DE102007020026A1

DE102007020026A1 - Sicherheitspapier mit Durchsichtssicherheitselement

Info

Publication number: DE102007020026A1
Application number: DE102007020026A
Authority: DE
Inventors: Marius Dr. Dichtl; Michael Dr. Rahm; Tina Clausnitzer; Thomas KÄMPFE; Ernst-Bernhard Dr. Kley
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2007-11-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitspapier (10) mit einem über einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung (12) des Sicherheitspapiers angeordneten Durchsichtssicherheitselement (14), das eine transparente oder zumindest transluzente Merkmalsschicht (20) mit einer ersten (22) und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (24) enthält, so dass Objekte (T) sowohl von der Seite der ersten Oberfläche (22) her als auch von der Seite der zweiten Oberfläche (24) her durch das Durchsichtssicherheitselement hindurch betrachtet werden können. Erfindungsgemäß weist dabei zumindest eine der gegenüberliegenden Oberflächen der Merkmalsschicht (20) einen oder mehrere optisch wirksame Motivbereiche in Form von Zeichen, Mustern oder Codierungen auf, und sind die Motivbereiche aus achromatischen Mikrostrukturen gebildet, die ein je nach Betrachtungsseite unterschiedliches, winkelabhängiges Transmissions- und Reflexionsverhalten (26, 28, 30, 32) aufweisen, so dass durch das Durchsichtssicherheitselement (14) hindurch betrachtete Objekte (T) von der Seite der ersten Oberfläche (22) her und von der Seite der zweiten Oberfläche (24) her unterschiedliche Erscheinungsbilder zeigen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitspapier mit einem über einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung des Sicherheitspapiers angeordneten Durchsichtssicherheitselement, das eine transparente oder zumindest transluzente Merkmalsschicht mit einer ersten und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche enthält, so dass Objekte sowohl von der Seite der ersten Oberfläche her als auch von der Seite der zweiten Oberfläche her durch das Durchsichtssicherheitselement hindurch betrachtet werden können. Die Erfindung betrifft ferner ein Sicherheitselement für Sicherheitspapiere und Wertdokumente sowie ein Verfahren zur Echtheitsprüfung eines transparenten oder transluzenten Sicherheitselements.
Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, oder auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit des Datenträgers gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Die Sicherheitselemente können beispielsweise in Form eines in eine Banknote eingebetteten Sicherheitsfadens, eines Aufreißfadens für Produktverpackungen, eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens oder eines selbsttragenden Transferelements ausgebildet sein, wie einem Patch oder einem Etikett, das nach seiner Herstellung auf ein Wertdokument aufgebracht wird.
Eine besondere Rolle spielen dabei Sicherheitselemente mit betrachtungswinkelabhängigen Effekten, da diese selbst mit modernsten Kopiergeräten nicht reproduziert werden können. Die Sicherheitselemente werden dazu mit optisch variablen Elementen ausgestattet, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln und beispielsweise je nach Betrachtungswinkel einen anderen Farbeindruck und/oder ein anderes graphisches Motiv zeigen.
Zu diesem Zweck werden Sicherheitselemente oft mit Sicherheitsmerkmalen in Form beugungsoptisch wirksamer Mikro- oder Nanostrukturen ausgestattet, wie etwa mit Prägehologrammen oder anderen hologrammähnlichen Beugungsstrukturen. Solche beugungsoptische Strukturen für ein Durchsichtssicherheitselement sind etwa in der Druckschrift WO 2004/057382 A1 beschrieben. Die optische Wirksamkeit von Hologrammen und hologrammartigen Beutungsstrukturen beruht nicht zuletzt auf der Farbaufspaltung beim Einfall polychromatischen Lichts auf die Beugungsstruktur. Das resultierende Farbspiel ist in den letzten Jahren allerdings so alltäglich geworden, dass seine Wirkung als attraktives Sicherheitsmerkmal bereits deutlich nachlässt. Der charakteristische visuelle Effekt wird von den Betrachtern vielfach nicht mehr als Sicherheitsmerkmal, sondern lediglich als Designvariante wahrgenommen, wodurch der Nutzen dieser Sicherheitsmerkmale für den Fälschungsschutz reduziert wird. Darüber hinaus lassen sich die beugungsoptisch erzeugten Bild- oder Farbeindrücke oft nur aus gewissen Betrachtungsrichtungen und bei guten Lichtverhältnissen vollständig und scharf erkennen. Insbesondere ist die Erkennbarkeit holographischer Motive bei schlechten Lichtverhältnissen, wie etwa bei diffuser Beleuchtung, oft stark eingeschränkt.
Ein anderes optisch variables Sicherheitselement ist in der Druckschrift DE 42 36 563 A1 beschrieben. Die DE 42 36 563 A1 offenbart einen Antikopierfilm, der aus einem transparenten Material mit einer Vielzahl von zueinander beabstandet angeordneten, nicht transparenten Bereichen besteht, die so angeordnet sind, dass der Antikopierfilm aus einem vorbestimmten Sichtwinkel betrachtet im Wesentlichen durchsichtig ist. Dadurch können graphische oder alphanumerische Informationen eines Dokuments bei der in Kopiergeräten vorliegenden senkrechten Blickrichtung verdeckt, unter anderen Blickwinkeln jedoch sichtbar gemacht werden.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitspapier der eingangs genannten Art mit hoher Fälschungssicherheit anzugeben, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll ein Sicherheitspapier mit neuartigen optisch variablen Effekten geschaffen werden, das zur Echtheitsprüfung keine besonderen Beleuchtungsbedingungen, wie etwa Beleuchtung mit kohärentem oder monochromatischem Licht, erfordert.
Diese Aufgabe wird durch das Sicherheitspapier mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein Sicherheitselement für Sicherheitspapiere oder Wertdokumente sowie ein Verfahren zur Echtheitsprüfung eines transparenten oder transluzenten Sicherheitselements sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung ist bei einem gattungsgemäßen Sicherheitspapier vorgesehen, dass

– zumindest eine der gegenüberliegenden Oberflächen der Merkmalsschicht einen oder mehrere optisch wirksame Motivbereiche in Form von Zeichen, Mustern oder Codierungen aufweist,
– die Motivbereiche aus achromatischen Mikrostrukturen gebildet sind, die ein je nach Betrachtungsseite unterschiedliches, winkelabhängiges Transmissions- und Reflexionsverhalten aufweisen,

Die Echtheit eines mit einem derartigen Durchsichtssicherheitselement ausgestatteten Sicherheitspapiers kann leicht dadurch überprüft werden, dass ein Testobjekt von gegenüberliegenden Seiten durch das Sicherheitselement hindurch betrachtet wird und das beobachtete Erscheinungsbild des Testobjekts mit einem erwarteten, für beide Seiten unterschiedlichen Erscheinungsbild verglichen wird. Herkömmliche Sicherheitselemente mit optisch variablen Effekten werden dagegen stets nur in einer bestimmten Orientierung benutzt, so dass bei der Prüfung stets eine bestimmte Seite des Elements dem zu betrachtenden Objekt, die andere Seite dem Betrachter zugewandt ist. Die erfindungsgemäße Gestaltung, nach der das unterschiedliche Erscheinungsbild eines Testobjekts von beiden Seiten eines Durchsichtsicherheitselements her für die Echtheitsprüfung genutzt wird, weist demgegenüber eine erhöhte Fälschungssicherheit, eine einfache Erkennbarkeit der neuen Effekte und eine große Designvielfalt für die Ausgestaltung der optischen Effekte auf, wie nachfolgend genauer erläutert.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht das unterschiedliche Erscheinungsbild der Objekte bei Betrachtung von gegenüberliegenden Seiten in einer vollständigen Sichtbarkeit bzw. einer nur teilweisen Sichtbarkeit oder sogar Unsichtbarkeit der Objekte in bestimmten Winkelbereichen. Insbesondere sind durch das Durchsichtssicherheitselement betrachtete Objekte von der Seite der ersten Oberfläche her nur aus einem ersten Betrachtungswinkelbereich vollständig sichtbar, und sind von der Seite der zweiten Oberfläche her nur aus einem zweiten Betrachtungswinkelbereich vollständig sichtbar, während sie außerhalb des ersten bzw. zweiten Betrachtungswinkelbereichs nicht oder nur teilweise sichtbar sind. Der erste und der zweite Betrachtungswinkelbereich sind dabei erfindungsgemäß verschieden.
Die Unsichtbarkeit von Objekten in bestimmten Winkelbereichen kann beispielsweise von Retroreflexion in den achromatischen Mikrostrukturen herrühren, wie weiter unten im Detail erläutert. Werden die retroreflektierenden Mikrostrukturen nicht flächendeckend, sondern mit einer geringeren Flächendichte angeordnet, ergibt sich eine nur teilweise Sichtbarkeit der Objekte. Derselbe Effekt kann dadurch erzielt werden, dass die achromatischen Mikrostrukturen in Teilbereichen lichtdurchlässig ausgebildet sind. Beispielsweise können anstelle von Pyramiden, die zur Unsichtbarkeit von Objekten aus bestimmten Winkelbereichen führen, Pyramidenstümpfe verwendet werden, die an den abgeschnittenen Spitzen Licht durchlassen, so dass die Objekte teilweise sichtbar bleiben. Wie unmittelbar einsichtig, kann die Helligkeit der Objekte über die Größe der abgeschnittenen Spitze relativ zur Pyramidengröße oder die Flächendichte der Mikrostrukturen fast stufenlos gewählt werden. Eine weitere Möglichkeit, eine nur teilweise Sichtbarkeit der Objekte zu erreichen, besteht darin, verschiedene achromatische Mikrostrukturen miteinander im selben Motivbereich zu kombinieren.
