DE102007061827A1

DE102007061827A1 - Sicherheitselement und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102007061827A1
Application number: DE102007061827A
Authority: DE
Inventors: Manfred Heim
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2009-06-25
Also published as: EP2225109B1; US20110079997A1; US8613471B2; EP2225109A1; ATE516968T1; WO2009080262A1

Abstract

die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement (12) zur Absicherung von Wertgegenständen mit - einer Reliefstruktur (22), über der in einem Überlappungsbereich ein Dünnschichtelement (24) mit Farbkippeffekt angeordnet ist, wobei das Dünnschichtelement (24) eine Absorberschicht (30) mit Aussparungen (32) enthält, in deren Bereich kein Farbkippeffekt erkennbar ist, und mit - einer semitransparenten Farbschicht (34), die im Bereich der Aussparungen (32) der Absorberschicht (30) über dem Dünnschichtelement (24) und der Reliefstruktur (22) angeordnet ist, wobei der Farbeindruck des Dünnschichtelements (24) bei Betrachtung unter vorbestimmten Betrachtungsbedingungen an den Farbeindruck zumindest eines Teilbereichs der semitransparenten Farbschicht (34) angepasst ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sicherheitselements, sowie ein Sicherheitspapier und einen Datenträger mit einem solchen Sicherheitselement.
Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber 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. Derartige Sicherheitselemente können beispielsweise in Form eines in eine Banknote eingebetteten Sicherheitsfadens, einer Abdeckfolie für eine Banknote mit Loch, eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens, eines selbsttragenden Transferelements oder auch in Form eines direkt auf ein Wertdokument aufgebrachten Merkmalsbereichs ausgebildet sein.
Eine besondere Rolle bei der Echtheitsabsicherung spielen Sicherheitselemente, die betrachtungswinkelabhängige visuelle Effekte zeigen, 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 Farb- oder Helligkeitseindruck und/oder ein anderes graphisches Motiv zeigen.
In diesem Zusammenhang ist bekannt, Sicherheitselemente mit mehrschichtigen Dünnschichtelementen einzusetzen, deren Farbeindruck sich 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. Das Auftreten derartiger Farbänderungen beim Verkippen eines Sicherheitselements wird im Folgenden als Farbkippeffekt bezeichnet.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art weiter zu verbessern und insbesondere, ein Sicherheitselement mit einem attraktiven visuellen Erscheinungsbild und hoher Fälschungssicherheit zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch das Sicherheitselement den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sicherheitselements, ein Sicherheitspapier und ein Datenträger sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung enthält ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art

– eine Reliefstruktur, über der in einem Überlappungsbereich ein Dünnschichtelement mit Farbkippeffekt angeordnet ist, wobei das Dünnschichtelement eine Absorberschicht mit Aussparungen enthält, in deren Bereich kein Farbkippeffekt erkennbar ist, und
– eine semitransparente Farbschicht, die im Bereich der Aussparungen der Absorberschicht über dem Dünnschichtelement und der Reliefstruktur angeordnet ist, wobei der Farbeindruck des Dünnschichtelements bei Betrachtung unter vorbestimmten Betrachtungsbedingungen an den Farbeindruck zumindest eines Teilbereichs der semitransparenten Farbschicht angepasst ist.

Im Rahmen der Erfindung wird somit eine Reliefstruktur, insbesondere eine Mikroreliefstruktur der weiter unten genauer bezeichneten Art, mit zwei verschiedenen Farbbereichen kombiniert, die aus einer bestimmten Betrachtungsrichtung sehr ähnlich wirken, sich beim Kippen des Sicherheitselements jedoch unterschiedlich verhalten: In den nicht von der semitransparenten Farbschicht überdeckten, farbkippenden Bereichen verändert sich der Farbeindruck der Reliefstruktur für den Betrachter beim Kippen des Sicherheitselements, während die ausgesparten und überdeckten Bereiche beim Kippen farbkonstant bleiben.
Eine derartige Kombination farbkonstanter und farbvariabler Reliefstruktur-Bereiche wirkt optisch attraktiv und ist für den Benutzer selbsterklärend, da die farbkonstanten Bereiche gleichzeitig einen visuell ruhenden Pol und einen Vergleichspunkt für die farbvariablen Bereiche bei der Echtheitsprüfung bilden. Die Kombination zweier Farbeffekte in unmittelbarer Nachbarschaft erschwert eine Nachstellung des Sicherheitselements, da frei verfügbare Farben oder Folien mit Farbkippeffekten nicht mehr direkt verwendet werden können.
Das Dünnschichtelement kann im Rahmen der Erfindung teilweise oder vollständig über der Reliefstruktur angeordnet sein, oder auch über diese hinausragen.
In einer bevorzugten Erfindungsvariante füllt die semitransparente Farbschicht den Bereich der Aussparungen in der Absorberschicht vollständig aus. Farbkonstante und farbvariable Bereichen ergänzen sich dann gerade zu dem vollständigen Bildeindruck des Sicherheitselements.
In einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante füllt die semitransparente Farbschicht den Bereich der Aussparungen in der Absorberschicht nicht vollständig, sondern nur teilweise aus. Neben den farbvariablen und den farbkonstanten Bereichen entsteht so ein weiterer Typ von Reliefbereichen, die ein metallisches Erscheinungsbild aufweisen, da ihr visueller Eindruck durch die Reflexionsschicht des Dünnschichtelements bestimmt wird. Die Designfreiheit für die Gestaltung der Sicherheitselemente wird durch diese Maßnahme weiter erhöht.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die semitransparente Farbschicht zusätzlich in nicht ausgesparten Bereichen der Absorberschicht über dem Dünnschichtelement vorliegt. Derartige Bereiche bleiben beim Kippen weitgehend, wenn in der Regel auch nicht vollständig farbkonstant. Ihr Einsatz bieten sich insbesondere in den Fällen an, in denen feine Zeichen oder Muster als farbkonstante Reliefbereiche von farbvariablen Reliefbereichen umgeben sein sollen, wo es oft schwierig ist, die Absorberschicht passergenau unter sehr kleinen Farbschichtbereichen auszusparen. Insbesondere bei kleinen Strukturen und angrenzenden, stark farbkippenden Bereichen ist die etwas geringere Farbkonstanz für den Betrachter praktisch nicht wahrnehmbar.
Bevorzugt weist die semitransparente Farbschicht in einem Spektralbereich, in dem der Farbeindruck des Dünnschichtelements an den Farbeindruck der semitransparenten Schicht angepasst ist, eine Lichtdurchlässigkeit zwischen 30% und 95%, besonders bevorzugt zwischen 60% und 95% und ganz besonderes bevorzugt zwischen 80% und 95% auf.
Die semitransparente Farbschicht kann auf verschiedene Weise aufgebracht werden, mit Vorteil ist sie aufgedruckt, beispielsweise im Siebdruck-, Tief druck-, Flexodruck-, oder einem anderen geeigneten Druckverfahren. Die semitransparente Farbschicht kann dabei direkt auf das Dünnschichtelement aufgedruckt sein, es können jedoch zwischen Farbschicht und Dünnschichtelement auch transparente Zwischenschichten vorgesehen sein, die beispielsweise als Schutzschicht oder Kleberschicht wirken. Auch zwischen Farbschicht und Phasenverzögerungsschicht können derartige transparente Zwischenschichten vorgesehen sein.
Um zusätzliche Merkmale in das Sicherheitselement einzubringen, liegen die Aussparungen in der Absorberschicht und/oder die semitransparente Farbschicht vorzugsweise in Form von Zeichen, Mustern oder Codierungen vor. Damit sind auch Gestaltungen eingeschlossen, bei denen die Farbschicht Aussparungen in Form von Zeichen, Mustern oder Codierungen aufweist. Die Zeichen, Muster oder Codierungen der Aussparungen und der Farbschicht können deckungsgleich sein, etwa wenn die Farbschicht die Aussparungen der Absorberschicht vollständig ausfüllt. Im allgemeinen Fall können sich die jeweiligen Zeichen, Muster oder Codierungen jedoch auch unterscheiden, etwa wenn die Farbschicht die Aussparungen nur teilweise ausfüllt oder auch in Bereichen außerhalb der Aussparungen vorliegt.
Die semitransparente Farbschicht kann auch mehrere Teilbereiche mit unterschiedlichem Farbeindruck aufweisen, wobei in diesem Fall der Farbeindruck des Dünnschichtelements bei Betrachtung unter vorbestimmten Betrachtungsbedingungen an den Farbeindruck zumindest eines der Teilbereich angepasst ist.
Ein besonders ansprechender Effekt lässt sich erzielen, wenn das Dünnschichtelement und die semitransparente Farbschicht so aufeinander abgestimmt sind, dass bei senkrechter Betrachtung des Sicherheitselements der Farbeindruck des Dünnschichtelements außerhalb der überdeckten Bereiche im Wesentlichen dem Farbeindruck zumindest eines Teilbereichs der semitransparenten Farbschicht entspricht. Bei senkrechter Betrachtung, die sich oft bei der ersten Wahrnehmung eines auf einen Wertgegenstand aufgebrachten Sicherheitselements ergibt, vermitteln die farbvariablen und die farbkonstanten Bereiche dann zunächst im Wesentlichen denselben Farbeindruck. Beim Kippen des Sicherheitselements ändert sich der Farbeindruck in den farbvariablen Bereichen, während er in den farbkonstanten überdeckten Bereichen unverändert bleibt.
Das Dünnschichtelement weist in einer vorteilhaften Erfindungsvariante eine Reflexionsschicht, eine Absorberschicht und eine zwischen der Reflexionsschicht und der Absorberschicht angeordnete dielektrische Abstandsschicht auf. Der Farbkippeffekt beruht bei solchen Dünnschichtelementen auf betrachtungswinkelabhängigen Interferenzeffekten durch Interferenz der an den verschiedenen Teilschichten des Elements reflektierten Lichtstrahlen. 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 bestimmter 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.
