DE102011117044A1

DE102011117044A1 - Sicherheitselement

Info

Publication number: DE102011117044A1
Application number: DE102011117044A
Authority: DE
Inventors: Wayne Robert Tompkin; Harald Walter
Original assignee: OVD Kinegram AG; Bundesdruckerei GmbH
Current assignee: OVD Kinegram AG; Bundesdruckerei GmbH
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2013-05-02
Anticipated expiration: 2031-10-28
Also published as: EP2771194B1; WO2013060874A1; EP2771150B1; CN104066550B; US20140300095A1; CA2852654A1; AU2012328328B2; DE102011117044B4; US9796204B2; CN104066550A; CA2852590A1; AU2012328328A1; EP2771194A1; CA2852590C; US9834030B2; US20140312607A1; AU2012328331B2; KR20140097216A; AU2012328331A1; WO2013060877A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement (1). Das Sicherheitselement (1) weist eine Sichtseite und eine dieser gegenüberliegende Rückseite auf. Das Sicherheitselement umfasst mindestens eine Leuchtschicht (2), welche Licht (20) aussenden kann, sowie mindestens eine Maskenschicht (4), welche bei einer Betrachtung des Sicherheitselements (1) von der Sichtseite her vor der mindestens einen Leuchtschicht (2) angeordnet ist. Die mindestens eine Maskenschicht (4) weist mindestens einen opaken Bereich (5) und mindestens zwei transparente Öffnungen (41, 42) auf. Die mindestens zwei transparenten Öffnungen (41, 42) besitzt einen wesentlich höheren Transmissionsgrad als der mindestens eine opake Bereich (5) in Bezug auf von der mindestens einen Leuchtschicht (2) ausgesendetem bzw. bereitgestelltem Licht (20), vorzugsweise einen um mindestens 20% höheren Transmissionsgrad, besonders bevorzugt einen um mindestens 50% höheren Transmissionsgrad.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement und ein mit einem derartigen Sicherheitselement ausgestattetes Sicherheitsdokument, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sicherheitselements sowie eine Transferfolie mit einem derartigen Sicherheitselement.
Es sind Sicherheitselemente zur Kennzeichnung von Sicherheitsdokumenten bekannt, mit denen man den Fälschungsschutz zu verbessern sucht. Einige dieser Sicherheitselemente bedienen sich einer Anordnung von Mikrolinsen, wie z. B. der in der internationalen Patentanmeldung WO 2007/087984 A1 beschriebene Mehrschichtkörper. Allerdings sind die damit erzeugbaren Variationen des optischen Erscheinungsbildes unter ungünstigen Lichtverhältnissen oft nur schlecht zu erkennen und für den „Mann auf der Straße” zu wenig auffällig.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein flexibles Sicherheitselement bereitzustellen, welches optische Effekte zeigt, die für jedermann leicht erkennbar und zugleich verblüffend oder überraschend und deshalb leicht einprägsam sind.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Sicherheitselement, wobei das Sicherheitselement eine Sichtseite und eine dieser gegenüberliegende Rückseite aufweist, wobei das Sicherheitselement mindestens eine Leuchtschicht, welche Licht aussenden oder bereitstellen kann, sowie mindestens eine Maskenschicht, welche bei einer Betrachtung des Sicherheitselements von der Sichtseite her vor der mindestens einen Leuchtschicht angeordnet ist, umfasst, wobei die mindestens eine Maskenschicht mindestens einen opaken Bereich und mindestens zwei transparente Öffnungen aufweist, und wobei die mindestens zwei transparente Öffnungen einen wesentlich höheren Transmissionsgrad als der mindestens eine opake Bereich in Bezug auf von der mindestens einen Leuchtschicht ausgesendetem bzw. bereitgestelltem Licht besitzt, vorzugsweise einen um mindestens 20%, besonders bevorzugt um mindestens 50% höheren Transmissionsgrad. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Sicherheitsdokument, insbesondere eine Banknote, ein Wertpapier oder ein Papierdokument, mit mindestens einem solchen Sicherheitselement, wobei das Sicherheitselement von seiner Sichtseite her betrachtet werden kann. Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements, mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines flexiblen mehrschichtigen Folienkörper mit mindestens einer Leuchtschicht, welche Licht aussenden oder bereitstellen kann, sowie mindestens einer Maskenschicht, welche bei einer Betrachtung des Sicherheitselements von der Sichtseite her vor der mindestens einen Leuchtschicht angeordnet ist; und Ausbilden mindestens zweier transparenter Öffnungen in der mindestens einen Maskenschicht, so dass die mindestens eine Maskenschicht mindestens einen opaken Bereich und mindestens zwei transparente Öffnungen aufweist, wobei die mindestens zwei transparenten Öffnungen einen wesentlich höheren Transmissionsgrad als der mindestens eine opake Bereich in Bezug auf von der mindestens einen Leuchtschicht ausgesendetem bzw. bereitgestelltem Licht besitzt, vorzugsweise einen um mindestens 20%, besonders bevorzugt um mindestens 50% höheren Transmissionsgrad. Und die Aufgabe wird gelöst durch eine Transferfolie mit mindestens einem Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das mindestens eine Sicherheitselement auf einer Trägerfolie der Transferfolie angeordnet und von dieser ablösbar ist.
Die besonderen optischen Wirkungen, die insbesondere durch die Interaktion einer selbst leuchtenden, d. h. Licht erzeugenden und abstrahlenden Leuchtschicht und einer die Leuchtschicht abdeckenden Maskenschicht hervorgerufen werden können, werden somit in einem Sicherheitselement genutzt. Dabei sind diese leicht erkennbaren optischen Wirkungen deutlich sichtbar, wenn die Leuchtschicht in einem aktiven Zustand Licht aussendet, und nicht oder kaum sichtbar, wenn die Leuchtschicht in einem inaktiven Zustand kein Licht aussendet. Dabei liegt eine Herausforderung unter anderem darin, die Dicke eines derartigen Sicherheitselements möglichst gering zu halten, um eine praxistaugliche Anordnung des Sicherheitselements auf bzw. in einem Sicherheitsdokument zu ermöglichen.
Der optische Eindruck des Sicherheitselements wird somit durch die Ausgestaltung der mindestens einen Leuchtschicht und/oder die Verteilung der transparenten Öffnungen der mindestens zwei Anordnungen und des mindestens einen opaken Bereichs bestimmt.
Die Maskenschicht lässt Licht, welches von der Leuchtschicht ausgesendet wird, durch ihre transparenten Öffnungen erheblich besser passieren als durch ihre opaken Bereiche. Es ist vorteilhaft, wenn der mindestens eine opake Bereich von der mindestens einen Leuchtschicht ausgesendetes Licht blockiert oder zumindest wesentlich abschwächt, vorzugsweise einen Transmissionsgrad von höchstens 20% besitzt, und die mindestens zwei transparenten Öffnungen von der mindestens einen Leuchtschicht ausgesendetes Licht im Wesentlichen passieren lassen, vorzugsweise einen Transmissionsgrad von mindestens 50% besitzen. Vorzugsweise sind die opaken Bereiche der Maskenschicht für Licht völlig undurchlässig, d. h. mit einem Transmissionsgrad von höchstens 5%, während die transparenten Öffnungen Licht beinahe ungeschwächt passieren lassen, d. h. mit einem Transmissionsgrad von mindestens 70%. Vorzugsweise sind die Öffnungen als Fensteröffnungen in der Maskenschicht, d. h. als Durchbrüche durch die Maskenschicht, ausgebildet.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine selbstleuchtende Leuchtschicht mit Energie zu versorgen, so dass sie leuchtet. In einer Ausgestaltungsform wird die Leuchtschicht mit elektrischer Energie aus einer Energiequelle zum Leuchten angeregt. Die Leuchtschicht weist so ein Anzeigeelement auf, welches elektrische Energie in Lichtenergie umwandelt. Als bevorzugte Energiequellen der Leuchtschicht sind insbesondere piezoelektrische und photovoltaische Stromquellen zu nennen, Batterien, Kondensatoren, Superkondensatoren, etc. Die Energie kann auch über eine geeignete Antenne, z. B. einer RFID-Antenne, aus einem elektrischen Feld entnommen werden. Vorzugsweise sind diese Energiequellen in das Sicherheitselement oder das Sicherheitsdokument integriert oder über eine Energieleitung mit ihm verbunden. Alternativ dazu kann die Energiequelle auch außerhalb des Sicherheitselements/-dokuments angeordnet sein, z. B. in einem externen Lesegerät. Im Falle einer elektrischen Energiequelle stehen dazu eine galvanische, kapazitive oder induktive Übertragungsart elektrischer Energie zur Auswahl. Im Falle einer externen Energiequelle kann das Sicherheitsdokument zum Beispiel in ein entsprechendes lokales elektrisches oder magnetisches oder elektromagnetisches Feld gebracht werden, um so eine kapazitive und/oder induktive, insbesondere drahtlose Energieübertragung zu ermöglichen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen bezeichnet.
Es ist bevorzugt, dass ein Lichtmuster, welches die Maskenschicht aufgrund ihrer unterschiedlichen Transmission des von der mindestens einen Leuchtschicht ausgesendeten Lichts bei Betrachtung des Sicherheitselements von der Sichtseite her zeigt, ein erstes optisches Sicherheitsmerkmal des Sicherheitselements bereitstellt.
Ein Betrachter, welcher das Sicherheitselement von dessen Sichtseite her betrachtet, nimmt im aktiven Zustand der Leuchtschicht, d. h. wenn die Leuchtschicht Licht aussendet, im Bereich der Maskenschicht das Lichtmuster wahr, das durch die dunkleren opaken Bereiche und helleren transparenten Öffnungen gebildet wird. Da ein solches Lichtmuster auch unter ungünstigen Lichtverhältnissen sehr gut zu erkennen ist, steht mit einem derartigen Sicherheitselement ein zuverlässiges und leicht überprüfbares Sicherheitsmerkmal zur Verfügung, welches Schutz vor Fälschungen z. B. von Banknoten oder ID-Karten oder kommerziellen Produkten bietet. Durch welche der transparenten Öffnungen der Maskenschicht dabei Licht zum Auge des Betrachters gelangt, hängt bei geeigneter Ausgestaltung der Leucht- und/oder Maskenschicht vom Betrachtungswinkel ab, unter dem der Betrachter das Sicherheitselement betrachtet. Die Ausgestaltung des Lichtmusters ist also betrachtungswinkelabhängig.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung stellt der mindestens eine opake Bereich der mindestens einen Maskenschicht bei Betrachtung des Sicherheitselements von der Sichtseite her ein zweites optisches Sicherheitsmerkmal des Sicherheitselements bereit. Der Fälschungsschutz des Sicherheitsdokuments ist also nicht allein durch die Lichteffekte von Leucht- und Maskenschicht begrenzt, sondern um ein weiteres Sicherheitsmerkmal erweitert, das unabhängig von den Lichteffekten von Leucht- und Maskenschicht existiert.
Vorzugsweise weist der opake Bereich ein OVD und/oder eine Druckschicht auf (OVD = Optically Variable Device). Übliche OVDs sind Hologramme, insbesondere Reflexionshologramme, Kinegram^®, Volumenhologramme, Dünnschichtinterferenzfilter, diffraktive Strukturen, wie z. B. Blazestrukturen, Lineargitter, Kreuzgitter, Hexagonalgitter, asymmetrische oder symmetrische Gitterstrukturen, Beugungsstrukturen nullter Ordnung, Mottenaugenstrukturen oder anisotrope oder isotrope Mattstrukturen sowie optisch variable Druckfarben oder Tinten, sogenannte OVI^® (OVI = Optically variable Inks), die meist optisch variable Pigmente und/oder Farbstoffe enthalten, Flüssigkristallschichten, insbesondere auf dunklem Untergrund, photonische Kristalle, insbesondere auf dunklem Untergrund, etc.
Dabei ist es möglich, dass die mindestens zwei transparenten Öffnungen als metallfreier Bereich des OVD bzw. als unbedruckter Bereich in der Druckschicht ausgebildet ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, als Maskenschicht eines derartigen selbst leuchtenden Sicherheitselements eine optische Vorrichtung zu verwenden, welche ein eigenständiges, auch unabhängig von der Leuchtschicht wirkendes optisches Sicherheitsmerkmal bereitstellt, z. B. ein Sicherheitsdruckbild mit lichtdurchlässigen Aussparungen oder ein OVD, dessen metallische Reflexionsschicht als lichtundurchlässiger Bereich der Maske dient und welches zusätzlich transparente Bereiche aufweist, durch die Licht der Leuchtschicht aus dem Sicherheitselement gelangen kann. Die Interaktion der selbst leuchtenden Leuchtschicht und der als Maskenschicht dienenden optischen Vorrichtung resultiert synergetisch in einer mehrfachen optischen Wirkung: einerseits wirkt das optischen Sicherheitselement als solches – unabhängig davon, ob die Leuchtschicht Licht aussendet; andererseits zeigt das Sicherheitselement die bereits oben angesprochenen besonderen optischen Wirkungen, die durch die Interaktion einer selbst leuchtenden Leuchtschicht und einer die Leuchtschicht abdeckenden Maskenschicht hervorgerufen werden können. Die optische Wirkung des optischen Sicherheitselements ist insbesondere dann nahezu ungestört sichtbar, wenn der Flächenanteil der transparenten Öffnungen der Maskenschicht gering ist. Beispielsweise ist der Flächenanteil kleiner als 30% und bevorzugt kleiner als 10%. Ein derartiger geringer Flächenanteil ist zusätzlich vorteilhaft für die Bildqualität der optischen Wirkungen, die durch die Interaktion mit der selbst leuchtenden Leuchtschicht entstehen. Andererseits reduziert sich die Helligkeit des Effektes mit abnehmendem Flächenanteil der transparenten Öffnungen. Ein weiterer Nachteil ist, dass bei derart geringen transparenten Flächenanteilen der Teil des Display, der von der Maskenschicht überlagert ist, kaum oder gar nicht zur Darstellung von Information benutzt werden kann.
