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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.
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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.
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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.
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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 Farbände rungen beim
Verkippen eines Sicherheitselements wird im Folgenden als Farbkippeffekt
bezeichnet.
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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.
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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.
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Gemäß der
Erfindung enthält ein Sicherheitselement der eingangs genannten
Art
- – ein Dünnschichtelement
mit Farbkippeffekt,
- – eine semitransparente Farbschicht, die in ersten Bereichen über
dem Dünnschichtelement angeordnet ist, wobei der Farbeindruck
des Dünnschichtelements bei Betrachtung unter vorbestimmten
Betrachtungsbedingungen an den Farbeindruck zumindest eines Teilbereichs
der semitransparenten Farbschicht angepasst ist, und
- – eine transparente Phasenverzögerungsschicht, die
in zweiten Bereichen über dem Dünnschichtelement
angeordnet ist, und die für Licht aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich
eine phasenschiebende Schicht bildet.
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Im
Rahmen der Erfindung wird somit eine Kombination verschiedener Farbbereiche
eingesetzt, 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 für
den Betrachter beim Kippen des Sicherheitselements, während
die überdeckten Bereiche im Wesentlichen farbkonstant bleiben.
Eine derartige Kombination farbkonstanter und farbvariabler 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.
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Zusätzlich
zu dem durch die beiden verschiedenen Farbbereiche gebildeten offenen,
also ohne Hilfsmittel erkennbaren Sicherheitsmerkmal enthält das
erfindungsgemäße Sicherheitselement ein verstecktes
Sicherheitsmerkmal, das nur mit Hilfsmitteln erkennbar ist und das
durch die in zweiten Bereichen angeordnete transparente Phasenverzögerungsschicht
gebildet ist. 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.
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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 erzeugt
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.
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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.
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Die
semitransparente Farbschicht kann auf verschiedene Weise aufgebracht
werden, mit Vorteil ist sie aufgedruckt, beispielsweise im Siebdruck-, Tiefdruck-,
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.
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Um
zusätzliche Merkmale in das Sicherheitselement einzubringen,
liegt die semitransparente Farbschicht in bevorzugten Ausgestaltungen
in Form von Zeichen, Mustern oder Codierungen vor. Darunter fallen
auch Gestaltungen, bei denen die Farbschicht Aussparungen in Form
von Zeichen, Mustern oder Codierungen aufweist.
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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 Weise können die von der Phasenverzögerungsschicht
gebildeten Muster, Zeichen oder Codierungen sowohl in den farbvariablen
als auch in den farbkonstanten Bereichen gleichermaßen
sichtbar gemacht werden, wie weiter unten genauer erläutert.
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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.
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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 ersten 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.
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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
Mehrfachreflexionen in den verschiedenen Teilschichten des Elements.
Der Wegunterschied des an den verschiedenen Schichten reflektierten
Lichts hängt einerseits von der optischen Dicke der dielektrischen
Abstandsschicht ab, die den Abstand zwischen Absorberschicht und
Reflexionsschicht festlegt, und variiert andererseits mit dem jeweiligen
Betrachtungswinkel.
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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.
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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.
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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
auf einen transparenten oder transluzenten Träger aufgebracht
ist. 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.
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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.
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In
allen Gestaltungen ist die dielektrische Abstandsschicht vorzugsweise
durch ein Vakuumdampfverfahren erzeugt. Alternativ kann die Abstandsschicht
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.
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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.
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Alternativ
oder zusätzlich zu den Aussparungen in der Reflexionsschicht
können auch die Absorberschicht und/oder die Abstandsschicht
Aussparungen in Form von Mustern, Zeichen oder Codierungen aufweisen.
In den ausgesparten Bereichen der Absorberschicht oder der Abstandsschicht
tritt kein Farbkippeffekt auf.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Sicherheitselement
zusätzlich eine Reliefstruktur auf, über der das
Dünnschichtelement in einem Überlappungsbereich
angeordnet ist. Das Dünnschichtelement kann dabei teilweise
oder vollständig über der Reliefstruktur angeordnet
sein, oder auch über diese hinausragen.
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Die
Reliefstruktur kann 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, 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 achro matischer Mikroreliefstruktur
sind teilweise auch größer als 1 μm,
die Abmessungen von Mikrospiegeln oder Blazegitterlinien reichen
etwa bis zu einer Höhe von etwa 15 μm und einer
lateralen Ausdehnung von etwa 30 μm.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung enthält das Sicherheitselement
ein Substrat, auf dem das Dünnschichtelement, die semitransparente
Farbschicht und die Phasenverzögerungsschicht angeordnet
sind. Dieses Substrat kann insbesondere durch eine Kunststofffolie
gebildet sein. 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.