Die Reflexionsschicht des Dünnschichtelements ist vorzugsweise durch eine opake oder durch eine semitransparente Metallschicht, insbesondere aus Aluminium gebildet. Als Reflexionsschicht kann auch 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 weiter 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 den umgebenden Farbeffekten. Insbesondere können die Muster, Zeichen oder Codierungen im Durchlicht hell aufleuchten, wenn das Dünnschichtelement und die Reliefstruktur auf einen transparenten oder transluzenten Träger aufgebracht sind. Die Aussparungen in den Reflexionsschichten können auch rasterartig, vorzugsweise mit einem geringen Flächenanteil von 40% oder weniger angelegt sein, so dass sie im Auflicht praktisch nicht auffallen und nur im Durchlicht in Erscheinung treten.
Das Dünnschichtelement kann nach einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante auch durch übereinander liegende Absorberschichten und dielektrische Abstandsschichten gebildet werden, wobei auch mehrere Absorber- und Abstandsschichten abwechselnd übereinander angeordnet sein können. Auch derartige Dünnschichtelemente zeigen einen Farbkippeffekt, sind aber nicht opak, so dass der Farbkippeffekt auch von der Rückseite des Sicherheitselements sichtbar ist.
In allen Gestaltungen ist die dielektrische Abstandsschicht vorzugsweise durch ein Vakuumdampfverfahren erzeugt. Alternativ kann die Abstands schicht auch durch eine Druckschicht oder durch eine ultradünne Folie, insbesondere eine gereckte Polyesterfolie, gebildet sein. Besonders bevorzugt ist gegenwärtig eine Gestaltung, bei der die dielektrische Abstandsschicht durch eine niedrig brechende dielektrische Schicht, insbesondere eine aufgedampfte SiO₂-Schicht oder eine MgF₂-Schicht gebildet ist.
Weitere Einzelheiten zum Aufbau derartiger Dünnschichtelemente und zu den für die Reflexionsschicht, die dielektrische Abstandsschicht und die Absorberschicht einsetzbaren Materialien und Schichtdicken können der Druckschrift WO 01/03945 entnommen werden, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
Die Reliefstruktur des Sicherheitselements kann insbesondere eine diffraktive Struktur darstellen, wie etwa ein Hologramm, ein holographisches Gitterbild oder eine hologrammähnliche Beugungsstruktur, oder auch eine achromatische Struktur, wie etwa eine Mattstruktur mit einem nicht-farbigen, typischerweise silbrig-matten Erscheinungsbild, eine Mikrospiegelanordnung, ein Blazegitter mit einem sägezahnartigen Furchenprofil oder eine Fresnellinsen-Anordnung. Die Abmessungen der Strukturelemente der diffraktiven Reliefstrukturen liegen meist in der Größenordnung der Lichtwellenlänge, also in der Regel zwischen 300 nm und 1 μm. Manche Reliefstrukturen weisen auch kleinere Strukturelemente auf, wie etwa Subwellenlängengitter oder Mottenaugenstrukturen, deren Strukturelemente auch kleiner als 100 nm sein können. Die Strukturelemente achromatischer Reliefstrukturen sind teilweise auch größer als 1 μm, die Abmessungen von Mikrospiegeln oder Blazegitterlinien reichen etwa bis zu einer Höhe von etwa 15 μm und und einer lateralen Ausdehnung von etwa 30 μm. Reliefstrukturen mit Strukturelementen einer Abmessung unterhalb von 30 μm und insbesondere Reliefstrukturen mit Strukturelementen in der Größenordnung der Lichtwellenlänge oder weniger werden im Rahmen dieser Beschreibung als Mikroreliefstrukturen bezeichnet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist über dem Dünnschichtelement bereichsweise eine transparente Phasenverzögerungsschicht angeordnet, die für Licht aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich eine phasenschiebende Schicht bildet. Phasenverzögernde Schichten, die im Rahmen dieser Beschreibung teilweise auch phasenschiebende Schichten genannt werden, sind optisch aktive Schichten, die auf die Phase einer transmittierten Lichtwelle wirken. Die Teilstrahlen einer einfallenden polarisierten Lichtwelle erhalten dabei aufgrund unterschiedlicher Brechzahlen einen Gangunterschied und somit eine Phasendifferenz. Beträgt die Phasendifferenz der beiden Teilstrahlen gerade eine halbe oder viertel Wellenlänge so erhält man sogenannte λ/2 oder λ/4 Schichten.
Bevorzugt entspricht die Phasenverzögerung der Phasenverzögerungsschicht in der Erfindung einem Gangunterschied zwischen etwa λ/6 und etwa λ/2, besonderes bevorzugt zwischen etwa λ/4 und etwa λ/2. Der Gangunterschied wird dabei modulo λ, also im Bereich zwischen 0 und λ angegeben, da eine Schicht mit einem Gangunterschied beispielsweise von 5/4·λ oder 9/4·λ dieselbe Phasenverzögerung bewirkt wie eine λ/4-Schicht. Bevorzugt ist im Rahmen der Erfindung weiter, dass die phasenschiebende Schicht aus nematischem flüssigkristallinem Material gebildet ist und/oder dass die Phasenverzögerungsschicht in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung vorliegt.
In besonders bevorzugten Gestaltungen ist die semitransparente Farbschicht so gewählt, dass sie den Polarisationszustand hindurchtretenden Lichts aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich im Wesentlichen erhält. Auf diese Wei se können die von der Phasenverzögerungsschicht gebildeten Muster, Zeichen oder Codierungen sowohl in den farbvariablen als auch in den farbkonstanten Bereichen gleichermaßen sichtbar gemacht werden.
