DE102008046128B4 - Optically variable security element with matt area - Google Patents
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Abstract
Optisch variables Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen, mit einem achromatischen, matt glänzenden Mattbereich, dadurch gekennzeichnet, dass der Mattbereich eine reflektierende Mattstruktur aus einer Vielzahl von Mikroelementen enthält, die durch die Parameter laterale Abmessung, Höhe, Umrissform, Reliefform, räumliche Lage und räumliche Ausrichtung charakterisiert sind, wobei- die laterale Abmessung der Mikroelemente unterhalb der Auflösungsgrenze des menschlichen Auges liegt und- zumindest einer der charakterisierenden Parameter der Mikroelemente innerhalb der Mattstruktur zufällig variiert, indem zumindest einer der zufällig variierenden charakterisierenden Parameter in einem vorgegebenen Schwankungsbereich um einen vorgegebenen Mittelwert variiert, oder zumindest einer der zufällig variierenden charakterisierenden Parameter auf einen vorgegebenen Schwankungsbereich um einen vorgegebenen Mittelwert konzentriert ist, wobei bei der zufälligen Variation der variierte Parameter einer bestimmten Wahrscheinlichkeitsfunktion bzw. Dichtefunktion gehorcht, die ein einziges Maximum aufweist.Optically variable security element for securing valuables, with an achromatic, matt shiny matt area, characterized in that the matt area contains a reflective matt structure made of a large number of microelements, which are determined by the parameters lateral dimension, height, outline shape, relief shape, spatial position and spatial orientation are characterized, wherein - the lateral dimension of the microelements is below the resolution limit of the human eye and - at least one of the characterizing parameters of the microelements varies randomly within the matt structure, in that at least one of the randomly varying characterizing parameters varies in a predetermined fluctuation range around a predetermined mean value, or at least one of the randomly varying characterizing parameters is concentrated on a predetermined fluctuation range around a predetermined mean value, wherein in the case of random variation the varied parameter obeys a specific probability function or density function which has a single maximum.
Description
Die Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen mit einem achromatischen, matt glänzenden Mattbereich, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sicherheitselements und einen mit einem solchen Sicherheitselement ausgestatteten Datenträger.The invention relates to an optically variable security element for securing valuables with an achromatic, matt, shiny matte area, a method for producing such a security element and a data carrier equipped with such a security element.
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. Die aufgebrachten Sicherheitselemente können sich auch über einer Aussparung im Wertdokument befinden.Data carriers, such as valuables or identification documents or other valuables, such as branded items, are often provided with security elements for security purposes, which allow the authenticity of the data carrier to be checked and which also serve as protection against unauthorized reproduction. The security elements can be designed, for example, in the form of a security thread embedded in a banknote, a tear thread for product packaging, an applied security strip or a self-supporting transfer element, such as a patch or a label that is applied to a document of value after its production. The applied security elements can also be located above a recess in the document of value.
Um die Nachstellung der Sicherheitselemente selbst mit hochwertigen Farbkopiergeräten zu verhindern, weisen diese vielfach optisch variable Elemente auf, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln und etwa einen unterschiedlichen Farbeindruck oder unterschiedliche graphische Motive zeigen. Die optische Wirksamkeit von Hologrammen und hologrammartigen Beugungsstrukturen 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. 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.In order to prevent the security elements from being recreated even with high-quality color copiers, these often have optically variable elements that give the viewer a different image impression from different viewing angles and, for example, show a different color impression or different graphic motifs. The optical effectiveness of holograms and hologram-like diffraction structures is based not least on the color splitting when polychromatic light falls on the diffraction structure. However, the resulting play of colors has become so commonplace in recent years that its effect as an attractive security feature is already diminishing significantly. In addition, the image or color impressions created by optical diffraction can often only be seen completely and clearly from certain viewing directions and in good lighting conditions. In particular, the visibility of holographic motifs is often severely limited in poor lighting conditions, such as diffuse lighting.
Es sind daher optisch variable, matt erscheinende Sicherheitselemente vorgeschlagen worden, die aus modifizierten Beugungsgittern bestehen, deren Gitterlinien mit einer stochastischen Schwankung ihrer räumlichen Ausrichtung behaftet sind. Die Verteilung des ausfallenden Lichts wird dabei durch die Gitterperiode, die durchschnittliche Richtung der Gitterlinien und die Schwankungsbreite der Gitterlinien-Ausrichtung bestimmt. Derartige modifizierte Beugungsgitter weisen eine starke Anisotropie des ausgehenden Lichts auf. Da die Beugungsgitterstrukturen auf minimale Lichtabsorption ausgelegt sind, ist es praktisch nicht möglich, die insgesamt abgestrahlte Lichtintensität einzustellen. Die Herstellung derartiger Beugungsgitter erfolgt üblicherweise mittels Elektronenstrahllithographie und erfordert daher einen hohen apparativen Aufwand.Optically variable, dull-appearing security elements have therefore been proposed which consist of modified diffraction gratings, the grating lines of which are subject to a stochastic fluctuation in their spatial orientation. The distribution of the emitted light is determined by the grating period, the average direction of the grating lines and the fluctuation range of the grating line alignment. Such modified diffraction gratings have a strong anisotropy of the outgoing light. Since the diffraction grating structures are designed for minimal light absorption, it is practically impossible to adjust the total light intensity emitted. The production of such diffraction gratings is usually carried out using electron beam lithography and therefore requires a lot of equipment.
Eine Mattierung und eine Verdunklung einer Oberfläche kann auch durch den Einsatz sogenannter Mottenaugenstrukturen erreicht werden. Dabei handelt es sich um regelmäßige oder stochastische Noppenstrukturen aus Noppen in einer Größenordnung von 50 bis wenigen hundert Nanometern. Zur Herstellung solcher Subwellenlängenstrukturen kann beispielsweise eine PMMA-Schicht mit einem Ionenstrahl geätzt oder eine Diamantoberfläche mit einem Laserstrahl bearbeitet werden. Mottenaugenstrukturen absorbieren einen hohen Anteil des einfallenden Lichts und erscheinen daher stets dunkel. Matt und zugleich hell erscheinende Flächen können mit Mottenaugenstrukturen nicht verwirklicht werden. Darüber hinaus ist die Herstellung von Subwellenlängenstrukturen apparativ sehr aufwendig.Matting and darkening of a surface can also be achieved by using so-called moth-eye structures. These are regular or stochastic knob structures made up of knobs with a size of 50 to a few hundred nanometers. To produce such subwavelength structures, for example, a PMMA layer can be etched with an ion beam or a diamond surface can be processed with a laser beam. Moth eye structures absorb a high proportion of incident light and therefore always appear dark. Surfaces that appear dull and bright at the same time cannot be achieved with moth-eye structures. In addition, the production of subwavelength structures is very complex in terms of equipment.
