DE102010047250A1

DE102010047250A1 - Sicherheitselement, Wertdokument mit einem solchen Sicherheitselement sowie Herstellungsverfahren eines Sicherheitselementes

Info

Publication number: DE102010047250A1
Application number: DE102010047250A
Authority: DE
Inventors: Christian Dr. Fuhse; Manfred Dr. Helm; Michael Dr. Rahm; Andreas Rauch; Stefan Dr. Bichlmeier
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2010-10-04
Publication date: 2011-06-09
Also published as: AU2010327032A1; EP2507068B1; CN102712207A; RU2012127689A; US9176266B2; WO2011066991A3; AU2010327032B2; CA2780458A1; CA2780458C; US20120319395A1; BR112012013450A2; CN102712207B; EP3851290A1; RU2564581C2; WO2011066991A2; EP2507068A2; BR112012013450B1; EP3216620B1; AU2010327032C1; EP3216620A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement (1) für ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen, mit
einem Träger (9), der einen reflektiven Flächenbereich (3) aufweist, der in eine Vielzahl von reflektiven Pixeln (5) aufgeteilt ist,
wobei die Fläche jedes Pixels (5) um zumindest eine Größenordnung kleiner ist als die Fläche des reflektiven Flächenbereiches (3),
wobei jedes Pixel (5) zumindest eine reflektive Facette aufweist, die in einer Oberfläche des Trägers ausgebildet ist,
wobei die zumindest eine reflektive Facette auf den Flächenbereich (3) entlang einer vorbestimmten Richtung einfallendes Licht gerichtet in eine durch ihre Orientierung vorgegebene Reflexionsrichtung reflektiert,
wobei die Orientierungen der Facetten unterschiedlicher Pixel (5) über den reflektiven Flächenbereich eine im Wesentlichen zufällige Variation aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitselement für ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen, ein Wertdokument mit einem solchen Sicherheitselement sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Sicherheitselementes.
Zu schützende Gegenstände werden häufig mit einem Sicherheitselement ausgestattet, das die Überprüfung der Echtheit des Gegenstandes erlaubt und zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dient.
Zu schützende Gegenstände sind beispielsweise Sicherheitspapiere, Ausweis- und Wertdokumente (wie z. B. Banknoten, Chipkarten, Passe, Identifikationskarten, Ausweiskarten, Aktien, Anlagen, Urkunden, Gutscheine, Schecks, Eintrittskarten, Kreditkarten, Gesundheitskarten, etc.) sowie Produktsicherungselemente, wie z. B. Etiketten, Siegel, Verpackungen, etc.
Für ein solches Sicherheitselement ist es bekannt, optisch variable Sicherheitsfarben zu verwenden, wie sie z. B. in der EP 0 227 423 A2 beschrieben sind. Solche Sicherheitsfarben enthalten plättchenförmige Pigmente mit einer Dünnfilm-Interferenzbeschichtung, so dass für einen Betrachter die Farbe der einzelnen Pigmente vom Betrachtungswinkel abhängt. Die Sicherheitsfarben mit den beschriebenen plättchenförmigen Pigmenten können so auf eine Banknote gedruckt werden, dass sich die Pigmente etwa parallel zur Oberfläche der Banknote ausrichten und die bedruckte Fläche beim Kippen der Banknote ihre Farbe entsprechend der Dünnfilm-Beschichtung der Pigmente ändert.
Es ist ferner bekannt, solche Pigmente mit einer zusätzlichen magnetischen Schicht zu versehen ( US 4,838,648 ), so dass die Pigmente dann mittels geeigneter Magnete ausgerichtet und fixiert werden können ( US 7,517,578 B2 ). Damit lassen sich einerseits die Pigmente wesentlich genauer parallel zueinander ausrichten, was zu einer deutlich höheren Chroma (= brillantere Farben) führt. Andererseits erhält man die Möglichkeit, die Pigmente nicht nur parallel zur Substratoberfläche, sondern im Prinzip in beliebiger Richtung zu orientieren. Insbesondere können die Pigmente verschiedener Bereiche des Sicherheitselementes auch in unterschiedlichen Richtungen ausgerichtet werden. Abhängig von der benutzten Magnetanordnung können zwischen den unterschiedlich orientierten Bereichen sowohl relativ abrupte wie auch weiche Übergänge erzielt werden.
Aus der JP 2008-80609 A ist ein weiteres Verfahren zur Ausrichtung der plättchenförmigen Pigmente bekannt, bei dem die Sicherheitsfarbe mit den Pigmenten auf einer geprägten Reliefstruktur so aufgebracht wird, dass sich die Pigmente etwa parallel zum Relief ausrichten. Durch entsprechende Gestaltung des Reliefs lassen sich Bereiche mit unterschiedlich orientierten Pigmenten und entsprechend unterschiedlichen Farben realisieren.
Die beschriebenen optisch variablen Sicherheitsfarben sind einerseits relativ teuer. Andererseits ist die Ausrichtung der Pigmente über Magnete natürlich limitiert, da die zur Ausrichtung nötigen Magnetfelder nicht beliebig geformt werden können. Weiterhin können die Sicherheitselemente nicht besonders fein aufgelöst werden, was zum einen in den meist verwendeten Siebdruckverfahren und zum anderen in den nicht beliebig scharfen Übergängen der nötigen Magnetfelder begründet ist.
Neben der Farbänderung führen die Sicherheitsfarben auch häufig zu einem glitzernden Effekt ähnlich zu Metallic-Lackierung bei Kraftfahrzeugen.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere, ein Sicherheitselement zur Verfügung zu stellen, mit dem zumindest einer der beschriebenen Effekte (wie z. B. der Glitzereffekt) der Sicherheitsfarben ohne die Verwendung von Sicherheitsfarben erreicht werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Sicherheitselement für ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen, mit einem Träger, der einen reflektiven Flächenbereich aufweist, der in eine Vielzahl von reflektiven Pixeln aufgeteilt ist, wobei die Fläche jedes Pixels um zumindest eine Größenordnung kleiner ist als die Fläche des reflektiven Flächenbereiches, wobei jedes Pixel zumindest eine reflektive Facette aufweist, die in einer Oberfläche des Trägers ausgebildet ist, wobei die zumindest eine reflektive Facette auf den Flächenbereich entlang einer vorbestimmten Richtung einfallendes Licht gerichtet in eine durch ihre Orientierung vorgegebene Reflexionsrichtung reflektiert, wobei die Orientierungen der Facetten unterschiedlicher Pixel über den reflektiven Flächenbereich eine im Wesentlichen zufällige Variation aufweisen.
Unter „Pixeln” werden hier kleine Teilbereiche des reflektiven Flächenbereichs verstanden, die nicht nur eine beliebige Umrissform haben können, sondern insbesondere auch nicht auf einem regelmäßigen Raster angeordnet sein müssen.
Die gewählte Formulierung, nach der die Orientierungen der Facetten unterschiedlicher Pixel über den reflektiven Flächenbereich eine im Wesentlichen zufällige Variation aufweisen, trägt dabei der Tatsache Rechnung, dass eine zufällige Variation auch beispielsweise mithilfe computergenerierter „Zufallszahlen” realisiert werden kann, die streng genommen deterministisch sind.