Das Sicherheitselement liegt vorzugsweise auf einem Substrat vor, das insbesondere durch eine Kunststofffolie gebildet sein kann. Das Substrat kann nach der Übertragung des Sicherheitselements auf einen Datenträger von dem Schichtaufbau des Sicherheitselements abgezogen werden oder es kann als Schutzschicht als fester Bestandteil des Sicherheitselements in dem Schichtaufbau verbleiben. In manchen Gestaltungen kann zwischen dem Sicherheitselement und dem Substrat auch eine Release- bzw. Trennschicht, beispielsweise ein Wachs, vorgesehen sein.
Bevorzugt ist das Sicherheitselement ein Sicherheitsfaden, ein Sicherheitsband, ein Sicherheitsstreifen, ein Patch oder ein Etikett zum Aufbringen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen.
Es versteht sich, dass das Sicherheitselement auch weitere Schichten, wie etwa Schutzschichten oder zusätzliche Effektschichten mit anderen Sicherheitsmerkmalen aufweisen kann.
Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements der beschriebenen Art, bei dem

– auf ein Substrat eine Prägelackschicht aufgebracht und in Form einer gewünschten Reliefstruktur geprägt wird,
– in einem Überlappungsbereich über der Reliefstruktur ein Dünnschichtelement mit Farbkippeffekt angeordnet wird, wobei eine Ab sorberschicht des Dünnschichtelements mit Aussparungen vorgesehen wird, in deren Bereich kein Farbkippeffekt erkennbar ist, und
– im Bereich der Aussparungen der Absorberschicht eine semitransparente Farbschicht über dem Dünnschichtelement und der Reliefstruktur angeordnet wird, wobei der Farbeindruck des Dünnschichtelements bei Betrachtung unter vorbestimmten Betrachtungsbedingungen an den Farbeindruck zumindest eines Teilbereichs der semitransparenten Farbschicht angepasst wird.

Vorzugsweise wird über dem Dünnschichtelement bereichsweise eine transparente Phasenverzögerungsschicht angeordnet, die für Licht aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich eine phasenschiebende Schicht bildet.
Die semitransparente Farbschicht wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Vorteil aufgedruckt, insbesondere im Siebdruck-, Tiefdruck-, oder Flexodruckverfahren. Auch die Phasenverzögerungsschicht kann mit Vorteil auf das Dünnschichtelement und gegebenenfalls die zuvor aufgebrachte Farbschicht aufgedruckt werden. Alternativ kann die Phasenverzögerungsschicht auf eine separate Trägerfolie aufgebracht und auf das Dünnschichtelement mit der aufgebrachten Farbschicht transferiert werden.
Die Erfindung umfasst ferner ein Sicherheitspapier mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art, sowie einen Datenträger, der mit einem solchen Sicherheitselement ausgestattet ist. Bei dem Datenträger kann es sich insbesondere um eine Banknote, ein Wertdokument, einen Pass, eine Urkunde oder eine Ausweiskarte handeln. Die beschriebenen Sicherheitselemente, Sicherheitspapiere oder Datenträger können insbesondere zur Absicherung von Gegenständen beliebiger Art eingesetzt werden.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement,
2 einen Querschnitt durch ein Sicherheitselement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 schematisch den visuellen Eindruck eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements (a) bei senkrechter Betrachtung und (b) bei schräger Betrachtung, jeweils ohne Hilfsmittel,
4 einen Querschnitt durch ein Sicherheitselement nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die semitransparente Farbschicht den Bereich der Aussparungen in der Absorberschicht nur teilweise ausfüllt,
5 ein Farbkipp-Hologramm nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die farbkonstanten und farbvariablen Bereiche mit einem versteckten Sicherheitsmerkmal kombiniert sind, und
6 den visuellen Eindruck des Sicherheitselements von 5 bei senkrechter Betrachtung mit einem aufgelegten Zirkularpolarisator.
Die Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote erläutert. 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10 mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement 12 in Form eines aufgeklebten Transferelements. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf Transferelemente und Banknoten beschränkt ist, sondern bei allen Arten von Sicherheitselementen eingesetzt werden kann, beispielsweise bei Etiketten auf Waren und Verpackungen oder bei der Absicherung von Dokumenten, Ausweisen, Fassen, Kreditkarten, Gesundheitskarten und dergleichen. Bei Banknoten und ähnlichen Dokumenten kommen außer Transferelementen beispielsweise auch Sicherheitsfäden und neben Aufsichtselementen auch Durchsichtselemente in Frage.
Der Aufbau eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements 12 wird nun mit Bezug auf die 2 und 3 näher erläutert, wobei 2 einen Querschnitt durch das Sicherheitselement darstellt und 3 in (a) bzw. (b) schematisch den visuellen Eindruck des Sicherheitselements aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen zeigt.