Aus der
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art zu verbessern und insbesondere, ein optisch variables Sicherheitselement mit Mattbereich zu schaffen, dessen räumliche Abstrahlcharakteristik und dessen Gesamthelligkeit in weiten Bereichen nach Wunsch eingestellt werden kann.Proceeding from this, the invention is based on the object of improving a security element of the type mentioned at the outset and, in particular, of creating an optically variable security element with a matt area, the spatial radiation characteristics and the overall brightness of which can be adjusted as desired over a wide range.
Diese Aufgabe wird durch das Sicherheitselement mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sicherheitselements und ein mit einem solchen Sicherheitselement ausgestatteter Datenträger sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This task is solved by the security element with the features of the main claim. A method for producing such a security element and a data carrier equipped with such a security element are specified in the independent claims. Further developments of the invention are the subject of the subclaims.
Gemäß der Erfindung ist bei einem Sicherheitselement der eingangs genannten Art vorgesehen, dass der Mattbereich eine reflektierende Mattstruktur aus einer Vielzahl von Mikroelementen enthält, die durch die Parameter laterale Abmessung, Höhe, Umrissform, Reliefform, räumliche Lage und räumliche Ausrichtung charakterisiert sind, wobei
- - die laterale Abmessung der Mikroelemente unterhalb der Auflösungsgrenze des menschlichen Auges liegt und
- - zumindest einer der charakterisierenden Parameter der Mikroelemente innerhalb der Mattstruktur zufällig variiert.
- - the lateral dimension of the microelements is below the resolution limit of the human eye and
- - At least one of the characterizing parameters of the microelements varies randomly within the matt structure.
Eine zufällige Variation eines Parameters bedeutet dabei im Sinne der Erfindung, dass der Parameter einer bestimmten Wahrscheinlichkeitsfunktion (bei diskreten Parametern) bzw. Dichtefunktion (bei kontinuierlichen Parametern) gehorcht, die für jeden Wert des Parameters die Auftretenswahrscheinlichkeit bzw. die Wahrscheinlichkeitsdichte dieses Werts angibt. Wird die Häufigkeit der Parameterwerte der Gesamtheit der Mikroelemente innerhalb der Mattstruktur betrachtet, so wird bei einer Auftragung die zugehörige Wahrscheinlichkeitsfunktion bzw. Dichtefunktion dieses Parameters rekonstruiert. Der Parameterwert für ein bestimmtes, beliebig herausgegriffenes Mikroelement lässt sich dagegen nicht auf offensichtliche Weise vorhersagen.For the purposes of the invention, a random variation of a parameter means that the parameter obeys a specific probability function (for discrete parameters) or density function (for continuous parameters), which indicates the probability of occurrence or the probability density of this value for each value of the parameter. If the frequency of the parameter values of the entirety of the microelements within the matt structure is considered, the associated probability function or density function of this parameter is reconstructed when plotted. However, the parameter value for a specific, arbitrarily selected microelement cannot be predicted in an obvious way.
Die Wahrscheinlichkeitsfunktionen bzw. Dichtefunktionen unterschiedlicher Parameter sind dabei grundsätzlich voneinander unabhängig. In manchen Ausgestaltungen kann es sich jedoch anbieten, die Wahrscheinlichkeitsfunktionen bzw. Dichtefunktionen zweier oder mehrerer Parameter miteinander zu verknüpfen, beispielsweise um zur Erzeugung abgedunkelter Bereiche ein hohes Aspektverhältnis der Mikroelemente einzustellen.The probability functions or density functions of different parameters are fundamentally independent of one another. In some embodiments, however, it may be advisable to link the probability functions or density functions of two or more parameters with one another, for example in order to set a high aspect ratio of the microelements to produce darkened areas.
Gemäß der Erfindung gehorcht der variierte Parameter bei der zufälligen Variation einer bestimmten Wahrscheinlichkeitsfunktion bzw. Dichtefunktion, die ein einziges Maximum aufweist. Die in Betracht kommenden Wahrscheinlichkeitsfunktionen bzw. Dichtefunktionen können sich über einen bestimmten Bereich erstrecken, können diskret sein (Wahrscheinlichkeitsfunktionen), d.h. die Mikroelemente weisen bezüglich des betrachteten Parameters nur bestimmte, diskrete Werte auf, können kontinuierlich oder quasikontinuierlich sein (Dichtefunktionen), d.h. es treten alle Werte in einem bestimmten kontinuierlichen Bereich auf, oder sie können auch bereichsweise kontinuierlich oder quasikontinuierlich und bereichsweise diskret sein.According to the invention, the varied parameter obeys a certain probability function or density function in the random variation, which has a single maximum. The probability functions or density functions in question can extend over a certain range, can be discrete (probability functions), i.e. the microelements only have certain, discrete values with respect to the parameter under consideration, can be continuous or quasi-continuous (density functions), i.e. they occur all values in a certain continuous range, or they can also be continuous or quasi-continuous in some areas and discrete in some areas.
Die Mikroelemente können dabei insbesondere eine Reliefform mit einer Vorzugsrichtung aufweisen. Mikroelemente mit einer Vorzugsrichtung reflektieren das einfallende Licht in unterschiedliche Raumwinkelbereiche unterschiedlich stark, so dass sie zur schon aufgrund ihrer Form zur Erzeugung einer anisotropen Helligkeitsverteilung geeignet sind. Die räumliche Lage wird beispielsweise durch eine bestimmte Dichteverteilung der einzelnen Mikroelemente bestimmt.The microelements can in particular have a relief shape with a preferred direction. Microelements with a preferred direction reflect the incident light to different degrees in different solid angle ranges, so that their shape makes them suitable for generating an anisotropic brightness distribution. The spatial position is determined, for example, by a specific density distribution of the individual microelements.