Die im Wesentlichen zufällige Variation der Orientierungen der Facetten wird vorzugsweise so realisiert, dass den Pixeln z. B. bereichsweise zunächst eine gewisse Vorzugsorientierung zugeordnet wird, von der ausgehend die Orientierung der Facetten der einzelnen Pixel dann beispielsweise auf Basis computergenerierter Zufallszahlen oder Pseudo-Zufallszahlen variiert wird. Somit lässt sich insbesondere erreichen, dass die Orientierungen der Facetten einzelner Pixel um eine bereichsweise vorgegebene mittlere Orientierung schwanken. Die zufällige Schwankung der Orientierung kann in besonderen Ausführungsvarianten nur in vorgegebenen Grenzen und/oder entsprechend einer vorgegebenen Verteilung, beispielsweise normal- oder gleichverteilt, vorliegen.
Mit einem solchen Sicherheitselement ist es möglich, für jedes Pixel die Orientierung und damit auch die Richtung, in die einfallendes Licht reflektiert wird, genau einzustellen, so dass auf einfache Art und Weise ein Glitzereffekt verwirklicht werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement kann somit die reflektive Fläche, die z. B. eine ebene oder eine gekrümmte Fläche sein kann, immer noch als ebene bzw. gekrümmte Fläche wahrgenommen werden, wobei sie aber den gewünschten Glitzereffekt zeigt.
Das erfindungsgemäße Sicherheitselement kann insbesondere ein optisches Erscheinungsbild aufweisen, das dem magnetisch ausgerichteter Pigmente optisch variabler Sicherheitsfarben praktisch gleicht. Dazu wählt man eine Pixelgröße, die etwa der Größe der in solchen Farben verwendeten Pigmente entspricht, beispielsweise 30 μm, und wählt die mittlere Orientierung der Facetten unterschiedlicher Pixel analog zur mittleren Orientierung der Pigmente. Der Glitzereffekt solcher Farben beruht darauf, dass die einzelnen Pigmente nicht exakt in eine vorgegebene Richtung reflektieren, sondern dass eine gewisse zufällige Variation der Reflexionsrichtungen vorliegt. Die Orientierungen der Facetten unterschiedlicher Pixel weisen beim erfindungsgemäßen Sicherheitselement ebenfalls eine solche Variation auf, woraus sich ein vergleichbarer Glitzereffekt ergibt.
Unter der Fläche des Flächenbereiches sowie der Fläche der Pixel wird hier insbesondere jeweils die Fläche bei Projektion in Richtung der makroskopischen Flächennormalen des Flächenbereiches auf eine Ebene verstanden. Bevorzugt ist die Fläche jedes Pixels um zumindest zwei Größenordnungen kleiner als die Fläche des reflektiven Flächenbereiches.
Insbesondere weisen mehrere der Pixel jeweils mehrere reflektive Facetten gleicher Orientierung auf, die ein periodisches oder aperiodische Sägezahngitter bilden. Es können auch alle Pixel jeweils mehrere, bevorzugt die gleiche Anzahl von reflektiven Facetten gleicher Orientierung aufweisen.
Die Facetten sind bevorzugt als im Wesentlichen ebene oder gekrümmte (z. B. konkav, konvex oder gewellt) Flächenstücke ausgebildet, was die Herstellung erleichtert. Die Krümmung der Flächenstücke ist dabei zweckmäßig gering. Die gewählte Formulierung, nach der die Facetten als im Wesentlichen ebene Flächenstücke ausgebildet sind, trägt dabei der Tatsache Rechnung, dass sich in der Praxis herstellungsbedingt in der Regel nie perfekt ebene Flächenstücke herstellen lassen.
Unter Orientierung wird hier insbesondere die Neigung der reflektiven Facetten und/oder der Azimut-Winkel der reflektiven Facetten verstanden.
Die zufällige Variation der Orientierungen kann dabei in einer oder zwei Dimensionen bzw. Raumrichtungen erfolgen. So kann die zufällige Variation insbesondere auch nur die Steigung oder nur den Azimutwinkel betreffen, oder die Variation der Orientierungen der Facetten kann so gewählt werden, dass ein in einem entsprechenden Teilbereich einfallender reflektierter Lichtstrahl um eine vorgegebene Drehrichtung „auffächert”.
Vorzugsweise beträgt die durch die Variation der Orientierungen der Facetten unterschiedlicher Pixel vorgegebene Variation der Reflexionsrichtungen mindestens etwa 1°, bevorzugt mindestens etwa 3°, besonderes bevorzugt mindestens etwa 10°.
Bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement können die reflektiven Facetten eine reflexionserhöhende, insbesondere eine reflektierende Beschichtung aufweisen. Reflexionserhöhende Beschichtungen im Sinne der Erfindung sind auch Beschichtungen, die den Reflexionsgrad beispielsweise nur von etwa 20% auf etwa 50% erhöhen, wie z. B. semitransparente Schichten, wohingegen bei reflektierenden Beschichtungen ein sehr hoher Reflexionsgrad vorliegt. Die reflexionserhöhende Beschichtung kann eine metallische Beschichtung sein, die beispielsweise aufgedampft ist. Als Beschichtungsmaterial kann insbesondere Aluminium, Gold, Silber, Kupfer, Palladium, Chrom, Nickel und/oder Wolfram sowie deren Legierungen verwendet werden. Alternativ kann die reflexionserhöhende Beschichtung durch eine Beschichtung mit einem Material mit hohem Brechungsindex gebildet werden.
Insbesondere kann auf den Facetten zumindest bereichsweise eine farbkippende Schicht ausgebildet sein. Damit ist die gewünschte farbkippende Wirkung auf Pixelgröße und somit hoch aufgelöst einstellbar. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können auch bereichsweise unterschiedliche farbkippende Schichten auf den Facetten ausgebildet sein.
Sowohl die reflexionserhöhende Beschichtung als auch die farbkippende Schicht können in Form von Mustern, Zeichen oder Codierungen vorliegen und/oder Aussparungen in Form von Mustern, Zeichen oder Codierungen aufweisen.
Die maximale Ausdehnung eines Pixels liegt vorzugsweise zwischen etwa 5 μm und 5 mm, bevorzugt zwischen 10 μm und 300 μm, besonders bevorzugt zwischen 20 μm und 100 μm.
Die Breite der Sägezähne bzw. im Fall periodischer Sägezahngitter die Gitterperiode pro Pixel liegt vorzugsweise zwischen 1 μm und 300 μm, bevorzugt zwischen 3 μm und 100 μm, besonders bevorzugt zwischen 5 μm und 30 μm. Die Breite der Sägezähne bzw. die Gitterperiode wird insbesondere so gewählt, dass pro Pixel zumindest zwei Facetten gleicher Orientierung enthalten sind und dass Beugungseffekte praktisch keine Rolle mehr spielen für einfallendes Licht (z. B. aus dem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 750 nm). Da keine bzw. keine praktisch relevanten Beugungseffekte auftreten, können die Facetten als achromatische Facetten bzw. die Pixel als achromatische Pixel bezeichnet werden, die eine gerichtet achromatische Reflexion bewirken. Das Sicherheitselement weist somit bezüglich der durch die Facetten der Pixel vorhandenen Gitterstruktur eine achromatische Reflektivität auf, wobei das Sicherheitselement mit zunehmender Gitterperiode ein zunehmend brillanteres Erscheinungsbild, d. h. einen ausgeprägteren Gitzereffekt zeigt. Eine eventuell noch vorhandene Sichtbarkeit eines auf die Sägezahngitter zurückgehenden Beugungsbildes kann – sollte dies gewünscht sein – insbesondere durch eine Variation der Gitterperiode minimiert werden.