Mit Bezug zunächst auf 2 enthält das Sicherheitselement 12 eine Trägerfolie 20 und eine auf die Trägerfolie 20 aufgebrachte, geprägte und gehärtete UV-Lackschicht 22. Die Prägestrukturen der Lackschicht 22 bilden eine diffraktive Reliefstruktur in Gestalt eines Hologramms. In anderen Gestaltungen können die Prägestrukturen auch ein holographisches Gitterbild, eine hologrammähnliche Beugungsstruktur oder auch eine achromatische Mikrostruktur mit einem nicht-farbigen, beispielsweise silbrig-matten Erscheinungsbild darstellen.
Auf die Reliefstruktur der Lackschicht 22 ist ein Dünnschichtelement 24 mit Farbkippeffekt aufgebracht, welches eine durch eine opake Aluminiumschicht gebildete Reflexionsschicht 26, eine auf die Reflexionsschicht 26 aufgedampfte dielektrische SiO₂-Abstandsschicht 28 und eine teiltransparente Absorberschicht 30 aus Chrom umfasst. Wie weiter oben erläutert, beruht der Farbkippeffekt eines solchen Dünnschichtelements 24 auf Interferenzeffekten durch Mehrfachreflexionen in den Teilschichten 26, 28, 30 des Elements.
Erfindungsgemäß weist die Absorberschicht 30 Aussparungen 32 auf, in deren Bereich das Dünnschichtelement 24 wegen des Fehlens der Interferenz keinen Farbkippeffekt aufweist. Das Sicherheitselement 12 enthält weiter eine semitransparente Farbschicht 34, die im Bereich der Aussparungen 32 der Absorberschicht 30 über dem Dünnschichtelement 24 und der Reliefstruktur angeordnet ist, wobei die semitransparente Farbschicht 34 in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel die ausgesparten Bereiche 32 der Absorberschicht vollständig ausfüllt. In Bereichen 36 außerhalb der ausgesparten Bereiche 32 liegt das Dünnschichtelement 24 ohne aufgedruckte Farbschicht vor. In der idealisierten Darstellung der 2 endet die Farbschicht 34 passergenau mit den Aussparungen 32 der Absorberschicht. In der Praxis kann die Farbschicht 34 selbstverständlich den Absorber etwas überlappen oder der nicht ausgesparte Absorberbereich kann etwas in die Farbschichtbereiche 34 hineinragen.
Erfindungsgemäß sind das Dünnschichtelement 24 und die semitransparente Farbschicht 34 so aufeinander abgestimmt, dass sie bei senkrechtem Betrachtungswinkel im Wesentlichen denselben Farbeindruck hervorrufen.
Beim Kippen des Sicherheitselements 12 verändert sich der Farbeindruck des Dünnschichtelements 24 in den nicht überdeckten Bereichen 36 aufgrund des dort auftretenden Farbkippeffekts, während der Farbeindruck in den von der Farbschicht überdeckten ersten Bereichen 32, 34 sich beim Kippen nicht verändert. Beispielsweise kann das Dünnschichtelement 24 so ausgelegt sein, dass sich sein Farbeindruck von Magenta bei senkrechter Betrachtung zu Grün bei schräger Betrachtung ändert. Darauf abgestimmt, vermittelt die semitransparente Farbschicht 34 bei senkrechter Betrachtung einen ebenfalls magentafarbenen Farbeindruck, der, anders als der Farbeindruck des Dünnschichtelements 24, beim Kippen des Sicherheitselements 12 unverändert bleibt.
Insgesamt zeigt das Sicherheitselement 12 dem Betrachter somit ein Hologrammmotiv 40 mit zwei Farbbereichen, die sich beim Kippen des Sicherheitselements unterschiedlich verhalten. Wie in der Darstellung der 3(a) durch die ähnlichen Schraffuren angedeutet, weisen die überdeckten Bereiche 32, 34 und die nicht überdeckten Bereiche 36 bei senkrechter Betrachtung einen sehr ähnlichen oder sogar gleichen Farbeindruck auf. Beim Kippen des Sicherheitselements 12 ändert sich der Farbeindruck der nicht überdeckten Bereichen 36 mit zunehmendem Kippwinkel von Magenta zu Grün, während der Farbeindruck in den von der Farbschicht 34 überdeckten Bereichen konstant magentafarben bleibt.
Aus dem in 3(b) dargestellten schrägen Betrachtungswinkel ist für den Betrachter daher ein deutlicher Farbunterschied zwischen den Bereichen 32, 34 und 36 wahrnehmbar, wie in der Figur durch die unterschiedlichen Schraffuren angedeutet. Die Kombination von farbvariablen Bereichen 36 und unmittelbar benachbarten, farbkonstanten Bereichen 32, 34 erhöht die visuelle Auffälligkeit des Farbkippeffekts noch, da das menschliche Auge auf die auftretenden Farbunterschiede stärker reagiert als auf die Farbveränderung an sich.
In bevorzugten Gestaltungen können auch in die Reflektorschicht 26 des Dünnschichtelements 24 Aussparungen 42 eingebracht sein, die beispielsweise eine Negativschrift bilden. Im Bereich dieser Aussparungen 42 ist das Dünnschichtelement 24 transparent oder transluzent, so dass sich dort zusätzlich zu den geschilderten Effekten eine auffällige Kontrastwirkung im Durchlicht ergibt. Der Begriff Transluzenz wird dabei im Sinne einer gewissen Lichtdurchlässigkeit gebraucht, wobei transluzente Schichten in der Regel die Helligkeit der hinter bzw. unter ihnen befindlichen Objekte reduzieren und/oder deren Farbe verändern.