Die laterale Abmessung der Mikroelemente liegt mit Vorteil unterhalb von 50 µm, insbesondere unterhalb von 30 µm. Dadurch wird einerseits sichergestellt, dass die Mikroelemente mit bloßem Auge nicht als Einzelelemente wahrgenommen werden können und dass sich die Mikroelemente in etablierter Folientechnologie herstellen lassen. Andererseits ermöglicht die geringe Elementgröße eine Vielzahl an räumlichen Anordnungen, Variationen und Kombinationen unterschiedlicher Mikroelemente, und erlaubt so die Erzeugung gewünschter visueller Erscheinungsbilder.The lateral dimension of the microelements is advantageously below 50 µm, in particular below 30 µm. On the one hand, this ensures that the microelements cannot be perceived as individual elements with the naked eye and that the microelements can be produced using established film technology. On the other hand, the small element size enables a variety of spatial arrangements, variations and combinations of different microelements, thus allowing the creation of desired visual appearances.
Auf der anderen Seite liegt die laterale Abmessung der Mikroelemente vorzugsweise oberhalb von 0,6 µm, vorzugsweise oberhalb von 2 µm oder sogar oberhalb von 5 µm, um wellenlängenabhängige Lichtbeugungseffekte zu vermeiden und sicherzustellen, dass das einfallende Licht von den Mikroelementen ohne störende Farbeffekte achromatisch reflektiert wird. On the other hand, the lateral dimension of the microelements is preferably above 0.6 μm, preferably above 2 μm or even above 5 μm, in order to avoid wavelength-dependent light diffraction effects and to ensure that the incident light is reflected achromatically by the microelements without disturbing color effects becomes.
Zweckmäßig weisen die Mikroelemente eine quadratische, rechteckige, runde, ovale, wabenförmige oder polygonal begrenzte Umrissform auf. Die laterale Abmessung der Mikroelemente beträgt mit Vorteil in keiner Richtung mehr als das Fünffache der Abmessung in einer der anderen Richtungen.The microelements expediently have a square, rectangular, round, oval, honeycomb or polygonal outline shape. The lateral dimension of the microelements is advantageously not more than five times the dimension in any of the other directions in any direction.
In einer vorteilhaften Erfindungsvariante weisen die Mikroelemente eine einfache Reliefform mit genau einer gegen die Oberfläche des Sicherheitselements geneigten Reflexionsfläche auf. Der Neigungswinkel der Reflexionsfläche der Mikroelemente liegt dabei zweckmäßig zwischen 0° und etwa 35°. Die Reflexionsfläche der Mikroelemente kann flach, konkav oder auch konvex gewölbt sein, um das einfallende Licht in einen größeren Raumwinkelbereich zu reflektieren. Zur Erzeugung einer Mattierungswirkung wird insbesondere die durch einen Azimutwinkel φ angegebene räumliche Ausrichtung der Mikroelemente innerhalb der Mattstruktur zufällig variiert und/oder wird der Neigungswinkel θ der geneigten Reflexionsfläche der Mikroelemente innerhalb der Mattstruktur zufällig variiert und/oder wird die Umrissform der Mikroelemente innerhalb der Mattstruktur zufällig variiert.In an advantageous variant of the invention, the microelements have a simple relief shape with exactly one reflection surface that is inclined towards the surface of the security element. The angle of inclination of the reflection surface of the microelements is expediently between 0° and approximately 35°. The reflection surface of the microelements can be flat, concave or convex in order to reflect the incident light into a larger solid angle range. To produce a matting effect, in particular the spatial orientation of the microelements within the matt structure, specified by an azimuth angle φ, is varied randomly and/or the inclination angle θ of the inclined reflection surface of the microelements within the matt structure is varied randomly and/or the outline shape of the microelements within the matt structure is random varies.
In einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante weisen die Mikroelemente eine Reliefform mit zwei oder mehr in verschiedene Richtungen gegen die Oberfläche des Sicherheitselements geneigten Reflexionsflächen auf. Insbesondere können die Mikroelemente eine Dachstruktur oder eine mehrseitige pyramidale Struktur aufweisen. Auch bei dieser Variante liegt der Neigungswinkel der Reflexionsflächen der Mikroelemente zweckmäßig zwischen 0° und etwa 35° und die Reflexionsflächen der Mikroelemente können sowohl flach, konkav als auch konvex gewölbt sein. Zur Erzeugung einer Mattierungswirkung wird insbesondere die durch einen Azimutwinkel φ angegebene räumliche Ausrichtung der Mikroelemente innerhalb der Mattstruktur zufällig variiert und/oder werden die Neigungswinkel θi der geneigten Reflexionsflächen der Mikroelemente innerhalb der Mattstruktur zufällig variiert und/ oder wird die Umrissform der Mikroelemente innerhalb der Mattstruktur zufällig variiert.In another, also advantageous variant of the invention, the microelements have a relief shape with two or more reflection surfaces that are inclined in different directions towards the surface of the security element. In particular, the microelements can have a roof structure or a multi-sided pyramidal structure. In this variant too, the angle of inclination of the reflection surfaces of the microelements is expediently between 0° and approximately 35° and the reflection surfaces of the microelements can be flat, concave or convexly curved. To produce a matting effect, in particular that specified by an azimuth angle φ spatial orientation of the microelements within the matt structure varies randomly and/or the inclination angles θ i of the inclined reflection surfaces of the microelements within the matt structure are varied randomly and/or the outline shape of the microelements within the matt structure is varied randomly.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Erfindungsvariante sind die Mikroelemente durch Vertiefungen in der Oberfläche des Mattbereichs gebildet. Zur Erzeugung einer Mattierungswirkung werden bei dieser Variante insbesondere die Umrissform und/oder die Schärfe der Kante an der Umrisslinie, und/oder die Tiefe und/oder die Reliefform und/oder die räumliche Lage der Vertiefungen innerhalb der Mattstruktur zufällig variiert.According to a further advantageous variant of the invention, the microelements are formed by depressions in the surface of the matt area. In order to produce a matting effect, in this variant, in particular the outline shape and/or the sharpness of the edge on the outline line, and/or the depth and/or the relief shape and/or the spatial position of the depressions within the matt structure are varied randomly.