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Bevorzugt
ist das Sicherheitselement ein Sicherheitsfaden, ein Sicherheitsband,
ein Sicherheitsstreifen, ein Patch oder ein Etikett zum Aufbringen auf
ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen.
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Es
versteht sich, dass das Sicherheitselement auch weitere Schichten,
wie etwa Schutzschichten oder zusätzliche Effektschichten
mit anderen Sicherheitsmerkmalen aufweisen kann.
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Die
Erfindung enthält auch ein Verfahren zum Herstellen eines
Sicherheitselements der beschriebenen Art, bei dem
- – über einem Dünnschichtelement mit
Farbkippeffekt in ersten Bereichen eine semitransparente Farbschicht
angeordnet wird, wobei der Farbeindruck des Dünnschichtelements
bei Betrachtung unter vorbestimmten Betrachtungsbedingungen an den
Farbeindruck zumindest eines Teilbereichs der semitransparenten
Farbschicht angepasst wird, und
- – in zweiten Bereichen über dem Dünnschichtelement
eine transparente Phasenverzögerungsschicht angeordnet
wird, die für Licht aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich
eine phasenschiebende Schicht bildet.
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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.
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In
einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird auf ein Substrat eine Prägelackschicht aufgebracht
und in Form einer gewünschten Reliefstruktur geprägt. Über
dieser Reliefstruktur wird dann in einem Überlappungsbereich
ein Dünnschichtelement der oben beschriebenen Art aufgebracht.
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In
vorteilhaften Weiterbildungen werden die Reflexionsschicht und/oder
die Absorberschicht des Dünnschichtelements mit Aussparungen
in Form von Mustern, Zeichen oder Codierungen versehen.
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Die
Erfindung umfasst ferner ein Sicherheitspapier mit einem Sicherheitselement
der beschriebenen Art, sowie einen Datenträger, der mit
einem sol chen 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.
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Da
die beschriebenen semitransparenten Farbschichten die Polarisation
des hindurchtretenden Lichts weitgehend erhalten, ist es grundsätzlich auch
möglich, eine Metallschicht bereichsweise mit einer semitransparenten
Farbschicht zu beschichten und darüber eine transparente
Phasenverzögerungsschicht in Form von Mustern, Zeichen
oder Codierungen anzuordnen und letztere bei Betrachtung mit einem
geeigneten Polarisator in den beschichteten und unbeschichteten
Bereichen gleichermaßen sichtbar zu machen.
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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.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen
Sicherheitselement,
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2 einen
Querschnitt durch ein Sicherheitselement nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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3 den visuellen Eindruck eines erfindungsgemäßen
Sicherheitselements bei unterschiedlichen Betrachtungsbedingungen,
in (a) bei senkrechter Betrachtung ohne Hilfsmittel, in (b) bei schräger
Betrachtung ohne Hilfsmittel und in (c) bei senkrechter Betrachtung
mit einem aufgelegten Zirkularpolarisator,
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4 ein
Sicherheitselement nach einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem die Phasenverzögerungsschicht unterhalb
der semitransparenten Farbschicht angeordnet ist,
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5 ein
Sicherheitselement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem die Phasenverzögerungsschicht und
die semitransparente Farbschicht auf das Dünnschichtelement aufgebracht
sind, und
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6 ein
Sicherheitselement nach noch einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem farbkonstante Bereiche, farbkippende Bereiche und
das versteckte Sicherheitsmerkmal der Phasenverzögerungsschicht
mit einem Prägehologramm kombiniert sind.
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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, Passen, Kreditkarten,
Gesundheitskarten und dergleichen. Bei Banknoten und ähnlichen Dokumenten
kommen außer Transferelementen beispielsweise auch Sicherheitsfäden
und neben Aufsichtselementen auch Durchsichtselemente in Frage.
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Der
Aufbau eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements 12 wird
nun mit Bezug auf die 2 und 3 näher
erläutert, wobei 2 einen
Querschnitt durch das Sicherheitselement zeigt und 3 in
(a) bis (c) den visuellen Eindruck des Sicherheitselements bei drei
unterschiedlichen Betrachtungsbedingungen zeigt. 3(a) zeigt
dabei einen Ausschnitt des Sicherheitselements 12 bei senkrechter Betrachtung
und ohne Hilfsmittel, 3(b) den Ausschnitt
von (a) bei schräger Betrachtung ebenfalls ohne Hilfsmittel
und 3(c) zeigt den Ausschnitt von
(a) und (b) bei senkrechter Betrachtung mit einem aufgelegten Zirkularpolarisator.