Die farbkippende Schicht kann insbesondere als Dünnschichtsystem bzw. Dünnfilm-Interferenzbeschichtung ausgebildet sein. Dabei kann z. B. eine Schichtfolge Metallschicht – dielektrische Schicht – Metallschicht oder eine Schichtfolge aus mindestens drei dielektrischen Schichten, wobei die Brechzahl der mittleren Schicht geringer ist als die Brechzahl der beiden anderen Schichten, verwirklicht werden. Als dielektrisches Material kann z. B. ZnS, SiO₂, TiO₂, MgF₂ verwendet werden.
Die farbkippende Schicht kann auch als Interferenzfilter, dünne semitransparente Metallschicht mit selektiver Transmission durch Plasmaresonanzeffekte, Nanopartikel, etc. ausgebildet sein. Die farbkippende Schicht kann insbesondere auch als Flüssigkristallschicht, diffraktive Reliefstruktur oder Sub-Wellenlängengitter realisiert sein. Auch ein Dünnfilmsystem mit einem Aufbau Reflektor, Dielektrikum, Absorber (in dieser Reihenfolge auf den Facetten ausgebildet bzw. bei Betrachtung des Sicherheitselements durch den Träger hindurch in der umgekehrten Reihenfolge) ist möglich. Soll das Sicherheitselement von beiden Seiten betrachtet werden können, bietet sich die Schichtfolge Absorber/Dielektrikum/Reflektor/Dielektrikum/Absorber an.
Bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement können pro Pixel bevorzugt zumindest zwei Facetten vorgesehen sein. Es können auch drei, vier, fünf oder mehr Facetten sein.
Das Sicherheitselement kann insbesondere so ausgebildet sein, dass die Azimut-Winkel der Facetten der einzelnen Pixel zufällig verteilte Werte zwischen 0° und 360° sind (aber pro Pixel weist jede Facette den gleichen Azimut-Winkel auf). Auch ist es möglich, dass die Steigungen der Facetten pro Pixel zufällig gemäß einer Normalverteilung verteilt sind (auch hier weist pro Pixel jede Facette die gleiche Steigung auf).
Der reflektive Flächenbereich des Sicherheitselementes kann in zumindest zwei Teilbereiche aufgeteilt sein, in denen die Pixel eine unterschiedliche mittlere Orientierung haben. So können z. B. alle Facetten den gleichen Azimut-Winkel aufweisen. In dem ersten der beiden Teilbereiche sind dann die Neigungen der Facetten beispielsweise zufällig zwischen 10° und 20° gewählt, während die Neigungen der Facetten im zweiten Teilbereich der beiden Teilbereiche zwischen –20° und –10° gewählt sind. Beim Kippen des Sicherheitselementes erscheint dann je nach Beleuchtung mal der erste und mal der zweite Teilbereich hell, d. h. die Darstellung ”flippt” von einer positiven in eine negative Darstellung.
Wenn die Facetten eine farbkippende Schicht aufweisen, können die Farben der verschiedenen Teilbereiche unterschiedlich sein, da man unter verschiedenen Winkeln auf die farbkippende Beschichtung blickt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung können die zwei Teilbereiche auch auf verschiedene, ineinander verschachtelte Teilflächen verteilt sein. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise ein so genanntes Kippbild erzeugen.
Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement der Eindruck erzeugt werden, dass eine ”verrauschte” Fläche (bevorzugt in einer reflektiven Fläche) vorliegt. Zusätzlich können die Facetten der Pixel so orientiert sein, dass unter bestimmten Betrachtungswinkeln ein gleichzeitiges helles Aufleuchten vieler Pixel auftritt. Dazu wird der reflektive Flächenbereich auf dem Träger in zumindest zwei Teilbereiche aufgeteilt, so dass die Pixel im ersten Teilbereich eine zufällige Orientierung haben, während die Pixel des zweiten oder der weiteren Teilbereiche jeweils pro Teilbereich alle die gleiche bzw. zumindest nahezu gleiche Orientierung aufweisen. Das Licht einer Lichtquelle wird dann im ersten Teilbereich unter vielen Winkeln in alle Richtungen gestreut, während das Licht in den weiteren Teilbereich in jeweils in einen engen Winkelbereich reflektiert wird. Ein Betrachter sieht dann unter den meisten Winkeln nur eine verrauschte Darstellung mit zufällig aufleuchtenden Pixeln (Glitzereffekt), während unter bestimmten Winkeln die weiteren Teilbereiche sehr hell aufleuchten.
Mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement wird grundsätzlich die Möglichkeit bereitgestellt, praktisch alle mit magnetisch orientierten Pigmenten erzielbaren optischen Effekte nachzustellen. So sind insbesondere die in der US 7,517,578 B2 genannten Effekte ”Rolling Bar” oder ”Double Rolling Bar” zu nennen. Zweckmäßig ist dabei die Orientierung der Facetten derart gewählt, dass der reflektive Flächenbereich einen kontinuierlichen Verlauf der mittleren Reflexionsrichtungen der Pixel aufweist. Durch eine geeignete Kombination des erfindungsgemäßen Sicherheitselements mit magnetischen Materialien, beispielsweise Einbringen magnetischer Schichten oder Kombination mit magnetischen Farben, können natürlich auch magnetische Eigenschaften bereitgestellt werden, die insbesondere maschinenlesbar sein können.
Bevorzugt werden die erzielbaren optischen Effekte auf dem Sicherheitselement periodisch fortgesetzt. So kann z. B. für ein als Sicherheitsfaden ausgebildetes Sicherheitselement eine Vielzahl derartiger Effekte periodisch wiederholt werden, so dass der entsprechende Effekt bei Anordnung in einem Fenster mehrfach wahrgenommen werden kann.
Die Pixel weisen bevorzugt eine rechteckige oder quadratische Umrissform auf. Sie können jedoch auch spezielle andere Umrissformen haben, die beispielsweise unter dem Mikroskop sichtbar werden. Insbesondere können die Pixel auch unterschiedliche Umrissformen aufweisen. So kann z. B. ein Teil der Pixel Umrisse in Form eines Symbols oder einer Zahl haben.
Vorzugsweise sind die Pixel in einem regelmäßigen Raster angeordnet.
In zumindest einem Teil der Pixel kann zusätzlich ein Motiv, z. B. ein Mikrotext, ein Logo oder eine Codierung, eingeschrieben werden. Das Motiv kann dabei entweder in die Facetten geschrieben werden oder ein kleiner Teil der Pixel weist keine Facetten auf, sondern ist mit dem Motiv, z. B. einem Mikrotext gefüllt.