Bei einer weiteren Erfindungsvariante sind die Mikroelemente durch Erhebungen in der Oberfläche des Mattbereichs gebildet. Zur Erzeugung einer Mattierungswirkung werden bei dieser Variante insbesondere die Umrissform und/oder räumliche Ausrichtung und/oder die Höhe und/oder die Reliefform und/ oder die räumliche Lage der Erhebungen innerhalb der Mattstruktur zufällig variiert. Es versteht sich, dass Vertiefungen und Erhebungen in einem Mattbereich miteinander kombiniert werden können, wie auch allgemein die unterschiedlichen Ausgestaltungen der Mikroelemente miteinander kombiniert werden können.In a further variant of the invention, the microelements are formed by elevations in the surface of the matt area. In order to produce a matting effect, in this variant, in particular the outline shape and/or spatial orientation and/or the height and/or the relief shape and/or the spatial position of the elevations within the matt structure are varied randomly. It goes without saying that depressions and elevations can be combined with one another in a matt area, just as the different configurations of the microelements can generally be combined with one another.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest einer der zufällig variierenden charakterisierenden Parameter in einem vorgegebenen Schwankungsbereich um einen vorgegebenen Mittelwert variiert, oder auf einen vorgegebenen Schwankungsbereich um einen vorgegebenen Mittelwert konzentriert ist. Eine solche Konzentration kann beispielsweise durch die Verwendung einer Dichtefunktion in Form einer Gaussschen Glockenkurve, also durch eine Dichte proportional zu exp(-(x-m)2/2s2) erreicht werden, wobei m den gewünschten Mittelwert darstellt und s die Schwankungsbreite angibt. Um einem begrenzten Wertebereich eines Parameters Rechnung zu tragen, kann die Dichtefunktion an den Wertebereichsgrenzen entsprechend abgeschnitten werden.According to the invention, it is provided that at least one of the randomly varying characterizing parameters varies in a predetermined fluctuation range around a predetermined mean value, or is concentrated in a predetermined fluctuation range around a predetermined mean value. Such a concentration can be achieved, for example, by using a density function in the form of a Gaussian bell curve, i.e. by a density proportional to exp(-(xm) 2 /2s 2 ), where m represents the desired mean value and s indicates the range of fluctuation. In order to take into account a limited value range of a parameter, the density function can be truncated accordingly at the value range limits.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Parameter laterale Abmessung, Höhe, Umrissform und Reliefform aufeinander abgestimmt, um durch ein hohes Aspektverhältnis der Mikroelemente abgedunkelte Bereiche in der reflektierenden Mattstruktur zu schaffen. Diese Abstimmung der Parameter kann insbesondere durch eine Abstimmung der Wahrscheinlichkeits- bzw. Dichtefunktionen der beteiligten Parameter erreicht werden.In a further development of the invention, the parameters lateral dimension, height, outline shape and relief shape are coordinated with one another in order to create darkened areas in the reflective matt structure due to a high aspect ratio of the microelements. This tuning of the parameters can be achieved in particular by tuning the probability or density functions of the parameters involved.
Die reflektierende Mattstruktur kann in allen Erfindungsvarianten als Reflexionsschicht eine opake Metallschicht, eine teiltransparente Metallschicht, eine transparente, hochbrechende Schicht, ein Dünnschichtelement mit Farbkippeffekt oder eine flüssigkristalline Schicht aufweisen. Dünnschichtelemente mit Farbkippeffekt weisen typischerweise 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. Das die Mattstruktur darstellende Prägerelief kann auch eine Beschichtung mit lokal variierenden Eigenschaften aufweisen. Die Schichtdicke einer Metallisierung kann dabei zwischen Null und einem vorgegebenen Maximalwert auf eine vorgegebene Weise schwanken. Beispielsweise kann in einer homogenen Mattstruktur ein Rasterbild metallisiert oder demetallisiert sein. Auch die Schichten oder zumindest eine Schicht eines Dünnschichtelements können lokal variieren.In all variants of the invention, the reflective matt structure can have an opaque metal layer, a partially transparent metal layer, a transparent, high-refractive index layer, a thin-film element with a color-shifting effect or a liquid-crystalline layer as a reflection layer. Thin-film elements with a color-shift effect typically have a reflection layer, an absorber layer and a dielectric spacer layer arranged between the reflection layer and the absorber layer. The color shift effect in such thin-film elements is based on viewing angle-dependent interference effects caused by multiple reflections in the various sub-layers of the element. The embossed relief representing the matt structure can also have a coating with locally varying properties. The layer thickness of a metallization can vary between zero and a predetermined maximum value in a predetermined manner. For example, in a homogeneous matt structure, a raster image can be metallized or demetallized. The layers or at least one layer of a thin-film element can also vary locally.
Der Mattbereich des Sicherheitselements bildet in vorteilhaften Ausgestaltungen eine homogene, matt glänzende Fläche mit einer vorbestimmten räumlichen Abstrahlcharakteristik und einer vorbestimmten Gesamthelligkeit.In advantageous embodiments, the matt area of the security element forms a homogeneous, matt shiny surface with a predetermined spatial radiation characteristic and a predetermined overall brightness.
In anderen, ebenfalls vorteilhaften Gestaltungen ist der Mattbereich Teil eines vorbestimmten Motivs aus Motivbereichen mit unterschiedlicher räumlicher Abstrahlcharakteristik und/ oder einer unterschiedlichen Gesamthelligkeit. Bei dem vorbestimmten Motiv kann es sich insbesondere um ein Schwarz-Weiß-Bild oder ein Graustufenbild handeln.In other, equally advantageous designs, the matt area is part of a predetermined motif made up of motif areas with different spatial radiation characteristics and/or a different overall brightness. The predetermined motif can in particular be a black and white image or a grayscale image.
Die unterschiedlichen Kontraste des Schwarz-Weiß-Bildes bzw. die unterschiedlichen Graustufen des Graustufenbilds ergeben sich vorzugsweise durch eine unterschiedliche räumliche Abstrahlcharakteristik und/oder eine unterschiedliche Gesamthelligkeit von Mattbereich und einem umgebenden Bereich bzw. durch eine unterschiedliche räumliche Abstrahlcharakteristik und/oder eine unterschiedliche Gesamthelligkeit von Teilbereichen des Mattbereichs mit unterschiedlichen charakterisierenden Parametern.The different contrasts of the black-and-white image or the different gray levels of the gray-scale image are preferably caused by a different spatial radiation characteristic and/or a different overall brightness of the matt area and a surrounding area or by a different spatial radiation characteristic and/or a different overall brightness of Partial areas of the matt area with different characterizing parameters.
Die Gesamthelligkeit lässt sich z.B. über die Dichteverteilung der Mikroelemente steuern. Je dichter die Mikroelemente angeordnet sind, umso geringer ist die Helligkeit.The overall brightness can be controlled, for example, via the density distribution of the microelements. The closer the microelements are arranged, the lower the brightness.