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Mit
Bezug zunächst auf 2 enthält
das Sicherheitselement 12 ein Dünnschichtelement 22 mit Farbkippeffekt,
das auf einer Trägerfolie 20 aufgebracht ist.
Das Dünnschichtelement 22 umfasst eine durch eine
opake Aluminiumschicht gebildete Reflexionsschicht 24,
eine auf die Reflexionsschicht aufgedampfte dielektrische SiO2-Abstandsschicht 26 und eine teiltransparente
Absorberschicht 28, die beispielsweise aus Chrom gebildet
sein kann. Wie weiter oben erläutert, beruht der Farbkippeffekt
eines solchen Dünnschichtelements 22 auf Interferenzeffekten
durch Interferenz der an den Teilschichten 24, 26, 28 des
Elements reflektierten Lichtstrahlen.
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In
ersten Bereichen 30 ist auf das Dünnschichtelement 22 eine
semitransparente Farbschicht 34 aufgedruckt, in den Bereichen 32 außerhalb
der ersten Bereiche 30 liegt das Dünnschichtelement 22 ohne
aufgedruckte Farbschicht vor. Das Dünnschichtelement 22 und
die semitransparente Farbschicht 34 sind dabei so aufeinander
abgestimmt, dass sie bei senkrechtem Betrachtungswinkel im Wesentlichen
denselben Farbeindruck hervorrufen.
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Beim
Kippen des Sicherheitselements 12 verändert sich
der Farbeindruck des Dünnschichtelements 22 in
den nicht überdeckten Bereichen 32, während
der Farbeindruck in den überdeckten ersten Bereichen 30 nahezu
unverändert bleibt. Beispielsweise kann das Dünnschichtelement 22 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 sich beim Kippen des Sicherheitselements 12 nur unwesentlich
verändert.
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Wie
in der Darstellung der 3(a) durch
die ähnlichen Schraffuren angedeutet, weisen die überdeckten
Bereiche 30 und die nicht überdeckten Bereiche 32 bei
senkrechter Betrachtung somit einen sehr ähnlichen oder
sogar gleichen Farbeindruck auf. Zur Angleichung des Farbeindrucks
der beiden Bereiche trägt die Semitransparenz der Farbschicht 34 zusätzlich
bei. Während nämlich der Farbort einer aufgedruckten
Farbschicht sehr genau und reproduzierbar eingestellt werden kann,
variiert die Kippfarbe, in der das Dünnschichtelement 22 unter
senkrechtem Betrachtungswinkel erscheint, durch Fertigungsschwankungen
von Sicherheitselement zu Sicherheitselement leicht.
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Aufgrund
der semitransparenten Ausbildung der Farbschicht 34 scheint
diese senkrechte Kippfarbe durch die Farbschicht 34 teilweise
hindurch und trägt zum Gesamtfarbeindruck des Sicherheitselements
in den ersten Bereichen 30 bei. Bei einer kleinen Variation
der senkrechten Kippfarbe des Dünnschichtelements 22 in
den nicht überdeckten Bereichen 32 ändert
sich daher auch der Farbeindruck in den überdeckten Bereichen 30 entsprechend,
so dass die Gesamtfarbeindrücke der Bereiche 30, 32 einander
angeglichen werden. Darüber hinaus erhält man
durch die Semitransparenz der aufgedruck ten Farbschicht 34 auch
in den überdeckten Bereichen 30 den optischen
Eindruck eines Metallglanzes, da dort der Metallglanz der darunterliegenden
Reflexionsschicht 24 durchscheint. Die überdeckten
Bereiche 30 und die nicht überdeckten Bereiche 32,
die aufgrund des dort direkt sichtbaren Dünnschichtelements 22 ohnehin
einen Metallglanz aufweisen, sehen daher auch in ihren Glanzeigenschaften ähnlich aus.
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Beim
Kippen des Sicherheitselements 12 ändert sich
der in den nicht überdeckten Bereichen 32 sichtbare
Farbeindruck des Dünnschichtelements 22 mit zunehmenden
Kippwinkel von Magenta zu Grün, während der Farbeindruck
in den von der Farbschicht 34 überdeckten ersten
Bereichen 30 im Wesentlichen konstant bleibt. Aus einem
in 3(b) dargestellten, schrägen
Betrachtungswinkel ist für den Betrachter daher ein deutlicher
Farbunterschied zwischen den Bereichen 30 und 32 wahrnehmbar,
wie in der Figur durch die unterschiedlichen Schraffuren angedeutet.