Der einfacheren Darstellung halber wird nachfolgend meist von der vollständigen Sichtbarkeit innerhalb der ersten und zweiten Betrachtungswinkelbereiche und der vollständigen Unsichtbarkeit außerhalb der ersten und zweiten Betrachtungswinkelbereiche gesprochen. Es versteht sich jedoch, dass die vollständige Unsichtbarkeit jeweils durch eine nur teilweise Sichtbarkeit ersetzt werden kann, wie oben geschildert.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass durch das Durchsichtssicherheitselement betrachtete Objekte von der Seite der ersten Oberfläche her aus allen Betrachtungswinkeln vollständig sichtbar sind, während sie von der Seite der zweiten Oberfläche her nur aus bestimmten Betrachtungswinkeln vollständig sichtbar sind. Beispielsweise können die von der Seite der zweiten Oberflä che her betrachteten Objekte in einem Betrachtungswinkelbereich ±Δφ um die Oberflächennormale nicht oder nur teilweise sichtbar sein. Allgemeiner können die von der Seite der zweiten Oberfläche her betrachteten Objekte in einem Betrachtungswinkelbereich ΔΦ um eine vorgewählte, bei der Herstellung des Sicherheitselements einstellbare Bezugsrichtung nicht oder nur teilweise sichtbar sein. Die Betrachtungswinkelbereiche ±Δφ oder ΔΦ sind im Allgemeinen Funktionen des Azimutwinkels, die durch die Symmetrie der achromatischen Mikrostrukturen gegeben sind.
Die Mikrostruktur ist vorteilhaft aus einer im Wesentlichen flächendeckenden Kachelung aus einer Vielzahl gleichartiger Strukturelemente aufgebaut. Die typische Abmessung der Strukturelemente innerhalb der Ebene der Merkmalsschicht definiert dann eine charakteristische laterale Abmessung der Strukturelemente. Zweckmäßig weisen die Strukturelemente eine laterale Abmessung unterhalb des Auflösungsvermögens des bloßen Auges auf und sind daher ohne Hilfsmittel für den Betrachter nicht zu erkennen.
Die Anordnung der Strukturelemente kann streng periodisch sein, etwa in Form eines regelmäßigen Gitters oder kann auch nur lokal periodisch sein, beispielsweise in Form eines Gitters, das lokal regelmäßig aufgebaut ist, dessen Periodizitätsparameter sich jedoch mit dem Ort ändern. Derartige periodische Anordnungen sind einfach herzustellen, daher allerdings auch leichter nachzustellen.
Für die Strukturelemente kommen daher auch aperiodische Anordnungen in Betracht. Die Anordnung kann insbesondere quasiperiodisch sein, so dass sich Ausschnitte der Anordnung wiederholen, ohne dass die Anordnung insgesamt periodisch wäre. Ein Beispiel für eine derartige quasiperiodische Anordnung stellt die Penrose-Parkettierung der Ebene dar. Daneben kom men auch regellose Anordnungen, beispielsweise mit zufällig variierendem Abstand der Strukturelemente in Betracht. Ist die Flächendeckung, wie oben geschildert, nicht vollständig, so ergibt sich in der Regel eine nur teilweise Sichtbarkeit der Objekte aus bestimmten Betrachtungsrichtungen.
Mit Vorteil weisen die Strukturelemente eine laterale Abmessung unterhalb von 100 μm, vorzugsweise von unterhalb von 30 μm auf. Derart kleine Strukturelemente lassen sich aufgrund der mit der geringen Größe verbundenen geringen Profiltiefe gut in etablierter Folientechnologie herstellen.
Auf der anderen Seite weisen die Strukturelemente, um sicherzustellen, dass wellenlängenabhängige Lichtbeugungseffekte zu vernachlässigen sind und dass das einfallende Licht von den Strukturelementen ohne störende Farbeffekte achromatisch gebrochen bzw. reflektiert wird, eine laterale Abmessung oberhalb von etwa 3 μm auf. Vorzugsweise liegt die Abmessung im Bereich von etwa 5 μm bis etwa 30 μm.
Die Merkmalsschicht selbst weist zweckmäßig eine Dicke zwischen 5 μm und 50 μm, vorzugsweise von etwa 20 μm auf. Sie kann dann insbesondere problemlos als Abdeckfolie eines Durchsichtsfensters einer Banknote oder dergleichen eingesetzt werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Strukturelemente zumindest eines der Motivbereiche durch lang gestreckte, parallel ausgerichtete Keile gebildet, so dass eine Ackerfurchenstruktur entsteht. Als Keil im engeren Sinn wird dabei, wie in der Mathematik üblich, ein Polyeder bezeichnet, dessen Grundfläche ein Rechteck und dessen Seitenflächen je zwei gegenüberliegende gleichschenklige Dreiecke bzw. zwei gegenüberliegende Trapeze sind. Allgemein werden als Keile auch Polyeder bezeichnet, bei denen die Gleichschenkligkeit der zwei gegenüberliegenden Dreiecke nicht wesentlich ist. insbesondere soll der Begriff Keil im Rahmen der Erfindung auch verkippte Keilstrukturen bzw. asymmetrische Sägezahnstrukturen mit umfassen.
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung sind die Strukturelemente zumindest eines der Motivbereiche durch Pyramiden, insbesondere durch gerade Pyramiden und/oder reguläre Pyramiden gebildet. Als Pyramide wird dabei, wie in der Mathematik üblich, ein Polyeder bezeichnet, dessen Grundfläche ein Vieleck ist und dessen Seitenflächen Dreiecke sind, die in einem Punkt, der Spitze der Pyramide, zusammenlaufen. Bei geraden Pyramiden ist der Fußpunkt des Lotes von der Spitze auf die Grundfläche auch deren Mittelpunkt. Eine Pyramide wird dann als regulär bezeichnet, wenn die Grundfläche ein regelmäßiges Vieleck ist. Bei einer flächendeckenden Kachelung des Motivbereichs mit derartigen Pyramiden gibt die oben angesprochene laterale Abmessung sowohl die charakteristische Abmessung der Pyramiden als auch den Abstand zweier benachbarter Pyramidenspitzen an.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Strukturelemente zumindest eines der Motivbereiche durch 3-seitige Pyramiden, bevorzugt durch 3-seitige reguläre Pyramiden und besonders bevorzugt durch Würfeleckstrukturen mit drei aufeinander senkrecht stehenden Seitenflächen gebildet. Würfeleckstrukturen stellen einen Spezialfall 3-seitiger Pyramiden mit aufeinander senkrecht stehenden Seitenflächen dar, den man beispielsweise dadurch enthält, dass ein Eck eines Würfels durch einen ebenen Schnitt abgetrennt wird. Bei einem bezüglich der Raumdiagonalen des Würfels symmetrischen Schnitt ist die Grundfläche der Würfeleckstruktur ein gleichseitiges Dreieck, es handelt sich dann um eine 3-seitige reguläre, gerade Pyramide. Nicht symmetrische Schnitte führen zu allgemeinen 3-seitigen Pyrami den und entsprechen gekippten Würfeleckstrukturen. Der Winkel der Pyramidenspitze der Würfeleckstrukturen kann auch um einige Grad variiert werden, um den Winkelbereich mit der weiter unten beschriebenen Totalreflexion zu vergrößern oder verkleinern. Der ausfallende Lichtstrahl läuft dann allerdings nach der Rückreflexion nicht mehr genau entlang der Richtung des einfallenden Lichtstrahls.
In weiteren ebenfalls zweckmäßigen Ausgestaltungen sind die Strukturelemente zumindest eines der Motivbereiche durch Pyramidenstümpfe oder Keile gebildet. Ein Pyramidenstumpf ist eine Pyramide, deren Spitze durch eine Ebene parallel zur Grundfläche abgeschnitten ist. Die Pyramiden können dabei insbesondere in der oben genannten Weise näher ausgebildet sein. Keile sind, wie oben erläutert, Polyeder mit einem Rechteck als Grundfläche und zwei gegenüberliegenden gleichschenkligen oder nicht gleichschenkligen Dreiecken bzw. Trapezen als Seitenflächen. Bei den jetzt betrachteten Ausgestaltungen sind die Keile nicht lang gestreckt, vielmehr sind Länge und Breite der Grundfläche von derselben Größenordnung und weisen typischerweise ein Längenverhältnis zwischen 1:1 und 4:1 auf. Die gegenüberliegenden Dreiecke sind in der Regel zueinander geneigt, so dass die Keile die Form eines Hausdachs zeigen.
Benachbarte Strukturelemente müssen jedoch nicht nur direkt aneinander angrenzend angeordnet werden. Vielmehr können sich die Strukturelemente und unstrukturierte Oberflächenbereiche abwechselnd aneinanderreihen, indem beispielsweise zwischen benachbarten Strukturelementen kleine ebene Flächen freigelassen werden. Die Abmessungen der unstrukturierten Oberflächenbereiche liegt hierbei typischerweise in der Größenordnung eines Strukturelementes. Hierdurch lassen sich mit den Mikrostrukturen auch Graustufenbereiche innerhalb des Sicherheitselements erzeugen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen sogar beide der gegenüberliegenden Oberflächen der Merkmalsschicht einen oder mehrere optisch wirksame Motivbereiche in Form von Zeichen, Mustern oder Codierungen auf. Die auf gegenüberliegenden Oberflächen angeordneten Motivbereiche können überlappen, bevorzugt sind jedoch Gestaltungen, bei denen die auf gegenüberliegenden Oberflächen angeordneten Motivbereiche einander nicht überlappen.
Ordnet man Mikrostrukturen, in denen sich die Strukturelemente und unstrukturierte Oberflächenbereiche abwechselnd aneinanderreihen, auf gegenüberliegenden Oberflächen der Merkmalsschicht passergenau übereinander an, so dass jeweils strukturierte Bereiche auf einer Oberfläche mit unstrukturierten Bereichen auf der gegenüberliegenden Oberfläche zusammenfallen, so erhält man einen semitransparenten Flächenabschnitt. Damit lassen sich auch auf Auf diese Weise lassen sich – mit den Mikrostrukturen auch Graustufenbereiche innerhalb des Sicherheitselements erzeugen.
In einer vorteilhaften Erfindungsvariante ist die den Motivbereichen jeweils gegenüberliegende Oberfläche der Merkmalsschicht eben und unstrukturiert ausgebildet. In anderen ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvarianten kann die einem Motivbereich gegenüberliegende Oberfläche der Merkmalsschicht auch mit bezugsrichtungsverändernden Teilbereichen mit einer charakteristischen Oberflächenneigung versehen sein. Unter Bezugsrichtung wird dabei diejenige Betrachtungsrichtung verstanden, um die in einem bestimmten Betrachtungswinkelbereich herum die Objekte nicht oder nur teilweise sichtbar sind. Ist die einem Motivbereich gegenüberliegende Oberfläche der Merkmalsschicht eben und unstrukturiert, so ist diese Bezugsrichtung in der Regel durch die Oberflächennormale gegeben. Durch Belegung der gegenüberliegenden Oberfläche mit Teilbereichen mit einer charakteristischen Oberflächenneigung lassen sich jedoch auch andere Bezugsrichtungen einstellen.