Es versteht sich, dass der Mattbereich mit holographischen oder hologrammähnlichen Beugungsstrukturen, Subwellenlängengittern, Mottenaugenstrukturen oder mit weiteren Sicherheitsmerkmalen, wie eingearbeiteten magnetischen Stoffen, insbesondere mit magnetischer Codierung, mit gezielt eingestellter elektrischer Leitfähigkeit, insbesondere durch eine gezielt eingestellte Dicke einer metallischen Reflexionsschicht, mit Farbkippeffekten, mit gefärbtem Prägelack, mit lumineszierenden Stoffen oder dergleichen kombiniert sein kann.It is understood that the matt area has holographic or hologram-like diffraction structures, subwavelength gratings, moth-eye structures or other security features, such as incorporated magnetic substances, in particular with magnetic coding Targeted electrical conductivity, in particular through a targeted thickness of a metallic reflection layer, can be combined with color shift effects, with colored embossing varnish, with luminescent substances or the like.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements der beschriebenen Art, bei dem das Oberflächenprofil der Mattstruktur in eine UV-härtbare oder eine thermoplastische Lackschicht geprägt wird. Die geprägte Lackschicht wird mit Vorteil mit einer Reflexionsschicht, insbesondere einer opaken Metallschicht, einer transparenten, hochbrechende Schicht, einem Dünnschichtelement mit Farbkippeffekt oder einer Flüssigkristallschicht beschichtet. Alternativ kann die Lackschicht auch auf eine Reflexionsschicht, insbesondere eine opake Metallschicht, eine transparente, hochbrechende Schicht, ein Dünnschichtelement mit Farbkippeffekt oder eine Flüssigkristallschicht aufgebracht werden und erst nach dem Aufbringen geprägt werden.The invention also includes a method for producing a security element of the type described, in which the surface profile of the matt structure is embossed into a UV-curable or thermoplastic lacquer layer. The embossed lacquer layer is advantageously coated with a reflection layer, in particular an opaque metal layer, a transparent, highly refractive layer, a thin-film element with a color-shifting effect or a liquid crystal layer. Alternatively, the lacquer layer can also be applied to a reflection layer, in particular an opaque metal layer, a transparent, highly refractive layer, a thin-film element with a color-shifting effect or a liquid crystal layer and only embossed after application.
In bevorzugten Ausgestaltungen wird die Mattstruktur, gegebenenfalls mit aufgebrachter Reflexionsschicht, durch eine transparente Deckschicht eingeebnet, um ein Abformen der Mattstruktur zu verhindern.In preferred embodiments, the matt structure, optionally with an applied reflection layer, is leveled by a transparent cover layer in order to prevent the matt structure from being molded.
Die Erfindung enthält ferner einen Datenträger, insbesondere ein Wertdokument, wie eine Banknote, Ausweiskarte oder dergleichen, mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art.The invention further contains a data carrier, in particular a document of value, such as a banknote, ID card or the like, with a security element of the type described.
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.Further exemplary embodiments and advantages of the invention are explained below with reference to the figures, which are not reproduced to scale and proportions in order to increase clarity.
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement, -
2 bis 4 einige der für die Erfindung infrage kommenden Mikroelemente, jeweils einzeln dargestellt, -
5 in (a) und (b) jeweils einen Ausschnitt einer Aufsicht auf die Oberfläche einer erfindungsgemäßen Mattstruktur, bei der die Mikroelemente jeweils durch die Erhebung der4(b) gebildet sind, -
6 eine Mattstruktur mit einem Aspektverhältnis t/b, -
7 einen typischen Aufbau einer Folie mit einer erfindungsgemäßen Mattstruktur, und -
8 eine Folie nach einer weiteren Erfindungsvariante, bei der die Lichtbrechung an der strukturierten Oberfläche eines transparenten Materials ausgenutzt wird.
-
1 a schematic representation of a banknote with a security element according to the invention, -
2 to 4 some of the microelements in question for the invention, each shown individually, -
5 in (a) and (b) each shows a section of a top view of the surface of a matt structure according to the invention, in which the microelements are each formed by the elevation of the4(b) are formed, -
6 a matt structure with an aspect ratio t/b, -
7 a typical structure of a film with a matt structure according to the invention, and -
8th a film according to a further variant of the invention, in which the refraction of light on the structured surface of a transparent material is exploited.
Die Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote erläutert.
Wie nachfolgend genauer erläutert, enthält der Mattbereich 16 eine Vielzahl kleiner Mikroelemente, die jedoch keine Farbaufspaltung bewirken, so dass der Mattbereich 16 achromatisch erscheint. Die mattierende Wirkung der Mattstruktur basiert auf Reflexions-, Absorptions-, Streu- und/ oder Brechungseffekten durch die beteiligten Mikroelemente und führt typischerweise zu einem silbrig matten Erscheinungsbild, das sich visuell deutlich von dem metallisch stark glänzenden Bereich 14 außerhalb des Mattbereichs 16 abhebt.As explained in more detail below, the
Durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausgestaltung der Mikroelemente lassen sich sowohl die Raumwinkelbereiche, in die das einfallende Licht von dem Mattbereich 16 abgestrahlt wird, also die räumliche Abstrahlcharakteristik des Mattbereichs, als auch der Anteil des insgesamt abgestrahlten Lichts, also die Gesamthelligkeit des Mattbereichs 16, in weiten Bereichen nach Wunsch einstellen. Der Designer erhält so einen großen Spielraum zur Gestaltung visuell ansprechender Sicherheitselemente.The arrangement and design of the microelements according to the invention allows both the solid angle areas into which the incident light is emitted from the
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, Pässen, Kreditkarten, Gesundheitskarten und dergleichen.It is understood that the invention is not limited to transfer elements and banknotes, but can be used in all types of security elements, for example in labels on goods and packaging or in securing documents, ID cards, passports, credit cards, health cards and the like.