Das erfindungsgemäße Sicherheitselement lässt sich mit anderen bekannten Sicherheitsmerkmalen kombinieren. Beispielsweise ist eine verschachtelte Kombination mit einem Hologramm, insbesondere einem Echtfarbenhologramm oder einem Kinegramm möglich.
Die Facetten der Pixel können als periodische oder aperiodische Sägezahnstruktur ausgebildet sein. Insbesondere ist es möglich, dass die Facetten durch Prägen der Oberfläche ausgebildet sind.
Der reflektive Flächenbereich des Sicherheitselementes kann insbesondere die Form eines Motivs (z. B. Buchstabe, Zahl, Symbol, etc.) aufweisen.
Das erfindungsgemäße Sicherheitselement kann weiter mit einer oder mehreren Funktionsschichten für den Einsatz als Sicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen ausgestattet werden, insbesondere mit einer Heißsiegelausstattung, mit Schutzschichten, z. B. einem transparenten Schutzlack, Deckschichten, Klebeschichten oder Schichten mit visuell und/oder maschinell erfassbaren Sicherheitsmerkmalen
Es wird ferner bereitgestellt ein Wertdokument mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement, wobei das Sicherheitselement gemäß den erfindungsgemäßen Weiterbildungen ausgebildet sein kann.
Neben der Nachstellung der mit magnetisch orientierten Pigmenten erzielbaren optischen Effekte können derartige Effekte auch gezielt mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement kombiniert werden. So kann das Wertdokument gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung neben dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement auch ein Sicherheitsmerkmal aufweisen, das auf magnetisch ausgerichteten, vorzugsweise plättchenförmigen Pigmenten optisch variabler Sicherheitsfarben basiert und das ein dem Erscheinungsbild des Sicherheitselements im Wesentlichen vergleichbares optisches Erscheinungsbild aufweist. Derartige Sicherheitsmerkmale können insbesondere der US 7,517,578 B2 entnommen werden, deren Offenbarung zur Herstellung und Eigenschaften solcher Sicherheitsmerkmale in die vorliegende Beschreibung aufgenommen wird. Die die magnetischen Pigmente liegen dabei in der Regel in Form eines Motivs vor, das einen Bereich enthält, in dem die magnetischen Pigmente relativ zur Oberfläche der Farbschicht ausgerichtet sind.
Ein solches im Wesentlichen vergleichbares optisches Erscheinungsbild kann insbesondere darin bestehen, dass auf den Facetten des Sicherheitselements zumindest bereichsweise eine farbkippende Schicht ausgebildet ist und die farbkippende Wirkung der farbkippenden Schicht derart eingestellt ist, dass die Farbkippeffekte des -Sicherheitselements und des auf magnetisch ausgerichteten Pigmenten basierenden Sicherheitsmerkmals zueinander korrespondieren, d. h. je nach Kippwinkel die gleiche Farbe aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich können das erfindungsgemäße Sicherheitselement und das auf magnetisch ausgerichteten Pigmenten basierende Sicherheitsmerkmal jeweils einen weiteren optischen Effekt aufweisen, wobei die erzeugten weiteren optischen Effekte zueinander korrespondieren.
Vorzugsweise wird der weitere optische Effekt durch einen Bewegungseffekt gebildet. Insbesondere sind hier die in der US 7,517,578 B2 genannten Effekte „Rolling Bar” oder „Double Rolling Bar” zu nennen. Zweckmäßig erfolgen die Bewegungseffekte des Sicherheitselements und des auf magnetisch ausgerichteten Pigmenten basierenden Sicherheitsmerkmals beim Kippen des Wertdokuments in paralleler Richtung, in gegenläufiger Richtung (180°) oder in senkrechter Richtung zueinander.
Auch andere Bewegungseffekte beim Verkippen des Wertdokuments können verwirklicht werden, wie z. B. sogenannte Flip-, Lauf- oder Pumpeffekte. Die Bewegung erfolgt hier mit Vorteil gleichläufig oder gegenläufig. Zeigen das erfindungsgemäße Sicherheitselement und das auf magnetisch ausgerichteten Pigmenten basierende Sicherheitsmerkmal beim Kippen des Wertdokuments beispielsweise einen Pumpeffekt (konzentrische Bewegung um einen Fixpunkt), so zeigen daher entweder beide eine Ausdehnung oder beide eine Kontraktion (gleichläufige Bewegung) oder alternativ zeigt das Sicherheitselement einen Ausdehnungseffekt, während das auf magnetisch ausgerichteten Pigmenten basierende Sicherheitsmerkmal kontrahiert (gegenläufige Bewegung). Entsprechend „flippen” das Sicherheitselement und das auf magnetisch ausgerichteten Pigmenten basierende Sicherheitsmerkmal bei sogenannten Flipeffekten beim Kippen von einer positiven in eine negative Darstellung (gleichläufige Bewegung) oder nur das Sicherheitselement „flippt” auf diese Weise, während das auf magnetisch ausgerichteten Pigmenten basierende Sicherheitsmerkmal von einer negativen in eine positive Darstellung „flippt” (gegenläufige Bewegung).
Neben Bewegungseffekten können das erfindungsgemäße Sicherheitselement und das auf magnetisch ausgerichteten Pigmenten basierende Sicherheitsmerkmal auch einen korrespondierenden dreidimensionalen Effekt zeigen, wie er beispielsweise der US 7,517,578 B2 entnommen werden kann.
Das das erfindungsgemäße Sicherheitselement und das auf magnetisch ausgerichteten Pigmenten basierende Sicherheitsmerkmal können entweder auf der gleichen Seite des Wertdokuments oder auf gegenüberliegenden Seiten des Wertdokuments angeordnet sein. Eine Anordnung auf gegenüberliegenden Seiten des Wertdokuments weist dabei den Vorteil auf, dass eventuell vorhandene minimale Farbabweichungen zwischen dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement und dem auf magnetisch ausgerichteten Pigmenten basierenden Sicherheitsmerkmal nicht oder kaum wahrgenommen werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann sowohl der reflektive Flächenbereich des Sicherheitselements als auch das auf magnetisch ausgerichteten Pigmenten basierende Sicherheitsmerkmal die Form eines übereinstimmenden Motivs (z. B. Buchstabe, Zahl, Symbol, etc.) aufweisen. Bevorzugt werden die Motive in unterschiedlicher Größe auf dem Wertdokument ausgebildet. Beispielsweise betragen die Abmessungen des Motivs des auf magnetisch ausgerichteten Pigmenten basierenden Sicherheitsmerkmals etwa 15 mm und die Abmessungen des Motivs des z. B. als Sicherheitsfaden ausgebildeten erfindungsgemäßen Sicherheitselements etwa 4 mm.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselementes für Sicherheitspapiere, Wertdokumente oder dergleichen, bei dem die Oberfläche eines Trägers in einem Flächenbereich so höhenmoduliert wird, dass der Flächenbereich in eine Vielzahl von Pixeln mit jeweils zumindest einer Facette aufgeteilt wird, und die Facetten mit einer Beschichtung so versehen werden, dass reflektive Facetten gebildet werden, die auf den Flächenbereich entlang einer vorbestimmten Richtung einfallendes Licht pro Pixel jeweils gerichtet in eine durch ihre Orientierung vorgegebene Reflexionsrichtung reflektieren, wobei die Fläche jedes Pixels um zumindest eine Größenordnung kleiner gewählt wird als die Fläche des Flächenbereiches und wobei die Orientierung der Facetten unterschiedlicher Pixel über den reflektiven Flächenbereich eine im Wesentlichen zufällige Variation aufweisen.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren kann insbesondere so weitergebildet werden, dass das erfindungsgemäße Sicherheitselement sowie die Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes hergestellt werden können.
