht 34 im Überdeckungsbereich 32.
Während
der Farbort der aufgedruckten semitransparenten Farbschicht 34 sehr
genau und reproduzierbar eingestellt werden kann, variiert die senkrechte
Kippfarbe, in der das Dünnschichtelement
unter senkrechtem Betrachtungswinkel erscheint, durch Fertigungsschwankungen
in der Regel etwas von Sicherheitselement zu Sicherheitselement.
Diese Farbschwankungen, die von der extrem hohen Sensitivität der unter
senkrechtem Winkel sichtbaren Farbe auf die Schichtdicke der dielektrischen
Abstandsschicht herrühren,
sind zwar klein, mit bloßem
Auge aber durchaus wahrnehmbar.
-
Ist
die Farbschicht 34 erfindungsgemäß semitransparent ausgebildet,
so scheint die senkrechte Kippfarbe des Dünnschichtelements 20 durch
die Farbschicht 34 teilweise hindurch und trägt zum Gesamtfarbeindruck
des Sicherheitselements im Überdeckungsbereich 32 bei
senkrechter Betrachtung bei. Variiert nun die senkrechte Kippfarbe
des Dünnschichtelements 20 im
nicht überdeckten
Bereich 36 von Sicherheitselement zu Sicherheitselement etwas,
so ändert
sich durch die durchscheinende Komponente auch der Farbeindruck
im Überdeckungsbereich 32 entsprechend.
Der Gesamtfarbeindruck im Überdeckungsbereich 32 passt
sich so dem Farbeindruck im nicht überdeckten Bereich 36 an.
-
Der
Beitrag der senkrechten Kippfarbe zum Gesamtfarbeindruck ist in
dem Diagramm der 4 illustriert, das das Reflexionsspektrum 40 des
Dünnschichtelements 20 im
nicht überdeckten
Bereich 36 unter senkrechtem Betrachtungswinkel zeigt.
Ebenfalls dargestellt ist das Reflexionsspektrum 42 der Kombination
aus Dünnschichtelement 20 und
semitransparenter Farbschicht 34 im Überdeckungsbereich 32.
Es ist deutlich zu erkennen, dass der Farbeindruck des Dünnschichtelements 20 durch
die semitransparente Farbschicht 34 hindurch sichtbar bleibt
und zum gesamten Farbeindruck beträgt. Für senkrechte Betrachtung lässt sich
so trotz der unvermeidlichen kleinen Dickeschwankungen der Abstandsschicht
eine ausgezeichnete Übereinstimmung
der Farbeindrücke
in den beiden Bereichen erreichen.
-
Die
semitransparente Farbschicht 34 ist jedoch nur bei fast
senkrechtem Betrachtungswinkel stark durchscheinend. Bei schrägem Betrachtungswinkel
reflektiert sie verglichen mit senkrechter Betrachtung deutlich
mehr Licht, so dass der Lichtanteil des darunter liegenden Dünnschichtelements 20 in den
Hintergrund gedrängt
wird.
-
Insgesamt
trägt bei
senkrechter Betrachtung der im Überdeckungsbereich 32 durchscheinende Farbbeitrag
des Dünnschichtelements 20 zur
Angleichung der Farbeindrücke
der beiden benachbarten Bereiche bei. Bei schrägem Betrachtungswinkel tritt der
durchscheinende Farbbeitrag in den Hintergrund, so dass dann der
farbkonstante Beitrag der semitransparenten Farbschicht 34 den
Gesamteindruck des Überdeckungsbereichs 32 dominiert.
-
Der
Farbbeitrag der semitransparenten Farbschicht wird nun anhand eines
in 10 illustrierten Transmissionsspektrums 46 einer
farbig bedruckten, transparenten Kunststofffolie näher erläutert. Die
semitransparente Farbschicht, im Beispiel eine rote Druckfarbe,
weist im roten Spektralbereich eine sehr gute Transparenz auf (etwa
90%), während sie
z. B. im grünen
Spektralbereich bei einer Wellenlänge von etwa 550 nm lediglich
eine Lichtdurchlässigkeit
von etwa 15% aufweist. Der erfindungsgemäße Effekt wird gerade durch
diese unterschiedliche spektrale Transmission wirksam. Insbesondere
passt sich der Farbeindruck der semitransparenten Farbschicht im Überdeckungsbereich
einer darunter liegenden Kippfarbe, die beispielsweise bei senkrechterm
Betrachtungswinkel Magenta erscheint, gut an, da die semitransparente
Farbschicht in dem betreffenden Spektralbereich nahezu transparent
ist. Wird das Sicherheitselement hingegen unter einem anderen Kippwinkel
betrachtet, so ändert
sich der Farbeindruck der Kippfarbe bespielsweise von Magenta nach
Grün. Die
semitransparente Farbschicht weist in diesem Wellenlängenbereich
eine wesentlich geringere Transparenz auf, so dass der durchscheinende
Farbbeitrag der Kippfarbe in den Hintergrund tritt und stattdessen
der farbkonstante Beitrag der darüber liegenden Farbschicht dominiert.