Beispielsweise kann die gegenüberliegende Oberfläche mit einer Mikro-Sägezahnstruktur versehen sein. Wie weiter unter genauer erläutert, kann durch eine solche Sägezahnstruktur die Bezugsrichtung, um die Objekte bei Durchsicht durch das Sicherheitselement unsichtbar bleiben, gezielt eingestellt werden. Vorzugsweise liegt die laterale Abmessung der Strukturelemente der Mikro-Sägezahnstruktur unterhalb von 100 μm, insbesondere unterhalb von 30 μm und besonders bevorzugt bei etwa 5 μm bis etwa 30 μm. Die Strukturelemente der Mikro-Sägezahnstruktur können dieselbe oder auch eine andere Periodizität und Anordnung als die Strukturelemente der Mikrostruktur aufweisen.
In vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung können der Kippwinkel und/oder der Azimutwinkel der Mikro-Sägezahnstruktur in der Fläche der Merkmalsschicht variieren. Der Azimutwinkel gibt dabei die Orientierung der Sägezahnstruktur in der Fläche der Merkmalsschicht relativ zu einer vorgewählten Referenzrichtung an. Durch diese Maßnahmen können unterschiedliche Bereiche des Sicherheitselements mit unterschiedlichen Sichtbarkeitsbedingungen für die betrachten Objekte geschaffen werden.
Die Motivbereiche der Merkmalsschicht sind mit Vorteil durch Prägungen in einer Lackschicht, insbesondere einer UV-gehärteten Lackschicht, gebildet. Dazu wird beispielsweise eine Kunststofffolie mit einer UV-härtenden Lackschicht beschichtet, das gewünschte Relief nach einer optionalen Vorhärtung der Lackschicht eingeprägt und die Lackschicht dann durch Beaufschlagung mit UV-Strahlung ausgehärtet. Neben dem Prägen in UV-härtbaren Lack kommen selbstverständlich auch andere an sich bekannte Verfahren, wie etwa das Thermoplasten-Prägen, infrage.
Neben farblosen Lackschichten können auch gefärbte Lackschichten verwendet werden, um dem im Wesentlichen transparenten oder transluzenten Sicherheitselement eine Farbwirkung zu verleihen.
Um zugleich Schutz vor Verschmutzung und vor Abformung der Mikrostruktur zu bieten, ist eine mit Motivbereichen versehene Oberfläche der Merkmalsschicht vorteilhaft mit einer transparenten oder transluzenten Folie verklebt. Die Motivbereiche selbst können dabei klebstofffrei bleiben, um eine ausreichend große Brechzahldifferenz zwischen der Mikrostruktur und dem umgebenden Material (Luft) zu gewährleisten. Alternativ können in den Motivbereichen auch nur die Spitzen der die Mikrostruktur aufbauenden Strukturelemente verklebt sein. Die Merkmalsschicht kann auch mit einem Klebstoff mit der Folie verklebt sein, dessen Brechungsindex sich deutlich von dem Brechungsindex der Merkmalsschicht unterscheidet. Auch dadurch wird eine ausreichend große Brechzahldifferenz zwischen Mikrostruktur und dem umgebenden Material sichergestellt. Auch hier können neben farblosen Folien auch im Wesentlichen transparente oder transluzente gefärbte Folien verwendet werden, um dem Sicherheitselement eine Farbwirkung zu verleihen.
Eine weitere Möglichkeit, die Mikrostruktur vor Verschmutzung und Abformung zu schützen, besteht darin, zumindest einen Motivbereich mit einem hochbrechenden Material auszugießen. Auch das Vergussmaterial kann farblos oder gefärbt sein, solange es nur im Wesentlichen transparent oder transluzent ist.
Das Durchsichtssicherheitselement enthält in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ein transparentes oder zumindest transluzentes Dünnschichtelement mit Farbkippeffekt, das zumindest einen der Motivbereiche überlappt. Das Dünnschichtelement kann dabei auf derselben Seite der Merkmalsschicht wie ein überlappender Motivbereich oder auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet sein. Das Dünnschichtelement kann dabei auf der Merkmalsschicht selbst oder auf einer mit der Merkmalsschicht verklebten Folie angeordnet sein. Das Dünnschichtelement kann sogar an einer anderen Stelle des Sicherheitspapiers aufgebracht sein, so dass die Kombinationswirkung erst durch einen Faltvorgang des Sicherheitspapiers entsteht, bei dem das Durchsichtssicherheitselement auf dem Dünnschichtelement zu liegen kommt. In allen Gestaltungen lassen sich die angesprochenen Sichtbarkeitseffekte vorteilhaft mit kippwinkelabhängigen Farbeffekten verknüpfen, wie weiter unten genauer beschrieben.
Der Farbkippeffekt kann alternativ auch durch Flüssigkristalle erzeugt werden, die in Form einer Lackschicht auf die Merkmalsschicht aufgebracht werden. Dabei wird bevorzugt eine Kombination von zwei Schichten übereinander verwendet, wobei eine Schicht linksdrehende und eine Schicht rechtsdrehende Flüssigkristalle aufweist, wodurch ein stärkerer Farbeffekt – auch bei weißer Unterlage – erzielt wird.
In weiteren vorteilhaften Gestaltungen sind die Motivbereiche mit metallisierten Bereichen in Form von Mustern, Zeichen oder Codierungen oder mit holographischen oder hologrammähnlichen Beugungsstrukturen kombiniert. Darüber hinaus kann das Durchsichtssicherheitselement mit weiteren Sicherheitsmerkmalen, wie eingearbeiteten magnetischen Stoffen, gezielt eingestellter Leitfähigkeit, Farbkippeffekten, gefärbtem Prägelack und dergleichen, versehen sein.
Bevorzugt kann das Durchsichtssicherheitselement – zumindest teilflächig – auf einer oder beiden Oberflächen direkt bedruckt sein. Bei Betrachtung von der bedruckten Seite wird der Aufdruck unter allen Betrachtungswinkeln erkannt, während die Erkennbarkeit von der anderen Seite von den Mikrostrukturen abhängt. Besonders bevorzugt erfolgt die Bedruckung auf der Seite der Mikrostruktur, auf der aufgeklebten Folie oder im Falle ausgegossener Strukturen auf derjenigen Seite mit dem kleineren Brechungsindex.
Die Erfindung enthält auch ein Sicherheitselement für Sicherheitspapiere oder Wertdokumente, das eine transparente oder zumindest transluzente Merkmalsschicht mit einer ersten und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche enthält, so dass Objekte sowohl von der Seite der ersten Oberfläche her, als auch von der Seite der zweiten Oberfläche her durch das Sicherheitselement hindurch betrachtet werden können. Erfindungsgemäß weisen dabei beide der gegenüberliegenden Oberflächen der Merkmalsschicht einen oder mehrere optisch wirksame Motivbereiche in Form von Zeichen, Mustern oder Codierungen auf. Die Motivbereiche sind aus achromatischen Mikrostrukturen gebildet, die ein je nach Betrachtungsseite unterschiedliches, winkelabhängiges Transmissions- und Reflexionsverhalten aufweisen, so dass durch das Sicherheitselement hindurch betrachtete Objekte von der Seite der ersten Oberfläche her und von der Seite der zweiten Oberfläche her unterschiedliche Erscheinungsbilder zeigen.
Mit Vorteil ist das Sicherheitselement dabei in der oben genauer beschriebenen Art weiter ausgestaltet. Das Sicherheitselement kann insbesondere ein in ein Sicherheitspapier oder ein Wertdokument auf- oder einbringbares Durchsichtssicherheitselement, ein in ein Sicherheitspapier oder ein Wertdokument einbringbarer, beidseitig zugänglicher Sicherheitsfaden oder ein einbringbares, beidseitig zugängliches breites Sicherheitsband sein.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Echtheitsprüfung eines transparenten oder transluzenten Sicherheitselements mit einander gegenüberliegenden Seiten, bei dem

– ein zu betrachtendes Testobjekt gewählt wird, und ein erwartetes, unterschiedliches Erscheinungsbild des Testobjekts bei Betrachtung durch das Sicherheitselement von gegenüberliegenden Seiten her festgelegt wird,
– das Testobjekt von gegenüberliegenden Seiten durch das Sicherheitselement betrachtet wird,
– das jeweilige Erscheinungsbild des Testobjekts erfasst und mit dem erwarteten Erscheinungsbild verglichen wird, und
– die Echtheit des Sicherheitselements anhand des Vergleichs des erfassten mit dem erwarteten Erscheinungsbild beurteilt wird.

In einer vorteilhaften Verfahrensvariante wird das Sicherheitselement zur Betrachtung jeweils mit gegenüberliegenden Seiten auf das Testobjekt aufgelegt.
Als erwartetes Erscheinungsbild kann insbesondere festgelegt werden, dass das Testobjekt von der ersten Seite her nur aus einem ersten Betrachtungswinkelbereich sichtbar ist, und von der zweiten Seite her nur aus einem zweiten Betrachtungswinkelbereich sichtbar ist, dass das Testobjekt außerhalb des ersten bzw. zweiten Betrachtungswinkelbereichs nicht sichtbar ist, und dass der erste und der zweite Betrachtungswinkelbereich verschieden sind.
Bevorzugt wird dabei festgelegt, dass das Testobjekt von der ersten Seite her aus allen Betrachtungswinkeln sichtbar ist und von der zweiten Seite her nur aus bestimmten Betrachtungswinkeln sichtbar ist. Insbesondere kann festgelegt werden, dass das von der zweiten Seite her betrachtete Testobjekt in einem bestimmten Betrachtungswinkelbereich ±Δφ um die Oberflächennormale nicht sichtbar ist, oder allgemeiner, dass das von der zweiten Seite her betrachtete Testobjekt in einem bestimmten Betrachtungswinkelbereich ΔΦ um eine vorgewählte Bezugsrichtung nicht sichtbar ist.