Zur Erzeugung der höhenmodulierten Oberfläche des Trägers können bekannte Mikrostrukturierungsverfahren verwendet werden, wie z. B. Prägeverfahren. So können beispielsweise auch mit aus der Halbleiterfertigung bekannten Verfahren (Photolithographie, Elektronenstrahllithographie, Laserstrahllithographie, etc.) geeignete Strukturen in Resistmaterialien belichtet, eventuell veredelt, abgeformt und zur Fertigung von Prägewerkzeugen verwendet werden. Es können bekannte Verfahren zur Prägung in thermoplastischen Folien oder in mit strahlungshärtenden Lacken beschichtete Folien eingesetzt werden. Der Träger kann mehrere Schichten aufweisen, die sukzessive aufgebracht und gegebenenfalls strukturiert werden und/oder kann aus mehreren Teilen zusammengesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Sicherheitselement kann insbesondere so hergestellt werden, dass im gleichen Arbeitsschritt ein weiteres, geprägtes Sicherheitsmerkmal erzeugt wird. Dabei kann es sich insbesondere um ein optisch variables Sicherheitsmerkmal handeln, wie z. B. ein Hologramm, eine nicht-verrauschte Sägezahnstruktur (Kippbilder, kinematische Effekte, 3D-Darstellungen, etc.), Mikrolinsen- oder Mikrohohlspiegelarrays bzw. Mikrolinsen- oder Mikrohohlspiegelbilder.
Ferner kann erfindungsgemäß das zumindest eine weitere Sicherheitsmerkmal im gleichen Arbeitsschritt wie die Facetten metallisiert bzw. mit einer metallischen Beschichtung versehen werden.
Das Sicherheitselement kann insbesondere als Sicherheitsfaden, Aufreißfaden, Sicherheitsband, Sicherheitsstreifen, Patch oder als Etikett zum Aufbringen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen ausgebildet sein. Insbesondere kann das Sicherheitselement transparente Bereiche oder Ausnehmungen überspannen.
Unter dem Begriff Sicherheitspapier wird hier insbesondere die noch nicht umlauffähige Vorstufe zu einem Wertdokument verstanden, die neben dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement beispielsweise auch weitere Echtheitsmerkmale (wie z. B. im Volumen vorgesehene Lumineszenzstoffe) aufweisen kann. Unter Wertdokumenten werden hier einerseits aus Sicherheitspapieren hergestellte Dokumente verstanden. Andererseits können Wertdokumente auch sonstige Dokumente und Gegenstände sein, die mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement versehen werden können, damit die Wertdokumente nicht kopierbare Echtheitsmerkmale aufweisen, wodurch eine Echtheitsprüfung möglich ist und zugleich unerwünschtes Kopieren verhindert wird.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielshalber anhand der beigefügten Figuren, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Zur besseren Anschaulichkeit wird in den Figuren auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Darstellung verzichtet. Es zeigen:
1 eine Draufsicht einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement 1;
2 eine vergrößerte Draufsicht eines Teils des ersten Flächenbereiches 3 des Sicherheitselementes 1;
3 eine Querschnittansicht entlang der Linie 7 in 2;
4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 10 in 2;
5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 11 in 2;
6 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung der Ausbildung eines Colorshift-Dünnfilmsystems auf den Facetten;
7 eine weitere Schnittansicht zur Erläuterung eines weiteren Colorshift-Dünnfilmsystems auf den Facetten;
8a–8c Ansichten eines erfindungsgemäßen Sicherheitselementes gemäß einer weiteren Ausführungsform in verschiedenen Kippstellungen, und
9a–9c Ansichten eines erfindungsgemäßen Sicherheitselementes gemäß einer noch weiteren Ausführungsform in verschiedenen Kippstellungen.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Sicherheitselement 1 so in einer Banknote 2 integriert, dass das Sicherheitselement 1 von der in 1 gezeigten Vorderseite der Banknote sichtbar ist.
Das Sicherheitselement 1, das als reflektives Sicherheitselement mit rechteckiger Außenkontur ausgebildet ist, umfasst einen ersten Flächenbereich 3 (hier die Ziffern der Zahl 50) sowie einen an den ersten Flächenbereich 3 anschließenden zweiten Flächenbereich 4, wobei beide Flächenbereiche 3 und 4 zusammen die gesamte Fläche ausfüllen, die durch die rechteckige Außenkontur begrenzt ist.
Der erste Flächenbereich 3 ist in eine Vielzahl von reflektiven Pixeln 5 aufgeteilt, von denen ein geringer Teil vergrößert in 2 als Draufsicht dargestellt sind. Die Pixel 5 sind hier quadratisch und weisen eine Kantenlänge im Bereich von 10 bis mehrere 100 μm auf. Bevorzugt ist die Kantenlänge nicht größer als 300 μm. Insbesondere kann sie im Bereich zwischen 20 bis 100 μm liegen.
Die Kantenlänge der Pixel 5 ist so gewählt, dass die Fläche jedes Pixels 5 um zumindest zwei Größenordnungen kleiner ist als die Fläche des ersten Flächenbereiches 3 (Ziffern der Zahl 50).
Jedes Pixel 5 weist bei der hier beschriebenen Ausführungsform mehrere reflektive Facetten 6 mit gleicher Orientierung auf. Die Facetten 6 sind die geneigten Flächen eines reflektiven Sägezahngitters. In einer nicht dargestellten Abwandlung ist es jedoch auch möglich, dass mehrere oder alle Pixel 5 nur jeweils eine einzige Facette 6 aufweisen.
In 3 ist die Schnittansicht entlang der Linie 7 für drei benachbarte Pixel 51, 52 und 53 dargestellt, wobei die Darstellung in 3 sowie auch in den anderen Figuren nicht maßstabsgetreu ist, sondern teilweise zur besseren Darstellbarkeit stark übertrieben ist. Ferner ist zur Vereinfachung der Darstellung in 3 sowie auch in 4 und 5 die reflektierende Beschichtung auf den Facetten 6 nicht eingezeichnet.
Das Sägezahngitter der Pixel 51, 52 und 53 ist in einer Oberseite 8 eines Trägers 9 ausgebildet, wobei die so strukturierte Oberseite bevorzugt mit einer reflektierenden Beschichtung beschichtet ist. Bei dem Träger 9 kann es sich z. B. um einen strahlungshärtenden Kunststoff (UV-Harz) handeln, der auf einer nicht gezeigten Trägerfolie (beispielsweise eine PET-Folie) aufgebracht ist.