Um den silbrig matten Eindruck des Mattbereichs 16 zu erzeugen, enthält dieser eine reflektierende Mattstruktur aus einer Vielzahl von Mikroelementen, die durch die Parameter laterale Abmessung, Höhe, Umrissform, Reliefform, räumliche Lage und räumliche Ausrichtung charakterisiert sind und wobei zumindest einer dieser charakterisierenden Parameter innerhalb der Fläche der Mattstruktur zufällig variiert. Eine zufällige Variation bedeutet dabei, dass der entsprechende Parameter einer bestimmten Wahrscheinlichkeitsfunktion oder Dichtefunktion gehorcht, wie oben genauer erläutert. Alle Mikroelemente sind dabei so klein, dass sie mit bloßem Auge nicht als Einzelelemente wahrgenommen werden können. Insbesondere liegt ihre laterale Abmessung dazu unterhalb von 50 µm, vorzugsweise sogar unterhalb von 30 µm.In order to create the silvery matt impression of the
Einige der für die Erfindung infrage kommenden Mikroelemente sind jeweils einzeln in den
Die räumliche Ausrichtung der Mikrospiegel 22 wird durch einen Azimutwinkel φ angegeben, der als der Winkel zwischen einer Referenzrichtung R und dem Vektor definiert ist, der durch Projektion des Normalenvektors der Reflexionsfläche 24 auf die Grundfläche entsteht. Die räumliche Lage jedes Mikrospiegels 22 kann durch eine x- und eine y-Koordinate bezogen auf die Oberfläche 20 des Sicherheitselements angegeben werden.The spatial orientation of the
Jeder der Vielzahl der Mikrospiegel 22 reflektiert einfallendes Licht 26 entsprechend den Vorgaben durch seine charakterisierenden Parameter in einen bestimmten Raumwinkelbereich 28. Eine mattierende Wirkung entsteht, wenn bei einer Mattstruktur aus einer Vielzahl kleiner Mikrospiegel 22 zumindest einer der charakterisierenden Parameter der Mikrospiegel 22 eine zufällige Variation aufweist, so dass die Mikrospiegel 22 nicht alle in denselben Raumwinkelbereich 28 abstrahlen. Je größer die Variation des oder der charakterisierenden Parameter ist, umso größer ist in der Regel der Raumwinkelbereich, in den das einfallende Licht durch die Gesamtheit der Mikrospiegel 22 gelenkt wird.Each of the multitude of
Beispielsweise können der Azimutwinkel φ und der Neigungswinkel θ der Mikrospiegel 22 einer Mattstruktur eine zufällige Variation aufweisen. Bei einer vollkommen zufälligen und gleichverteilten Wahl dieser Parameter innerhalb des möglichen Wertebereichs, hier also zwischen 0° und 360° für den Azimutwinkel φ und zwischen 0° und 90° für den Neigungswinkel θ, erscheint die Mattstruktur aus allen Betrachtungsrichtungen gleichermaßen matt. Werden dagegen die auftretenden Werte für den Azimutwinkel φ und/oder den Neigungswinkel θ auf bestimmte Winkelbereiche beschränkt oder in bestimmten Winkelbereichen konzentriert, so wirkt die Mattstruktur zwar nach allen Seiten hin matt, leuchtet jedoch in manche Raumwinkelbereiche heller als in andere.For example, the azimuth angle φ and the inclination angle θ of the
Beispielsweise kann der Azimutwinkel φ zufällig zwischen 0° und 360° variieren und der Neigungswinkel θ auf den Bereich zwischen 20° und 25° beschränkt oder konzentriert sein, um ein rotationssymmetrisches mattes Erscheinungsbild mit einer besonders hohen Leuchtkraft bei schräger Betrachtung unter etwa 45° und senkrechtem Lichteinfall auf die Oberfläche 20 zu erhalten. Wird der Azimutwinkel φ nicht gleichverteilt, so ergeben sich richtungsabhängig variierende Helligkeiten. Durch die Festlegung des Anteils der in bestimmte Richtungen orientierten Reflexionsflächen kann praktisch jede gewünschte räumliche Abstrahlcharakteristik des Mattbereichs erhalten werden.For example, the azimuth angle φ can vary randomly between 0° and 360° and the inclination angle θ can be limited or concentrated in the range between 20° and 25° in order to achieve a rotationally symmetrical matt appearance with a particularly high luminosity when viewed obliquely at approximately 45° and vertically To obtain light incidence on the
In Verallgemeinerung der quadratischen Form der
In weiteren Ausführungsbeispielen müssen die Reflexionsflächen 24 nicht flach sein, sondern können auch konvex oder konkav oder, wie im Querschnitt der
Der Übergang zwischen einzelnen Mikrospiegeln kann abrupt oder kontinuierlich sein. Abrupte Übergänge in Form von Kanten führen zur Streuung des einfallenden Lichts und vergrößern daher die Raumbereiche, in die Licht abgestrahlt wird. Bei kontinuierlichen Übergängen wird Licht je nach Art der Übergänge durch die Übergangsbereiche in zusätzliche Raumwinkelbereiche reflektiert, die beispielsweise zwischen den Raumwinkelbereichen der miteinander verbundenen Mikroelemente liegen können.The transition between individual micromirrors can be abrupt or continuous. Abrupt transitions in the form of edges lead to the scattering of the incident light and therefore enlarge the areas of space into which light is emitted. In the case of continuous transitions, depending on the type of transition, light is reflected through the transition regions into additional solid angle regions, which can lie, for example, between the solid angle regions of the interconnected microelements.
Statt eines einfachen Reliefprofils können die Mikrospiegel auch eine komplexere Reliefform mit zwei oder mehr in verschiedene Richtungen gegen die Oberfläche 20 des Sicherheitselements geneigten Reflexionsflächen aufweisen, wie etwa die in
Ein anderer Typus von erfindungsgemäßen Mikroelementen wird durch die in
Die in
In der Mattstruktur reflektieren die rotationssymmetrischen Erhebungen 52 das einfallende Licht unabhängig von der azimutalen Einfallsrichtung und führen damit zu einer im Wesentlichen isotropen Lichtverteilung des abgestrahlten Lichts. Dagegen reflektieren Mikroelemente mit einer Vorzugsrichtung, wie etwa die Erhebungen 54 der
Die Position der Erhebungen 54 kann beispielsweise durch die Beziehungen
Eine anisotrope Helligkeitsverteilung kann auch dadurch erreicht werden, dass die einzelnen Mikroelemente (Vertiefungen, Erhebungen oder beides) entlang zweier Raumrichtungen der Ebene des Sicherheitselements mit unterschiedlicher Dichte angeordnet sind.
In allen Gestaltungen kann durch ein hohes Aspektverhältnis, also durch ein hohes Verhältnis von Strukturtiefe zu Strukturbreite, eine erhöhte Lichtabsorption der Mattstruktur erzeugt werden. Vor allem bei metallisierten Strukturen mit hoher Flächendichte und hohem Aspektverhältnis spielt die Absorption von Licht neben der Reflexion bzw. Streuung eine wichtige Rolle. Mit Oberflächenstrukturen mit hohem Aspektverhältnis lassen sich metallische Flächen gezielt abdunkeln, was zur Erzeugung von Bildmotiven, beispielsweise von Halbtonbildern ausgenutzt werden kann, wie nachfolgend erläutert. Mit Bezug auf
Mit den beschriebenen Mikroelementen können Mattbereiche in Form einer homogenen, matt glänzenden Fläche mit einer gewünschten räumlichen Abstrahlcharakteristik und einer gewünschten Gesamthelligkeit gebildet werden.With the microelements described, matt areas can be formed in the form of a homogeneous, matt shiny surface with a desired spatial radiation characteristic and a desired overall brightness.