Ist das Durchsichtssicherheitselement – zumindest teilflächig – auf einer oder beiden Oberflächen direkt bedruckt, kann das Testobjekt entfallen. Das transparente oder transluzente Sicherheitselement kann in diesem Fall vor einem normalen Hintergrund betrachtet werden, da der Effekt der unterschiedlichen winkelabhängigen Durchsicht bereits bei Betrachten der beiden gegenüberliegenden Oberflächen erkennbar ist.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Zur besseren Anschaulichkeit wird in den Figuren auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Darstellung verzichtet.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem Durchsichtsbereich, über dem ein erfindungsgemäßes Durchsichtssicherheitselement angeordnet ist,
2 in (a) und (b) Skizzen zur Erläuterung der verschiedenen Betrachtungswinkelbereiche bei Auflegen des Durchsichtssi cherheitselements der 1 in verschiedenen Orientierungen auf ein Testobjekt,
3 ein Durchsichtssicherheitselement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit symmetrischen Würfeleckstrukturen, wobei (a) eine Aufsicht auf die Mikrostruktur und (b) eine perspektivische Ansicht der Mikrostruktur zeigt,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Durchsichtssicherheitselements in perspektivischer Ansicht,
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Durchsichtssicherheitselements, (a) in perspektivischer Ansicht und (b) im Querschnitt,
6 in (a) und (b) die Sichtbarkeitsverhältnisse eines Testobjekts bei Auflegen des Durchsichtssicherheitselements der 5 in verschiedenen Orientierungen,
7 in (a) und (b) schematisch den Strahlengang in einer erfindungsgemäßen Merkmalsschicht zur Erläuterung der auftretenden optischen Effekte,
8 bis 10 Durchsichtssicherheitselemente nach weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung,
11 ein Durchsichtssicherheitselement mit einer Mikro-Sägezahnstruktur nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
12 bis 14 Durchsichtssicherheitselemente nach weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung, bei denen achromatische Mikrostrukturen mit Dünnschichtelementen mit Farbkippeffekt kombiniert sind,
15 ein erfindungsgemäßes Durchsichtssicherheitselement mit Würfeleckstrukturen und einem Mikro-Bildmotiv,
16 in (a) eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Durchsichtssicherheitselement, bei dem die Merkmalsschicht in einen Bildmotivbereich und einen Hintergrundbereich aufgeteilt ist, in (b) einen Querschnitt entlang der Linie B-B von (a), und in (c) und (d) den Bildeindruck bei Auflegen des Sicherheitselements in verschiedenen Orientierungen auf eine Druckfläche,
17 eine Darstellung wie in 16 für ein Durchsichtssicherheitselement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,
18 in (a) eine Aufsicht auf ein Durchsichtssicherheitselement, das vier verschieden gestaltete Teilbereiche aufweist, in (b) und (c) Querschnitte durch jeweils zwei Teilbereiche entlang der Linie B-B bzw. entlang der Linie C-C von (a), und in (d) bis (g) den Bildeindruck bei senkrechter und gekippter Betrachtung bei Auflegen des Sicherheitselements in verschiedenen Orientierungen auf eine Druckfläche, und
19 und 20 weitere erfindungsgemäße Durchsichtssicherheitselemente, bei denen achromatische Mikrostrukturen mit Mikro-Sägezahnstrukturen kombiniert sind.
Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel einer Banknote erläutert. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die in einem Teilbereich der Note einen Durchsichtsbereich 12 enthält. Der Durchsichtsbereich 12 kann beispielsweise eine durchgehende Öffnung oder ein transparenter Fensterbereich der Banknote 10 sein. In oder über diesem Durchsichtsbereich 12 ist ein erfindungsgemäßes Durchsichtssicherheitselement 14 angeordnet, so dass Objekte von beiden Seiten der Banknote her durch das Durchsichtssicherheitselement 14 hindurch betrachtet werden können.
Das Durchsichtssicherheitselement 14 weist eine transparente Merkmalsschicht 20 mit einer ersten Oberfläche 22 und einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 24 auf, wie in 2 gezeigt. Das Durchsichtssicherheitselement 14 bzw. die Banknote mit dem Durchsichtssicherheitselement können nun in zwei verschiedenen Orientierungen auf ein Testobjekt T gelegt werden.
In der ersten Orientierung, die in 2(a) gezeigt ist, ist die erste Oberfläche 22 der Merkmalsschicht 20 dem Betrachter B zugewandt, die zweite Oberfläche 24 dem Testobjekt T. In der in 2(b) gezeigten Orientierung ist das Durchsichtssicherheitselement 14 umgedreht, so dass die erste Oberfläche 22 der Merkmalsschicht 20 dem Testobjekt T zugewandt ist und die zweite Oberfläche 24 dem Betrachter B. Das Prinzip der Erfindung beruht nun darauf, dass sich das Erscheinungsbild des Testobjekts T in den beiden Orientierungen für den Betrachter B nachprüfbar unterscheidet.
Die zugrunde liegenden optischen Effekte beruhten dabei allein auf Lichtbrechung und Totalreflexion in der Merkmalsschicht 20 und können durch lichtbeugende Strukturen nicht nachgestellt werden. Für die Echtheitsprüfung ist weder kohärentes noch monochromatisches Licht erforderlich, so dass sie bei ambienten Beleuchtungsbedingungen und auch bei schlechten Lichtverhältnissen durchgeführt werden kann.
Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich die beiden Orientierungen des Durchsichtssicherheitselements 14 durch verschiedene Sichtbarkeits-Winkelbereiche für das Testobjekt T. So ist das Testobjekt T in der ersten Orientierung der 2(a) nur aus einem ersten Betrachtungswinkelbereich 26 sichtbar. Aus anderen Betrachtungswinkeln, wie etwa aus der Betrachtungsrichtung 28, ist das Testobjekt dagegen unsichtbar. Bei umgekehrter Orientierung des Durchsichtssicherheitselements 14 ist das Testobjekt T nur aus einem zweiten Betrachtungswinkelbereich 30 sichtbar, wie in 2(b) gezeigt. Aus anderen Betrachtungswinkeln, wie etwa aus der Betrachtungsrichtung 32, ist das Testobjekt T unsichtbar.
Wie aus 2(b) ersichtlich, ist das Testobjekt T insbesondere in dem Betrachtungswinkelbereich um die Oberflächennormale n → herum, also bei Betrachtung im Wesentlichen senkrecht von oben unsichtbar. Das Testobjekt gelangt erst bei schräger Betrachtung des Sicherheitselements, wie sie beispielsweise durch Kippen des Testobjekts 7 mit der aufgelegten Banknote 10 erreicht werden kann, in den Sichtbarkeitsbereich 30. Dagegen ist das Testobjekt T in der ersten Orientierung des Sicherheitselements (2(a)) bereits bei senkrechter Betrachtung sichtbar und wird erst bei großen Kippwinkeln unsichtbar. Diese unterschiedliche Sichtbarkeit kann leicht von jedermann überprüft und als Grundlage einer Echtheitsbewertung herangezogen werden.
Ein Durchsichtssicherheitselement mit derartigen Eigenschaften kann beispielsweise mithilfe achromatischer Mikrostrukturen aus einer Mehrzahl sogenannter Würfeleckstrukturen erzeugt werden. Bei einer Würfeleckstruktur handelt es sich um eine 3-seitige Pyramide mit aufeinander senkrecht stehenden Seitenflächen, wie sie beispielsweise durch Abtrennen eines Ecks eines Würfels durch einen ebenen Schnitt entsteht. Bei einem zur Raumdiagonalen des Würfels senkrechten Schnitt ist die Grundfläche der Würfeleckstruktur ein gleichseitiges Dreieck, sie bildet dann eine 3-seitige reguläre, gerade Pyramide. Nicht symmetrische Würfeleck-Schnitte führen zu allgemeinen 3-seitigen Pyramiden und entsprechen gekippten Würfeleckstrukturen.
3 zeigt ein Durchsichtssicherheitselement 40 nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung mit symmetrischen Würfeleckstrukturen 42. Dabei zeigt 3(a) eine Aufsicht auf die Mikrostruktur des Durchsichtssicherheitselements 40 und 3(b) eine perspektivische Ansicht der Mikrostruktur. Wie weiter unten erläutert, kann die Mikrostruktur mit einer Folie verklebt sein, vergossen sein oder mit weiteren Elementen kombiniert sein, die in 3 der übersichtlicheren Darstellung halber nicht dargestellt sind.
Wie am besten in der Aufsicht und der perspektivischen Ansicht der 3(a) und (b) zu erkennen, stellt jede der Würfeleckstrukturen 42 eine 3-seitige reguläre Pyramide mit Seitenflächen 42A, 42B und 42C und einem gleichseitigen Dreieck als Grundfläche dar. Die verschiedene Schraffur der Seitenflächen dient dabei nur der besseren Unterscheidbarkeit. Der mittlere Abstand benachbarter Pyramidenspitzen liegt im Ausführungsbeispiel unterhalb von 100 μm, also unterhalb des Auflösungsvermögens des bloßen Auges. Die Würfeleckstruktur erscheint dem Betrachter ohne Hilfsmittel daher als glatte, unstrukturierte Fläche.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Durchsichtssicherheitselements 140 in perspektivischer Ansicht. Die Strukturelemente 142 der Mikrostruktur des Sicherheitselements 140 sind hier durch Keile mit einer rechteckigen Grundfläche 144 und zwei gegenüberliegenden gleichschenkligen Dreiecken 146 bzw. Trapezen 148 als Seitenflächen gebildet. Das Rechteck 144 weist im Ausführungsbeispiel ein Seitenverhältnis von etwa 3:1 auf. Da die gegenüberliegenden Dreiecke 146 zueinander geneigt sind, kann die Form der Strukturelemente 142 auch als Hausdach-Struktur bezeichnet werden.
Ein weiteres besonders einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 5 dargestellt, wobei 5(a) das Durchsichtssicherheitselement in perspektivischer Ansicht und 5(b) im Querschnitt zeigt. 5 zeigt eine Merkmalsschicht 44 aus einem Kunststoffsubstrat 46, beispielsweise einer PET-Folie, und einer auf dem Kunststoffsubstrat 46 aufgebrachten und geprägten Lackschicht 48. Die Strukturelemente 45 der Mikrostruktur sind bei diesem Ausführungsbeispiel durch lang gestreckte, parallel ausgerichtete Keile gebildet, so dass insgesamt eine sogenannte Ackerfurchenstruktur entsteht. Zur Herstellung der Mikrostruktur wurde dabei zunächst eine UV-härtende Lackschicht auf das Substrat 46 aufgebracht, die gewünschte Reliefstruktur nach einer optionalen Vorhärtung in die Lackschicht geprägt und die Lackschicht dann durch Beaufschlagung mit UV-Strahlung ausgehärtet.