Wie in 3 ersichtlich ist, ist die Neigung α der Facetten 6 in jedem einzelnen Pixel 51, 52 und 53 gleich. Jedoch ist die Neigung von Facetten 6 benachbarter Pixel 51, 52, 53 verschieden. Darüber hinaus ist auch noch die Gitterperiode d₃ der Sägezahnstruktur des Pixels 53 verschieden von den Gitterperioden d₁ und d₂ der Sägezahnstrukturen der Pixel 51 und 52. Aufgrund der unterschiedlichen Orientierung der Facetten 6 der einzelnen Pixel 51, 52 und 53 wird entlang einer vorbestimmten Richtung R einfallendes Licht L₁, L₂, L₃ von jedem Pixel 51, 52, 53 gerichtet in unterschiedliche Reflexionsrichtungen reflektiert, wie schematisch in 3 dargestellt ist. Da die Facetten 6 der Pixel 5 des ersten Flächenbereiches 3 stets unterschiedlich orientiert sind, wird für den Betrachter ein glitzernder Effekt bzw. ein Effekt vergleichbar mit einer Metallic-Lackierung erreicht.
Die unterschiedliche Orientierung der Facetten 6 kann nicht nur durch die Wahl des Neigungswinkels α der Facetten 6 eingestellt werden, sondern auch durch unterschiedliche Azimut-Winkel Φ. Bezogen auf die Richtung gemäß dem Pfeil P1 in 2 beträgt der Azimut-Winkel Φ₁ der Facetten 6 der Pixel 51, 52 und 53 jeweils 90°.
Der Azimut-Winkel Φ₂ der Facetten 6 des Pixels 54 beträgt hingegen ca. 120° (bezogen auf die Richtung des Pfeils P2) und der Azimut-Winkel Φ₃ der Facetten des Pixels 55 beträgt ca. 280° (bezogen auf die Richtung des Pfeils P3). Die Schnittansichten entlang der Linien 10, 11 der Pixel 54 und 55 sind in 4 und 5 dargestellt.
Durch die so vorliegende unterschiedliche Orientierung der einzelnen Facetten 6 in den Pixeln 5 wird der bereits beschriebene Glitzereffekt bei Betrachtung des ersten Flächenbereiches 3 erzielt.
Der zweite Flächenbereich 4 kann als normal reflektierende ebene Fläche ausgebildet werden, so dass sich die Ziffern der Zahl 50 (erster Flächenbereich 3) aufgrund des beschriebenen Effekts deutlich von dem zweiten Flächenbereich 4 abheben.
Die Azimut-Winkel können beispielsweise für die einzelnen Pixel 5 zufällig gewählt werden. Insbesondere können zufällige Werte zwischen 0 und 360° ausgewählt werden. Für die Steigung α der Facetten 6 können beispielsweise Werte aus dem Bereich von 10° bis 20° sowie aus dem Bereich von –20° bis –10° gewählt werden. Es ist auch möglich, die Steigung der Facetten aus einem Bereich von beispielsweise –20° bis 20° zu wählen. Auch hier können wiederum die Steigungen zufällig gewählt sein.
Es ist möglich, dass die zufällig gewählte Steigung α einer Normalverteilung entspricht. Die zufällig gewählten Azimut-Winkel Φ können insbesondere gleich verteilt sein. Die Gitterperiode bzw. Breite der Sägezähne d liegt bevorzugt oberhalb von 1 μm und insbesondere oberhalb von 3 μm. Ferner kann die Gitterperiode d auch oberhalb von 5 μm liegen. Sie ist jedoch bevorzugt stets so gewählt, dass pro Pixel 5 zumindest zwei Facetten 6 vorliegen. Insbesondere können pro Pixel 5 zumindest drei, vier, oder mehr Facetten 6 enthalten sein.
Die Facetten 6 sind bevorzugt als ebene Flächenstücke ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Facetten 6 gekrümmt sind (z. B. konkav oder konvex). Die Facetten 6 können sich geradlinig erstrecken, wie bei den Facetten 6 der Pixel 51–55 in 2 gezeigt ist. Es ist jedoch auch ein nicht geradliniger Verlauf (z. B. leicht gekrümmt) möglich, wie schematisch für das Pixel 56 in 2 gezeigt ist.
Des weiteren kann auf der Oberseite 8 bzw. auf der reflektierenden Beschichtung 12 auf der Oberseite 8 ein Colorshift-Dünnfilmsystem 18 bzw. ein Dünnfilmsystem 18 aufgedampft sein, wie in 6 angedeutet ist. Die reflektierende Beschichtung 12 kann als Metallfilm ausgebildet sein, auf dem eine dielektrische Schicht 13 sowie eine obere Metallschicht 14, die teiltransparent ist, vorgesehen sind. Natürlich ist es auch möglich, auf dem Metallfilm 12 ein dielektrisches Dünnfilmsystem aus erster, zweiter und dritter Schicht 15, 16, 17 auszubilden, wobei die erste und dritte Schicht 15, 17 eine höhere Brechzahl aufweisen als die zweite Schicht 16 (7).
Mit einem solchen Aufbau können bekannte Sicherheitsfarben, bei denen plättchenförmige Pigmente mit einer Dünnfilm-Interferenzbeschichtung ihre Farbe abhängig vom Betrachtungswinkel ändern, ersetzt werden. Es wird ein vergleichbarer optischer Effekt erreicht, wobei die optisch wahrnehmbare Qualität deutlich besser ist im Vergleich zu Sicherheitsfarben. Es können mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement deutlich brillantere Farben erzeugt werden.
In 8b ist eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes 1 gezeigt. Die Orientierung der Facetten 6 ist dabei so gewählt, dass sie im Bereich des weiß dargestellten mittleren Streifens nur einen relativ geringen Neigungswinkel jeweils aufweisen. Beispielsweise können Neigungswinkel aus dem Bereich von ±5° gewählt werden. Je weiter die Facetten 6 von der Mitte entfernt sind, desto größer wird der mittlere Neigungswinkel, wobei die Neigungswinkel in Richtung nach oben in 8b kontinuierlich zunehmen und in der Richtung nach unten in 8b kontinuierlich abnehmen. Anders gesagt, verschieben sich die Grenzen des Bereiches, aus denen die Neigungswinkel gewählt werden können, mit zunehmenden Abstand von der Mitte zu größeren Neigungswinkeln. Die Azimut-Winkel werden dabei jeweils aus einem solchen Bereich gewählt, dass der mittlere Reflexionswinkel im oberen Bereich nach oben und im unteren Bereich nach unten ist.
Wenn man senkrecht auf das in 8b gezeigte Sicherheitselement 1 bei senkrechter Beleuchtung blickt, erscheinen die Ziffern der Zahl 50 im Bereich des mittleren Streifens 20 heller als in den anderen Bereichen, was durch die weiße Darstellung angedeutet ist. Natürlich tritt auch der beschriebene glitzernde Effekt noch auf, da die Pixel immer noch unterschiedliche Reflexionsrichtungen (hier innerhalb der beschriebenen Grenzen) aufweisen.
