DE102012025264B4

DE102012025264B4 - Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselementes

Info

Publication number: DE102012025264B4
Application number: DE102012025264.1A
Authority: DE
Inventors: Simon Freutsmiedl; Annett Bähr; André Gregarek; Michael Rahm; Andreas Rauch; Hans Lochbihler; Erwin Bacher
Original assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2020-06-04
Anticipated expiration: 2032-12-22
Also published as: DE102012025264A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements (1), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:a) Bereitstellen eines Substrats (2) mit einer Oberseite und einer Mikrostruktur (3)an der Oberseite, wobei die Mikrostruktur (3) erste Abschnitte (4) umfasst, die sich in einer Ebene befinden, und zweite Abschnitte (5), die sich unterhalb der Ebene befinden,b) Herstellen eines Spenderelementes (6), das eine flächige Ausdehnung hat, die die Mikrostruktur (3) überdeckt, und das einen Träger (7) und darauf eine Nanostruktur (8) aufweist,c) Aufbringen einer Haftschicht (9) entweder auf die Mikrostruktur (3) oder auf die Nanostruktur (8),d) Übertragen der Nanostruktur (8) vom Träger (7) nur auf die ersten Abschnitte (4),e) Versehen der Nanostruktur (8) mit einer Beschichtung (12), entweder bei Schritt b) oder nach Schritt d), so dass die Nanostruktur (8) mit der Beschichtung (12) - wenn mit dem Substrat (2) verbunden - einen wahrnehmbaren Kontrast zum Substrat (2) ohne Nanostruktur (8) zeigt und ein wahrnehmbares Bildelement des Sicherheitselementes (1) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselementes. Sicherheitselemente werden im Stand der Technik verwendet, um bei zu schützenden Gegenständen Nachahmungen oder unberechtigte Kopien zu verhindern bzw. eine Echtheitsprüfung solcher zu schützender Gegenstände zu erleichtern.
Für Sicherheitselemente sind Mikrobilder bekannt, die durch das Prägen von Mikrostrukturen erzeugt werden. Auch ist es bekannt, lichtabsorbierende Nanostrukturen einzusetzen, beispielsweise um einen schwarzen Hintergrund in Mikrobildern bereitzustellen. Mikrobilder können besonders vorteilhaft in sogenannten Moire-Magnifiern eingesetzt werden und haben den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer Strukturenfeinheit mit herkömmlichen Kopierverfahren schwer oder gar nicht nachbildbar sind.
Absorbierende Nanostrukturen, die einen schwarzen Eindruck oder einen Farbeindruck erzeugen, sind bekannt. In einer Bauweise werden sie hergestellt, indem eine Beschichtung aufgebracht und anschließend unter Energieeintrag, beispielsweise durch einen Laser, so geändert wird, dass sie eine Mikrorauigkeit enthält. Man geht davon aus, dass z.B. durch den Energieeintrag in einer Aluminiumschicht poröse Aluminiumoxidstrukturen entstehen.
Unter dem Begriff „Nanostruktur“ wird im Sinne dieser Beschreibung eine Oberflächenstruktur verstanden, die Rauigkeiten im Bereich und kleiner der Lichtwellenlänge hat, d.h. kleiner als 1 µm. Sie bewirkt einen guten Kontrast, z. B. nach Aufbringen einer Beschichtung. Die Art des Kontrastes hängt dann von der Art der Beschichtung ab. Bei einer einfachen Metallisierung erhält man schwarze oder dunkle Nanostrukturen, bei einer Colour-Shift-Beschichtung werden Farbeffekte erreicht. Die Farbeffekte hängen von der Schichtreihenfolge ab. Liegt der Absorber direkt auf den Nanostrukturen, erscheinen die Nanostrukturen etwas heller.
Für die Erzeugung von Nanostrukturen ist Aluminium eines der möglichen Ausgangsmaterialien, was unter Umständen an der besonders hohen Affinität von Aluminium zu Sauerstoff liegt.
Auch ist im Stand der Technik zum Erzeugen von kontrastbildenden Nanostrukturen das Färben von Oxidschichten, insbesondere das Tauchfärben von eloxiertem Aluminium bekannt. Gleichermaßen können Nanostrukturen zur Kontrasterzeugung bereitgestellt werden, indem sogenannte Mottenaugenstrukturen geschaffen und beschichtet werden.
Zwar erzeugen Nanostrukturen, insbesondere bei Mikrobildern, einen guten Kontrast, jedoch ist es schwierig, solche Nanostrukturen in präziser Passerung zu Mikrostrukturen zu erzeugen. Dies ist besonders dann problematisch, wenn die Nanostruktur ein Bildelement, beispielsweise den Hintergrund, eines Mikrobildes, das selbst sehr geringe Abmessungen hat, bilden soll.
Die DE 102008036480 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Sicherheitselementen mit gepasserten Motivschichten. Die DE 102010019766 A1 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung einer Mikrostruktur auf einem Träger. Die WO 2009/083151 A1 offenbart ein Sicherheitselement.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellverfahren für ein Sicherheitselement anzugeben, bei dem einfache Herstellbarkeit mit hohen Passergenauigkeiten zu Mikrobildern kombiniert werden.
Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1 und 3 definiert.
Es ist vorgesehen ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