Die maßgeblichen Größen zur Definition der lateralen Abmessung der Mikrostruktur sind ebenfalls in 5(b) angegeben. Die Länge d, die sowohl den Abstand aufeinanderfolgender Keilspitzen als auch die Querabmessung der Keile angibt, liegt im Ausführungsbeispiel unterhalb von 100 μm, also unterhalb des Auflösungsvermögens bloßen Auges. Die Längsabmessung 1 der Keile kann deutlich größer sein und beispielsweise einige Millimeter betragen.
Da wellenlängenabhängige Lichtbeugungseffekte vernachlässigbar sein sollen, wird die Länge d zugleich größer als etwa 3 μm gewählt. Weiter wird berücksichtigt, dass Strukturtiefen h von mehr als 10 μm in herkömmlicher Folientechnologie nicht oder nur mit erhöhtem Aufwand hergestellt werden können. Die Länge d ist im Ausführungsbeispiel daher entsprechend gewählt und beträgt beispielsweise 10 μm. Der Winkel θ bezeichnet den Öffnungswinkel der projizierten Keilspitzen und beträgt für die gezeigte Mikrostruktur 90°. Die Gesamtdicke von Kunststofffolie 46, Lackschicht 48 und eventuellen Abdeckfolien beträgt typischerweise etwa 20 μm. Der Brechungsindex üblicher UV-Lackschichten liegt bei etwa n = 1,5, der Brechungsindex der umgebenden Luft bei n = 1,0.
Ist nun, wie in 6(a) dargestellt, die glatte Seite der Merkmalsschicht 44 eines Durchsichtssicherheitselements, wie beispielsweise des Sicherheitselements 40 der 3, dem Betrachter zugewandt und befindet sich das zu betrachtende Objekt T auf der strukturierten Seite, so existiert ein insbesondere vom Öffnungswinkel der Pyramidenspitzen abhängiger Winkelbereich ±Δφ um die Oberflächennormale n → der Merkmalsschicht 44, in dem das Objekt T für den Betrachter nicht sichtbar ist. Außerhalb dieses Bereichs, im Betrachtungswinkelbereich 50, ist das Objekt dagegen sichtbar.
Bei der in 6(b) gezeigten, umgekehrten Orientierung der Merkmalsschicht 44, bei der die strukturierte Seite dem Betrachter zugewandt ist und sich das zu betrachtende Objekt T auf der glatten Seite befindet, existiert dagegen kein Winkelbereich, aus dem das Objekt T unsichtbar ist. Es ist vielmehr im gesamten Halbraum 52 sichtbar.
Ohne an eine bestimmte Erklärung gebunden sein zu wollen, wird dieses Verhalten gegenwärtig mit Lichtbrechung und Totalreflexion in der Merkmalsschicht 44 erklärt, wie nachfolgend mit Bezug auf 7 ausgeführt. Der einfacheren Darstellung halber erfolgt die schematische Erläuterung der 6 und 7 anhand eines Querschnitts durch eine Ackerfurchenstruktur wie in 5(b), auch wenn der Strahlengang bei der Reflexion in der Würfeleckstruktur 40 der 3 in der Realität selbstverständlich in drei Dimensionen verläuft. Die qualitative Korrektheit der Erläuterung wird durch diese Vereinfachung jedoch nicht berührt.
Die Darstellung der 7(a) entspricht der in 6(a) gezeigten Orientierung der Merkmalsschicht 44, die Darstellung der 7(b) der in 6(b) gezeigten Orientierung. Ursache für die unterschiedlichen Reflexions- und Transmissionseigenschaften der Merkmalsschicht in den beiden Orientierungen ist nach gegenwärtigem Verständnis, dass im Fall der 6(a) und 7(a) vom Standpunkt des Beobachters B aus gesehen in einem gewissen Winkelbereich ±Δφ um die Oberflächennormale n → herum Totalreflexion auftritt. Diese ist in 7(a) anhand einiger Strahlverläufe innerhalb der Würfeleckstruktur illustriert. Insbesondere werden Strahlen 54, die fast senkrecht auf die Struktur auffallen, im Inneren in der Würfeleckstruktur mehrfach total reflektiert und schließlich zurückgeworfen.
Strahlen 56, die unter einem flacheren Winkel auf die Oberfläche der Merkmalsschicht auftreffen, überschreiten dagegen im Inneren der Würfeleckstruktur nirgends den Grenzwinkel für Totalreflexion und treten daher nach zweimaliger Brechung auf der gegenüberliegenden Seite aus der Struktur aus. Da im Winkelbereich ±Δφ die von oben, also von der Seite des Beobachters her, einfallende Strahlung vollständig reflektiert wird, kann wegen der Umkehrbarkeit des Strahlenganges von unten, also von der Seite des Objekts T her, kein Licht nach oben in den Winkelbereich ±Δφ eindringen. Das direkt unter der Merkmalsschicht liegende Objekt T ist aus diesem Winkelbereich daher unsichtbar.
Bei umgekehrter Orientierung des Durchsichtssicherheitselements 40 existiert dagegen kein Winkelbereich, in dem vom Betrachter B her gesehen, Reflexion erfolgt. Bei der Illustration der 7(b) durchdringen die einfallenden Strahlen 58 das Durchsichtssicherheitselement 40, so dass das direkt unter der Merkmalsschicht liegende Objekt T bei dieser Orientierung aus jedem Betrachtungswinkel des Halbraums 52 sichtbar ist.
Der genaue Strahlengang in einer dreidimensionalen Würfeleckstruktur und die genauen Winkelbereiche für Transmission und Reflexion können durch eine Raytracing-Analyse mithilfe eines Computers problemlos ermittelt werden.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, das in 8 illustriert ist, weist ein Durchsichtssicherheitselement 60 eine Merkmalsschicht 62 auf, die, wie oben beschrieben, auf zumindest einer Seite mit einer achromatischen Mikrostruktur 64, beispielsweise in Form von Würfeleckstrukturen, versehen ist. Die Merkmalsschicht 62 ist in Bereichen 66 außerhalb der Mikrostrukturen 64 mit einer zweiten transparenten Folie 68 verklebt (Bezugszeichen 70). Dadurch wird erreicht, dass die Mikrostrukturen 64 nicht offenliegen und daher nicht abgeformt werden können. Da die Mikrostrukturen 64 selbst nicht verklebt sind, wird im Bereich der Mikrostrukturen Luft zwischen die Merkmalsschicht 62 und die transparente Folie 68 eingeschlossen, so dass die für die optischen Effekte erforderliche Differenz der Brechungsindizes aufrechterhalten wird. Es versteht sich, dass die zusam menhängenden, unverklebten Mikrostrukturbereiche 64 nur so groß gewählt werden, dass insgesamt ein stabiler Folienverbund erzielt wird.
Alternativ kann zur Verklebung auch ein Klebstoff eingesetzt werden, dessen Brechungsindex deutlich, beispielsweise um 0,3 oder mehr, von dem Brechungsindex des UV-Lacks abweicht. In diesem Fall können auch die mit Mikrostrukturen 64 versehenen Bereiche verklebt werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Erzielung einer hohen Stabilität ist anhand des Durchsichtssicherheitselements der 9 illustriert. Dort wird für die Verklebung der zweiten Folie 68 ein Klebstoff 72 verwendet, dessen Brechungsindex genauso groß oder kleiner als der Brechungsindex der UV-Lack-Pyramiden ist. Die Verklebung erfolgt jedoch nur im Bereich der Spitzen 74 der Mikro-Pyramiden, so dass im überwiegenden Teil die erforderliche Brechzahldifferenz aufrechterhalten ist. Um eine solche Verklebung zu erreichen, kann beispielsweise eine Schicht eines UV-härtenden Klebstoffs 72 auf die Abdeckfolie 68 aufgedruckt werden, deren Schichtdicke bezogen auf die Tiefe h der Pyramidenstrukturen gering ist. Die bedruckte Abdeckfolie 68 wird dann mit der Merkmalsschicht 62 in Kontakt gebracht und die Klebstoffschicht 72 durch Bestrahlung mit UV-Licht gehärtet.
Gemäß der in 10 gezeigten weiteren Erfindungsvariante sind die Mikrostrukturen 82 eines Durchsichtssicherheitselements 80 mit einem hochbrechenden Material 84 ausgegossen. Der Brechungsindex des hochbrechenden Materials 84 ist dabei mit Vorteil deutlich höher als 1,5. Auch auf diese Weise werden die Mikrostrukturen 82 vor Abformung geschützt und zugleich eine ausreichende Brechzahldifferenz für die angestrebten optischen Effekte erreicht. Die in Zusammenhang mit den 6 und 7 beschriebene Orientierung der Merkmalsschicht für die Sichtbarkeit bzw. Unsichtbarkeit eines Testobjekts dreht sich im Fall der 10 allerdings gerade um, da die Mikrostrukturen 82 nun an ein höher brechendes Material angrenzen, statt an ein niedriger brechendes Material, wie in den 6 und 7 vorausgesetzt.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen war die den Mikrostrukturen gegenüberliegende Oberfläche der Merkmalsschicht stets eben, also ohne ausdrücklich eingebrachte Strukturierung ausgebildet. Im wichtigen Spezialfall retroreflektierender Strukturen ist dann der Winkelbereich, in dem Totalreflexion erfolgt, und in dem daher ein Objekt durch das Sicherheitselement hindurch betrachtet unsichtbar ist, in der Regel um eine Bezugsrichtung zentriert, die durch die Normale auf der Oberfläche der Merksmalsschicht gegeben ist, wie oben beschrieben (siehe 6(a)). Durch eine geeignete Ausgestaltung des Oberflächenbereichs, der einer gegebenen Mikrostruktur gegenüberliegt, lässt sich die Lage dieser Bezugsrichtung nun gezielt verändern. Im Allgemeinen kann der Bereich, in dem das Sicherheitselement nicht durchsichtig ist, auch bei anderen Einfallswinkeln liegen, beispielsweise dann, wenn flach auf das Sicherheitselement einfallendes Licht an nur wenig geneigten Flächen nur einmal total reflektiert wird. Dieser Fall tritt beispielsweise beim Einsatz von Pyramiden mit nur schwach geneigten Seitenflächen auf.
Zur Illustration zeigt 11 ein Sicherheitselement 90 mit einer Merkmalsschicht 96, die auf einer Seite eine Mikrostruktur 92 aufweist. Der der Mikrostruktur 92 gegenüberliegende Oberflächenbereich 94 ist mit einer Mikro-Sägezahnstruktur versehen, die einen Kippwinkel α aufweist. Durch diese Sägezahnstruktur wird die Bezugsrichtung b →, in deren Umgebung das Objekt bei Betrachtung unsichtbar ist, um einen Winkel β aus der Senkrechten gekippt. Der Winkel β ist dabei durch die Beziehung n2sin(α + β) = n1sin(α) gegeben, wobei n₁ den Brechungsindex der Merkmalsschicht und n₂ den Brechungsindex des umgebenden Materials darstellt.