Das in 4 gezeigte Sicherheitselement 50 entspricht in seinem Aufbau weitgehend dem Sicherheitselement 12 der 2 und 3. Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Gestaltung füllt die semitransparente Farbschicht 34 bei dem Sicherheitselement 50 den Bereich der Aussparungen 32 in der Absorberschicht 30 des Dünnschichtelements 24 nicht vollständig, sondern nur teilweise aus.
Dadurch entsteht neben dem farbkippenden Bereich 36 und dem farbkonstanten Bereich 32, 34 ein weiterer Hologrammbereich 56, in dem der visuelle Eindruck des Sicherheitselements 50 durch die Aluminium-Reflexionsschicht 26 bestimmt wird, so dass das Hologramm dort silbrig-metallisch erscheint. Die Kombinationsvielfalt und der Gestaltungsspielraum für den Designer werden durch diese Maßnahme weiter erhöht.
Weiter kann es in machen Ausgestaltungen vorteilhaft sein, wenn die semitransparente Farbschicht 54 zusätzlich in nicht ausgesparten Bereichen 52 der Absorberschicht 30 vorliegt. Bei senkrechter Betrachtung rufen derartige Bereiche 52, 54 im Wesentlichen denselben Farbeindruck wie die überdeckten Bereichen 32, 34 und die nicht überdeckten Bereiche 36 hervor. Anders als bei den vollständig farbkonstanten Bereichen 32, 34 variiert der Farbeindruck der Bereiche 52, 54 beim Kippen des Sicherheitselements 50 in gewissen Umfang, da die sich verändernde Kippfarbe des Dünnschichtelements 24 durch die semitransparente Farbschicht 34, je nach dem Grad deren Lichtdurchlässigkeit, etwas hindurchscheint.
Die Verwendung solcher weitgehend farbkonstanter Bereiche 52, 54 kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn feine Zeichen oder Muster als farbkonstante Reliefbereiche von farbvariablen Reliefbereichen umgeben sein sollen. In diesem Fall ist es oft schwierig, wenn nicht unmöglich, die Absorberschicht 30 unter den sehr kleinen Farbschichtbereichen 54 passergenau auszusparen. Die weitgehend farbkonstanten Bereiche 52, 54 weisen zwar beim Kippen eine etwas geringere Farbkonstanz auf als die vollständig farbkonstanten Bereiche 32, 34, dies ist für den Betrachter jedoch insbesondere bei kleinen Strukturen und im Vergleich zu den angrenzenden, stark farbkippenden Bereichen 36 praktisch nicht wahrnehmbar.
Die 5 und 6 zeigen als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Farbkipp-Hologramm, bei dem die vorstehend beschriebenen visuellen Effekte mit einem versteckten Sicherheitsmerkmal kombiniert sind. Neben den bereits in Zusammenhang mit den 2 bis 4 beschriebenen Ele menten enthält das Sicherheitselement 60 der 5 eine transparente Phasenverzögerungsschicht 62, die in Form eines Musters bereichsweise 64 über dem Dünnschichtelement 24 angeordnet ist.
Die Phasenverzögerungsschicht 62 besteht aus einem doppelbrechenden Material, beispielsweise aus nematischem flüssigkristallinem Material. Die Schichtdicke der Phasenverzögerungsschicht 62 ist typischerweise so gewählt, dass ihre Phasenverzögerung einem Gangunterschied zwischen etwa λ/6 und etwa λ/2, vorzugsweise etwa λ/4 entspricht, wobei λ eine Wellenlänge aus dem sichtbaren Spektralbereich darstellt.
Bei Betrachtung des Sicherheitselements 12 mit gewöhnlichem unpolarisiertem Licht und ohne Hilfsmittel sind die Bereiche 64 mit der Phasenverzögerungsschicht 62 praktisch nicht zu erkennen, da die Phasenverzögerung der Schicht 62 auf alle Polarisationsrichtungen des einfallenden Lichts gleichermaßen wirkt und ihre Lichtabsorption vernachlässigbar gering ist.
Wird das Sicherheitselement 12 dagegen mit einem aufgelegten Polarisator 70 betrachtet, wie in 6 gezeigt, so treten starke Kontrastunterschiede zwischen den Bereichen 64 mit Phasenverzögerungsschicht und Bereichen 66 ohne Phasenverzögerungsschicht hervor. Das Vorhandensein und die Form des von den Bereichen 64 gebildeten Musters kann so zur zusätzlichen Echtheitsprüfung, beispielsweise am Point of Sale oder in Banken eingesetzt werden.
Die Funktionsweise des versteckten Sicherheitsmerkmals wird nun anhand einer λ/4-Phasenverzögerungsschicht 62 und eines aufgelegten Zirkularpolarisators 70, der nur rechtszirkular polarisiertes Licht transmittiert, beispielhaft erläutert. Bei diesen Bedingungen wird von einfallendem unpolarisier tem Licht nur der rechtszirkular polarisierte Anteil von dem Zirkularpolarisator 70 durchgelassen. In den Teilbereichen 66 des Sicherheitselements ohne Phasenverzögerungsschicht 62 wird das rechtszirkular polarisierte Licht von der metallischen Reflektorschicht 26 des Dünnschichtelementes 24 mit umgekehrter Polarisationsrichtung, also als linkszirkular polarisiertes Licht reflektiert. Das reflektierte linkszirkular polarisierte Licht wird vom Zirkularpolarisator 70 gesperrt, so dass die Teilbereiche 66 für den Betrachter dunkel erscheinen.