Daneben lassen sich auch, wie bereits in
Beispielsweise können die weißen Bildbereiche in einem darzustellenden Schwarz-Weiß-Bild mit Mattstrukturen gefüllt werden, während die schwarzen Bildbereiche metallisch spiegelnd ausgebildet sind. Natürlich ist es ebenfalls möglich, anstelle eines unstrukturierten metallischen Bereichs die schwarzen Bildbereiche mit einer anderen Mattstruktur zu füllen, die in zumindest einer Raumrichtung einen ausreichenden Kontrast zu der Mattstruktur der weißen Bildbereiche aufweist.For example, the white image areas in a black-and-white image to be displayed can be filled with matt structures, while the black image areas are metallically reflective. Of course, it is also possible to fill the black image areas with another matt structure instead of an unstructured metallic area, which has a sufficient contrast to the matt structure of the white image areas in at least one spatial direction.
In komplexeren Ausgestaltungen können auf diese Weise auch Graustufenbilder erzeugt werden, wobei die Graustufen durch eine Rasterung „schwarzer“, also beispielsweise metallisch spiegelnder Pixelelemente und „weißer“, also mattierter Pixelelemente erzeugt werden, wie oben erläutert.In more complex embodiments, grayscale images can also be generated in this way, with the grayscales being generated by screening “black”, i.e., for example, metallic reflective pixel elements, and “white”, i.e. matt pixel elements, as explained above.
Neben diesen binären Gestaltungen können auch Graustufenbilder mit echten, also nicht durch Schwarz-Weiß-Rasterung erzeugten Graustufen dargestellt werden. Dazu werden entsprechend der gewünschten Anzahl an Graustufen mehrere verschiedene Mattstrukturen mit unterschiedlichen Helligkeiten bzw. unterschiedlicher Abstrahlcharakteristik eingesetzt.In addition to these binary designs, grayscale images can also be displayed with real grayscales, i.e. not generated by black and white screening. For this purpose, several different matt structures with different brightnesses or different radiation characteristics are used depending on the desired number of gray levels.
Beispielsweise kann das Maß der Verdunklung eines Teilbereichs bei gleichbleibender lateraler Ausdehnung durch das Aspektverhältnis t/b der verwendeten Mattstruktur bestimmt werden. Ein echtes Graustufenbild kann daher erzeugt werden, indem die Tiefe der Mattstruktur in dunklen Bildpunkten größer, in hellen Bildpunkten geringer gewählt wird. Die Tiefe der Mattstruktur wird dazu entsprechend der Vorgaben des darzustellenden Graustufenbilds als Funktion des Orts gewählt.
Neben dem Aspektverhältnis kommen selbstverständlich auch andere der charakterisierenden Parameter der Mikroelemente zur Beeinflussung von Abstrahlcharakteristik und Gesamthelligkeit und damit zur Erzeugung eines Schwarz-Weiß- oder Graustufenbilds infrage.For example, the degree of darkening of a partial area while maintaining the same lateral extent can be determined by the aspect ratio t/b of the matt structure used. A true grayscale image can therefore be created by making the depth of the matt structure larger in dark pixels and smaller in bright pixels. The depth of the matt structure is selected according to the specifications of the grayscale image to be displayed as a function of the location.
In addition to the aspect ratio, other characterizing parameters of the microelements can of course also be used to influence the radiation characteristics and overall brightness and thus to produce a black-and-white or grayscale image.
Eine räumliche Anisotropie der Abstrahlcharakteristik kann auch dazu genutzt werden, in unterschiedlichen Raumrichtungen unterschiedliche Bilder darzustellen. Beispielsweise können die Mattstrukturen eines Schwarz-Weiß-Bildes so gewählt werden, dass die Mikroelemente, die in eine erste Raumrichtung stark reflektieren, in eine zweite Raumrichtung nur gering reflektieren, während die Mikroelemente, die in die zweite Raumrichtung stark reflektieren, in die erste Raumrichtung nur gering reflektieren. Beim Wechsel der Betrachtungsrichtung von der ersten zur zweiten Raumrichtung ergibt sich dann eine Kontrastumkehr des dargestellten Bildes.A spatial anisotropy of the radiation characteristic can also be used to display different images in different spatial directions. For example, the matt structures of a black and white image can be selected so that the microelements that reflect strongly in a first spatial direction reflect only slightly in a second spatial direction, while the microelements that reflect strongly in the second spatial direction reflect in the first spatial direction reflect only slightly. When the viewing direction changes from the first to the second spatial direction, the contrast of the displayed image is reversed.
Im allgemeinen Fall können die unterschiedlichen Mikroelemente auch so aufeinander abgestimmt sein, dass sie in einer ersten Raumrichtung gemeinsam ein erstes Motiv und in einer zweiten Raumrichtung gemeinsam ein zweites Motiv erzeugen. Bei einem Wechsel der Betrachtungsrichtung von der ersten zur zweiten Raumrichtung geht für den Betrachter dann das erste Motiv in das zweite Motiv über.In the general case, the different microelements can also be coordinated with one another in such a way that they jointly produce a first motif in a first spatial direction and jointly produce a second motif in a second spatial direction. When the viewing direction changes from the first to the second spatial direction, the first motif merges into the second motif for the viewer.
Die Herstellung der beschriebenen homogenen oder als Bildmotive ausgebildeten Mattstrukturen kann auf vielfältige Weise erfolgen. Ein besonders gut geeignetes Verfahren zur Herstellung eines Prägemasters beruht auf einer Belichtung von Photolack mit einem fokussierten Laserstrahl.The production of the described homogeneous matt structures or those designed as image motifs can be done in a variety of ways. A particularly suitable method for producing an embossing master is based on exposing photoresist with a focused laser beam.
Dazu wird ein Substrat, beispielsweise aus Quarz oder Soda Lime, mit Photolack geeigneter Dicke beschichtet, beispielsweise durch eine Rotationsbeschichtung (Spin Coating). Als Lacke eignen sich dabei beispielsweise die zur Gruppe der Diazonaphtoquinone gehörenden Lacke der AZ®-Serie, mit denen ein Schichtdickenbereich von 300 nm bis zu mehr als 15 µm abgedeckt werden kann.For this purpose, a substrate, for example made of quartz or soda lime, is coated with photoresist of a suitable thickness, for example by spin coating. Suitable paints include the AZ® series paints, which belong to the diazonaphtoquinone group and can cover a layer thickness range from 300 nm to more than 15 µm.