Beispielsweise ergibt sich für n₁ = 1,5, n₂ = 1 und einen Kippwinkel α von 20° eine Bezugsrichtung b →, die um β = 10,9° aus der Senkrechten gekippt ist. Wie in 11 gezeigt, ist ein durch das Sicherheitselement 90 betrachtetes Objekt T in einem Winkelbereich ΔΦ um diese Bezugsrichtung unsichtbar, außerhalb, im Winkelbereich 98, ist das Objekt T sichtbar.
Wie der Fachmann ohne weiteres erkennt, kann die Ausgestaltung der 11 selbstverständlich wie auch die weiteren gezeigten Ausführungsbeispiele auf einer oder auf beiden Seiten mit einer weiteren transparenten Folie verklebt sein, ausgegossen sein oder mit weiteren Elementen kombiniert sein, ohne dass dies ausdrücklich erwähnt werden müsste.
Bei den nunmehr mit Bezug auf die 12 bis 14 erläuterten Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die achromatischen Mikrostrukturen der Motivbereiche mit einem Dünnschichtelement mit Farbkippeffekt kombiniert. Derartige Dünnschichtelemente weisen einen Mehrlagenaufbau auf, beispielsweise einen Aufbau, in dem dielektrische Schichten mit höherem und niedrigerem Brechungsindex alternierend übereinander geschichtet sind. Auch ein Mehrlagenaufbau, bei dem eine dielektrische Abstandsschicht zwischen zwei semitransparenten Metallschichten, wie etwa semitransparenten Chromschichten, angeordnet ist, kann eingesetzt werden. Während die erstgenannten Schichtenfolgen ohnehin weitgehend lichtdurchlässig sind, können die letztgenannten Schichtsysteme je nach Transmission der Metallschichten auch weitgehend opak sein. Für die vorliegende Anwen dung in Durchsichtssicherheitselementen werden daher semitransparente Metallschichten bevorzugt, die einen hohen Anteil des einfallenden Lichts, beispielsweise etwa 50 % bis 70 %, transmittieren.
12 zeigt ein erfindungsgemäßes Durchsichtssicherheitselement 100, das eine Merkmalsschicht 102 mit einer Mikrostruktur 104 der oben beschriebenen Art aufweist und bei dem die mikrostrukturierte Oberfläche der Merkmalsschicht 102 durch eine transparente Abdeckfolie 106 geschützt ist. Auf der der Abdeckfolie 106 gegenüberliegenden Oberfläche der Merkmalsschicht ist ein Dünnschichtelement 108 mit Farbkippeffekt angeordnet.
Wird das Durchsichtssicherheitselement 100 in der in der Figur gezeigten Orientierung auf ein Testobjekt T gelegt und von oben betrachtet, so ist das Objekt T bei etwa senkrechter Betrachtung unsichtbar, wie bereits ausführlich erläutert. Gleichwohl tritt auch bei senkrechter Betrachtung die Farbwirkung des Dünnschichtelements 108 in Erscheinung, da das Dünnschichtelement von der Mikrostruktur nicht beeinflusst wird. Kippt der Betrachter B nun das Sicherheitselement 100, so wird das Objekt T ab einem bestimmten Kippwinkel Δφ sichtbar. Gleichzeitig ändert sich mit der Variation des Betrachtungswinkels auch der Farbeindruck des Dünnschichtelements 108 in der bekannten Weise.
Wird das Sicherheitselement 100 umgedreht, so dass das Dünnschichtelement 108 zum Objekt T zeigt, so ist das Objekt für den Betrachter B aus allen Betrachtungsrichtungen zu sehen, wie oben erläutert. Auch in dieser Orientierung ändert sich der Farbeindruck des Dünnschichtelements 108 und damit des Sicherheitselements 100 kontinuierlich mit dem Betrachtungswinkel.
In einer weiteren Ausführungsform gemäß 12a und 12b ist das Dünnschichtelement 108 direkt auf die Mikrostruktur 104 aufgebracht. Hierbei wird die Mikrostruktur 104 gemäß 12a entweder direkt durch das Dünnschichtelement 108 abgeschlossen oder es befindet sich gemäß 12b eine weitere Schicht 109 mit einem Brechungsindex n = 1,5 auf dem Dünnschichtelement 108. Hierdurch ergeben sich vorteilhaft betrachtungswinkelabhängige Farbeffekte und Farbunterschiede zwischen strukturierten und ebenen Bereichen.
Das in 13 gezeigte Durchsichtssicherheitselement 110 entspricht in seinem grundlegenden Aufbau dem Sicherheitselement 100 der 12. Im Unterschied zu diesem ist bei dem Sicherheitselement 110 allerdings das Dünnschichtelement 108 auf derselben Seite der Merkmalsschicht 102 wie die Mikrostruktur 104 angeordnet. Beispielsweise kann das Dünnschichtelement 108 auf die transparente Abdeckfolie 106 aufgebracht sein, die mit der Merkmalsschicht 102 verklebt ist. Wird das Durchsichtssicherheitselement 110 nun in der in 13 gezeigten Orientierung auf das Testobjekt T gelegt und von oben betrachtet, so ist bei etwa senkrechter Betrachtung nicht nur das Objekt T unsichtbar, sondern auch der Farbeffekt des Dünnschichtelements 108, da für das Dünnschichtelement nunmehr dieselben Reflexionsbedingungen gelten wie für das Testobjekt T.
Kippt der Betrachter B das Sicherheitselement 110 aus der Senkrechten, so werden ab dem Kippwinkel Δφ gleichzeitig das Objekt T und der Farbeffekt des Dünnschichtelements 108 sichtbar. Bei einer weiteren Vergrößerung des Betrachtungswinkels tritt eine Farbänderung des Dünnschichtelements 108 auf.
Auf Grundlage dieses Prinzips lässt sich auch ein farbiges Wechsel- bzw. Flipbild verwirklichen, wie in 14 illustriert. Das dort gezeigte Sicherheitselement 120 unterscheidet sich von der Gestaltung der 13 nur dadurch, dass die Mikrostruktur 104 in bestimmten Teilbereichen 122, die dem darzustellenden Motiv entsprechen, zugunsten einer homogenen Prägelackfläche weggelassen ist. Wird ein derartiges Sicherheitselement 120 senkrecht von oben betrachtet, sind die mit Mikrostrukturen 104 versehenen Bereiche undurchsichtig und damit farblos, während die homogen gefüllten Teilbereiche 122 das vom Dünnschichtelement 108 stammende Licht durchlassen. Die Teilbereiche 122 erscheinen daher je nach dem gewählten Farbkippeffekt farbig innerhalb einer farblosen Umgebung. Ab einer gewissen Verkippung des Sicherheitselements aus der Senkrechten erscheinen dem Betrachter die mikrostrukturierten Bereiche 104 ebenfalls farbig.
Die eingebrachten Motive sind dabei nicht auf makroskopische Motive beschränkt. Wie in der Aufsicht der 15 dargestellt, kann ein Sicherheitselement 130 mit Würfeleckstrukturen 132 auch mit einer Mikroschrift 134 oder einem anderen Mikro-Bildmotiv ausgestattet sein, das dem Betrachter nur mit einer Lupe oder einem Mikroskop zugänglich ist. Im Bereich der Mikroschrift 134 weist der UV-Lack keine geprägten Würfeleckstrukturen 132 auf, dort hat die Lackschicht eine konstante Dicke. Die Mikromotive können wie in 14 mit einem Dünnschichtelement mit Farbkippeffekt kombiniert sein oder können ohne eine solche Kombination ausgebildet sein. Die Mikromotive können dann durch Auflegen des Sicherheitselements auf ein Objekt, beispielsweise eine farbige oder strukturierte Druckfläche, aufgrund des unterschiedlichen Transmissions- und Reflexionsverhaltens ausgelesen werden.
16 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Merkmalsschicht des Durchsichtssicherheitselements 140 in einen Bildmotivbereich 142 und einen Hintergrundbereich 144 aufgeteilt ist, wie in 16(a) gezeigt. Der Bildmotivbereich 142, der im Ausführungsbeispiel in Gestalt der Buchstabenfolge „PL" ausgebildet ist, kann grundsätzlich in Form beliebiger Muster, Zeichen oder Codierungen gestaltet sein. Wie am besten im Querschnitt der 16(b) zu erkennen, der einen Schnitt entlang der Linie B-B von 16(a) zeigt, ist die Merkmalsschicht 146 nur im Bildmotivbereich 142 mit achromatischen Mikrostrukturen 148 versehen, während der Hintergrundbereich 144 unstrukturiert ist.
Wird das Durchsichtssicherheitselement 140 nun so auf ein Objekt, beispielsweise eine gleichmäßig texturierte Druckfläche gelegt, dass die Spitzen der Mikrostrukturen 148 zur Druckfläche hinweisen, so ist die Druckfläche bei annähernd senkrechter Betrachtung im Hintergrundbereich 144 durch das Sicherheitselement hindurch sichtbar, im Bildmotivbereich 142 dagegen aufgrund des oben beschriebenen Mechanismus der Totalreflexion unsichtbar. Die Buchstabenfolge „PL" des Bildmotivbereichs 142 tritt daher vor dem Hintergrundbereich 144 deutlich erkennbar hervor, wie in 16(c) dargestellt. Bei Auflegen des Sicherheitselements 140 in umgekehrte Orientierung ist die Druckfläche dagegen in beiden Bereichen 142, 144 gleichermaßen sichtbar, so dass sie ein einheitliches Erscheinungsbild ohne erkennbaren Kontrast bietet, wie in 16(d) gezeigt. Die Buchstabenfolge „PL" ist in dieser Orientierung nicht zu erkennen.
Bei einer Variante dieses Ausführungsbeispiels, das in 17 dargestellt ist, ist neben dem Bildmotivbereich 142 auch der Hintergrundbereich 144 mit Mikrostrukturen versehen. Wie am besten im Querschnitt der 17(b) zu erkennen, ist die Merkmalsschicht 146 im Bildmotivbereich 142 auf einer ers ten Oberfläche mit achromatischen Mikrostrukturen 148 versehen, während sie im Hintergrundbereich 144 auf der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche mit Mikrostrukturen 150 versehen ist.