Für die Ausgestaltungsform mit einer Maskenschicht aus Metall (z. B. Al), welche zusätzliche optische Sicherheitsmerkmale wie diffraktive Strukturen aufweist, ist es möglich die transparenten Öffnungen nicht durch eine Demetallisierung zu erzeugen, sondern durch das Bereitstellen geeigneter Strukturen im Bereich der transparenten Öffnungen. Diese geeigneten Strukturen müssen die Transmission der Maskenschicht aus Metall im Vergleich zu den Bereichen um die transparenten Öffnungen um mindestens 20% erhöhen. Beispiele für die geeigneten Strukturen sind sogenannte Subwellenlängen-Gitter mit Perioden unter 450 nm, bevorzugt unter 400 nm, und Tiefen größer als 100 nm, bevorzugt größer als 200 nm. Derartige Strukturen zur Einstellung der Transparenz einer Metallschicht sind in der WO2006/024478A2 beschrieben. Alternative können diese geeigneten Strukturen Zufallsstrukturen mit mittlere Strukturgröße unter 450 nm, bevorzugt unter 400 nm, und Tiefen größer als 100 nm, bevorzugt größer als 200 nm, sein. Der Vorteil dieser Variante ist, dass keine Demetallisierung notwendig ist, der Nachteil ist, dass die Transmission im Bereich der transparenten Öffnungen geringer als bei demetallisierten Öffnungen ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung stellt Licht, welches das Sicherheitselement durch die Maskenschicht unter unterschiedlichen Austrittswinkeln verlässt, jeweils unterschiedliche optische Informationen bereit. Ein Betrachter nimmt beim Kippen des Sicherheitselements, d. h. Ändern der Betrachtungsposition und/oder Kippen des Sicherheitselements, z. B. horizontal nach links/rechts oder vertikal nach oben/unten, somit unterschiedliche optische Informationen, z. B. Lichtmuster, wahr. Verschiedene Ansichten bei unterschiedlichen Betrachtungswinkeln, d. h. ein charakteristischer „Bildwechsel”, stellen eine sehr einfache, schnelle und gleichzeitig effektive Möglichkeit dar, die Echtheit eines Sicherheitsdokuments zu überprüfen.
Es ist möglich, dass die mindestens eine Leuchtschicht ein vollflächig leuchtendes Leuchtelement aufweist. Es ist aber auch möglich, dass die mindestens eine Leuchtschicht zwei oder mehr separate Leuchtelemente aufweist, welche in einem ersten periodischen Raster mit einer ersten Periode angeordnet sind, und die mindestens eine Maskenschicht zwei oder mehr transparente Öffnungen aufweist, welche in einem zweiten periodischen Raster mit einer zweiten Periode angeordnet sind, wobei die erste und zweite Periode nicht gleich, aber ähnlich sind. Diese Ausgestaltung der Erfindung beruht auf einem Moiré-Vergrößerungseffekt (Moiré Magnifier), der auch unter den Namen „shape moiré” und „band moiré” bekannt ist. Dabei hängt die Größe des entstehenden Moiré-Bildes davon ab, wie stark sich die Perioden der beiden Raster unterscheiden. Bevorzugte Bildgrößen liegen zwischen 5 mm und 1,5 cm der kleinsten Abmessung, wofür die Rasterperioden insbesondere nicht mehr als 10% voneinander abweichen, bevorzugt nicht mehr als 2% voneinander abweichen. Die opaken Bereiche der Maskenschicht können als metallische Bereiche, z. B. eine Metallschicht einer metallisierten Folie, oder als eine Druckschicht ausgebildet sein. Folglich können die transparenten Öffnungen als demetallisierte Bereiche einer Metallschicht, z. B. einer metallisierten Folie, oder als unbedruckte, dünner bedruckte oder mit einer transparenten Druckfarbe bedruckte Bereiche einer Druckschicht ausgebildet sein. Die transparenten Öffnungen bilden vorzugsweise sog. „Mikrobilder” aus, d. h. vorzugsweise mit dem bloßen Auge nicht auflösbare Bilder, die durch die optische Wechselwirkung mit den Leuchtelementen vergrößert werden. Alternativ kann die Maskenschicht auch invertiert vorliegen. D. h. die „Mikrobilder” sind in diesem Fall opake und der Hintergrund der „Mikrobilder” transparent. Der Begriff „Bilder” umfasst dabei alle möglichen Informationen, wie alphanumerische Zeichen, Buchstaben, Logos, Symbole, Umrisse, bildliche Darstellungen, Wappen, Muster, Rasterungen, etc.
Wenn der Flächenanteil der transparenten Öffnungen der Maskenschicht groß ist, beispielsweise größer als 50% und bevorzugt größer als 70%, kann der Teil des Display, welcher von der Maskenschicht überdeckt ist, trotzdem zur Darstellung von Information durch das Display verwendet werden. Wenn die optionale Zwischenschicht vorhanden ist, muss diese für diesen Fall ebenfalls eine hohe Transmission, beispielsweise größer als 50% und bevorzugt größer als 70%, aufweisen. In dieser Ausgestaltungsform ist es sinnvoll, wenn das Display, im von der Maskenschicht überdeckten Bereich, eine Bildsequenz darstellt, wobei diese Sequenz zwischen der Darstellung der Information des Displays – beispielsweise das Gesicht des Besitzers einer ID-Karte – und dem Muster, welches mit der Maskenschicht interagiert, wechselt.
Falls die Leuchtschicht inaktiv ist, d. h. kein Licht aussendet, sind die „Mikrobilder” als vergrößerte Bilder nicht oder zumindest nicht deutlich sichtbar. Falls die Leuchtschicht aktiv ist, d. h. Licht aussendet, sind die „Mikrobilder” als vergrößerte Bilder deutlich sichtbar. Diese vergrößerten Bilder verändern sich, bewegen sich oder kippen vertikal um, wenn das Sicherheitselement nach links oder rechts oder oben oder unten gekippt wird bzw. unter verschiedenen Perspektiven betrachtet wird. Gegenüber bekannten Moiré-Vergrößerungsanordnungen liegt insofern ein Unterschied vor, da diese stets sichtbar sind, während bei der vorliegenden Weiterbildung der Erfindung die „Mikrobilder” als vergrößerte Bilder nur dann deutlich sichtbar sind, falls die Leuchtschicht aktiv ist. Durch „Schalten” der Leuchtschicht zwischen An und Aus kann somit ein weiterer optischer Effekt generiert werden.
Es ist möglich, dass die mindestens eine Maskenschicht mindestens zwei Anordnungen transparenter Öffnungen aufweist, wobei von der mindestens einen Leuchtschicht ausgesendetes Licht das Sicherheitselement durch die mindestens zwei Anordnungen unter jeweils unterschiedlichen Austrittswinkeln verlässt. Eine Anordnung transparenter Öffnungen umfasst eine oder mehrere Öffnungen. Mindestens zwei Anordnungen transparenter Öffnungen umfassen somit mindestens zwei unterschiedliche Öffnungen, welche sich durch ihre Anordnung, d. h. Position, in der Maskenschicht und gegebenenfalls zusätzlich durch ihre Form voneinander unterscheiden. Ein Betrachter nimmt beim Kippen des Sicherheitselement somit unterschiedliche optische Informationen, z. B. Lichtmuster, wahr: erreicht sein Auge Licht durch Öffnungen einer ersten Anordnung, sieht er eine erste optische Information. Erreicht bei einem abweichenden Betrachtungswinkel sein Auge Licht durch Öffnungen einer zweiten Anordnung, sieht er eine zweite optische Information. Verschiedene Ansichten bei unterschiedlichen Betrachtungswinkeln, d. h. ein charakteristischer „Bildwechsel”, stellen eine sehr einfache, schnelle und gleichzeitig effektive Möglichkeit dar, die Echtheit eines Sicherheitsdokuments zu überprüfen. Ein einfaches Beispiel ist ein Bildwechsel zwischen der Denominationszahl einer Banknote z. B. „50” und einem Staatswappen z. B. das „Schweizer Kreuz”.
Es ist möglich, dass das Licht, welches das Sicherheitselement durch die mindestens zwei Anordnungen unter jeweils unterschiedlichen Austrittswinkeln verlässt, eine Bildsequenz bestehend aus zwei oder mehr Bildern ausbildet, wobei jedes dieser Bilder bei einem unterschiedlichen Austrittswinkel vorliegt. Mit einer Bildsequenz, die z. B. ein galoppierendes Pferd zeigt, lassen sich filmartig sehr einprägsame optische Informationen übermitteln. Bewegte Bilder in Verbindung mit selbst leuchtenden, schaltbaren Leuchtelementen, die gegebenenfalls sogar farbiges Licht aussenden, stellen auf Sicherheitsdokumenten einen verblüffenden optischen Effekt bereit, der eine effektive und leicht einprägsame Möglichkeit bietet, die Echtheit eines Sicherheitsdokuments zu überprüfen
Es ist bevorzugt, dass die mindestens eine Leuchtschicht zwei oder mehr musterförmig angeordnete separate Leuchtelemente aufweist und die transparenten Öffnungen der mindestens zwei Anordnungen auf dieses Muster abgestimmt ausgebildet sind. Hierbei ist jedem, zum optischen Effekt beitragenden, Leuchtelement jeweils mindestens eine Öffnung zugeordnet, durch welche von dem Leuchtelement ausgesendetes Licht das Sicherheitselement jeweils unter einem zugeordneten Austrittswinkel verlässt. Durch eine Abstimmung der Leuchtelemente auf die Öffnungen kann ein Zusammenwirken verschiedener Öffnungen einer Anordnung erreicht werden. Unter einem bestimmten Blickwinkel erreicht einen Betrachter somit nicht nur Licht durch eine transparente Öffnung, sondern eine Vielzahl von transparenten Öffnungen. Dies wiederum eröffnet durch eine geschickte Anordnung und räumliche Verteilung der Öffnungen die Möglichkeit, gerasterte Bilder in Form einer digitalen Rastergrafik auszubilden, deren Pixel, d. h. Bildelemente, durch die einzelnen Öffnungen gebildet werden. Bei einer typischen Anordnung zur Ausbildung eines Bildwechsels sind zwei Öffnungen der Maskenschicht symmetrisch in einem Schichtabstand h über einem zugeordneten Leuchtelement der Leuchtschicht angeordnet.
Es ist bevorzugt, dass die mindestens eine Leuchtschicht und die mindestens eine Maskenschicht parallel zueinander angeordnet sind. In diesem Fall ist es einfacher, eine gegenseitige Registergenauigkeit einzuhalten, als wenn die mindestens eine Leuchtschicht und die mindestens eine Maskenschicht zueinander unter einem spitzen Winkel verlaufen.
Es ist möglich, dass zumindest teilweise zwischen der mindestens einen Leuchtschicht und der mindestens einen Maskenschicht mindestens eine opake Zwischenschicht angeordnet ist, welche mindestens eine Anordnung von lichtdurchlässigen Öffnungen aufweist. Unter „Cross Talk” im Zusammenhang mit dem Sicherheitselement versteht man das Phänomen, dass Licht eines zweiten Leuchtelements durch transparente Öffnungen der Maskenschicht zum Betrachter gelangt, die einem ersten Leuchtelement zugeordnet sind, d. h. eine ungewollte Transmission von Licht durch eine transparente Öffnung der Maskenschicht. Dieses Problem tritt vor allem dann auf, wenn der Abstand zwischen der Leuchtschicht und der Maskenschicht relativ groß wird. Fügt man nun eine Zwischenschicht zwischen die Leuchtschicht und die Maskenschicht ein, so wirken die lichtdurchlässigen Öffnungen der Zwischenschicht quasi als zweite Leuchtschicht, nun aber mit einem verringerten Abstand zu der Maskenschicht. Als Folge des verringerten Abstands kann das Problem von „Cross Talk” verringert oder vermieden werden.
Ein weiterer Vorteil einer Zwischenschicht liegt darin, dass eine ganzflächig Licht abstrahlende Leuchtschicht, z. B. ein großflächiges LED oder eine transparente, diffus streuende und hinterleuchtete Folie, auf einfache Weise in ein Raster von separaten Leuchtelementen, d. h. Pixel, verwandelt werden kann (LED = Light Emitting Diode).
Vorzugsweise wird die Zwischenschicht eng auf die Maskenschicht abgestimmt, z. B. in einem gemeinsamen Herstellungsverfahren, und in Form eines Schichtverbunds/Laminats gemeinsam zur Herstellung des Sicherheitselements eingesetzt. Die Anordnung der lichtdurchlässigen Öffnungen der Zwischenschicht kann dabei auf die Leuchtschicht abgestimmt oder davon unabhängig sein.
Es ist möglich, dass in den lichtdurchlässigen Öffnungen der Zwischenschicht Licht streuende oder lumineszierende Elemente angeordnet sind, welche von der Leuchtschicht einfallendes Licht in Richtung zu der Maskenschicht streuen bzw. unter Lumineszenz wieder abstrahlen. Die Licht streuenden Elemente können z. B. aus matten, transparente Materialien bestehen, die einfallendes Licht diffus streuen. Als lumineszierende Elemente können fluoreszierende und/oder phosphoreszierende Materialien vorliegen, die einfallendes Licht absorbieren und in demselben oder einem anderen Wellenlängenbereich wieder abstrahlen, zeitlich unmittelbar und/oder zeitlich versetzt.