-
Ein
weiterer Vorteil der Verwendung semitransparenter Farbschichten
besteht in der Angleichung der Brillanz der beiden Teilbereiche 32 und 36. Die
Reflexionsschicht 24 des Dünnschichtelements 20 ist üblicherweise
so ausgestaltet, dass sie etwa 90% des einfallenden Lichts reflektiert,
der Farbkippeffekt tritt im nicht überdeckten Bereich 36 daher
sehr hell und mit hoher Brillanz in Erscheinung. Der Luminanzwert
bzw. der L-Wert im CIELab-Farbraum,
der im Wesentlichen den Anteil des reflektierten Lichts angibt,
ist im nicht überdeckten
Bereich 36 daher sehr hoch. Übliche Druckfarben erreichen
eine derart hohe Brillanz und so hohe L-Werte nicht.
-
Bei
Verwendung einer opaken Druckfarbe zur Überdeckung wird der Farbeindruck
der senkrechten Kippfarbe und der Druckfarbe daher unterschiedlich
sein, selbst wenn die Farborte (ausgedrückt durch die Rot-Grün-Farbinformation
a und die Blau-Gelb-Farbinformation b im CIELab-System) nahezu gleich
sind. Beim Einsatz einer semitransparenten Farbschicht erhält man im Überdeckungsbereich 32 einen
zusätzlichen
Lichtbeitrag des Dünnschichtelements 20,
so dass dessen Brillanz erhöht
und so dem Farbeindruck des nicht überdeckten Bereichs 36 weiter
angenähert
wird.
-
Der
Interferenzschichtaufbau des Dünnschichtelements 20 ist
darüber
hinaus außerordentlich
eben, so dass der nicht überdeckte
Bereich 36 auch einen hohen Glanz aufweist und nahezu wie
ein farbiger Spiegel wirkt. Der Glanz von Druckfarben ist im Vergleich
dazu wesentlich niedriger. Bei opaken Druckfarben tritt dieser Glanzunterschied
für einen Betrachter
deutlich in Erscheinung, selbst wenn die Farborte (wieder ausgedrückt durch
a und b im CIELab-System) nahezu übereinstimmen. Durch die Verwendung
einer semitransparenten Farbschicht 34 erhöht sich
der Glanz in dem Überdeckungsbereich 32 dank
des durchscheinenden hochglänzenden Dünnschichtelements 20,
so dass der visuelle Eindruck für
den Betrachter an den Eindruck des nicht überdeckten Bereichs 36 angeglichen
wird.
-
In
die Reflexionsschicht 24 des Dünnschichtelements 20 sind
im Ausführungsbeispiel
der 2 und 3 noch Aussparungen 30 eingebracht,
die beispielsweise eine Negativschrift bilden können. Im Bereich dieser Aussparungen 30 ist
das Dünnschichtelement 20 transparent,
so dass sich zusätzlich
zu den geschilderten Effekten eine auffällige Kontrastwirkung im Durchlicht
ergibt.
-
Wird
ein Sicherheitselement, wie das Transferelement 16 der 1,
in Form eines Patches oder Streifens auf den abzusichernden Wertgegenstand aufge bracht,
so wird es zweckmäßig zunächst in Form
von Etikettenmaterial oder Transfermaterial vorbereitet, in der
gewünschten
Form ausgelöst
und dann auf den abzusichernden Gegenstand übertragen. Ein Beispiel für ein solches
Transfermaterial ist in 5 im Querschnitt gezeigt, das
ausgelöste,
auf einen Wertgegenstand aufgeklebte Transferelement 16 ist
in 6 in Aufsicht dargestellt.
-
Das
Transfermaterial 50 enthält eine Trägerschicht 52, insbesondere
eine Kunststofffolie, auf die der Schichtaufbau 54 aus
optisch variabler Schicht und semitransparenter Farbschicht aufgebracht
ist. Dabei kann es vorteilhaft sein, eine Trennschicht 56 zwischen
dem Schichtaufbau 54 und der Trägerschicht 52 vorzusehen.
Auf dem Schichtaufbau 54 des Transfermaterials ist eine
Klebeschicht 58, beispielsweise eine Heißschmelzklebeschicht,
vorgesehen, mit der das Sicherheitselement auf dem abzusichernden
Gegenstand befestigt werden kann.