Die Kombination von farbvariablen Bereichen 32 mit unmittelbar
benachbarten, farbkonstanten Bereichen 30 erhöht
die visuelle Auffälligkeit des Farbkippeffekts noch, da
das menschliche Auge auf die auftretenden Farbunterschiede stärker
reagiert als auf die Farbveränderung an sich.
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Zusätzlich
zu dem durch die farbvariablen und farbkonstanten Bereiche 30, 32 gebildeten
offenen Sicherheitsmerkmal enthält das Sicherheitselement 12 ein
verstecktes Sicherheitsmerkmal, das durch eine transparente Phasenverzögerungsschicht 36 gebildet
ist, die in Form eines Musters in zweiten Bereichen 38 über
dem Dünnschichtelement 22 angeordnet ist.
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Die
Phasenverzögerungsschicht 36 besteht aus einem
doppelbrechenden Material, beispielsweise aus nematischem flüssigkristallinem
Material. Die Schichtdicke der Phasenverzögerungsschicht 36 ist typischerweise
so ge wählt, dass ihre Phasenverzögerung einem
Gangunterschied zwischen etwa λ/6 und etwa λ/2,
vorzugsweise von etwa λ/4 entspricht, wobei λ eine
Wellenlänge aus dem sichtbaren Spektralbereich darstellt.
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Bei
Betrachtung des Sicherheitselements 12 mit gewöhnlichem
unpolarisiertem Licht und ohne Hilfsmittel sind die zweiten Bereiche 38 mit
der Phasenverzögerungsschicht 36 praktisch nicht
zu erkennen, da die Phasenverzögerung der Schicht 36 auf alle
Polarisationsrichtungen des einfallenden Lichts gleichermaßen
wirkt und ihre Lichtabsorption vernachlässigbar gering
ist.
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Wird
das Sicherheitselement 12 dagegen mit einem aufgelegten
Polarisator 40 betrachtet, wie in 3(c) gezeigt,
so treten starke Kontrastunterschiede zwischen den Bereichen 38, 39 mit
und ohne Phasenverzögerungsschicht 36 hervor.
Das Vorhandensein und die Form des von den Bereichen 38 gebildeten
Musters kann so zur zusätzlichen Echtheitsprüfung,
beispielsweise am Point of Sale oder in Banken eingesetzt werden.
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Die
Funktionsweise des versteckten Sicherheitsmerkmals wird nun am Beispiel
einer λ/4-Phasenverzögerungsschicht 36 und
eines aufgelegten Zirkularpolarisators 40, der nur rechtszirkular
polarisiertes Licht transmittiert, näher erläutert.
Bei diesen Bedingungen wird von einfallendem unpolarisiertem Licht
nur der rechtszirkular polarisierte Anteil von dem Zirkularpolarisator 40 durchgelassen.
In den Teilbereichen 39 des Sicherheitselements ohne Phasenverzögerungsschicht 36 wird
das rechtszirkular polarisierte Licht von der metallischen Reflektorschicht 24 des
Dünnschichtelementes 22 mit umgekehrter Polarisationsrichtung,
also als linkszirkular polarisiertes Licht reflektiert. Das reflektierte
linkszirkular polarisierte Licht wird vom Zirkularpolarisator 40 gesperrt,
so dass die Teilbereiche 39 für den Betrachter
dunkel erscheinen.
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In
den Teilbereichen 38 mit Phasenverzögerungsschicht
wird das rechtszirkular polarisierte Licht dagegen durch die Phasenverzögerungsschicht 36 vor
der Reflexion an der Reflektorschicht 24 in linear polarisiertes
Licht gewandelt. Das unverändert linear polarisierte, reflektierte
Licht durchlauft die Phasenverzögerungsschicht 36 erneut
und wird dabei in rechtszirkular polarisiertes Licht gewandelt,
das den Zirkularpolarisator 40 bei den gewählten
Voraussetzungen ohne weiteres passieren kann. In den Teilbereichen 38 erscheint
das Muster 30, 32 des offenen Sicherheitsmerkmals
für den Betrachter daher im Wesentlichen unverändert
hell.