Es ist möglich, dass die mindestens eine Leuchtschicht zwei oder mehr separate Leuchtelemente aufweist, wobei diese Leuchtelemente und die mindestens eine transparente Öffnung der Maskenschicht, senkrecht zur Ebene des Folienkörpers gesehen, eine rechteckige Form haben. Vorzugsweise handelt es sich bei dieser rechteckigen Form um ein Rechteck mit Länge m und Breite n, wobei das Verhältnis m/n größer oder gleich 2 ist. Weiter ist es von Vorteil, wenn der Umriss der Leuchtelemente identisch zu dem der Öffnungen ist; dann füllt beim Kippen des Sicherheitselements um die Längsachse der Leuchtelemente bzw. Öffnungen das Licht des Leuchtelements die zugehörige Öffnung in der Maskenschicht ganz aus, ohne dass unbeleuchtete Teilbereiche verbleiben. Alternativ dazu kann die transparente Öffnung der Maskenschicht, senkrecht zur Ebene des Folienkörpers gesehen, eine quadratische oder kreisrunde Form mit der Kantenlänge bzw. Durchmesser m aufweisen. Auch hier ist es von Vorteil, wenn der Umriss der Leuchtelemente identisch zu dem der Öffnungen ist.
Es ist möglich, dass die mindestens eine Leuchtschicht zwei oder mehr separate Leuchtelemente aufweist, wobei der Zwischenraum zwischen benachbarten Leuchtelementen erheblich größer ist als die Breite der Leuchtelemente. Vorzugsweise ist ein Abstand benachbarter Leuchtelemente etwa 5-fach größer, bevorzugt etwa 10-fach größer als die Breite der Leuchtelemente. In diesem Fall ist eine eindeutige Zuordnung von Öffnungen der Maskenschicht zu einem einzelnen Leuchtelement der Leuchtschicht möglich.
Es ist möglich, dass die mindestens eine Leuchtschicht zwei oder mehr Leuchtelemente aufweist, welche Licht in mindestens zwei unterschiedlichen Farben aussenden. Die Verwendung unterschiedlicher Lichtfarben ermöglicht zusätzliche eindrucksvolle optische Wirkungen, zusätzlich zu einem durch die Maskenschicht vorgegebenen Hell-Dunkel-Lichtmuster. So kann ein Betrachter beispielsweise zusätzlich zu einem Bildwechsel bei verschiedenen Betrachtungswinkeln unterschiedliche Farben wahrnehmen. Wird eine Matrix aus einzelnen Leuchtelementen verwendet, die pixelartig als Einzel-Bildelemente ansteuerbar sind, vorzugsweise analog zu Pixeln in Bildsensoren und Bildschirmen in Form von Flächen jeweils einer Grundfarbe (RGB = Rot, Grün und Blau), können je nach Ansteuerung der Leuchtelemente unterschiedliche farbige Bilder erzeugt werden. Beispielsweise wäre es mit einer derartigen Leuchtschicht bei geeigneter Maskenschicht möglich, einen Bildwechsel von einem Echtfarbenbild zu einem Falschfarbenbild zu erzielen. Für derartige Farbwechsel ist es wichtig, dass die Maskenschicht nicht nur im Register mit den Pixeln des Displays ausgerichtet ist, sondern dass zusätzlich noch die Öffnungen in der Maskenschicht zu den richtigen Farbpixeln ausgerichtet sind.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Leuchtschicht, welche Licht aussenden kann, als selbstleuchtende Leuchtschicht ausgebildet. Eine selbstleuchtende Leuchtschicht stellt hierbei eine Leuchtschicht dar, welche Licht emittiert und insbesondere als Energiewandler wirkt, der eine Primärenergie in Lichtenergie wandelt. Als Primärenergie kann hierbei insbesondere ein elektrischer Strom, Wärme, ein chemischer Zerfallsprozess oder elektromagnetische Strahlung dienen, welche sich von der Wellenlänge des emittierten Lichts unterscheidet (beispielsweise UV-Licht, Infrarot-Licht oder Mikrowellenstrahlung).
Weiter ist es auch möglich, dass die Leuchtschicht, welche Licht bereitstellen kann, eine Schicht ist, welche auf der Rückseite einfallendes Licht zur Maskenschicht leitet. Es kann so auch vorgesehen sein, dass die Lichtquelle nicht Teil des Sicherheitselements ist und beispielsweise von einer Lichtquelle eines Körpers bereitgestellt wird, auf dem das Sicherheitselement auflaminiert wird, oder eine externe Lichtquelle darstellt, auf die das Sicherheitselement aufgelegt oder gegen die das Sicherheitselement im Durchlicht betrachtet wird. Die Leuchtschicht weist hierzu vorzugsweise eine oder mehrere transparente Schichten auf, welche auch als Wellenleiter ausgebildet sein können. Im einfachsten Fall weist die Leuchtschicht so eine transparente Schicht auf, welche unmittelbar in Kontakt mit der Rückseite des Sicherheitselements steht oder unterhalb der einen durchgehenden Ausnehmung in dem Sicherheitselement vorgesehen ist. Auch in diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn die Leuchtschicht eine oder mehrere Leuchtelemente aufweist. Die Leuchtelemente werden in diesem Fall von durch entsprechend der Formgebung der Leuchtelemente ausgeformten transparenten Bereichen und/oder mit Lichtwellenleitern versehenen Bereichen der Leuchtschicht gebildet, welche vorzugsweise von opaken Bereichen der Leuchtschicht umgeben sind.
Es ist möglich, dass die mindestens eine Leuchtschicht ein selbstleuchtendes Anzeigeelement aufweist, welches insbesondere elektrische Energie in Lichtenergie wandelt. Vorzugsweise besteht die Leuchtschicht aus ein oder mehreren Leuchtelementen, die jeweils als selbst leuchtende Anzeigeelemente ausgebildet sind. Diese selbst leuchtenden Anzeigeelemente können eine LED, insbesondere eine OLED, oder ein LEEC, oder QLED oder hinterleuchtetes LCD sein (OLED = Organic LED; LEEC = Light Emitting Electrochemical Cell; QLED = Quantum Dot Light Emitting Device; LCD = Liquid Crystal Display). Alternativ können die selbst leuchtenden Anzeigeelemente aus Elektrolumineszenz-Folie (EL-Folie) bestehen.
Es ist möglich, dass eine Elektrode des Anzeigeelements als die mindestens eine Maskenschicht oder eine zwischen der mindestens einen Leuchtschicht und der mindestens einen Maskenschicht angeordnete opake Zwischenschicht dient, welche mindestens eine Anordnung lichtdurchlässiger Öffnungen aufweist. Dadurch kann beispielsweise eine Periodizität in der Lichtquelle erzeugt werden. Vorzugsweise handelt es sich um eine Metallelektrode, insbesondere um eine metallische Reflexionsschicht eines OVD. Beispielsweise besteht eine derartige metallische Reflexionsschicht aus Aluminium, Silber, Gold oder Kupfer.
Es ist möglich, dass die mindestens eine Leuchtschicht ein lumineszierendes Anzeigeelement aufweist, welches durch eine andere Lichtquelle zum Leuchten angeregt werden kann. Als lumineszierende Elemente können fluoreszierende und/oder phosphoreszierende Materialien vorliegen, die einfallendes Licht absorbieren und in demselben oder einem anderen Wellenlängenbereich wieder abstrahlen, zeitlich unmittelbar und/oder zeitlich versetzt. Die andere Lichtquelle kann als ein Bestandteil des Sicherheitselements ausgebildet sein. Alternativ ist sie eine externe Lichtquelle, von der das Sicherheitselement bestrahlt wird, wie z. B. eine UV-Lampe (UV = Ultraviolett).
Bei dem Sicherheitselement handelt es sich vorzugsweise um ein Sicherheitselement zur Kennzeichnung und zur Erhöhung der Fälschungssicherheit eines Sicherheitsdokuments, insbesondere einer Banknote, eines Wertpapier oder eines Papierdokuments, oder von Identifikationsdokumenten (ID-Dokumente), insbesondere eines Passes oder einer ID- oder Kreditkarte, oder eines kommerziellen Produkts zur Erhöhung der Fälschungssicherheit und/oder zur Authentisierung und/oder Nachverfolgbarkeit (Track & Trace) des kommerziellen Produkts.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Sicherheitsdokument eine Dicke von maximal 2000 μm und bevorzugt von maximal 1000 μm auf. In diesem Fall liegt eine besonders praxistaugliche Gesamtdicke von Sicherheitsdokument und darauf angeordnetem Sicherheitselement vor. Eine Begrenzung der Gesamtdicke ist vor allem bei Sicherheitsdokumenten wichtig, die einer maschinellen Handhabung unterworfen sind, wie z. B. Banknoten in Geldautomaten oder Geldzähl- und -sortiermaschinen sowie ID-Karten in Standard-Lesegeräten. Hier würde eine zu große Gesamtdicke des Sicherheitsdokuments die Handhabbarkeit beeinträchtigen. Es ist besonders bevorzugt, wenn das Sicherheitsdokument eine Dicke im Bereich von 50 bis 200 μm, hierbei bevorzugt im Bereich von 85 bis 140 μm, aufweist.
Das mindestens eine Sicherheitselement kann dabei streifenförmig oder in Form eines Labels auf dem Sicherheitsdokument ausgebildet sein oder als Streifen oder als Label innerhalb eines insbesondere bereichsweise transparenten Schichtenlaminats angeordnet sein.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Sicherheitsdokument nach Applikation des mindestens einen Sicherheitselements mit mindestens einer opaken Druckfarbe und/oder mindestens einem opaken Farblack bedruckt wird, wobei lediglich Bereiche des Sicherheitselements damit bedeckt werden.
Die Steifigkeit des Verbunds aus Sicherheitsdokument und Sicherheitselement im Bereich einer piezoelektrischen Energiequelle ist dabei so einzustellen, dass sich die eingeprägte Kraft und die dadurch verursachte mechanische Spannung auf weitere Bereiche der Energiequelle, insbesondere auf den ganzen Bereich der Energiequelle, verteilt, um beim Biegen der Schicht aus piezoelektrischem Material eine ausreichend hohe Spannung zum Schalten der Leuchtschicht zu erzeugen. Die Steifigkeit kann generell vor oder nach einer Applikation des Sicherheitselements auf das Sicherheitsdokument durch ein gezieltes bereichsweises Aufbringen opaker Druckfarbe und/oder eines opaken Farblacks und/oder ein Aufbringen weiterer, auch vollflächiger transparenter Schichten beeinflusst und in den geforderten Bereich gebracht werden.
Das mindestens eine Sicherheitselement kann dabei auf dem Sicherheitsdokument angeordnet oder in dieses eingebettet sein. Auf eine Oberfläche des Sicherheitsdokuments wird das mindestens eine Sicherheitselement vorzugsweise durch Prägen unter Verwendung einer Transferfolie oder Laminierfolie aufgebracht. Ein Einbringen innerhalb des Sicherheitsdokuments erfolgt vorzugsweise bereits während der Herstellung des Sicherheitsdokuments. So kann bei einem Sicherheitsdokument aus Papier das mindestens eine Sicherheitselement bereits während der Papierherstellung in das Papier eingebracht werden. Bei ID-Dokumenten kann das Sicherheitselement in einen Schichtverbund des Sicherheitsdokuments einlaminiert oder auf die Oberfläche des Sicherheitsdokuments appliziert werden.
Weiter ist es auch möglich, dass das Sicherheitselement als solches bereits ein Sicherheitsdokument ausbildet, bei dem es sich beispielsweise um eine Banknote, ein Wertpapier, ein Papierdokument, eine Identifikationskarte, insbesondere ein Pass oder eine ID- oder Kreditkarte handelt. Das Sicherheitselement kann hierbei auch aus verschiedenen Teilelementen aufgebaut sein, welche während des Fertigungsprozesses zusammenlaminiert werden. So ist es beispielsweise möglich, dass die mindestens eine Maskenschicht von einem flexiblen, mehrschichtigen Folienkörper gebildet wird, welcher als Laminierfolie oder Transferlage einer Transferfolie auf die Leuchtschicht des Sicherheitselements appliziert wird. Optional können auch noch transparente Zwischenschichten zwischen der Leuchtschicht und dem mehrschichtigen Folienkörper vorhanden sein. Weiter ist es auch möglich, dass die Maskierungsschicht und die Leuchtschicht zwischen verschiedenen Lagen des Sicherheitselements eingebettet sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstabsgetreu:
1 eine Draufsicht eines Sicherheitsdokuments mit einem auf einer Seite des Sicherheitsdokuments angeordneten Sicherheitselement;
2 einen Schnitt des Sicherheitsdokuments von 1;
3 einen Schnitt eines Sicherheitselements;
4 eine Draufsicht des Sicherheitselements von 3;
5 optische Effekte des Sicherheitselements von 3;
6 einen Schnitt eines weiteren Sicherheitselements;
7 eine Draufsicht des Sicherheitselements von 6, sowie mit diesem Sicherheitselement erzielbare optische Effekte;
8 einen Schnitt eines Sicherheitselements zur Realisierung einer Bildfolge;
9 optische Effekte des Sicherheitselements von 8;
10 eine Leuchtschicht in Form einer Pixelmatrix;
11 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Leuchtschicht und einer darauf abgestimmten Maskenschicht;
12 eine Seitenansicht von verschiedenen Anordnungen von Leuchtschicht und Maskenschicht zur Erläuterung von „cross-talk”;
13 eine Draufsicht auf verschiedene Anordnungen von Leuchtschicht und Maskenschicht zur Erläuterung der Winkelausrichtung;
14 eine Seitenansicht von verschiedenen Anordnungen von Leuchtschicht und Maskenschicht zur Erläuterung des Winkelabstands;
15 Seiten- und Draufsicht auf eine Anordnung von Leuchtschicht und Maskenschicht zur Realisierung eines stereoskopischen Bilds;
16 zwei berechnete Halbbilder eines Würfels;
17 eine Anordnung zur Realisierung von Anaglyphenbildern;
18 eine weitere Anordnung von Leuchtschicht und Maskenschicht zur Realisierung eines stereoskopischen Bilds;
19 eine Leuchtschicht und Maskenschicht zur Realisierung einer Moirévergrößerung;
20 eine Anordnung zur Realisierung einer Moirévergrößerung;
21 optische Effekte einer Moirévergrößerung;
22 eine Zwischenschicht;
23 eine weitere Zwischenschicht;
24 einen Schnitt eines Sicherheitselements mit einer LEEC;
25 einen Schnitt eines Sicherheitselements mit einer fluoreszierenden Zwischenschicht, welche durch ein in das Sicherheitselement integriertes OLED beleuchtet wird;
26 einen Schnitt eines Sicherheitselements mit einer fluoreszierenden Zwischenschicht, welche durch eine externe Lampe beleuchtet wird;
27 einen Schnitt eines Sicherheitselements, bei der die Leuchtschicht und die Maskenschicht in einer Schicht kombiniert sind;
28 eine Anordnung zur Herstellung eines Sicherheitselements;
29 einen Schnitt des Sicherheitselements, welches mit der in 29 gezeigten Anordnung hergestellt wurde;
30 einen Schnitt einer Transferfolie; und
31 ein Schema zum Betrachtungsabstand.