-
Zum Übertrag
wird das Transfermaterial 50 auf den Gegenstand aufgelegt
und die Klebeschicht 58 beispielsweise durch Wärme aktiviert.
Anschließend
wird die Trägerschicht 52 von
dem Gegenstand entfernt, so dass nur der aufgeklebte Schichtaufbau 54 auf
dem abzusichernden Gegenstand verbleibt. Die Schichtenfolge des
Schichtaufbaus 54 wird durch das Aufkleben auf den abzusichernden
Gegenstand gegenüber
der Lage im Transfermaterial 50 umgekehrt, so dass die
auf dem Gegenstand oben liegende semitransparente Farbschicht bei
der Herstellung des Transfermaterials vor der optisch variablen Schicht
auf die Trägerschicht 52 aufgebracht
werden muss.
-
6 zeigt
das ausgelöste
und aufgeklebte Transferelement 16 in Aufsicht. Das Transferelement enthält wie der
Sicherheitsfaden der 2 und 3 ein optisch
variables Dünnschichtelement 60 mit Farbkippeffekt
und eine bereichsweise über
dem Dünnschichtelement 60 angeordnete
semitransparente Farbschicht 62.
-
Im
Ausführungsbeispiel
sind das Dünnschichtelement 60 und
die Farbschicht 62 durch konzentrische Kreisscheiben gebildet,
wobei die semitransparente Farbschicht 62 nur den zentralen,
inneren Bereich des Dünnschichtelements 60 überdeckt. Im äußeren, nicht überdeckten
Bereich 64, in dem das Dünnschichtelement 60 ohne Überdeckung durch
eine Farbschicht vorliegt, sind Aussparungen 66 in Form
des Schriftzugs „PL
2004" in die Reflexionsschicht
des Dünnschichtelements 60 eingebracht,
die im Durchlicht hell aufscheinen.
-
Das
Dünnschichtelement 60 und
die semitransparente Farbschicht 62 sind auch bei diesem Ausführungsbeispiel
so aufeinander abgestimmt, dass sie bei senkrechtem Betrachtungswinkel
im Wesentlichen denselben Farbeindruck hervorrufen. Die gesamte
Kreisscheibe des Dünnschichtelements 60 erscheint
bei senkrechter Betrachtung somit mit einheitlichem Farbeindruck.
Beim Kippen des Transferelements 16 ändert sich aufgrund des Farbkippeffekts
des Dünnschichtelements 60 der
Farbeindruck des äußeren, nicht überdeckten
Rings 64, während die
innere, mit der semitransparenten Farbschicht 62 überdruckte
Kreisscheibe farbkonstant bleibt.
-
Das
Sicherheitselement des in 7 gezeigten
Ausführungsbeispiels
stellt einen Hologrammsicherheitsfaden 70 dar, bei dem
eine optisch variable Schicht mit Farbkippeffekt zusätzlich mit
einer flächigen
optischen Mikrostruktur versehen ist. Diese Mikrostruktur kann beispielsweise
eine Beugungsstruktur 74 sein. Dazu ist auf einer Trägerfolie 76 eine
Prägelackschicht 78 aufgebracht,
in die die gewünschte Beugungsstruktur 74 eingeprägt ist.
-
Das
Dünnschichtelement 72,
dessen Schichtaufbau beispielsweise wie in der 3 ausgebildet
sein kann, ist auf die Prägelackschicht 78 aufgebracht.
-
Auf
einen Teilbereich des Hologrammsicherheitsfadens 70 ist
eine semitransparente Farbschicht 80 aufgebracht, und die
semitransparente Farbschicht 80 und das Dünnschichtelement 72 sind
so aufeinander abgestimmt, dass sie bei senkrechtem Betrachtungswinkel
im Wesentlichen denselben Farbeindruck hervorrufen. Zusätzlich zu
den in Zusammenhang mit den 2 und 3 beschriebenen Effekten
zeigt der Hologrammsicherheitsfaden 70 einen mit dem Farbkippeffekt
kombinierten holographischen Effekt.
-
In
den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist die optisch variable Schicht stets durch ein Dünnschichtelement
mit Farbkippeffekt gebildet. Die erfindungsgemäße Kombination aus optisch
variabler Schicht und semitransparenter Farbschicht ist jedoch nicht
auf solche Ausgestaltungen beschränkt, sondern kann ebenso bei
allen anderen Arten optisch variabler Schichten eingesetzt werden,
wie nachfolgend am Beispiel einer Flüssigkristallstruktur (8) und
einer diffraktiven Beugungsstruktur (9) gezeigt.
-
8 zeigt
den prinzipiellen Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements 90, bei
dem die optisch variable Schicht eine oder mehrere Schichten aus
flüssigkristallinem
Material enthält.