Wenn man nun das Sicherheitselement 1 kippt, rollt der Streifen 20 während des Kippen scheinbar nach oben oder unten. In 8a ist eine Kippstellung gezeigt, bei der der untere Bereich des Sicherheitselementes 1 in die Blattebene hinein und somit der obere Teil des Sicherheitselementes 1 aus der Blattebene heraus gekippt ist. In diesem Fall ist der Streifen 20 scheinbar nach oben gewandert. In 8c ist die entgegengesetzte Kippung gezeigt, bei der der obere Teil in die Blattebene hinein und der untere Teil des Sicherheitselementes aus der Blattebene heraus gekippt ist. In diesem Fall ist der Streifen 20 scheinbar nach unten gewandert. Ein solcher Effekt wird auch als ”Rolling Bar” bezeichnet.
Insbesondere bei Ausbildung des Sicherheitselements 1 als Sicherheitsfaden 19 (1) bieten sich Anordnungen an, bei denen nicht nur einzelne beim Kippen wandernde Streifen 20 vorliegen, sondern der Effekt periodisch fortgesetzt wird. So kann beispielsweise für einen Sicherheitsfaden 19, der an bestimmten Fensterbereichen an der Oberfläche der Banknote 2 hervortritt, eine Vielzahl derartiger Effekte auf z. B. 5 mm Rapport periodisch wiederholt werden. In einen Fensterbereich mit z. B. 10 mm Höhe kann der Effekt daher immer mindestens zweimal wahrgenommen werden, d. h. es sind immer mindestens zwei helle Streifen 20 zu sehen.
Natürlich ist es auch möglich, die mittlere Orientierung der Facetten der einzelnen Pixel so vorzugeben, dass bei einem Kippen des Sicherheitselementes 1 ein sich senkrecht zur Kippachse erstreckender Balken entlang der Kippachse bewegt. Dieser Fall ist in 9a bis 9c angedeutet. In 9b ist das Erscheinungsbild des Sicherheitselementes 1 bei senkrechter Betrachtung und Beleuchtung dargestellt. Es ist ein mittlerer Streifen 20 vorhanden, der bei dieser Kippstellung heller erscheint als die restlichen Bereiche des ersten Flächenbereiches 3 und der sich hier senkrecht erstreckt.
Wenn nun das Sicherheitselement 1 gekippt wird (9a zeigt die Kippung, bei der die untere Seite in die Blattebene hinein, und 9c zeigt die Kippung, bei der die untere Seite aus der Blattebene herausgekippt ist), wandert der senkrechte Balken 20 scheinbar von links nach rechts.
Die mittlere Neigung im Bereich des Streifens 20 ist bei der Stellung von 9b relativ gering und steigt nach rechts und links jeweils kontinuierlich an. Die Azimut-Winkel sind dabei so gewählt, dass die Facetten im linken Bereich beispielsweise nach oben und im rechten Bereich beispielsweise nach unten ausgerichtet sind. Damit kann der beschriebene Effekt erreicht werden, wobei auch hier wiederum der glitzernde Eindruck aufgrund der zufälligen Variation der Orientierung der Facetten unterschiedlicher Pixel erreicht wird, wenn auch nur pro Bereich ein gewisser schmaler Variationsbereich vorgegeben ist.
Gemäß einer hier nicht gezeigten Ausgestaltung kann das Sicherheitselement 1 auf einer Banknote 2 angeordnet sein, die ferner ein Sicherheitsmerkmal enthält, das auf vorzugsweise plättchenförmigen magnetischen Pigmenten basiert, die relativ zur Oberfläche der Banknote derart ausgerichtet sind, dass sie einen sogenannten „Rolling Bar”-Effekt zeigen. Derartige Ausrichtungen können insbesondere der US 7,517,578 B2 entnommen werden. Das Sicherheitselement 1 und das magnetische Sicherheitsmerkmal sind dabei derart zueinander angeordnet, das der helle Streifen des Sicherheitselements 1 und der helle Streifen des magnetischen Sicherheitsmerkmals beim Kippen der Banknote 2 in senkrecht zueinander stehende Richtungen wandern.
Neben dem beschriebenen, sich bewegenden Streifen beim Kippen des Sicherheitselementes, können natürlich auch andere bekannte Bewegungseffekte beim Verkippen des Sicherheitselementes 1 verwirklicht werden, wie z. B. sogenannte Flip-, Lauf- oder Pumpeffekte.
Einige der oben beschriebenen Effekte sind mit herkömmlich bekannten Pigmentfarben gar nicht oder zumindest nur sehr schwer zu realisieren
Das erfindungsgemäße Sicherheitselement kann dadurch hergestellt werden, dass zunächst der erste Flächenbereich 3 rechnerisch in die Pixel 5 aufgeteilt wird. Dann wird für jedes Pixel 5 rechnerisch eine gewünschte Orientierung vorgegeben. Diese kann z. B. der mittleren zu erwartenden Orientierung eines Pigments bekannter Sicherheitsfarben entsprechen. Insbesondere kann eine Gitterperiode bzw. die Breite der Sägezähne d vorgegeben werden. Die im Wesentlichen zufällige Variation der Orientierungen der Facetten 6 wird dann vorzugsweise so realisiert, dass ausgehend von einer solchen Vorzugsorientierung die Orientierung der Facetten 6 der einzelnen Pixel 5 dann beispielsweise auf Basis computergenerierter Zufallszahlen oder Pseudo-Zufallszahlen variiert wird. Somit lässt sich insbesondere erreichen, dass die Orientierungen der Facetten 6 einzelner Pixel 5 um eine vorgegebene mittlere Orientierung schwanken. Die zufälligen Variationen der Orientierung können in einer oder zwei Dimensionen bzw. Raumrichtungen erfolgen. So kann die Variation insbesondere auch nur die Steigung α oder nur den Azimut-Winkel Φ betreffen, oder die Variation der Orientierungen der Facetten 6 kann so gewählt werden, dass ein in einem entsprechenden Teilbereich einfallender reflektierter Lichtstrahl um eine vorgegebene Drehrichtung auffächert. Aufgrund dieser Daten können dann die Sägezahnstrukturen der einzelnen Pixel 5 beispielsweise mittels Graustufenlithographie erzeugt werden. Diese Struktur kann dann galvanisch abgeformt und in Massenproduktion auf Folie in UV-Lack 9 geprägt werden. Anschließend wird der Metallfilm 12 aufgedampft und dann gegebenenfalls die Dünnfilm-Interferenzbeschichtung 18.
Bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement 1 können die Orientierungen der Facetten 6 der Pixel 5 mit hoher Genauigkeit hergestellt werden, so dass auf der kleinen Längenskala der Pixel 5 eine sehr feine Auflösung erreicht werden kann. Insbesondere können beliebig scharfe oder weiche Übergänge durch die einzelnen Pixel 5 erzeugt werden. Es kann für jede Facette 6 die Orientierung in der beschriebenen Art und Weise festgelegt werden und nach dieser Festlegung kann dann das Sicherheitselement 1 hergestellt werden.