1 zeigt ein Sicherheitsdokument 100, auf dessen Ansichtsseite ein Sicherheitselement 1, das eine Fälschung des Sicherheitsdokuments 100 erschweren soll, befestigt ist. Das Sicherheitselement 1 umfasst eine Maskenschicht 4 mit transparenten Öffnungen 41, 42 in Form von Großbuchstaben „1” und „S” und eine zwischen der Maskenschicht 4 und dem Sicherheitsdokument 100 angeordnete Leuchtschicht 2. Die Leuchtschicht hat in Richtung senkrecht zur xy-Ebene gesehen einen rechteckigen Umriss, wobei die längeren Seiten in y-Richtung verlaufen.
2 zeigt einen Schnitt durch das Sicherheitselement 1 entlang der in 1 angegebenen Linie II-II. Das Sicherheitselement 1 ist durch einen flexiblen mehrschichtigen Folienkörper gebildet, welcher mit seiner Unterseite 12 auf einer Seite des Sicherheitsdokument 100 befestigt, z. B. mittels einer Klebemittelschicht angeklebt, ist und mit seiner Sichtseite 11 zu einem Betrachter 3 des Sicherheitselements 1 weist. Der Folienkörper 1 umfasst die Leuchtschicht 2, welche Licht 20 erzeugen und aussenden kann, und die Maskenschicht 4, welche die Leuchtschicht 2 vollständig überdeckt. Die Maskenschicht 4 umfasst opake Bereiche 5 und transparente Öffnungen 41, 42. Der senkrecht von oben auf das Sicherheitselement 1 blickende Betrachter 3 kann kein Licht wahrnehmen, das von der Leuchtschicht 2 abgestrahlt wird, da dieses in der senkrechten Blickrichtung, in 2 mit einer Strichpunktlinie angedeutet, durch den mittleren opaken Bereich 5 der Maskenschicht blockiert wird.
Erst wenn der Betrachter 3 seine Blickrichtung im mathematisch positivem Drehsinn um den Winkel θ₁ um die y-Achse, d. h. in der Zeichnung nach links, schwenkt, gelangt Licht durch die transparenten Öffnungen 41 in Form des Großbuchstabens „l” zu ihm. Der Betrachter 3 nimmt in dieser Blickrichtung θ₁ also den leuchtenden Großbuchstaben „l” wahr. Wenn der Betrachter 3 seine Blickrichtung im mathematisch negativen Drehsinn um den Winkel θ₂ um die y-Achse, d. h. in der Zeichnung nach rechts, schwenkt, gelangt Licht durch die transparenten Öffnungen 42 in Form des Großbuchstabens „S” zu ihm. Der Betrachter 3 nimmt also den leuchtenden Großbuchstaben „S” wahr.
Je nach Blickrichtung nimmt ein Betrachter 3 somit entweder keine Information, eine erste oder eine zweite Information wahr. Diese Ausgestaltung der Erfindung bietet also den optischen Effekt des sogenannten „image flip”.
3 zeigt einen Schnitt durch ein Sicherheitselement 1, das eine Leuchtschicht 2, gebildet aus einer Vielzahl von periodischen Leuchtelementen 21 und parallel dazu in einem Abstand h eine Maskenschicht 4 aufweist, welche zwei verschiedene Anordnungen 41 und 42 von Löchern aufweist. Dabei ist jedem Leuchtelement 21 jeweils eine Öffnung jeder der beiden Anordnungen 41 und 42 zugeordnet. Bei den Leuchtelementen 21 handelt es sich um langgestreckte LEDs, deren Längsachse senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Bei den Öffnungen 41, 42 handelt es sich ebenfalls um langgestreckte Öffnungen mit einem rechteckigen Umriss, deren Längsachse parallel zu der der Leuchtelemente 21 verläuft.
Eine Draufsicht auf die Sichtseite des Sicherheitselements 1 von 3 ist in 4 gezeigt, wobei die durch die Maskenschicht 4 hindurch nicht sichtbaren LED-Leuchtelemente 21 gestrichelt angedeutet sind. Einem Leuchtelement 21 ist seitlich versetzt je eine Öffnung der Anordnung 41, 42 zugeordnet, so dass ein Betrachter 3 bei Betrachtung des Sicherheitselements 1 senkrecht zur Ebene des Sicherheitselements kein Licht wahrnimmt, aber aus einem ersten Winkel Licht durch die erste Anordnung 41 der Öffnungen zu dem Auge des Betrachters gelangt. Bei einer in entgegen gesetzter Richtung verschwenkten Betrachtungsrichtung gelangt Licht durch die zweite Anordnung 42 von Öffnungen zu dem Betrachter 3. Beispielsweise kann die erste Anordnung 41 von Öffnungen so ausgebildet sein, dass das Lichtmuster dem Betrachter 3 den Großbuchstaben A anzeigt, während Licht, das durch die Öffnungen der zweiten Anordnung 42 zum Betrachter 3 gelangt, dem Betrachter 3 den Großbuchstaben B anzeigt.
5a zeigt eine Draufsicht des Sicherheitselements 1 von 3, wenn die Leuchtschicht 2 inaktiv ist, d. h. kein Licht aussendet. In diesem Fall sind die Informationen, die in Form der Öffnungen der Maskenschicht 4 im Sicherheitselement vorliegen, nicht sichtbar, quasi „verborgen”. Lediglich ein herkömmliches Reflexionshologramm 30, das die Leuchtschicht 2 teilweise bedeckt und als Sicherheitsmerkmal die Buchstaben „OK” darstellt, ist sichtbar. Eine metallische Reflexionsschicht des Reflexionshologramms 30 dient als Maskenschicht 4 des Sicherheitselements 1.
5b bis 5d zeigen optische Wirkungen des Sicherheitselements, wenn die Leuchtschicht 2 aktiv ist, d. h. Licht aussendet. 5b zeigt die optische Wirkung des Sicherheitselements 1 bei senkrechter Betrachtung der Ebene des Sicherheitselements 1. In diesem Fall, d. h. bei senkrechter Betrachtung, wird das von der Leuchtschicht 2 in Richtung zu dem Betrachter ausgesendete Licht durch opake Bereiche der Maskenschicht 4 abgeblockt, so dass der Betrachter im Bereich der Maskenschicht 4 kein Licht wahrnimmt. Der Betrachter nimmt lediglich in dem Bereich der Leuchtschicht 2 Licht wahr, der von der Maskenschicht 4 nicht bedeckt ist. Zusätzlich ist das Reflexionshologramm 30, das die Leuchtschicht 2 teilweise bedeckt, sichtbar.
5c und 5d zeigen die optische Wirkung des Sicherheitselements 1 bei schräger Betrachtung der Ebene des Sicherheitselements 1. In diesen Fällen sind die Informationen, die in Form der Öffnungen 41, 42 der Maskenschicht 4 im Sicherheitselement 1 vorliegen, sichtbar. Zusätzlich ist das Reflexionshologramm 30, das die Leuchtschicht 2 teilweise bedeckt, sichtbar. 5c zeigt die optische Wirkung des Sicherheitselements 1, wenn es von links betrachtet wird: der Buchstabe „A” ist sichtbar. 5d zeigt die optische Wirkung des Sicherheitselements 1, wenn es von rechts betrachtet wird: der Buchstabe „B” ist sichtbar. Bei einer Änderung des Blickwinkels erscheinen unterschiedliche Informationen, in diesem Beispiel entweder A oder B, da jeweils Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Austrittswinkeln durch die Maskenschicht 4 transmittiert werden. Selbst in stark abgedunkelten Räumen ist dieser Buchstabenflip/Bildwechsel leicht erkennbar.
Die Farben, in der die Informationen erscheinen, werden durch die Leuchtschicht 2 bestimmt, können aber durch eingefärbte, fluoreszierende, phosphoreszierende und andere Schichten, die eine Veränderung einer Lichtfarbe hervorrufen können und zwischen der Leuchtschicht 2 und dem Betrachter liegen, verändert werden.
6 zeigt einen Schnitt durch ein weiteres Sicherheitselement 1. Der Schnitt entspricht im Wesentlichen dem in 3 gezeigten Schnitt, allerdings sind in 6 die Öffnungen 41, 42 unterschiedlich lang, wie in 7 gezeigt. Die erste Anordnung 41 von Öffnungen umfasst in dem in 7a) dargestellten Ausschnitt des Leuchtelements insgesamt drei Öffnungen, welche auf der linken Seite der Leuchtelemente 21 angeordnet sind. Die zweite Anordnung 42 von Öffnungen umfasst in diesem Ausschnitt insgesamt fünf kurze Öffnungen, welche jeweils auf der rechten Seite der Leuchtelemente 21 angeordnet sind. Blickt ein Betrachter in einer ersten Winkelposition A auf das Sicherheitselement, so wie in 6 dargestellt, so erscheint ihm durch das Licht, welches durch die langen Öffnungen 41 von dem Leuchtelement 21 zu dem Betrachter gelangt, ein Quadrat wie in 7b gezeigt. Blickt der Betrachter dagegen aus einer Winkelposition B, wie in 6 gezeigt, so bildet das Licht, welches von den Lichtelementen 21 durch die kurzen Öffnungen 42 zu dem Auge des Betrachters gelangt ein durchgehendes, schmales Band, wie in 7c gezeigt. Bei einem Wechsel zwischen den Positionen A und B nimmt ein Betrachter demnach einen Wechsel zwischen den beiden Bildern 7b und 7c wahr. Dafür ist eine Phasenverschiebung der Öffnungen des zweiten Bildes im Vergleich zu den Öffnungen des ersten Bildes notwendig.
Falls die Leuchtelemente 21 mehrfarbig ausgebildet werden, kann jedes der beiden verschiedenen, unterschiedlichen Bilder in einer eigenen Farbe dargestellt werden, z. B. als ein grünes Quadrat und ein gelber Streifen. Bei Betrachtung des Sicherheitselements 1 senkrecht zu der Ebene des Sicherheitselements 1 nimmt der Betrachter kein Licht von den Leuchtelementen 21 wahr. In diesem Fall erscheint ihm, das Sicherheitselement 1 dunkel bzw. er nimmt lediglich ein Sicherheitsmerkmal wahr, das auf den opaken Bereichen der Maskenschicht 4 platziert ist. Dem Fachmann ist klar, dass die dargestellten Bilder, d. h. das Quadrat und der durchgehende Streifen, nur zwei beliebige Beispiele darstellen. Andere Möglichkeiten für Bilder sind z. B. Texte, Logos oder Bilder, deren Auflösung von dem Raster der Leuchtelemente 21 und der Öffnungen 41, 42 abhängt.
8 zeigt einen Schnitt durch ein Sicherheitselement 1 zur Realisierung einer Bildfolge. Eine Bildfolge wird völlig analog zu einem Bildwechsel erzeugt: anstatt eines Wechsels zwischen zwei Bildern A und B wird eine Folge mehrerer Bilder A, B, C, D und E realisiert, welche nacheinander wahrnehmbar sind, wenn das Sicherheitselement von links nach rechts gekippt wird, und zwar wie in 8 gezeigt, um die Längsachse der Leuchtelemente 21.
8 zeigt eine Leuchtschicht 2 mit separaten Leuchtelementen 21, über der in einem vertikalen Abstand h eine Maskenschicht 4 angeordnet ist, welche fünf Anordnungen 41 bis 45 von Öffnungen aufweist. Über einem einzelnen Leuchtelement 21 ist in einer symmetrischen Anordnung jeweils eine Öffnung jeder Anordnung 41 bis 45 angeordnet. Da nur jedes zweite Leuchtelement 21 der Leuchtschicht 2 aktiviert ist, haben benachbarte aktive Leuchtelemente 21 einen seitlichen Abstand von 2 × p, wobei p = 200 μm. Die Öffnungen sind jeweils so strukturiert, d. h. entweder opak oder transparent ausgebildet, dass die Gesamtheit der Öffnungen einer Anordnung 41 bis 45 das gewünschte Leuchtbild erzeugt. Falls die Öffnungen, wie in 8 gezeigt, in Form von Großbuchstaben A bis E strukturiert sind, sieht ein Betrachter 3 beim Kippen des Sicherheitselements 1 von links nach rechts das Licht 20 jedes Leuchtelements 21 nacheinander durch jede der aufeinander folgenden Öffnungen 41 bis 45, wobei bei jedem Betrachtungswinkel ein unterschiedliches Leuchtbild von ihm wahrgenommen wird. Kippt der Betrachter 3 das Sicherheitselement 1 in der entgegen gesetzten Richtung, erscheinen ihm nacheinander die Bilder E bis A, d. h. in der umgekehrten Reihenfolge. Die Anzahl der Bilder, die in einer derartigen Bildfolge dargestellt werden können und die Komplexität jedes einzelnen Bildes werden durch die Auflösung der Maskenschicht 4 und die Geometrie der Kombination von Leuchtschicht 2 und Maskenschicht 4 begrenzt.