Dazu ist eine glatte Folie 92, beispielsweise eine PET-Folie
guter Oberflächenqualität, mit einer
absorbierenden, dunklen Untergrundschicht 94 versehen. Auf
diese Untergrundschicht 94 ist/sind eine oder mehrere Schicht/en 96-1, 96-2,
... 96-n aus einem cholesterischen flüssigkristallinen Material aufgebracht.
Zwischen den Flüssigkristallschichten
können
Alignmentschichten und/ oder Klebeschichten 98 vorgesehen
sein, die der Ausrichtung der Flüssigkristalle
in den Flüssigkristallschichten
bzw. der Verbindung der einzelnen flüssigkristallinen Schichten
und dem Ausgleich von Unebenheiten des Untergrunds dienen.
-
Ein
Teilbereich des Sicherheitselements 90 ist mit einer semitransparenten
Farbschicht 100 versehen. Die semitransparente Farbschicht
und die Flüssigkristallstruktur
sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass sie bei senkrechtem Betrachtungswinkel
im Wesentlichen denselben Farbeindruck hervorrufen. Beim Kippen
des Sicherheitselements 90 bietet die Flüssigkristallstruktur
dem Betrachter einen sich ändernden
Farbeindruck, während
der Farbeindruck des mit der Farbschicht 100 versehen Bereichs im
Wesentlichen konstant bleibt.
-
Bei
dem Sicherheitselement 110 der 9 ist die
optisch variable Schicht durch eine diffraktive Beugungsstruktur
gebildet, die bei Betrachtung unter vorbestimmten Betrachtungsbedingungen
einen bestimmten Farbeindruck bietet, auf den die semitransparente
Farbschicht abgestimmt ist.
-
Das
Sicherheitselement 110 enthält eine Basisfolie 112 und
eine aufgedruckte, geprägte
und gehärtete
UV-Lackschicht 114. Die Reliefstruktur der Lackschicht 114 ist
in einem nachfolgenden Bedampfungsschritt mit einer dünnen reflektierenden
Metallschicht 116 oder einer dielektrischen Schicht versehen,
so dass je nach Prägung
eine diffraktive Beugungsstruktur mit den gewünschten Eigenschaften entsteht.
Beispielsweise kann die Beugungsstruktur bei diffuser Beleuchtung
rotes Licht in eine vorbestimmte Betrachtungsrichtung 120 beugen.
Zur Illustration ist in der Figur eine schräge Betrachtungsrichtung 120 mit
einem Betrachtungswinkel von 60° zur Senkrechten
gezeigt.
-
In
einem Teilbereich ist die diffraktive Beugungsstruktur mit einer
semitransparenten Farbschicht 118 versehen, wobei die semitransparente Farbschicht 118 und
die Beugungsstruktur so aufeinander abgestimmt sind, dass sie bei
Betrachtung aus der vorbestimmten Betrachtungsrichtung 120 im
We sentlichen denselben Farbeindruck hervorrufen. Im Ausführungsbeispiel
ist die semitransparente Farbschicht 118 so gewählt, dass
sie bei diffuser Beleuchtung ebenfalls rotes Licht in die Betrachtungsrichtung 120 reflektiert.
-
Das
Sicherheitselement 110 der 9 zeigt dem
Betrachter bei senkrechter Betrachtung zunächst zwei verschiedene Farbeindrücke. Beim
Kippen des Sicherheitselements gleichen sich die Farbeindrücke des
mit der Farbschicht bedeckten und des unbedeckten Bereichs an, bis
sie aus der vorbestimmten Betrachtungsrichtung 120 praktisch übereinstimmen.
Durch eine geeignete Gestaltung der diffraktiven Beugungsstruktur
kann ein sehr enger Winkelbereich für die Übereinstimmung der Farbeindrücke eingestellt
werden, so dass ein charakteristischer und schwer nachzuahmender
Farbeffekt entsteht.
-
Selbstverständlich können neben
den in den vorstehenden Ausführungsbeispielen
beschriebenen Schichten weitere Schichten vorhanden sein, die hier jedoch
aus Gründen
der Übersichtlichkeit
weggelassen wurden. So können
die vorstehenden Schichtaufbauten Schutzschichten aufweisen, die beispielsweise
durch eine Kunststoffschicht oder -folie gebildet werden. Darüber hinaus
können
die einzelnen Schichten der Sicherheitselemente, insbesondere die
optisch variable Schicht und die semitransparente Farbschicht, über weitere
transparente Schichten beabstandet sein oder auf unterschiedlichen
Seiten einer transparenten Trägerfolie
vorliegen.