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Beim
Auflegen eines Linearpolarisators anstelle eines Zirkularpolarisators
ergeben sich bei geeigneter Orientierung des Linearpolarisators
die umgekehrten Kontrastverhältnisse: In diesem Fall wird in
den Teilbereichen 39 ohne Phasenverzögerungsschicht 36 das
linear polarisierte Licht von der metallischen Reflektorschicht 24 des
Dünnschichtelementes 22 mit unveränderter
linearer Polarisation reflektiert, so dass das reflektierte Licht
vom Linearpolarisator durchgelassen wird. Das Muster 30, 32 des
offenen Sicherheitsmerkmals ist in somit in den Teilbereiche 39 unverändert
hell sichtbar. Dagegen erscheinen die Teilbereiche 38 mit
Phasenverzögerungsschicht nunmehr dunkel, da das linear
polarisierte Licht durch die Phasenverzögerungsschicht 36 in
zirkular polarisiertes Licht gewandelt wird, das zirkular polarisierte
Licht an der Reflexionsschicht mit umgekehrter zirkularer Polarisationsrichtung
reflektiert wird, und beim erneuten Durchlauf der Phasenverzögerungsschicht
in linear polarisiertes Licht gewandelt wird, dessen Polarisationsvektor
senkrecht auf der Ausgangspolarisation steht, so dass das reflektierte
Licht vom Linearpolarisator gesperrt wird.
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Von
besonderer Bedeutung für die Kombinierbarkeit der beiden
Sicherheitsmerkmale ist die Tatsache, dass die semitransparente
Farbschicht 34 den Polarisationszustand des durchtretenden
Lichts weitgehend erhält. Dadurch ist sichergestellt, dass das
von der Phasenverzögerungsschicht 36 gebildet Muster
in den farbvariablen und den farbkonstanten Bereichen 30, 32 gleichermaßen
sichtbar gemacht werden kann.
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Für
die Herstellung des Sicherheitselements 12 des 2 können
beispielsweise das Dünnschichtelement 22 und die
semitransparente Farbschicht 34 auf eine erste Trägerfolie
aufgebracht werden und die Phasenverzögerungsschicht 36 in
Form des gewünschten Musters auf eine zweite Trägerfolie aufgebracht
werden. Die zweite Trägerfolie wird dann zusammen mit der
Phasenverzögerungsschicht 36 mittels Kaschierkleber 42 auf
das Dünnschichtelement 22 mit der semitransparenten
Farbschicht 34 transferiert und die zweite Trägerfolie
anschließend abgezogen.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 4 dargestellt.
Anders als bei der Gestaltung der 2 liegt
die Phasenverzögerungsschicht 36 bei diesem Ausführungsbeispiel
unterhalb der semitransparenten Farbschicht 34. Die mit
Bezugszeichen 44 bezeichnete Schicht stellt eine transparente
Schicht, beispielsweise eine Kleberschicht, eine Schutzlackschicht,
einen Primer oder dergleichen dar. Daneben ist auch die semitransparente Farbschicht 34 mit
einer Schutzlackschicht 46 bedeckt.
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Da
die semitransparente Farbschicht 34 den Polarisationszustand
des hindurchtretenden Lichts weitgehend erhält, entspricht
die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels der 4 der
bereits beschriebenen Wirkungsweise. Zusätzlich sind in
die Reflektorschicht 24 des Dünnschichtelements
Aussparungen 50 eingebracht, die beispielsweise eine Negativschrift
bilden. Im Bereich dieser Aussparungen 50 ist das Dünnschichtelement 22 transparent
oder transluzent, so dass sich dort zusätzlich zu den geschilderten
Effekten eine auffällige Kontrastwirkung im Durchlicht
ergibt. 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 veränderen.
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Auch
die Absorberschicht 28 kann mit Aussparungen 52 versehen
sein. Im Bereich der Aussparungen 52 der Absorberschicht
weist das Dünnschichtelement 22 wegen des Fehlens
der Interferenz keinen Farbkippeffekt auf. Liegen die Aussparungen 52,
wie in 4 gezeigt, in Farbschicht-freien Bereichen 32,
so erscheint das Sicherheitselement 12 dort mit dem metallischen
Glanz der Reflexionsschicht 24. Es versteht sich, dass
auch das oben beschriebene Ausführungsbeispiel der 2 und 3 mit derartigen Aussparungen in der Reflektorschicht und/oder
der Absorberschicht versehen sein kann.