9 zeigt ein Sicherheitsdokument 100, auf dem eine Leuchtschicht 2 teilweise von einem Reflexionshologramm 30 abgedeckt ist, wobei eine metallische Reflexionsschicht des Reflexionshologramms 30 gleichzeitig als Maskenschicht 4 für das Sicherheitselement 1 dient. Im unteren Teil von 9 ist die Bildsequenz, wie bereits in 8 angedeutet wurde, in Aufsicht auf das Sicherheitsdokument 100 dargestellt. Es ergibt sich eine Folge der Großbuchstaben A bis E.
10 zeigt eine Leuchtschicht in Form einer Pixelmatrix bestehend aus einzelnen Pixeln 21, welche jeweils rotes, grünes oder blaues Licht emittieren. Die Matrix besteht aus Zeilen in x-Richtung und Spalten in y-Richtung. Jedes Pixel 21 hat in diesem Beispiel eine Abmessung von 0,045 mm in x-Richtung und von 0,194 mm in y-Richtung. Die Pixel sind in einem periodischen Raster mit einer Periode von 0,07 mm in x-Richtung und von 0,210 mm in y-Richtung angeordnet. Die Farbfolge innerhalb einer Zeile ist rot (= R), grün (= G), blau (= B), während in einer Spalte jeweils nur eine einzige Farbe vorkommt. Bevorzugt sind die einzelnen Pixel 21 als LED ausgebildet, z. B. als OLED.
Die Registrierung der Pixelmatrix zu der Maskenschicht kann auch softwaretechnisch geschehen. Hierbei wird gemessen bei welcher Kombination an leuchtenden Pixeln der gewünschte Effekt mit der Maskenschicht optimal ist. Alternativ kann das Display eine Sequenz von Kombinationen an leuchtenden Pixeln anzeigen, mit dem Ziel, dass eine der Kombinationen möglichst nahe am Optimum ist.
Eine andere mögliche Ausgestaltung einer Leuchtschicht in Form einer Pixelmatrix ist eine Matrixanordnung von 128 × 128 Pixeln (RGB) mit Gesamtabmessungen der Matrix von 33,8 mm × 33,8 mm.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung einer Leuchtschicht ist eine ganzflächige OLED. Derartige OLEDs können beispielsweise ganzflächig auf 10 mm × 10 mm leuchten. Gängige Farbtöne von OLEDs sind derzeit grün, rot oder weiß.
Es ist möglich, dass über einer der oben beschriebenen Leuchtschichten eine Maskenschicht in Form einer Folie angeordnet wird, wobei der Abstand zwischen der Leuchtschicht und der Maskenschicht ca. 0,7 mm betragen kann. Ein geringerer Abstand ist für die meisten Anwendungen aber vorteilhafter wie später anhand von 22 noch genauer erläutert wird.
11 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Leuchtschicht 2 (11a) und eine Maskenschicht 4 (11b), mit denen farbige Bilder erzeigt werden können. Mit einem derartigen Aufbau der Leuchtschicht 2 und Maskenschicht 4 ist es sogar möglich, verschiedene optische Effekte für verschiedene Farben zu erzeugen. 11a zeigt eine Draufsicht auf eine Matrix bestehend aus Pixeln 21, die in Zeilen in x-Richtung und Spalten in y-Richtung aufgeteilt sind. Die Abstände und Maße entsprechen denen der in 10 dargestellten Matrix. Die einzelnen Pixel werden derart angesteuert, dass in einer Zeile jeweils nur Pixel einer einzigen Farbe Licht abstrahlen, d. h. in der obersten Zeile nur die roten Pixel 21R aufleuchten in der darunterliegenden Zeile nur grüne Pixel 21G aufleuchten, in der darunterliegenden Zeile nur blaue Pixel 21B aufleuchten und in der untersten Zeile, zu Beginn eines neuen Zyklus, wieder nur rote Pixel 21R aufleuchten. Die in 11b gezeigte Maskenschicht weist für jede der Farben R, G und B eine unterschiedliche Anordnung von Öffnungen auf, d. h. für die roten Pixel 21R die Anordnungen 41 und 42, für die grünen Pixel 21G die Anordnungen 43 und 44 und für die blauen Pixel die Anordnungen 45 und 46.
Da eine Öffnung für jedes Pixel bzw. für jede Pixelgruppe völlig unabhängig von den anderen Öffnungen ausgebildet werden kann, kann für jede Lichtfarbe R, G und B ein unterschiedlicher Effekt generiert werden. Auf diese Weise nimmt ein Beobachter einen Effekt wahr, der aus der Interaktion der roten Leuchtelemente 21R mit den „roten” Öffnungen 41, 42 entsteht, wenn die roten Pixel 21R, die diesen Öffnungen 41 und 42 zugeordnet sind aktiviert werden. Ein völlig unterschiedlicher optischer Effekt tritt auf, wenn die blauen Pixel 21B aktiviert werden usw. Auf diese Weise ist es möglich, z. B. „farbechte” 3-D-Bilder zu erzeugen. Bei dieser Art von Ausführung von Leuchtschicht und Maskenschicht ist eine Ausrichtung in x- und y-Richtung nötig, so dass die richtigen Öffnungen 41 bis 46 über den entsprechenden Leuchtelementen 21 zu liegen kommen.
12a illustriert ein „cross-talk” genanntes Problem, das darin besteht, dass Licht, das von zwei benachbarten Leuchtelementen 21a und 21b ausgesendet wird durch dieselben Öffnungen 41 und 42 hindurch zu einem Betrachter 3 gelangt. Betrachtet man die 12a genau, so sieht man, dass in der Winkelposition A der Betrachter Licht von dem ersten Leuchtelement 21a erhält, das durch die Öffnung 41 zu dem Betrachter gelangt, welche dem ersten Leuchtelement 21a zugeordnet ist. Bei einer nur geringfügig geänderten Winkelposition B erhält der Betrachter 2 Licht von dem benachbarten Leuchtelement 21b, das durch die Öffnung 42 zu dem Betrachter 3 gelangt, welche ebenfalls dem ersten Leuchtelement 21a zugeordnet ist. Die Tatsache, dass Licht des zweiten Leuchtelements 21b durch die dem ersten Leuchtelement 21a zugeordnete Öffnung 42 gelangt, wird mit dem Fachbegriff „cross-talk” bezeichnet. Eine Lösung dieses Problems ist in 12b dargestellt. Die Losung liegt darin, dass der Abstand zwischen den Leuchtelementen vergrößert wird. Dies lässt sich z. B. dadurch realisieren, dass nur jede zweite oder jede dritte Reihe von Leuchtelementen 21 aktiviert wird. Bei dem in 12b gezeigten Beispiel wurde das Leuchtelement 21b deaktiviert, so dass kein cross-talk zwischen den beiden benachbarten Leuchtelementen 21a und 21b auftreten kann. Zwar ist angedeutet, dass auch ein cross-talk zwischen den beiden Leuchtelementen 21a und 21c auftreten kann, weil Licht von dem Leuchtelement 21c durch die Öffnung 42 gelangen kann, welche dem ersten Leuchtelement 21a zugeordnet ist, allerdings tritt in diesem Fall der cross-talk nur bei einer deutlich größeren Änderung des Betrachtungswinkels auf, d. h. bei einer Änderung des Betrachtungswinkels von der Position A zu der Position B. Eine derartig große Änderung des Betrachtungswinkels erfolgt nicht ungewollt, so dass hier die Gefahr eines ungewollten cross-talks nicht gegeben ist. Alternativ zur Vergrößerung des Abstands der Leuchtelemente kann auch der Abstand bzw. die Periode der transparenten Öffnungen vergrößert werden. Auch dies hat den Effekt, dass der „cross-talk” reduziert wird.
13 illustriert ein Problem bezüglich der Winkelausrichtung („angular alignment”). 13a zeigt eine Draufsicht auf eine Leuchtschicht bestehend aus einem Raster von separaten Leuchtelementen 21, welche in Zeilen und Spalten gleichmäßig angeordnet sind. Die Abmessungen und Maße der einzelnen Leuchtelemente 21 entsprechen denen von 10. 13b zeigt Draufsicht auf eine eine Maskenschicht 4 mit einer Anordnung von linienförmigen Öffnungen 41, die in einem Raster mit Abstand von 0,210 mm angeordnet sind. Die Leuchtschicht 2 besteht also aus Licht imitierenden Linien 21 mit einem Rasterabstand von 210 μm und die Maskenschicht besteht aus linienförmigen Fensteröffnungen, ebenfalls mit einem Rasterabstand von 210 μm. Ein Sicherheitselement wird ausgebildet in dem die Maskenschicht 4 über der Leuchtschicht 2 angeordnet wird. Falls die Leuchtschicht 2 und die Maskenschicht 4 zueinander korrekt ausgerichtet werden, d. h. so dass eine maximale Transmission resultiert, verlaufen die Öffnungen 41 der Maskenschicht 4 völlig parallel zu den in y-Richtung verlaufenden Spalten der Leuchtschicht 2. Ferner ist die seitliche Position, d. h. die Positionierung der Maskenschicht 4 nach oben und nach unten wie nach links und nach rechts, in der Zeichnungsebene mit den Mittelspalten 21 der Leuchtschicht 2 abgeglichen, wie in 13c dargestellt. Falls die Winkelausrichtung der Maskenschicht 4 in Bezug auf die Leuchtschicht 2 nur leicht von der korrekten Position abweicht, gelangt nur noch wenig Licht durch die Maskenschicht, wie in 13d gezeigt. Bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements ist es daher notwendig die Maskenschicht 4 mit der Leuchtschicht 2 auszurichten, und zwar sowohl seitlich als auch in Bezug auf den Winkel.
Zur Herstellung derartiger Sicherheitselemente, z. B. für ID-Karten, kann es daher von Vorteil sein, eine aktive Positionierung während des Herstellungsprozesses vorzunehmen. Es ist auch möglich, dass man in der Produktion Maskenschichten mit eingebauten Ausrichtmarkierungen („alignment marks”) vorsieht, um die winkelmäßige und seitliche Registergenauigkeit der Maskenschicht in Bezug auf die Einzelleuchtelemente der Leuchtschicht zu vereinfachen.
14 illustriert ein Problem bezüglich des Winkelabstands („angular separation”) von Bildern. 14a zeigt einen Schnitt eines Sicherheitselements 1 umfassend eine Leuchtschicht 2 mit einzelnen voneinander in einem seitlichen Abstand p angeordneten Leuchtelementen 21 und einer darüber angeordneten Maskenschicht mit einer ersten 41 und einer zweiten 42 Anordnung von Öffnungen, so dass Licht eines Leuchtelements 21 bei zwei vorgegebenen Winkelpositionen A und B durch die Öffnungen 41, 42 hindurch zu dem Auge eines Betrachters 3 gelangen kann. Der Winkel θ, der den Austrittswinkel des Lichts von einem Leuchtelement 21 durch eine ihm zugeordnete Öffnung 41, 42 angibt, ist neben dem seitlichen Abstand s, der dem Leuchtelement 21 zugeordneten Öffnungen 41, 42 auch von dem vertikalen Abstand h zwischen der Maskenschicht und der Leuchtschicht 2 bestimmt. Für ein Sicherheitselement 1 mit den beispielhaften Abmessungen p = 200 μm, h = 200 μm und s = 120 μm beträgt der Winkel θ = arctan (60 μm/200 μm) = 16,7°. Für die beiden Bilder A und B ergibt sich somit ein gesamter Winkelabstand von ungefähr 34°, was einen praxistauglichen Winkelabstand darstellt. Falls jedoch die Deckschicht der Leuchtschicht 2 erheblich dicker ist, d. h. falls der vertikale Abstand h wesentlich größere Werte annimmt, ändert sich die Situation.
14b zeigt eine derartige Anordnung, bei der der vertikale Abstand h gegenüber dem in 14a gezeigten Ausführungsbeispiel erheblich größer ist. Beträgt z. B. h = 600 μm, so verändert sich der Austrittswinkel zu folgendem Wert: β = arctan(60 μm/600 μm) = 5,7°. Das bedeutet, dass für große vertikale Abstände h zwischen Leuchtschicht 2 und Maskenschicht 4 der Winkel β relativ klein und nicht ergonomisch wird. Für große Abstände der Leuchtelemente 21 von den Fensteröffnungen 41, 42 ist es vorteilhaft, nur jede zweite Reihe von Leuchtelementen 21 zu verwenden, oder sogar nur jede dritte oder vierte Reihe. Üblicherweise liegt das Verhältnis s/h, d. h. der Quotient aus dem seitlichen Abstand s und dem vertikalen Abstand h im Bereich von 1/5 bis 10. Vorzugsweise liegt das Verhältnis s/h im Bereich von 1/3 bis 4. Außerdem kann dieses Problem weitgehend verbessert werden, wenn die Maskenschicht 4 gleichzeitig eine Elektrode der Leuchtschicht 2 ist, eine Ausgestaltung die weiter unten näher erläutert wird. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist der Abstand zwischen der Leuchtschicht 2 und der Maskenschicht 4 bedeutend geringer als bei dem in 14b gezeigten Ausführungsbeispiel.