Wird das Durchsichtssicherheitselement nun so auf die Druckfläche gelegt, dass die Spitzen der Mikrostrukturen 148 zur Druckfläche hinweisen, so ergibt sich im Wesentlichen dasselbe Erscheinungsbild wie bei der ersten Orientierung des Ausführungsbeispiels der 16, wie in 17(c) dargestellt. Bei Auflegen des Sicherheitselements in umgekehrte Orientierung weisen die Spitzen der Mikrostrukturen 150 des Hintergrundbereichs 144 zur Druckfläche, so dass die Druckfläche dort unsichtbar bleibt, im Bildbereich 142 dagegen nunmehr sichtbar ist. Insgesamt ergibt sich verglichen mit dem Erscheinungsbild der 17(c) ein gespiegelter und invertierter Bildeindruck, wie in 17(d) dargestellt.
Selbstverständlich können die bisher beschriebenen Ausgestaltungen auch kombiniert werden, um Sicherheitselemente mit komplexen optischen Erscheinungsbildern zu schaffen, wie nachfolgend anhand des Ausführungsbeispiels der 18 schematisch erläutert. 18(a) zeigt eine Aufsicht auf ein Durchsichtssicherheitselement 160, das vier verschieden gestaltete Teilbereiche 162A, 162B, 162C und 162D aufweist. Querschnitte durch die Teilbereiche 162A und 162B entlang der Linie B-B bzw. durch die Teilbereiche 162C und 162D entlang der Linie C-C von 18(a) sind in den 18(b) bzw. 18(c) dargestellt. Die in den 18(b) und (c) nach unten weisende Oberfläche der Merkmalsschicht 164 wird im Folgenden als „erste Oberfläche" 166, die nach oben weisende Oberfläche als „zweite Oberfläche" 168 bezeichnet.
Der Teilbereich 162A enthält einen Motivbereich 170A, im Ausführungsbeispiel in Gestalt des Buchstaben „A", in dem die erste Oberfläche 166 der Merkmalsschicht 164 mit achromatischen Mikrostrukturen 172A (18(b)) versehen ist. Der den Mikrostrukturen 172A gegenüberliegende Bereich 174A auf der zweiten Oberfläche 168 der Merkmalsschicht 164 ist eben ausgebildet.
Der Teilbereich 162B enthält einen Motivbereich 170B, im Ausführungsbeispiel in Gestalt des Buchstaben „B", in dem die erste Oberfläche 166 der Merkmalsschicht 164 mit achromatischen Mikrostrukturen 172B versehen ist. Der den Mikrostrukturen 172B gegenüberliegende Bereich 174B auf der zweiten Oberfläche 168 der Merkmalsschicht 164 ist mit einer Mikro-Sägezahnstruktur versehen, wie in 18(b) gezeigt.
Der Teilbereich 162C enthält einen Motivbereich 170C, im Ausführungsbeispiel in Gestalt des Buchstaben „C", in dem die zweite Oberfläche 166 der Merkmalsschicht 164 mit achromatischen Mikrostrukturen 172C (18(c)) versehen ist. Der den Mikrostrukturen 172C gegenüberliegende Bereich 174C auf der ersten Oberfläche 168 der Merkmalsschicht 164 ist eben ausgebildet.
Zuletzt enthält der Teilbereich 162D einen Motivbereich 170D, im Ausführungsbeispiel in Gestalt des Buchstaben „D", in dem die zweite Oberfläche 166 der Merkmalsschicht 164 mit achromatischen Mikrostrukturen 172D versehen ist. Der den Mikrostrukturen 172D gegenüberliegende Bereich 174D auf der ersten Oberfläche 168 der Merkmalsschicht 164 ist mit einer Mikro-Sägezahnstruktur versehen, wie in 18(c) gezeigt.
Wird das Sicherheitselement 160 nun zunächst mit der Seite der ersten Oberfläche 166 auf ein Objekt, wie beispielsweise die Druckschicht der 16 und 17, aufgelegt, so ergibt sich bei senkrechter Betrachtung das Erscheinungsbild der 18(d), bei einer um einige Grad gekippten Betrachtung das Erscheinungsbild der 18(e).
Wie 18(d) zeigt, ist bei senkrechter Betrachtung der Druckschicht mit aufgelegtem Sicherheitselement 160 nur der Buchstabe „A" des Motivbereichs 170A erkennbar. Dort führen die Mikrostrukturen 172A nämlich in der beschriebenen Weise zur Unsichtbarkeit der darunterliegenden Druckschicht, während diese in den nichtstrukturierten Bereichen des Teilbereichs 162A sichtbar ist. Im Teilbereich 162B ist die Bezugsrichtung b →, um die die Druckschicht unsichtbar bleibt, um einen bestimmten Winkel β, beispielsweise etwa 15°, aus der Senkrechten gekippt, wie im Zusammenhang mit 11 erläutert. Bei senkrechter Betrachtung sind daher im Teilbereich 162B sowohl der strukturierte Motivbereich 170B als auch die unstrukturierten Bereiche durchsichtig, so dass sich das Buchstabenmotiv „B" nicht abhebt. In den Teilbereichen 162C und 162D liegen die Mikrostrukturen auf der zweiten Oberfläche 168, diese Teilbereiche sind daher aus allen Betrachtungswinkeln durchsichtig, wie oben erläutert. Insgesamt ist von den vier Motivbereichen somit nur der Buchstabe „A" erkennbar.
Kippt der Betrachter nun das Sicherheitselement 160 entsprechend der Vorgaben der Sägezahnstruktur 174B um den Winkel β, so werden die Mikrostrukturen 172B optisch wirksam, während die Bedingung für Retroreflexion für die Mikrostrukturen 172A nicht mehr erfüllt ist. In den Teilbereichen 162C und 162D ändert sich durch die Verkippung nichts. Entsprechend ist nunmehr nur der Buchstabe „B" des Motivbereichs 170B erkennbar, die anderen Motive bleiben unsichtbar, wie in 18(e) dargestellt.
Die gleichen Überlegungen gelten nach dem Umdrehen des Sicherheitselements 160 für die Mikrostrukturen 172C und 172D der zweiten Oberfläche 168 der Merkmalsschicht 164. Wird das Sicherheitselement 160 daher mit der Seite der zweiten Oberfläche 168 auf die Druckschicht aufgelegt, ergibt sich bei senkrechter Betrachtung das Erscheinungsbild der 18(f), bei der nur der Buchstabe „C" des Motivbereichs 170C sichtbar ist, bzw. bei gekippter Betrachtung das Erscheinungsbild der 18(g), bei dem nur der Buchstabe „D" des Motivbereichs 170D sichtbar ist. Die Teilbereiche 162A–D können natürlich auf dem Sicherheitselement 160 mehrfach vorliegen und jeweils so klein ausgebildet werden, dass für den Betrachter der Eindruck zusammenhängender Bereiche entsteht.
Bei dem weiteren erfindungsgemäßen Sicherheitselement 180 der 19 ist, wie bei dem Ausführungsbeispiel der 11, eine achromatische Mikrostruktur 184 auf einer Oberfläche einer Merkmalsschicht 182 mit einer Mikro-Sägezahnstruktur auf der gegenüberliegenden Oberfläche der Merkmalsschicht kombiniert. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 11 ist die Sägezahnstruktur in Teilbereiche 186 und 188 aufgeteilt, in denen die Sägezahnstruktur jeweils einen anderen Kippwinkel α aufweist. Die Bezugsrichtung, aus der Testobjekte bei Betrachtung durch das Sicherheitselement hindurch unsichtbar bleiben, variiert somit von Teilbereich zu Teilbereich.
Bei dem in 20 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kippwinkel α der Sägezahnstruktur über die Fläche der Merkmalsschicht konstant, allerdings weist die dort gezeigte Sägezahnstruktur Teilbereiche 190, 192 mit verschiedenem Azimutwinkel auf. Der Azimutwinkel gibt dabei die relative Orientierung der Sägezahnstruktur in der Fläche der Merkmalsschicht bezogen auf eine frei gewählte Referenzrichtung an. Die in 20 gezeigten Teilbereiche 190, 192 weisen einen sich um 180° unterscheidenden Azimutwin kel auf, so dass die zugehörigen Bezugsrichtungen bei der Betrachtung ebenfalls um 180° in der Ebene der Merkmalsschicht gegeneinander gedreht sind.
Beispielsweise ist im Ausführungsbeispiel das Sicherheitselement im Teilbereich 190 bei einem Kippwinkel um +15° undurchsichtig, während es im Teilbereich 192 bei einem Kippwinkel von –15° undurchsichtig ist. Es versteht sich, dass auch mehrere verschiedene Kippwinkel und/oder Azimutorientierungen in einer Merkmalsschicht kombiniert werden können, um Bereiche mit verschiedenen Sichtbarkeitsbedingungen zu schaffen.

Claims

Sicherheitspapier mit einem über einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung des Sicherheitspapiers angeordneten Durchsichtssicherheitselement, das eine transparente oder zumindest transluzente Merkmalsschicht mit einer ersten und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche enthält, so dass Objekte sowohl von der Seite der ersten Oberfläche her als auch von der Seite der zweiten Oberfläche her durch das Durchsichtssicherheitselement hindurch betrachtet werden können, dadurch gekennzeichnet, dass – zumindest eine der gegenüberliegenden Oberflächen der Merkmalsschicht einen oder mehrere optisch wirksame Motivbereiche in Form von Zeichen, Mustern oder Codierungen aufweist, – die Motivbereiche aus achromatischen Mikrostrukturen gebildet sind, die ein je nach Betrachtungsseite unterschiedliches, winkelabhängiges Transmissions- und Reflexionsverhalten aufweisen, so dass durch das Durchsichtssicherheitselement hindurch betrachtete Objekte von der Seite der ersten Oberfläche her und von der Seite der zweiten Oberfläche her unterschiedliche Erscheinungsbilder zeigen.
Sicherheitspapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Durchsichtssicherheitselement betrachtete Objekte von der Seite der ersten Oberfläche her nur aus einem ersten Betrachtungswinkelbereich vollständig sichtbar sind, und von der Seite der zweiten Oberfläche her nur aus einem zweiten Betrachtungswinkelbereich vollständig sichtbar sind, dass die betrachteten Objekte außerhalb des ersten bzw. zweiten Betrachtungswinkelbereichs nicht oder nur teilweise sichtbar sind, und dass der erste und der zweite Betrachtungswinkelbereich verschieden sind.