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Bei
der in 5 gezeigten alternativen Gestaltung ist auf das
Dünnschichtelement 22 zunächst die Phasenverzögerungsschicht 36 und
dann die semitransparente Farbschicht 34 aufgedruckt. Wie
bereits bei den Ausführungsformen der 2 und 4 kann
die Farbschicht 34 auch hier die Phasenverzögerungsschicht 36 vollständig überdecken,
wie im linken Figurenteil gezeigt, die Farbschicht kann vollständig
innerhalb der phasenverzögernden Bereiche liegen, wie im
mittleren Figurenteil gezeigt, oder die Farbschicht kann teilweise
mit der Phasenverzögerungsschicht 36 überlappen,
wie im rechten Figurenteil dargestellt. Da die semitransparente
Farbschicht 34 den Polarisationszustand des durchtretenden
Lichts weitgehend erhält, kann die gewünschte Polarisationswirkung
in allen Fällen für die Echtheitsprüfung
eingesetzt werden.
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6 zeigt
als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Farbkipp-Hologramm,
bei dem die vorstehend beschriebenen Effekte mit einem Prägehologramm
kombiniert sind. Das Sicherheitselement 60 der 6 enthält
eine Trägerfolie 62 und eine auf die Trägerfolie 62 aufgebrachte,
geprägte und gehärtete UV-Lackschicht 64.
Die Prägestrukturen der Lackschicht 64 bilden
dabei eine diffraktive Reliefstruktur, die ein Hologramm, ein holographisches
Gitterbild oder eine hologrammähnliche Beugungsstruktur
darstellt. In anderen Gestaltungen können die Prägestrukturen
auch achromatische Reliefstrukturen mit einem nicht-farbigen, beispielsweise
silbrigmatten Erscheinungsbild darstellen.
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Auf
die Reliefstruktur der Lackschicht 64 ist ein Dünnschichtelement 66 aufgebracht,
das wie oben beschrieben, beispielsweise eine Reflexionsschicht 68,
eine dielektrische Abstandsschicht 70 und eine teiltransparente
Absorberschicht 72 umfasst. Die Reflexionsschicht und die
Absorberschicht können mit Aussparungen 74 bzw. 76 versehen
sein.
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Analog
zur bereits beschriebenen Vorgehensweise werden dann durch bereichsweises
Aufdrucken einer semitransparenten Farbschicht 80 aufeinander
abgestimmte farbvariable und farbkonstante Bereiche geschaffen,
die zusammen mit der holographischen Reliefstruktur das offene Sicherheitsmerkmal
bilden. Auf diese Schichtenfolge wird eine transparente Phasenverzögerungsschicht 82 in
Form von Zeichen, eines Musters oder einer Codierung transferiert,
um ein verstecktes, mit Hilfe eines Linear- oder Zirkularpolarisators
nachweisbares, Sicherheitsmerkmal zu erhalten.
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Das
Farbkipp-Hologramm 60 bietet dem Betrachter ein visuell
attraktives Erscheinungsbild mit hohem Wiedererkennungswert. Bei
senkrechter Betrachtung zeigt das Sicherheitselement als Grundstruktur
ein gefärbtes, bei spielsweise magentafarbenes Hologramm.
Beim Kippen des Sicherheitselements ändern die nicht mit
der semitransparenten Farbschicht 80 überdeckten
Bereiche des Hologramms ihre Farbe, so dass sich ihr Farbeindruck beispielsweise
von Magenta nach Grün verschiebt, während der
Farbeindruck des Hologramms in den überdeckten Teilbereichen 80 im
Wesentlichen konstant bleibt.
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In
den Bereichen, in denen ausgesparte Bereiche 74 der Absorberschicht
in farbschichtfreien Bereichen liegen, wird der visuelle Eindruck
des Sicherheitselements durch die Reflexionsschicht 68 bestimmt,
so dass das Hologramm dort silbrig-metallisch erscheint. In Bereichen 76 ohne
Reflexionsschicht erscheint das Sicherheitselement transparent oder
transluzent. Die ausgesparten Bereiche 74, 76 können
so beispielsweise eine metallische Negativschrift innerhalb des
Sicherheitselement bilden oder lokale Durchsichtsbereiche in einem
ansonsten opaken Sicherheitselement erzeugen. Zusätzlich
steht das versteckte Sicherheitsmerkmal der Phasenverzögerungsschicht 82 für
eine weitergehende Echtheitsprüfung zur Verfügung,
wie oben bereits beschrieben.
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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
Farbein druck 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.
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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 Dünnschichtelementen
können insbesondere bei Dokumenten mit Durchsichtsbereichen
zum Einsatz kommen.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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