15 zeigt im oberen Teil einen Schnitt einer Maskenschicht 4, welche von einem Betrachter mit einem linken Auge 3l und einem rechten Auge 3r betrachtet wird. In Blickrichtung hinter der Maskenschicht ist eine Leuchtschicht 2 mit separaten Leuchtelementen 21R, 21B angeordnet, die jeweils entweder rotes Licht R oder blaues Licht B abstrahlen. Diese Leuchtelemente 21R, 21B können als LED-Pixel ausgebildet sein. Die durchgezogenen Linien 31 geben die Grenzen des Sichtfelds der Augen 3l, 3r an. Für den Betrachter 3 scheinen in Betrachtungsrichtung vor der Maskenschicht 4 zwei zylinderförmige Objekte O1, O2 zu schweben. Das erste Objekt O1 ist rot, näher zu dem Betrachter 3l, 3r und kleiner als das andere, blaue Objekt O2, welches in Blickrichtung rechts von dem ersten Objekt O1 schwebt. Der Betrachter 3l, 3r hat den Eindruck eines 3D-Bildes. Dieses stereoskopische Bild wird durch eine Ausgestaltung der Maskenschicht 4 bewirkt, bei dem zu dem linken Auge 3l des Betrachters andere Informationen gelangen als zu seinem rechten Auge 3r. Die gestrichelten oder durchgezogenen Linien 20 geben den Verlauf von Lichtstrahlen roten oder blauen Lichts an, das von den Leuchtelementen 21R, 21B durch die Maskenschicht 4 zu den Augen 3l, 3r des Betrachters gelangt.
15 zeigt im unteren Teil eine Draufsicht der Maskenschicht 4, wobei zur Vereinfachung der Darstellung die je einem Auge 3l, 3r zugeordnete Anordnung von Öffnungen 41l, 42l bzw. 41r, 42r in einem separaten Teilbild dargestellt ist. Die obere Draufsicht Bl der Maskenschicht 4 zeigt die Lage der Öffnungen 41l, 42l, welche für das linke Auge 3l bestimmtes Licht zu dem linken Auge 3l hindurch lassen. Die untere Draufsicht Br der Maskenschicht 4 zeigt die Lage der Öffnungen 41r, 42r, welche für das rechte Auge 3r bestimmtes Licht zu dem rechten Auge 3l hindurch lassen. Die beiden schmaleren Öffnungen 41l, 41r lassen rotes Licht R von rot leuchtenden Leuchtelementen zum Betrachter gelangen, die beiden breiteren Öffnungen 42l, 42r blaues Licht B von blau leuchtenden Leuchtelementen. Die Lage der Öffnungen 41l, 42l bzw. 41r, 42r auf der Maskenschicht 4 im unteren Teil der 15 ergibt sich, indem die Schnittpunkte der Lichtstrahlen 20 mit der geschnitten dargestellten Maskenschicht 4 im oberen Teil der 15 vertikal in den unteren Teil der 15 übertragen werden. Diese Übertragungslinien – durchgezogen oder gestrichelt – sind ohne Bezugszeichen angegeben.
In der Maskenschicht 4 sind also die Öffnungen 41l, 42l, 41r, 42r mit unterschiedlichen Leuchtelementen einer in Blickrichtung hinter der Maskenschicht 4 angeordneten Leuchtschicht 2 so abgestimmt, dass dem linken Auge 3l das als Bl gekennzeichnete Teilbild und dem rechten Auge 3r das als Br gekennzeichnete Teilbild erscheint. Durch die Überlagerung beider Teilbilder Bl, Br, die durch jeweils eines der beiden Augen 3l bzw. 3r wahrgenommen werden, im Gehirn eines Betrachters, hat der Betrachter den Eindruck einer 3-dimensionalen Anordnung der beiden Objekte O1 und O2. Dabei wird ein Betrachtungsabstand ähnlich dem normalen Leseabstand, also ca. 20 bis 40 cm, angenommen.
Die Anordnungen zur Darstellung von 3-dimensionalen, d. h. stereoskopischen Bildern, ist im Grunde analog zu der Realisierung eines Bildwechsels („image flip”).
Die klassische Art und Weise, Stereobilder zu generieren, ist, eine spezielle zweiäugige stereoskopische Kamera zu benutzen. Jedoch ist es einfacher, ein Objekt im Computer zu modellieren und die beiden Halbbilder, die von dem linken und dem rechten Auge wahrgenommen werden, zu berechnen. Dieses Vorgehen ist schematisch in 16 gezeigt, indem ein Würfel mit den Dimensionen 20 mm × 20 mm gezeigt ist. Dabei ist angenommen, dass das linke und das rechte Auge einen Abstand voneinander von 80 mm aufweisen, und dass die Augen 300 mm vom Würfel entfernt sind und dabei 60 mm vertikal über dem Zentrum des Würfels angehoben sind. 16 zeigt die beiden Halbbilder, die unter diesen geometrischen Voraussetzungen mit Hilfe der Software Mathematica^® berechnet wurden.
Eine gängige Methode, die beiden Bilder, wie sie in 16 gezeigt sind, zu kombinieren, nutzt Anaglyphenbilder: die beiden von den rot bzw. grün leuchtenden Leuchtelementen 21R, 21G erzeugten Halbbilder werden überlagert präsentiert, wobei das linke Bild rot R eingefärbt und das rechte grün G eingefärbt ist, wie in 17 gezeigt. Für eine derartige stereoskopische Betrachtung benötigt man eine spezielle Brille, deren linkes Glas rot eingefärbt und deren rechtes Glas grün eingefärbt ist.
Da man ein rotes Bild durch ein rot eingefärbtes Glas nicht sehen kann und umgekehrt, sieht jedes Auge 3l, 3r jeweils nur ein Halbbild, so dass man einen stereoskopischen Eindruck generieren kann. Dieses Verfahren funktioniert auf Computermonitoren sehr gut. Dabei gibt es mehrere mögliche Kombinationen, z. B. rot/grün oder grün/rot oder rot/cyan oder blau/rot etc.
Zur Generierung eines derartigen stereoskopischen Bildes mit einem Sicherheitselement gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung überträgt man die beiden Teilbilder rasterweise auf die Maskenschicht 4, z. B. durch Demetallisierung eines OVD, dessen metallische Reflexionsschicht als Maskenschicht 4 dient. Die Maskenschicht 4 erhält auf diese Weise an denjenigen Stellen Öffnungen, die Licht von den Leuchtelementen 21 zu dem linken Auge 3l bzw. dem rechten Auge 3r eines Betrachters gelangen lassen, so dass das jeweilige stereoskopische Halbbild vom Betrachter wahrgenommen werden kann, wie schematisch in 18 gezeigt. Dieses Verfahren ist analog zu den Berechnungen die man für ein Anaglyphenbild benötigt. Dabei bestimmen die Fensteröffnungen 41 der Maskenschicht 4 die Bildpunkte, die von einem Auge 3l, 3r jeweils gesehen werden. Dabei bleiben dieselben Herausforderungen wie z. B. cross-talk oder Auflösung etc. für diese Variante ebenso wie für die oben erläuterten Varianten, wobei die Lösungsmöglichkeiten ähnlich sind.
19 illustriert den Aufbau eines Sicherheitselements zur Realisierung eines Moiré-Vergrößerungseffekts, der auch unter den Fachbegriffen „shape moiré” oder „band moiré” bekannt ist. Bei herkömmlichen Moiré-Vergrößerungsanordnungen liegt eine opake Schicht mit transparenten linienförmigen Öffnungen, die sogenannte revealing layer über einer Schicht mit sich periodisch wiederholenden Formen, der sogenannten base layer. Durch die linienförmigen Öffnungen hindurch ist jeweils nur ein kleiner Teil des jeweils darunterliegenden Motivs erkennbar, wobei sich durch die Addition aller dieser erkennbaren Teile ein vergrößertes Bild des periodischen Motivs ergibt. Die Interaktion des revealing layer und des base layer ergibt somit eine Vergrößerung der Motive, die periodisch in der base layer angeordnet sind.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Moiré-Vergrößerungsanordnung mit einem invertierten Aufbau realisiert: Dabei liegt der revealing layer, gebildet durch eine Leuchtschicht 2 mit linienförmigen Leuchtelementen 21 unterhalb des base layer, gebildet durch eine Maskenschicht 4 mit periodisch angeordneten und identischen Öffnungen einer bestimmten Form. 19 zeigt die als Emitter-Schicht dienende Leuchtschicht 2 und die darüber angeordnete Maskenschicht 4, wobei die Öffnungen 41 der Maskenschicht 4 jeweils die Buchstabenkombination OK zeigen. Der Begriff „über” ist üblicher Konvention folgend in Betrachtungsrichtung zu verstehen. Die Maskenschicht 4 befindet sich in Betrachtungsrichtung über, d. h. vor der Leuchtschicht 2. im rechten Teil von 19 ist der sich ergebende visuelle Eindruck isoliert: Die Form OK erscheint einem Betrachter vergrößert, und es ergibt sich je nach Blickrichtung eine scheinbare Bewegung der Form OK in vertikaler Richtung (angedeutet durch die Pfeile).
20 zeigt die geometrische Anordnung der in 19 gezeigten Leuchtschicht 2 und Maskenschicht 4 in einem Sicherheitselement 1. Die beiden Schichten 2 und 4 sind durch einen vertikalen Abstand h voneinander entfernt, die Periode p_e der Leuchtelemente 21 der Leuchtschicht 2 liegt typischerweise im Bereich von 10 bis 500 μm, vorzugsweise bei 50 bis 300 μm, z. B. p_e = 0,21 mm. Die Öffnungen („images”) 41 der Maskenschicht 4 haben eine Periode p_i von 0,22 mm. Ein Betrachter 3 des Sicherheitselements 1 nimmt dann vergrößerte Bilder der Öffnungen 41 wahr, die im Vergleich zu den Originalöffnungen 41 nach unten gekippt sind, mit einer Größe p_m von ca. 5 mm:
20 zeigt die Öffnungen 41 in schwarzer Farbe, um die geometrische Darstellung von Leuchtschicht 2 und Maskenschicht 4 zu vereinfachen. Es ist klar, dass in der Realität in der bevorzugten Ausführungsform die Öffnungen 41 transparent sind und von opaken Bereichen umgeben sind.
Wenn die Leuchtelemente 21 der Leuchtschicht 2 nicht aktiv sind, nimmt ein Betrachter 3 die Bilder 41 nicht wahr. Nur wenn die Leuchtschicht 2 aktiviert ist und Licht aussendet, sieht der Betrachter 3 das Wort „OK”. Dieses Bild wird durch die Lichtstrahlen geformt, die die Leuchtelemente 21 in der Winkelrichtung zu dem Auge des Betrachters 3 verlassen und durch die Mikrobilder 41 transmittiert werden. Wenn das Sicherheitselement 1 von links nach rechts gekippt wird, um eine Achse entlang der Längsachse der Leuchtelemente 21, werden Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Winkeln durch die Mirkobilder 41 transmittiert und das gebildete vergrößerte Bild scheint sich zu bewegen, wie in 19 rechts angedeutet.
21 zeigt schematisch optische Effekte einer Moirévergrößerung, die mit dem bereits in Verbindung mit den 19 und 20 erläuterten Sicherheitselement 1 möglich sind. 21a zeigt eine Ansicht eines Sicherheitsdokuments 100, z. B. einer ID-Karte, auf welchem das Sicherheitselement 1 appliziert ist. In 21a) ist die Leuchtschicht inaktiv, d. h. es wird kein Licht ausgesendet. In diesem Fall sind die Informationen, die in Form der Öffnungen der Maskenschicht im Sicherheitselement 1 vorliegen, nicht sichtbar, quasi „verborgen”. Diese Informationen liegen vorzugsweise als Mikrobilder vor, die bei Beleuchtung durch die Leuchtschicht aufgrund des Moiré-Magnifier-Effekts vergrößert dargestellt werden.
21b bis 21d zeigen optische Wirkungen des Sicherheitselements 1, wenn die Leuchtschicht aktiv ist, d. h. Licht aussendet. In diesen Fällen sind die Informationen, die in Form der Öffnungen der Maskenschicht im Sicherheitselement vorliegen, sichtbar.
21c zeigt die optische Wirkung des Sicherheitselements bei senkrechter Betrachtung der Ebene des Sicherheitselements 1 von oben. 21b zeigt die optische Wirkung des Sicherheitselements 1, wenn es von links betrachtet wird, und 21d zeigt die optische Wirkung des Sicherheitselements 1, wenn es von rechts betrachtet wird: bei einer Änderung des Blickwinkels scheinen sich die Informationen zu bewegen, da jeweils Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Austrittswinkeln durch die Maskenschicht transmittiert werden.
22 zeigt einen Schnitt eines Sicherheitselements, welches eine Leuchtschicht 2, eine Maskenschicht 4 mit 2 Anordnungen 41, 42 von Öffnungen sowie eine zwischen der Leuchtschicht 2 und der Maskenschicht 4 angeordnete Zwischenschicht 6 mit transparenten Öffnungen 61 aufweist. Die Leuchtschicht 2 ist ein vollflächiges nicht-pixelliertes OVD, so dass die Zwischenschicht 6 das von der Leuchtschicht 2 ausgesendete Licht 20 auf bestimmte Positionen 61 begrenzt, die auf die Maskenschicht 4 abgestimmt sind. Die Öffnungen 61 der Zwischenschicht 6 bilden sozusagen eine lineare Anordnung von auf die Maskenschicht 4 abgestimmten Emittern, welche ihrerseits wiederum Licht 20 abstrahlen, indem die das von der Leuchtschicht 2 erhaltene Licht 20 in Richtung zu der Maskenschicht 4 weiterleiten. Durch Anpassung der vertikalen Abstände h zwischen der Maskenschicht 4 und der Zwischenschicht 6 sowie H zwischen der Zwischenschicht 6 und der Leuchtschicht 2 können die Austrittswinkel zu den Betrachtungspositionen A und B eingestellt werden. Ferner wird die Stärke des möglichen „cross talk” festgelegt.