Nach einem Ausheizschritt (Soft Bake), der dem Entfernen des Lösemittels dient, wird der Lack mithilfe eines fokussierten Laserstrahls belichtet. Dabei können unterschiedliche Bereiche der Struktur unterschiedlich hohen Dosiswerten ausgesetzt werden, so dass sich nach dem Entwicklungsschritt unterschiedliche große Strukturtiefen ergeben. Stärker belichtete Bereiche weisen dabei eine größere Strukturtiefe auf als weniger stark belichtete Bereiche. Auf diese Weise lassen sich sehr komplexe Oberflächenstrukturen mit einer Auflösung bis unter 1 µm erzeugen. Die Tiefe der Strukturen kann 10 µm wesentlich übersteigen und es können Aspektverhältnisse bis zu etwa 10 erreicht werden.After a soft bake step to remove the solvent, the paint is exposed using a focused laser beam. Different areas of the structure can be exposed to different dose values, so that different structural depths result after the development step. Areas that are more exposed have a greater structural depth than areas that are less exposed. In this way, very complex surface structures can be created with a resolution of less than 1 µm. The depth of the structures can significantly exceed 10 µm and aspect ratios of up to around 10 can be achieved.
Das so erzeugte Original kann nach galvanischer Abformung vervielfältigt und zu einem Prägewerkzeug weiterverarbeitet werden. Mithilfe des Prägewerkzeugs kann die Struktur auf einer Folienbahn in einen UV-härtbaren Lack oder einen thermoplastischen Kunststoff geprägt werden. Nach dem Prägeschritt können die Folienbahnen mit einer reflektierenden Metallschicht bedampft werden. In manchen Ausgestaltungen bietet es sich auch an, farbkippende Interferenz-Schichtsysteme aufzudampfen, die in Zusammenwirkung mit den Mattstrukturen eindrucksvolle optische Effekte, insbesondere Farbeffekte erzeugen.The original created in this way can be reproduced after galvanic molding and further processed into an embossing tool. Using the embossing tool, the structure can be embossed on a film web in a UV-curable lacquer or a thermoplastic. After the embossing step, the film webs can be vapor-coated with a reflective metal layer. In some embodiments it is also possible to vapor deposition color-shifting interference layer systems, which work in conjunction with the matt structures Create powerful optical effects, especially color effects.
Ein typischer Aufbau einer Folie 70 mit einer erfindungsgemäßen Mattstruktur 72 ist in
Die Metallisierung 78 kann die Mattstrukturen 72 vollflächig oder nur teilweise bedecken. Anstelle der Metallisierung 78 kann auch ein Dünnschichtelement mit Farbkippeffekt vorgesehen sein, das typischerweise eine Reflexionsschicht, eine Absorberschicht und eine zwischen der Reflexionsschicht und der Absorberschicht angeordnete dielektrische Abstandsschicht aufweist. Die einzelnen Schichten werden üblicherweise aufgedampft oder über Sputtern aufgebracht, dies kann senkrecht oder unter einem schrägen Winkel zur zu bedampfenden Oberfläche erfolgen.The
Bei einer weiteren Erfindungsvariante eines Folienaufbaus wird die Lichtbrechung an der strukturierten Oberfläche eines transparenten Materials ausgenutzt. Mit Bezug auf
Auf dem Dünnschichtelement 84 ist eine UV-Prägelackschicht 76 angeordnet, in die die gewünschten Mattstrukturen 72 eingeprägt sind. Um einen ausreichend hohen Brechzahlunterschied an der Oberfläche des Sicherheitselements 82 zu erhalten, liegen die Mattstrukturen 72 direkt an der Oberfläche frei. Alternativ können die Mattstrukturen 72 auch mit einem Material mit einem ausreichend hohen Brechungsindex eingeebnet werden, sofern ein ausreichend großer Brechungsindexunterschied zwischen Prägelack und einebnender Schicht (vorzugsweise Δn > 0,3) besteht.A UV
Eine zusätzliche Mattierung lässt sich erreichen, indem der Prägelack 76 mit lichtstreuenden Partikeln versehen wird. Bei diesen lichtstreuenden Partikeln handelt es sich allgemein um Partikel, die einen anderen Brechungsindex als der umgebende Prägelack 76 aufweisen, wie etwa Metallpartikel. Die Streueigenschaften des Systems Prägelack/Partikel hängen dabei von der Beschaffenheit der Partikel und ihrer Dichte im Lack ab. Zusätzlich oder alternativ können die lichtstreuenden Partikel auch in dem die geprägten Mattstrukturen einebnenden Schutzlack enthalten sein. Sind die Partikel nur im Schutzlack vorgesehen, so hat dies den Vorteil, dass die Partikel keinerlei störenden Einfluss auf die UV-Härtung während des Prägevorgangs ausüben können.Additional matting can be achieved by providing the
Es versteht sich, dass die in dieser Anmeldung beschriebenen Mattstrukturen mit anderen Sicherheitsmerkmalen kombiniert werden können, um den Fälschungsschutz zusätzlich zu erhöhen. Insbesondere kann ein Mattbereich mit holographischen oder hologrammähnlichen Beugungsstrukturen, mit Sägezahnstrukturen, mit Subwellenlängengittern, Mottenaugenstrukturen, mit den oben bereits erwähnten Dünnschichtelementen mit Farbkippeffekt oder anderen Farbeffekten, mit eingearbeiteten magnetischen Stoffen, insbesondere mit magnetischer Codierung, mit gezielt eingestellter elektrischer Leitfähigkeit, insbesondere durch eine gezielt eingestellte Dicke einer metallischen Reflexionsschicht, mit gefärbtem Prägelack oder mit lumineszierenden Stoffen jeglicher Art kombiniert werden.It is understood that the matt structures described in this application can be combined with other security features to further increase protection against counterfeiting. In particular, a matt area with holographic or hologram-like diffraction structures, with sawtooth structures, with subwavelength gratings, moth-eye structures, with the above-mentioned thin-film elements with color-shifting effect or other color effects, with incorporated magnetic substances, in particular with magnetic coding, with specifically adjusted electrical conductivity, in particular by a targeted set thickness of a metallic reflection layer, with colored embossing varnish or with luminescent materials of any kind.
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