In den Teilbereichen 64 mit Phasenverzögerungsschicht wird das rechtszirkular polarisierte Licht dagegen durch die Phasenverzögerungsschicht 62 vor der Reflexion an der Reflektorschicht 26 in linear polarisiertes Licht gewandelt. Das nach Reflexion unverändert linear polarisierte Licht durchlauft die Phasenverzögerungsschicht 62 erneut und wird dabei in rechtszirkular polarisiertes Licht gewandelt, das den Zirkularpolarisator 70 bei den gewählten Voraussetzungen ohne weiteres passieren kann. In den Teilbereichen 64 erscheint das Muster des offenen Sicherheitsmerkmals für den Betrachter daher im Wesentlichen unverändert hell.
Von besonderer Bedeutung für die Kombinierbarkeit des offenen und versteckten Sicherheitsmerkmals ist dabei die Tatsache, dass die semitransparente Farbschicht 34, 54 den Polarisationszustand des durchtretenden Lichts weitgehend erhält. Dadurch ist sichergestellt, dass das von der Phasenverzögerungsschicht 62 gebildet Muster in den farbvariablen und den farbkonstanten Bereichen gleichermaßen sichtbar gemacht werden kann.
Wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen können auch die Reflexionsschicht und die Absorberschicht des Ausführungsbeispiels der 5 und 6 mit Aussparungen versehen sein, um beispielsweise eine metallische Negativschrift oder lokale Durchsichtsbereiche in einem ansonsten opaken Sicherheitselement zu erzeugen.
In allen beschriebenen Gestaltungen kann die semitransparente Farbschicht auch mehrere Teilbereiche mit unterschiedlichem Farbeindruck aufweisen. Der Farbeindruck des Dünnschichtelements kann dann für eine oder auch für mehrere vorbestimmte Betrachtungsbedingung an den Farbeindruck eines oder mehrerer der Teilbereiche angepasst sein. Beispielsweise kann ein Dünnschichtelement, dessen Farbeindruck beim Kippen von Magenta nach Grün wechselt, mit einer semitransparenten Farbschicht mit zwei Teilbereichen kombiniert sein, von denen der erster Teilbereich Magenta, der zweite Teilbereich Grün erscheint. Der Farbeindruck des Dünnschichtelements entspricht dann bei senkrechter Betrachtung im Wesentlichen dem Farbeindruck des ersten Teilbereichs der Farbschicht (magenta), während er bei schräger Betrachtung im Wesentlichen dem Farbeindruck des zweiten Teilbereichs der Farbschicht (grün) entspricht. Durch diese Farbänderung und die damit verbundene Änderung der visuellen Zuordnung können beispielsweise verschiedene Designelemente des Sicherheitselements beim Kippen hervortreten und/oder verschwinden.
Die Dünnschichtelemente können in allen Gestaltungen auch in der Form Absorberschicht/Dielektrikumsschicht/Absorberschicht ausgebildet sein, wobei auch größere Schichtstapel mit der Abfolge Absorberschicht 1/Dielektrikumsschicht 1/Absorberschicht 2/Dielektrikumsschicht 2... Dielektrikumsschicht N – 1/Absorberschicht N, mit N = 3, 4, 5..., möglich sind. Auch derartige Schichtenfolgen weisen einen Farbkippeffekt auf, sind aber nicht opak, so dass der Farbkippeffekt auch von der Rückseite des Sicherheitselements sichtbar ist. Sicherheitselemente mit derartigen Dünnschicht elementen können insbesondere bei Dokumenten mit Durchsichtsbereichen zum Einsatz kommen.
Die angesprochenen Aussparungen in den Reflexionsschichten können auch rasterartig, vorzugsweise mit einem geringen Flächenanteil von 40% oder weniger angelegt sein. Die Aussparungen der Reflexionsschichten fallen dann im Auflicht praktisch nicht auf, sondern treten nur im Durchlicht in Erscheinung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 01/03945 [0025]

Claims

Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen mit – einer Reliefstruktur, über der in einem Überlappungsbereich ein Dünnschichtelement mit Farbkippeffekt angeordnet ist, wobei das Dünnschichtelement eine Absorberschicht mit Aussparungen enthält, in deren Bereich kein Farbkippeffekt erkennbar ist, und mit – einer semitransparenten Farbschicht, die im Bereich der Aussparungen der Absorberschicht über dem Dünnschichtelement und der Reliefstruktur angeordnet ist, wobei der Farbeindruck des Dünnschichtelements bei Betrachtung unter vorbestimmten Betrachtungsbedingungen an den Farbeindruck zumindest eines Teilbereichs der semitransparenten Farbschicht angepasst ist.
Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die semitransparente Farbschicht den Bereich der Aussparungen in der Absorberschicht vollständig ausfüllt.
Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die semitransparente Farbschicht den Bereich der Aussparungen in der Absorberschicht nur teilweise ausfüllt.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die semitransparente Farbschicht zusätzlich in nicht ausgesparten Bereichen der Absorberschicht über dem Dünnschichtelement vorliegt.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die semitransparente Farbschicht in einem Spektralbereich, in dem der Farbeindruck des Dünnschichtelements an den Farbeindruck der semitransparenten Schicht angepasst ist, eine Lichtdurchlässigkeit zwischen 30% und 95%, bevorzugt zwischen 60% und 95% und besonders bevorzugt zwischen 80% und 95% aufweist.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die semitransparente Farbschicht aufgedruckt ist.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen in der Absorberschicht in Form von Zeichen, Mustern oder Codierungen vorliegt.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die semitransparente Farbschicht in Form von Zeichen, Mustern oder Codierungen vorliegt.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die semitransparente Farbschicht mehrere Teilbereiche mit unterschiedlichem Farbeindruck aufweist, und der Farbeindruck des Dünnschichtelements bei Betrachtung unter vorbestimmten Betrachtungsbedingungen an den Farbeindruck zumindest eines der Teilbereich angepasst ist.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnschichtelement eine Reflexionsschicht, eine Absorberschicht und eine zwischen der Reflexionsschicht und der Absorberschicht angeordnete dielektrische Abstandsschicht enthält.
Sicherheitselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht Aussparungen in Form von Mustern, Zeichen oder Codierungen aufweist, die transparente oder transluzente Bereiche in dem Dünnschichtelement bilden.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnschichtelement zumindest eine erste Absorberschicht, eine zweite Absorberschicht und eine zwischen den beiden Absorberschichten angeordnete dielektrische Abstandsschicht enthält.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Reliefstruktur eine diffraktive Struktur, wie etwa ein Hologramm, ein holographisches Gitterbild oder eine hologrammähnliche Beugungsstruktur darstellt, oder eine achromatische Struktur, wie etwa eine Mattstruktur, eine Mikrospiegelanordnung, ein Blazegitter mit einem sägezahnartigen Furchenprofil oder eine Fresnellinsen-Anordnung darstellt.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Dünnschichtelement bereichsweise eine transparenten Phasenverzögerungsschicht angeordnet ist, die für Licht aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich eine phasenschiebende Schicht bildet.
Sicherheitselement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverzögerungsschicht in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung vorliegt.
Sicherheitselement nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverzögerung der Phasenverzögerungsschicht für Licht aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich einem Gangunterschied zwischen λ/6 und λ/2 entspricht.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverzögerungsschicht für Licht aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich zumindest in Teilbereichen eine λ/4-Schicht bildet.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverzögerungsschicht aus nematischem flüssigkristallinem Material gebildet ist.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die semitransparente Farbschicht den Polarisationszustand hindurchtretenden Lichts aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich im Wesentlichen erhält.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement ein Sicherheitsfaden, ein Sicherheitsband, ein Sicherheitsstreifen, ein Patch oder ein Etikett zum Aufbringen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen ist.
Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements nach wenigstens einem der Anspruch 1 bis 20, bei dem – auf ein Substrat eine Prägelackschicht aufgebracht und in Form einer gewünschten Reliefstruktur geprägt wird, – in einem Überlappungsbereich über der Reliefstruktur ein Dünnschichtelement mit Farbkippeffekt angeordnet wird, wobei eine Absorberschicht des Dünnschichtelements mit Aussparungen vorgesehen wird, in deren Bereich kein Farbkippeffekt erkennbar ist, und – im Bereich der Aussparungen der Absorberschicht eine semitransparente Farbschicht über dem Dünnschichtelement und der Reliefstruktur angeordnet wird, wobei der Farbeindruck des Dünnschichtelements bei Betrachtung unter vorbestimmten Betrachtungsbedingungen an den Farbeindruck zumindest eines Teilbereichs der semitransparenten Farbschicht angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die semitransparente Farbschicht aufgedruckt wird, insbesondere im Siebdruck-, Tiefdruck-, oder Flexodruckverfahren.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Dünnschichtelement bereichsweise eine transparente Phasenverzögerungsschicht angeordnet wird, die für Licht aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich eine phasenschiebende Schicht bildet.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverzögerungsschicht auf das Dünnschichtelement und gegebenenfalls die Farbschicht aufgedruckt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverzögerungsschicht auf eine Trägerfolie aufgebracht wird und auf das Dünnschichtelement mit der aufgebrachten Farbschicht transferiert wird.
Sicherheitspapier für die Herstellung von Sicherheits- oder Wertdokumente, wie Banknoten, Schecks, Ausweiskarten, Urkunden oder dergleichen, das mit einem Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 25 ausgestattet ist.
Sicherheitspapier nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitspapier ein Trägersubstrat aus Papier oder Kunststoff umfasst.
Datenträger, insbesondere Markenartikel, Wertdokument oder dergleichen, mit einem Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 25.
Verwendung eines Sicherheitselements nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 25, eines Sicherheitspapiers nach Anspruch 26 oder 27, oder eines Datenträgers nach Anspruch 28 zur Fälschungssicherung von Waren beliebiger Art.