23 zeigt schematisch eine Zwischenschicht 6 die zwischen einer Maskenschicht 4 und einer als Pixelraster 21 vorliegenden Leuchtschicht 2 angeordnet ist. In diesem Zusammenhang ist die Zwischenschicht nützlich zur Lösung des Problems von Winkelauflösung und cross-talk mit pixellierten Leuchtschichten. Der Grund ist der, dass der vertikale Abstand h zwischen der Zwischenschicht 6 und der Maskenschicht 4 viel geringer sein kann als der vertikale Abstand H zwischen der Zwischenschicht 6 und der Leuchtschicht 2. Das ist insbesondere nützlich, wenn die Leuchtschicht 2 durch eine dicke Schicht bedeckt ist, z. B. H = 0,7 mm, so dass eine große vertikale Distanz zwischen der Leuchtschicht 2 und der Maskenschicht 4 vorliegt. Hier kann es auch nützlich sein, wenn die transparenten Öffnungen 61 der Zwischenschicht 6 ein mattes Material aufweisen, dass das Licht, das von der Leuchtschicht 2 bei der Zwischenschicht 6 eintrifft, diffus streut.
24 zeigt einen Schnitt durch ein Sicherheitselement 1, welches eine Leuchtschicht 2 und eine darüber angeordnete Maskenschicht 4 aufweist, wobei zwischen der Leuchtschicht 2 und der Maskenschicht 4 eine Zwischenschicht 6 mit einer Anordnung transparenter Öffnungen 61 angeordnet ist. Die Maskenschicht 4 weist eine Anordnung 41 transparenter Öffnungen auf und ist durch eine Druckschicht oder Metallschicht realisiert. Die Maskenschicht 4 ist dabei auf ein Substrat 7 aufgebracht, welches z. B. aus einer Kunststofffolie besteht. Im vorliegenden Beispiel besteht das Substrat 7 aus einer 23 μm dicken PET-Folie. Auf der gegenüber liegenden Seite des Substrats 7 ist die Leuchtschicht 2 angeordnet, die z. B. als LEEC ausgebildet ist. Die Leuchtschicht 2 weist zwei Elektrodenschichten 22, 23 auf, wobei die zur Maskenschicht 4 hin liegende Elektrodenschicht 22 Öffnungen 61 aufweist und somit gleichzeitig als Zwischenschicht 6 fungiert. Die Elektrodenschicht 22 ist als eine gemusterte Aluminium- oder Gold-Elektrode ausgebildet. Die erste und zweite Elektrodenschicht 22, 23 weist vorzugsweise eine Schichtdicke im Bereich von 1 nm bis 500 nm auf. Dabei können die Elektrodenschichten 22, 23 opak oder zumindest lokal transparent ausgebildet sein. Zur Bildung der Elektrodenschichten 22, 23 haben sich Metalle oder Metall-Legierungen wie Aluminium, Silber, Gold, Chrom, Kupfer oder dergleichen, leitfähige nicht metallische anorganische Materialien wie Indiumzinnoxid (= ITO) und dergleichen, Kohlenstoffnanoröhrchen und leitfähige Polymere wie PEDOT, PANI und dergleichen bewährt (PEDOT = Poly(3,4-ethylenedioxythiophene; PANI = Polyanilin). Die Bildung der Elektrodenschichten erfolgt insbesondere bei Bildung metallischer oder nicht metallisch anorganischer Elektrodenschichten bevorzugt durch Aufdampfen oder Sputtern oder insbesondere bei der Bildung polymerer Elektrodenschichten durch gängige Druckverfahren wie Siebdruck, Hochdruck, Tiefdruck oder ein Aufrakeln. Aber auch die Verwendung einer Transferfolie zur Verwendung von Elektrodenschichten mittels Prägens ist möglich.
Im vorliegenden Beispiel, in dem die Elektroden aus Metall gebildet sind, ist deren Schichtdicke so gewählt, dass kein oder nur sehr wenig Licht durch die Elektroden hindurch gelangen kann, außer durch die transparenten Öffnungen 61. Der große Vorteil dieses Ausführungsbeispiels ist, dass der Abstand h zwischen der Zwischenschicht 6 und der Maskenschicht 4 sehr klein gewählt werden kann. Zusätzlich ist es möglich, dass man die beiden Elektrodenschichten, in den Bereichen, in denen keine transparenten Öffnungen 61 vorliegen, d. h. wo ohnehin kein Licht entweichen kann, mit einem elektrischen Isolatormaterial 24 ausbildet, das die beiden Elektrodenschichten 22, 23 elektrisch voneinander trennt, z. B. durch gemusterten Druck. Dadurch wird unnötiges Erhitzen der Folie aufgrund von Lichterzeugung vermieden, wenn das Licht ohnehin, die selbstleuchtende Leuchtschicht 2 nicht verlassen kann. Der seitliche Abstand d zwischen den Rändern eines Lochs in der oberen Elektrode 22 und dem Rand des nähesten Isolatormaterials 24 ist im Bereich von 1 μm bis 100 μm, vorzugsweise zwischen 5 μm und 20 μm.
25 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Sicherheitselements, das neben einer Leuchtschicht 2 und einer Maskenschicht 4 eine Zwischenschicht 6 aufweist. Zwischen der Zwischenschicht 6 und der Maskenschicht 4 ist das Substrat 7 angeordnet, bei dem es sich um ein Substrat handelt, das z. B. blaues Licht absorbiert, beispielsweise eine eingefärbte Polyethylenfolie (PET-Folie) mit einer Dicke von 23 μm. Die Leuchtschicht 2 weist zwei Elektroden 22, 23 auf, welche als ITO- oder semitransparente Al- oder Ag-Elektroden ausgebildet sind. Alternativ kann auch ein leitfähiges Polymer wie PEDOT:PSS-Material verwendet werden (PSS = Polystyrolsulfonat). Die untere Elektrode 23 kann auch aus einer lichtundurchlässigen Al- oder Ag-Katode bestehen. Die Leuchtschicht 2 emittiert in diesem Beispiel blaues Licht, welches aufgrund der lichtundurchlässigen Elektrodenschicht 23 lediglich in Richtung zu der Maskenschicht 4 abgestrahlt werden kann. Dort trifft es auf die Zwischenschicht 6, welche gedruckte fluoreszierende Leuchtelemente 21 aufweist, welche quasi als transparente Öffnungen dienen, da das Substrat 7 für das von der Leuchtschicht 2 ausgesendete blaue Licht undurchlässig ist. Lediglich das von den Fluoreszenzelementen 61 ausgesendete Fluoreszenzlicht, welches grün ist, kann durch das Substrat 7 zu der Maskenschicht 4 gelangen und dort über die transparenten Öffnungen 41 das Sicherheitselement 1 verlassen.
26 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Sicherheitselements 1, welches von oben nach unten eine Maskenschicht 4, ein UV-absorbierendes Substrat, z. B. eine PET-Folie einer Dicke von 23 μm, eine gedruckte fluoreszierende Leuchtschicht 2 sowie eine UV-transmissive Schutzschicht 9 aufweist. Das Sicherheitselement 1 wird von der Seite der Schutzschicht 9 her durch eine UV-Lampe bestrahlt. Das UV-Licht kann die Schutzschicht 9 durchlaufen und zu den gedruckten fluoreszierenden Leuchtelementen 21 der Leuchtschicht 2 gelangen. Dort wird das UV-Licht in grünes Fluoreszenzlicht umgewandelt, welches das UV-absorbierende Substrat 7 durchlaufen und zu den Öffnungen 41 der Maskenschicht 4 gelangen kann. Das reine UV-Licht dagegen wird von dem Substrat 7 absorbiert.
27 zeigt ein Beispiel eines Sicherheitselements, bei dem Maskenschicht 4 und Leuchtschicht 2 in einer einzigen Schicht zusammenfallen. Eine UV-Lampe 8 beleuchtet das Sicherheitselement und gelangt durch eine UV-transparente Schicht, z. B. eine 2 μm dicke Schutzschicht 9 zu der kombinierten Leucht- und Maskenschicht 2, 4. Diese kombinierte Leucht- und Maskenschicht 2, 4 weist durchgehende Löcher auf, welche mit einem fluoreszierenden Material gefüllt sind. Das UV-Licht der UV-Lampe regt dieses Material zum Fluoreszieren an, so dass das Fluoreszenzlicht von den Löchern in die jeweilige Winkelrichtung des Loches abgestrahlt wird. Dieses Fluoreszenzlicht kann das lichttransmissive Substrat 7 ungehindert durchdringen und somit zu einem Betrachter gelangen.
28 illustriert ein Herstellungsverfahren eines Sicherheitselements 1, welches auf einem Kartenkern 10, z. B. einem Kartenkern einer ID-Karte, angeordnet ist (ID = Identifikation). Eine der Schwierigkeiten in der Realisierung eines derartigen Sicherheitselements ist die Registergenauigkeit zwischen den verschiedenen Maskenschichten oder zwischen der Maskenschicht und der Leuchtschicht. Es ist möglich, dazu ein Ablationsverfahren, z. B. mittels eines Lasers, zu verwenden, um die Maskenschichten in situ herzustellen und somit das Registerproblem zu vermeiden. Bevorzugt ist der Kartenkern eine PCI-Ausgestaltung, obwohl auch das Verfahren mit anderen Kartenarten funktioniert (PCI = Polycarbonate Inlay). 28 zeigt eine erste Folie 4 und eine zweite Folie 22, welche übereinander in einem Abstand h auf dem Kartenkern 10 angeordnet sind. Unterhalb dieser beiden Folien ist eine Leuchtschicht 2 angeordnet, die sich somit zwischen den Folien und dem Kartenkern befindet. Vorzugsweise ist eine der Folien die obere Elektrode 22, obwohl diese Folie auch an einer anderen Lage über der Leuchtschicht 2 angeordnet sein kann. Die obere Folie 4 stellt vorzugsweise ein weiteres Sicherheitselement bereit, z. B. in Form eines Reflexionshologramms oder eines Kinegrams. Diese Folie 4 kann entweder auf der oberen Oberfläche der Karte selbst liegen, oder in einer der oberen Lagen der Karte mit einem ausreichenden vertikalen Abstand zu der unteren Folie 22. Eine der beiden Folien 4 und 22 ist gemustert oder teilweise demetallisiert. Das Sicherheitsdokument in Form der PCI-Karte wird hergestellt und fertig gestellt bis auf den letzten Schritt der Personalisierung. Die Karte 100 ist somit bereit für den Personalisierungsschritt, welcher mittels eines Hochleistungslasers 13 ausgeführt wird. Experimente hatten gezeigt, dass die Energie, die für die Personalisierung einer derartigen PCI-Karte 100 nötig ist, größer ist als die Energie, welche für die Demetallisierung eines metallisierten Kinegrams oder einer metallisierten Folie benötigt wird.
Wie in 28 gezeigt, wird die Karte 100 in einer Personalisierungsstation auf einer Kippvorrichtung gehalten, so dass die Karte sehr präzise zu verschiedenen Positionen A bis E gekippt werden kann. Alternativ wird die Karte 100 flach gehalten und der Laser 13 gekippt. Die gedruckte Information und die Fotografien werden personalisiert mit dem Laser 13 während die Karte flach gehalten wird.
Zur Herstellung der Maske kann ein Verfahren verwendet werden, das bereits von Jan van den Berg in „3-D Lenticular Photo ID” (in Optical Document Security I, Conference Proceedings, Editor Rudolf L. van Renesse, San Francisco, 23.-25.01.2008, Seite 337–344) beschrieben wurde. Der Laser 13 scannt die Karte 100 und verwendet hohe Energie, um in der oberen Schicht 4 Material abzutragen, um die Information zu erstellen. Die Karte 100 hat zwischen 2 und 7 Kippwinkel, für welche der Ablationsvorgang jeweils ausgeführt wird. Für jede Position A bis E trägt der Laser 13 ein verschiedenes Muster ab. Der große Vorteil dieses Verfahrens ist, dass die obere Maskenschicht 4 und die untere Zwischenschicht 6 gleichzeitig geschrieben werden, so dass zwischen den beiden eine perfekte Registergenauigkeit herrscht. Der Laser wird dabei relativ weit von der Karte entfernt positioniert, so dass die Augen des Betrachters die gewünschte Blickrichtung widerspiegeln.
29 zeigt die nach dem Herstellungsschritt fertig personalisierte Karte 100 mit einer mit den Anordnungen 41 von Öffnungen in der Maskenschicht 4 und der Anordnung 61 von Öffnungen in der Zwischenschicht 6, welche gleichzeitig die obere Elektrodenschicht 22 der Leuchtschicht 2 ist. Dieses Verfahren kann verwendet werden um 3D-Foto-IDs mit Bildwechsel (image flip) usw. zu generieren, die nur gesehen werden können, wenn die Leuchtschicht 2 aktiv ist. Es ist wichtig festzuhalten, dass die Personalisierung und Individualisierung genauso einfach wie jedes andere Bild realisiert werden kann, da dies nur eine Frage der Softwareansteuerung ist.
30 zeigt eine Transferfolie 200. Es hat sich bewährt, wenn das als Folienkörper ausgebildete Sicherheitselement 1 in Form einer Transferfolie 200 bereitgestellt wird, so dass eine Applikation des Sicherheitselements 1 auf ein Sicherheitsdokument 100 mittels Prägens erfolgen kann. Eine solche Transferfolie 200 weist mindestens einen zu übertragenden Folienkörper 1 auf, wobei der mindestens eine Folienkörper 1 auf einer Trägerfolie 201 der Transferfolie 200 angeordnet ist und von dieser ablösbar ist.