Sicherheitspapier nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Durchsichtssicherheitselement betrachtete Objekte von der Seite der ersten Oberfläche her aus allen Betrachtungswinkeln vollständig sichtbar sind, und von der Seite der zweiten Oberfläche her nur aus bestimmten Betrachtungswinkeln vollständig sichtbar sind.
Sicherheitspapier nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass von der Seite der zweiten Oberfläche her betrachtete Objekte in einem Betrachtungswinkelbereich ±Δφ um die Oberflächennormale nicht oder nur teilweise sichtbar sind.
Sicherheitspapier nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass von der Seite der zweiten Oberfläche her betrachtete Objekte in einem Betrachtungswinkelbereich ΔΦ um eine vorgewählte Bezugsrichtung nicht oder nur teilweise sichtbar sind.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Mikrostruktur aufbauenden Strukturelemente eine laterale Abmessung unterhalb des Auflösungsvermögens des bloßen Auges aufweisen.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die Mikrostruktur aufbauenden Strukturelemente eine laterale Abmessung unterhalb von 100 μm, vorzugsweise von unterhalb von 30 μm, aufweisen.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die die Mikrostruktur aufbauenden Strukturelemente eine laterale Abmessung oberhalb von etwa 3 μm, vorzugsweise von etwa 5 μm bis etwa 30 μm, aufweisen.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Merkmalsschicht eine Dicke zwischen 5 μm und 50 μm, vorzugsweise von etwa 20 μm, aufweist.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die die Mikrostruktur aufbauenden Strukturelemente zumindest eines der Motivbereiche durch lang gestreckte, parallel ausgerichtete Keile gebildet sind, so dass eine Ackerfurchenstruktur entsteht.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die die Mikrostruktur aufbauenden Strukturelemente zumindest eines der Motivbereiche durch Pyramiden, insbesondere durch gerade Pyramiden und/oder reguläre Pyramiden, gebildet sind.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die die Mikrostruktur aufbauenden Strukturelemente zumindest eines der Motivbereiche durch 3-seitige Pyramiden, bevorzugt durch 3-seitige reguläre Pyramiden und besonders bevorzugt durch Würfeleckstrukturen mit drei aufeinander senkrecht stehenden Seitenflächen, gebildet sind.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die die Mikrostruktur aufbauenden Struktur elemente zumindest eines der Motivbereiche durch Pyramidenstümpfe oder Keile gebildet sind.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass beide der gegenüberliegenden Oberflächen der Merkmalsschicht einen oder mehrere optisch wirksame Motivbereiche in Form von Zeichen, Mustern oder Codierungen aufweisen.
Sicherheitspapier nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die auf gegenüberliegenden Oberflächen angeordneten Motivbereiche einander nicht überlappen.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die den Motivbereichen jeweils gegenüberliegende Oberfläche der Merkmalsschicht eben ausgebildet ist.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die einem Motivbereich gegenüberliegende Oberfläche der Merkmalsschicht mit bezugsrichtungsverändernden Teilbereichen mit einer charakteristischen Oberflächenneigung versehen sind.
Sicherheitspapier nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die einem Motivbereich gegenüberliegende Oberfläche der Merkmalsschicht mit einer Mikro-Sägezahnstruktur versehen ist, vorzugsweise mit einer lateralen Abmessung der Strukturelemente der Mikro-Sägezahnstruktur unterhalb von 100 μm, insbesondere unterhalb von 30 μm und besonders bevorzugt von etwa 5 μm bis etwa 15 μm.
Sicherheitspapier nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kippwinkel und/oder der Azimutwinkel der Mikro-Sägezahnstruktur in der Fläche der Merkmalsschicht variieren.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Motivbereiche durch Prägungen in einer Lackschicht, insbesondere einer UV-gehärteten Lackschicht, gebildet sind.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit Motivbereichen versehene Oberfläche der Merkmalsschicht mit einer transparenten oder transluzenten Folie verklebt ist.
Sicherheitspapier nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Motivbereiche selbst klebstofffrei sind.
Sicherheitspapier nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass in den Motivbereichen nur die Spitzen der die Mikrostruktur aufbauenden Strukturelemente verklebt sind.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Merkmalsschicht mit einem Klebstoff mit der Folie verklebt ist, dessen Brechungsindex sich deutlich von dem Brechungsindex der Merkmalsschicht unterscheidet.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Motivbereich mit einem hochbrechenden Material ausgegossen ist.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchsichtssicherheitselement weiter ein transparentes oder zumindest transluzentes Dünnschichtelement mit Farbkippeffekt enthält, das zumindest einen der Motivbereiche überlappt.
Sicherheitspapier nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnschichtelement auf derselben Seite der Merkmalsschicht wie ein überlappender Motivbereich angeordnet ist.
Sicherheitspapier nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnschichtelement auf der einem überlappenden Motivbereich gegenüberliegenden Seite der Merkmalsschicht angeordnet ist.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnschichtelement auf der Merkmalsschicht oder einer mit der Merkmalsschicht verklebten Folie angeordnet ist.
Sicherheitspapier nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnschichtelement auf der Mikrostruktur der Merkmalsschicht angeordnet ist.
Sicherheitspapier nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Dünnschichtelement eine weitere Schicht mit einem Brechungsindex von etwa n = 1,5 angeordnet ist.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchsichtssicherheitselement weiter mindestens eine Schicht mit Flüssigkristallen enthält, die zumindest einen der Motivbereiche überlappt.
Sicherheitspapier nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine weitere Schicht aus einer Überlagerung von Schichten mit linksdrehenden und rechtsdrehenden Flüssigkristallen besteht.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Motivbereiche mit metallisierten Bereichen in Form von Mustern, Zeichen oder Codierungen kombiniert sind.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Motivbereiche mit holographischen oder hologrammähnlichen Beugungsstrukturen kombiniert sind.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchsichtssicherheitselement – zumindest teilflächig – auf einer oder beiden Oberflächen direkt bedruckt ist.
Sicherheitspapier nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedruckung auf der Seite der Mikrostruktur und/oder auf der aufgeklebten Folie und/oder bei ausgegossenen Strukturen auf derjenigen Seite mit dem kleineren Brechungsindex erfolgt.
Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchsichtssicherheitselement mit weiteren Sicherheitsmerkmalen, wie eingearbeiteten magnetischen Stoffen, gezielt eingestellter Leitfähigkeit, Farbkippeffekten, gefärbtem Prägelack und dergleichen, versehen ist.
Sicherheitselement für Sicherheitspapiere oder Wertdokumente, das eine transparente oder zumindest transluzente Merkmalsschicht mit einer ersten und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche enthält, so dass Objekte sowohl von der Seite der ersten Oberfläche her als auch von der Seite der zweiten Oberfläche her durch das Sicherheitselement hindurch betrachtet werden können, dadurch gekennzeichnet, dass – beide der gegenüberliegenden Oberflächen der Merkmalsschicht einen oder mehrere optisch wirksame Motivbereiche in Form von Zeichen, Mustern oder Codierungen aufweisen, – die Motivbereiche aus achromatischen Mikrostrukturen gebildet sind, die ein je nach Betrachtungsseite unterschiedliches, winkelabhängiges Transmissions- und Reflexionsverhalten aufweisen, so dass durch das Sicherheitselement hindurch betrachtete Objekte von der Seite der ersten Oberfläche her und von der Seite der zweiten Oberfläche her unterschiedliche Erscheinungsbilder zeigen.
Sicherheitselement nach Anspruch 39, das nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 32 ausgebildet ist.
Sicherheitselement nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement ein in ein Sicherheitspapier oder ein Wertdokument auf- oder einbringbares Durchsichtssicherheitselement, ein in ein Sicherheitspapier oder ein Wertdokument einbringbarer, beidseitig zugänglicher Sicherheitsfaden oder ein einbringbares, beidseitig zugängliches breites Sicherheitsband ist.
Verfahren zur Echtheitsprüfung eines transparenten oder transluzenten Sicherheitselements mit einander gegenüberliegenden Seiten, bei dem – ein zu betrachtendes Testobjekt gewählt wird, und ein erwartetes, unterschiedliches Erscheinungsbild des Testobjekts bei Betrachtung durch das Sicherheitselement von gegenüberliegenden Seiten her festgelegt wird, – das Testobjekt von gegenüberliegenden Seiten durch das Sicherheitselement betrachtet wird, – das jeweilige Erscheinungsbild des Testobjekts erfasst und mit dem erwarteten Erscheinungsbild verglichen wird, und – die Echtheit des Sicherheitselements anhand des Vergleichs des erfassten mit dem erwarteten Erscheinungsbild beurteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement zur Betrachtung jeweils mit gegenüberliegenden Seiten auf das Testobjekt aufgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, dass als erwartetes Erscheinungsbild festgelegt wird, dass das Testobjekt von der ersten Seite her nur aus einem ersten Betrachtungswinkelbereich vollständig sichtbar ist, und von der zweiten Seite her nur aus einem zweiten Betrachtungswinkelbereich vollständig sichtbar ist, dass das Testobjekt außerhalb des ersten bzw. zweiten Betrachtungswinkelbereichs nicht oder nur teilweise sichtbar ist, und dass der erste und der zweite Betrachtungswinkelbereich verschieden sind.
Verfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass als erwartetes Erscheinungsbild festgelegt wird, dass das Testobjekt von der ersten Seite her aus allen Betrachtungswinkeln vollständig sichtbar ist, und von der zweiten Seite her nur aus bestimmten Betrachtungswinkeln vollständig sichtbar ist.
Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass als erwartetes Erscheinungsbild festgelegt wird, dass das von der zweiten Seite her betrachtete Testobjekt in einem bestimmten Betrachtungswinkelbereich ±Δφ um die Oberflächennormale nicht oder nur teilweise sichtbar ist.
Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass als erwartetes Erscheinungsbild festgelegt wird, dass das von der zweiten Seite her betrachtete Testobjekt in einem bestimmten Betrachtungswinkelbereich ΔΦ um eine vorgewählte Bezugsrichtung nicht oder nur teilweise sichtbar ist.
Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem – zumindest teilflächig – auf einer oder beiden Oberflächen direkt bedruckten Durchsichtssicherheitselement das Testobjekt entfällt und das transparente oder transluzente Sicherheitselement vor einem normalen Hintergrund betrachtet wird.