Das erfindungsgemäße Sicherheitselement 1 kann auch als Sicherheitsfaden 19 (1) ausgebildet sein. Ferner kann das Sicherheitselement 1 nicht nur, wie beschrieben, auf einer Trägerfolie ausgebildet werden, von der es in bekannter Weise auf das Wertdokument übertragen werden kann. Es ist auch möglich, das Sicherheitselement 1 direkt auf dem Wertdokument auszubilden. So kann ein direkter Druck mit anschließender Prägung des Sicherheitselementes auf ein Polymersubstrat durchgeführt werden, um beispielsweise bei Kunststoffbanknoten ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement auszubilden. Das erfindungsgemäße Sicherheitselement kann in verschiedensten Substraten ausgebildet werden. Insbesondere kann es in oder auf einem Papiersubstrat, einem Papier mit Synthesefasern, d. h. Papier mit einem Anteil x polymeren Materials im Bereich von 0 < x < 100 Gew.-%, einer Kunststofffolie, z. B. einer Folie aus Polyethylen (PE), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylennaphthalat (PEN), Polypropylen (PP) oder Polyamid (PA), oder einem mehrschichtigem Verbund, insbesondere einem Verbund mehrerer unterschiedlicher Folien (Kompositverbund) oder einem Papier-Folien-Verbund (Folie/Papier/Folie oder Papier/Folie/Papier), wobei das Sicherheitselement in oder auf oder zwischen jeder der Schichten eines solchen mehrschichtigen Verbunds vorgesehen werden kann, ausgebildet werden.
Bezugszeichenliste

1: Sicherheitselement
2: Banknote
3: erster Flächenbereich
4: zweiter Flächenbereich
5: Pixel
6: Facette
7: Linie
8: Oberseite
9: Träger
10: Linie
11: Linie
12: reflektierende Beschichtung
13: dielektrische Schicht
14: obere Metallschicht
15: erste Schicht
16: zweite Schicht
17: dritte Schicht
18: Dünnfilmsystem
19: Sicherheitsfaden
20: Streifen
d: Gitterperiode
α: Neigung
Φ: Azimut-Winkel
P1: Richtung
P2: Richtung
P3: Richtung
L: einfallendes Licht
R: Einfallsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0227423 A2 [0004]
US 4838648 [0005]
US 7517578 B2 [0005, 0035, 0045, 0048, 0050, 0095]
JP 2008-80609 A [0006]

Claims

Sicherheitselement für ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen, mit einem Träger, der einen reflektiven Flächenbereich aufweist, der in eine Vielzahl von reflektiven Pixeln aufgeteilt ist, wobei die Fläche jedes Pixels um zumindest eine Größenordnung kleiner ist als die Fläche des reflektiven Flächenbereiches, wobei jedes Pixel zumindest eine reflektive Facette aufweist, die in einer Oberfläche des Trägers ausgebildet ist, wobei die zumindest eine reflektive Facette auf den Flächenbereich entlang einer vorbestimmten Richtung einfallendes Licht gerichtet in eine durch ihre Orientierung vorgegebene Reflexionsrichtung reflektiert, wobei die Orientierungen der Facetten unterschiedlicher Pixel über den reflektiven Flächenbereich eine im Wesentlichen zufällige Variation aufweisen.
Sicherheitselement nach Anspruch 1, bei dem mehrere der Pixel jeweils mehrere reflektive Facetten gleicher Orientierung aufweisen, die ein periodisches oder aperiodisches Sägezahngitter bilden.
Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Facetten als im Wesentlichen ebene oder gekrümmte Flächenstücke ausgebildet sind.
Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Orientierung der Facetten durch ihre Neigung und/oder ihren Azimut-Winkel bestimmt ist.
Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die durch die im Wesentlichen zufällige Variation der Orientierungen der Facetten unterschiedlicher Pixel vorgegebene Variation der Reflexionsrichtungen mindestens etwa 1°, bevorzugt mindestens etwa 3°, besonderes bevorzugt mindestens etwa 10° beträgt.
Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem, wenn mehrere Facetten pro Pixel vorgesehen sind, die ein periodisches oder aperiodisches Sägezahngitter bilden, die Breite der Sägezähne zwischen etwa 1 μm und etwa 300 μm, bevorzugt zwischen etwa 3 μm und etwa 100 μm, besonders bevorzugt zwischen etwa 5 μm und etwa 30 μm liegt.
Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Pixel auf einem regelmäßigen Raster angeordnet sind.
Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem auf den Facetten zumindest bereichsweise eine reflexionserhöhende Beschichtung ausgebildet ist.
Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem auf den Facetten zumindest bereichsweise eine farbkippende Schicht ausgebildet ist.
Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die maximale Ausdehnung eines Pixels zwischen 5 μm und 5 mm, bevorzugt zwischen 10 μm und 300 μm, besonders bevorzugt zwischen 20 μm und 100 μm liegt.
Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der reflektive Flächenbereich in zumindest zwei Abschnitte aufgeteilt ist, die unterschiedliche mittlere Reflexionsrichtungen der Pixel aufweisen.
Sicherheitselement nach Anspruch 11, bei dem die zumindest zwei Abschnitte mit unterschiedlichen mittleren Reflexionsrichtungen auf verschiedene, ineinander verschachtelte Teilflächen verteilt sind.
Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Orientierung der Facetten derart gewählt ist, dass der reflektive Flächenbereich einen kontinuierlichen Verlauf der mittleren Reflexionsrichtungen der Pixel aufweist.
Wertdokument mit einem Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche.
Wertdokument nach Anspruch 14, das ferner ein Sicherheitsmerkmal aufweist, das auf magnetisch ausgerichteten, vorzugsweise plättchenförmigen Pigmenten optisch variabler Sicherheitsfarben basiert und das ein dem Erscheinungsbild des Sicherheitselements im Wesentlichen vergleichbares optisches Erscheinungsbild aufweist.
Wertdokument nach Anspruch 14 oder 15, bei dem auf den Facetten des Sicherheitselement zumindest bereichsweise eine farbkippende Schicht ausgebildet ist und die farbkippende Wirkung der farbkippenden Schicht derart eingestellt ist, dass die Farbkippeffekte des Sicherheitselements und die Farbkippeffekte des auf magnetisch ausgerichteten Pigmenten basierenden Sicherheitsmerkmals zueinander korrespondieren.
Wertdokument nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem das erfindungsgemäße Sicherheitselement und das auf magnetisch ausgerichteten Pigmenten basierende Sicherheitsmerkmal jeweils einen weiteren optischen Effekt aufweisen, wobei die erzeugten weiteren optischen Effekte zueinander korrespondieren.
Herstellungsverfahren eines Sicherheitselementes für Sicherheitspapiere, Wertdokumente oder dergleichen, bei dem die Oberfläche eines Trägers in einem Flächenbereich so höhenmoduliert wird, dass der Flächenbereich in eine Vielzahl von Pixeln mit jeweils zumindest einer Facette aufgeteilt wird, und die Facetten mit einer Beschichtung so versehen werden, dass reflektive Facetten gebildet werden, die auf den Flächenbereich entlang einer vorbestimmten Richtung einfallendes Licht pro Pixel jeweils gerichtet in eine durch ihre Orientierung vorgegebene Reflexionsrichtung reflektieren, wobei die Fläche jedes Pixels um zumindest eine Größenordnung kleiner gewählt wird als die Fläche des Flächenbereiches und wobei die Orientierungen der Facetten unterschiedlicher Pixel über den reflektiven Flächenbereich einen im Wesentlichen zufällige Variation aufweisen.