Die Transferfolie 200 weist von oben nach unten folgenden Aufbau auf: eine Trägerfolie 201, eine äußere Schutzschicht 9, die vorzugsweise als transparente Schutzlackschicht ausgebildet ist und deren Oberseite die Sichtseite 11 des Sicherheitselements 1 bildet, eine Maskenschicht 4, z. B. in Form eines OVD, ein Substrat 7, z. B. 0,2 mm dick, eine Leuchtschicht 2, eine untere Schutzschicht 9, und eine Klebeschicht 14, deren Unterseite die Unterseite 11 des Sicherheitselements 1 bildet. Die Transferfolie 200 wird relativ zu einem zu kennzeichnenden Sicherheitsdokument 100 so orientiert, dass die Klebeschicht 14 zum Sicherheitsdokument 100 hin und die Trägerfolie 201 vom Sicherheitsdokument 100 weg weist. Der Folienkörper 1 kann mittels der Klebstoffschicht 14, insbesondere in Form eines Kalt- oder Heißklebers, am Sicherheitsdokument 100 fixiert werden. Zwischen der Trägerfolie 201 und dem Folienkörper 1 kann zusätzlich eine Ablöseschicht angeordnet sein, die ein Ablösen des Folienkörpers 1 nach dem Prägen von der Trägerfolie 201 der Transferfolie 20 erleichtert. Diese Ablösefunktion kann aber auch von einer anderen Schicht übernommen werden, z. B. wie im vorliegenden Beispiel von der oberen Schutzschicht 9.
31 zeigt ein Schema zum Betrachtungsabstand z. Ein Betrachter, dessen Augenpaar 3l, 3r einen Augenabstand e aufweist, betrachtet senkrecht von oben ein Sicherheitselement 1, welches eine Maskenschicht 4 mit zwei Anordnungen 41, 42 von transparenten Öffnungen und eine in Betrachtungsrichtung in einem Abstand h hinter der Maskenschicht 4 angeordnete Leuchtschicht 2, gebildet aus einzelnen Leuchtelementen 21 in Form von Pixeln, aufweist. Die Leuchtelemente 21 sind in einem Raster mit einer Periode p (= „pitch”) angeordnet. Einem Leuchtelement 21 ist jeweils eine Öffnung jeder Anordnung 41, 42 von Öffnungen zugeordnet, wobei der Betrachter, je nach Lichtaustritt durch eine der beiden Öffnungen 41 und 42, unterschiedliche Bilder wahrnimmt („image flip”). Die Augen 3l, 3r befinden sind in einem Betrachtungsabstand z von der Maskenschicht 4.
Der Zusammenhang zwischen der Distanz h zwischen der Maskenschicht 4 und der Leuchtschicht 2, dem Betrachtungsabstand z, dem Pixelpitch p und dem Augenabstand e wird durch folgende Formel beschrieben: h = z·(p/(e + p))
Setzt man für den Pixelabstand p = 0,1 mm und für den Augenabstand e = 65 mm, so erhält man bei einem typischen Betrachtungsabstand von ID-Dokumenten von z = 200 mm für den Abstand h von Leuchtschicht 2 zu Maskenschicht 4 h = 300 μm. Dies ist für ID-Dokumente realisierbar. Kleinere Pixel mit entsprechend kleineren Perioden p ermöglichen noch kleinere Werte für h.
Bezugszeichenliste

1: Sicherheitselement
2: Leuchtschicht
3: Betrachter
3l: linkes Auge
3r: rechtes Auge
4: Maskenschicht
5: opaker Bereich von 4
6: Zwischenschicht
7: Substrat
8: UV-Lampe
9: Schutzschicht
10: Kartenkern
11: Sichtseite
12: Unterseite
13: Laser
14: Klebeschicht
20: Licht
21: Leuchtelemente
22, 23: Elektrode
24: Isolationsmaterial
30: Reflexionshologramm
31: Sichtfeld
41, 42: Anordnung von Öffnungen in 4
61: Anordnung von Öffnungen in 6
100: Sicherheitsdokument
200: Transferfolie
201: Trägerfolie
A, B, C, D, E: Betrachtungsposition
Bl: linkes Bild
Br: rechtes Bild
d: seitlicher Abstand (distance)
e: Augenabstand
h: vertikaler Abstand (height)
O1, O2: Objekt
p: seitlicher Abstand (pitch)
p_e: erste Periode (e = emitter)
p_i: zweite Periode (i = image)
R, G, B: rot, grün, blau
S: seitlicher Abstand (spacing)
z: Betrachtungsabstand
θ₁, θ₂: Austrittswinkel

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

WO 2007/087984 A1 [0002]
WO 2006/024478 A2 [0015]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Optical Document Security I, Conference Proceedings, Editor Rudolf L. van Renesse, San Francisco, 23.-25.01.2008, Seite 337–344 [0127]

Claims

Sicherheitselement (1), wobei das Sicherheitselement (1) eine Sichtseite und eine dieser gegenüberliegende Rückseite aufweist, wobei das Sicherheitselement mindestens eine Leuchtschicht (2), welche Licht (20) aussenden oder bereitstellen kann, sowie mindestens eine Maskenschicht (4), welche bei einer Betrachtung des Sicherheitselements (1) von der Sichtseite her vor der mindestens einen Leuchtschicht (2) angeordnet ist, umfasst, wobei die mindestens eine Maskenschicht (4) mindestens einen opaken Bereich (5) und mindestens zwei transparente Öffnungen (41, 42) aufweist, und wobei die mindestens zwei transparenten Öffnungen (41, 42) einen wesentlich höheren Transmissionsgrad als der mindestens eine opake Bereich (5) in Bezug auf von der mindestens einen Leuchtschicht (2) ausgesendetem bzw. bereitgestelltem Licht (20) besitzt, vorzugsweise einen um mindestens 20% höheren Transmissionsgrad, besonders bevorzugt einen um mindestens 50% höheren Transmissionsgrad.
Sicherheitselement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtmuster, welches die Maskenschicht (4) aufgrund ihrer unterschiedlichen Transmission des von der mindestens einen Leuchtschicht (2) ausgesendeten Lichts bei Betrachtung des Sicherheitselements (1) von der Sichtseite her zeigt, ein erstes optisches Sicherheitsmerkmal des Sicherheitselements bereitstellt.
Sicherheitselement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine opake Bereich (5) der mindestens einen Maskenschicht (4), welche vorzugsweise als ein OVD und/oder eine Druckschicht ausgebildet ist, wobei die mindestens zwei transparenten Öffnungen (41, 42) vorzugsweise als metallfreier Bereich des OVD bzw. als unbedruckter Bereich in der Druckschicht ausgebildet ist, bei Betrachtung des Sicherheitselements (1) von der Sichtseite her ein zweites optisches Sicherheitsmerkmal des Sicherheitselements (1) bereitstellt.
Sicherheitselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Licht (20), welches das Sicherheitselement (1) durch die Maskenschicht (2) unter unterschiedlichen Austrittswinkeln (θ₁, θ₂) verlässt, jeweils unterschiedliche optische Informationen bereitstellt.
Sicherheitselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leuchtschicht (2) zwei oder mehr separate Leuchtelemente (21) aufweist, welche in einem ersten periodischen Raster mit einer ersten Periode (p_e) angeordnet sind, und die mindestens eine Maskenschicht (4) zwei oder mehr transparente Öffnungen (41, 42) aufweist, welche in einem zweiten periodischen Raster mit einer zweiten Periode (p_i) angeordnet sind, wobei die erste und zweite Periode (p_e, p_i) nicht gleich, aber ähnlich sind, wobei die erste und zweite Periode insbesondere nicht mehr als 10% voneinander abweichen, bevorzugt nicht mehr als 2% voneinander abweichen.
Sicherheitselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Maskenschicht (4) mindestens zwei Anordnungen (41, 42) transparenter Öffnungen aufweist, wobei von der mindestens einen Leuchtschicht (2) ausgesendetes Licht (20) das Sicherheitselement (1) durch die mindestens zwei Anordnungen (41, 42) unter jeweils unterschiedlichen Austrittswinkeln (θ₁, θ₂) verlässt.
Sicherheitselement (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht, welches das Sicherheitselement (1) durch die mindestens zwei Anordnungen (41, 42) unter jeweils unterschiedlichen Austrittswinkeln (θ₁, θ₂) verlässt, eine Bildsequenz bestehend aus zwei oder mehr Bildern ausbildet, wobei jedes dieser Bilder bei einem unterschiedlichen Austrittswinkel (θ₁, θ₂) vorliegt.
Sicherheitselement (1) nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leuchtschicht (2) zwei oder mehr musterförmig angeordnete separate Leuchtelemente (21) aufweist und die transparenten Öffnungen der mindestens zwei Anordnungen (41, 42) auf dieses Muster abgestimmt ausgebildet sind, wobei einem Leuchtelement (21) jeweils mindestens eine Öffnung zugeordnet ist, durch welche von dem Leuchtelement (21) ausgesendetes Licht (20) das Sicherheitselement (1) jeweils unter einem zugeordneten Austrittswinkel (θ₁, θ₂) verlässt.
Sicherheitselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leuchtschicht (2) und die mindestens eine Maskenschicht (4) parallel zueinander angeordnet sind.
Sicherheitselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest teilweise zwischen der mindestens einen Leuchtschicht (2) und der mindestens einen Maskenschicht (4) mindestens eine opake Zwischenschicht (6) angeordnet ist, welche mindestens eine Anordnung (61) von lichtdurchlässigen Öffnungen aufweist.
Sicherheitselement (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den lichtdurchlässigen Öffnungen der Zwischenschicht (6) Licht streuende oder lumineszierende Elemente angeordnet sind, welche von der Leuchtschicht (2) einfallendes Licht in Richtung zu der Maskenschicht (4) streuen bzw. unter Lumineszenz wieder abstrahlen.
Sicherheitselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leuchtschicht (2) zwei oder mehr separate Leuchtelemente (21) aufweist, wobei diese Leuchtelemente (21) und die mindestens eine transparente Öffnung (41, 42) der Maskenschicht, senkrecht zur Ebene des Folienkörpers gesehen, eine rechteckige Form haben.
Sicherheitselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leuchtschicht (2) zwei oder mehr separate Leuchtelemente (21) aufweist, wobei ein Abstand benachbarter Leuchtelemente (21) etwa 5-fach größer, bevorzugt etwa 10-fach größer ist als eine Breite der Leuchtelemente (21).
Sicherheitselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leuchtschicht (2) zwei oder mehr Leuchtelemente (21) aufweist, welche Licht in mindestens zwei unterschiedlichen Farben aussenden.
Sicherheitselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leuchtschicht (2) mindestens ein selbstleuchtendes Anzeigeelement aufweist, welches insbesondere elektrische Energie in Lichtenergie wandeln kann und insbesondere von einer LED gebildet wird.
Sicherheitselement (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektrode des Anzeigeelements als die mindestens eine Maskenschicht oder eine zwischen der mindestens einen Leuchtschicht (2) und der mindestens einen Maskenschicht (4) angeordnete opake Zwischenschicht (6) dient, welche mindestens eine Anordnung (61) lichtdurchlässiger Öffnungen aufweist.
Sicherheitselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leuchtschicht (2) ein lumineszierendes Anzeigeelement aufweist, welches durch eine andere Lichtquelle zum Leuchten angeregt werden kann.
Sicherheitselement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtschicht, welche Licht (20) bereitstellen kann, eine Schicht ist, welche auf der Rückseite einfallendes Licht zur Maskenschicht leitet.
Sicherheitselement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement in Form eines flexiblen mehrschichtigen Folienkörpers insbesondere zur Kennzeichnung und zur Erhöhung der Fälschungssicherheit eines Sicherheitsdokuments (100) ausgebildet ist, insbesondere einer Banknote, eines Wertpapiers oder eines Papierdokuments oder eines Identifikationsdokumentes, insbesondere eines Passes oder einer ID- oder Kreditkarte, oder eines kommerziellen Produkts zur Erhöhung der Fälschungssicherheit und/oder zur Authentisierung und/oder Nachverfolgbarkeit (Track & Trace) des kommerziellen Produkts,
Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement ein Sicherheitsdokument ist, insbesondere eine Banknote, ein Wertpapier, ein ID-Dokument oder eine Kreditkarte ist.
Sicherheitsdokument (100), insbesondere eine Banknote, ein Wertpapier oder ein Papierdokument, mit mindestens einem Sicherheitselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das Sicherheitselement (1) von seiner Sichtseite (11) her betrachtet werden kann.
Sicherheitsdokument (100) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsdokument (100) eine Dicke von maximal 200 μm aufweist.
Sicherheitsdokument (100) nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sicherheitselement (1) auf dem Sicherheitsdokument (100) angeordnet oder in dieses eingebettet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines flexiblen mehrschichtigen Folienkörpers mit mindestens einer Leuchtschicht (2), welche Licht (20) aussenden kann, sowie mindestens einer Maskenschicht (4), welche bei einer Betrachtung des Sicherheitselements (1) von der Sichtseite her vor der mindestens einen Leuchtschicht (2) angeordnet ist; und Ausbilden mindestens zweier transparenter Öffnungen (41, 42) in der mindestens einen Maskenschicht (4), so dass die mindestens eine Maskenschicht (4) mindestens einen opaken Bereich (5) und mindestens zwei transparente Öffnungen (41, 42) aufweist, wobei die mindestens zwei transparenten Öffnungen (41, 42) einen wesentlich höheren Transmissionsgrad als der mindestens eine opake Bereich (5) in Bezug auf von der mindestens einen Leuchtschicht (2) ausgesendetem bzw. bereitgestelltem Licht (20) besitzt, vorzugsweise einen um mindestens 20% höheren Transmissionsgrad.
Transferfolie (200) mit mindestens einem Sicherheitselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das mindestens eine Sicherheitselement (1) auf einer Trägerfolie (201) der Transferfolie (200) angeordnet und von dieser ablösbar ist.