a) Bereitstellen eines Substrats mit einer Oberseite und einer Mikrostruktur an der Oberseite, wobei die Mikrostruktur erste Abschnitte umfasst, die sich in einer Ebene befinden, und zweite Abschnitte, die sich unterhalb der Ebene befinden,
b) Herstellen eines Spenderelementes, das eine flächige Ausdehnung hat, die die Mikrostruktur überdeckt, und das einen Träger und darauf eine Nanostruktur aufweist,
c) Aufbringen einer Haftschicht entweder auf die Mikrostruktur oder auf die Nanostruktur,
d) Übertragen der Nanostruktur vom Träger nur auf die ersten Abschnitte,
e) Versehen der Nanostruktur mit einer Beschichtung entweder bei Schritt b) oder nach Schritt d), so dass die Nanostruktur mit der Beschichtung - wenn mit dem Substrat verbunden - einen wahrnehmbaren Kontrast zum Substrat ohne Nanostruktur zeigt und ein wahrnehmbares Bildelement des Sicherheitselementes bildet.

Die Erfindung macht es sich vorteilhaft zunutze, dass bei einer Mikrostruktur erste Abschnitte vorhanden sind, die erhöht, d.h. in einer ersten Ebene liegen, und zweite Abschnitte, die demgegenüber tiefer, d.h. unter der ersten Ebene liegen. Diese Eigenschaft der Mikrostruktur erlaubt es, vom Spenderelement die Nanostruktur gezielt nur auf die ersten Abschnitte, d. h. die höher liegenden Abschnitte zu übertragen. Dies ist überraschenderweise deshalb einfach, weil die ersten Abschnitte erhöht liegen und in einer Ebene liegen. Dadurch sind sie für Transferprozesse zugänglich, die nicht an den zweiten Abschnitten, welche unterhalb der ersten Ebene liegen, wirken.
Die Mikrostrukturen geben automatisch die Bereiche vor, in denen später Nanostrukturen sind. Das durch die Mikrostrukturen gebildete Muster stellt quasi die Maske für diejenigen Bereiche bereit, in denen die Nanostruktur im Sicherheitselement einen Kontrast bildet. Eine automatische Passerung zwischen Nanostruktur und Mikrostruktur ist die Folge.
Die Erfindung erzeugt zuerst die Nanostruktur flächig auf dem Spenderelement und überträgt sie dann nur auf die ersten Abschnitte, d. h. die in der höheren Ebene liegenden Bereiche der Mikrostruktur. Hierbei wird die Haftschicht eingesetzt. Sie kann entweder flächig auf dem Spenderelement oberhalb der Nanostruktur aufgebracht werden, oder man bringt die Haftschicht auf die Mikrostruktur auf. In beiden Fällen stellt sich der Effekt ein, dass die Haftschicht nur in den ersten höher liegenden Abschnitten der Mikrostruktur eine Verbindung zwischen Substrat, in dem die Mikrostruktur gebildet ist, und der Nanostruktur bewirken kann, so dass nach dem Ablösen des Trägers des Spenderelementes die Nanostruktur automatisch nur in den ersten Bereichen verbleibt.
Zur Kontrastbildung benötigen manche Nanostrukturen eine weitere Beschichtung. Sie kann aufgebracht werden, nachdem die Nanostrukturen in den ersten Abschnitten entfernt wurden, wenn die Beschichtung ohne Nanostruktur in den ersten Abschnitten keinen Kontrast bewirkt. Alternativ ist es möglich, die Beschichtung vor dem Transfer der Nanostrukturen aufzubringen und in den ersten Abschnitten einen Verbund aus Beschichtung und Nanostrukturen zu übertragen. Diese Alternative ist für Beschichtungen geeignet, die auch ohne Nanostruktur einen Kontrast bewirken würden. In letzterer Ausführung kann optional die Beschichtung zwischen Nanostruktur und Substrat zu liegen kommen.
Die Nanostruktur kann hinsichtlich ihres Umrisses entweder vor oder nach dem Übertragen auf die ersten Abschnitte der Mikrostruktur für eine Bildgebung strukturiert werden. Bevorzugt ist die Umrissstrukturierung nach dem Übertragen auf die Mikrostruktur. Eine einfache Art der Umrissstrukturierung liegt darin, dass die Nanostruktur in einem mindestens zweistufigen Verfahren erzeugt wird, beispielsweise indem eine Aluminiumschicht aufgebracht und durch Energieeintrag (z. B. Laserbestrahlung) zur Nanostruktur ausgebildet wird. Dies ist ein Beispiel für ein mehrstufiges Verfahren, bei dem zuerst eine Vorstufe der Nanostruktur ausgebildet wird, an der dann die Nanostruktur realisiert wird. Die Vorstufe muss dabei selbst noch nicht zwingend nanostrukturiert sein. Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, dass für die Nanostruktur vor dem Übertragen auf die ersten Abschnitte der Mikrostruktur nur die Vorstufe ausgebildet wird, und die endgültige Ausbildung der Nanostruktur erst erfolgt, nachdem die Vorstufe der Nanostruktur auf die Mikrostruktur übertragen wurde. Dies erlaubt es, bei der Fertigstellung der Nanostruktur dieser einen gewünschten Umriss zur Bildgebung zu verleihen, beispielsweise indem auf die erwähnte Aluminiumschicht die Laserstrahlung nur in dem Bereich innerhalb des gewünschten Umrisses aufgebracht wird.
Der Begriff „Nanostruktur“ im Rahmen des hier beschriebenen Herstellungsverfahrens erfasst somit, soweit nicht anders beschrieben, auch Vorstufen einer Nanostruktur, wenn z. B. die Nanostrukturierung noch nicht oder noch nicht abschließend ausgebildet ist.
Unter dem Begriff „Übertragen der Nanostruktur“ wird hier der Transfer derjenigen Bestandteile der Nanostruktur verstanden, die für den Kontrast von Bedeutung sind. Das kann auch nur ein Teil einer Schichtstruktur sein.
Bei der Mikrostrukturprägung muss eine auf einer zweiten Folie (oder einem zweiten Prägewerkzeug) befindliche Nanostrukturierung nicht physisch übertragen werden, sondern kann in die erhabenen ersten Bereiche der Mikrostruktur eingeprägt werden. Dabei kann optional zusätzlich eine Beschichtung übertragen werden. Beispielsweise kann eine in gehärteten UV-Prägelack geprägte Mikrostruktur in den ersten Bereichen mit einem deformierbaren Lack beaufschlagt werden, in den anschließend die Mikrostrukturen geprägt werden.
Das Verfahren stellt automatisch eine perfekte Passerung zwischen Nanostrukturen und Mikrostruktur her, da die Nanostruktur immer nur dort übertragen wird, wo die Mikrostruktur einen erhöht liegenden ersten Abschnitt bereitstellt. Aufwendige Passerungen zwischen Prägen und Erzeugen von Nanostrukturen sind damit nicht mehr erforderlich.
Die Erzeugung der Nanostrukturen kann besonders einfach dadurch erfolgen, dass zuerst eine Schicht abgeschieden z. B. aufgedampft wird (z. B. eine Aluminiumschicht) und diese dann durch Energieeintrag (z. B. mittels Laserstrahlung) so geändert wird, dass an der Oberfläche die gewünschte Nanostruktur entsteht.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit dem sogenannten Eloxalfärben kombiniert werden. Bereitgestellte Nanostrukturen mit Aluminium können durch ein Tauchfärbeverfahren gefärbt werden. Wiederum ist hier keine Passerung nötig - vielmehr wird entweder der übertragene Teil der Nanostruktur auf dem Substrat oder, was technisch einfacher ist, die komplette Nanostruktur vor dem Transfer durch Tauchfärben bearbeitet. Mit dem Übertragen der Nanostruktur auf die höher liegenden ersten Bereiche wird automatisch die gewünschte Passerung erreicht, und die gefärbten Strukturen entstehen/verbleiben lediglich dort.
Natürlich kann die Mikrostruktur verschieden tief liegende zweite Abschnitte haben. Wesentlich ist lediglich, dass diejenigen Bereiche, in denen die kontrastbildende Nanostruktur nach Abschluss des Herstellverfahrens vorhanden sein soll, in einer ersten höher gelegenen Ebene angeordnet sind und dass alle anderen zweiten Abschnitte darunterliegen. Ob diese in einer oder mehreren tiefer gelegenen Ebenen liegen, ist irrelevant. Sie müssen lediglich tiefer liegen.
Die Übertragung der Nanostruktur eröffnet einen weiteren Ansatz zum Herstellen eines Sicherheitselementes nach dem bekannten Donor/Akzeptor-Prinzip. Zieht man mittels einer Transferfolie die über den zweiten Abschnitten liegende Nanostruktur zusammen mit einer kontrastfördernden Beschichtung ab, hat man auf der Transferfolie eine Negativkopie der Kontraststruktur, die auf den ersten Abschnitten des Substrats verbleibt. Auch diese Transferfolie selbst kann als Sicherheitselement verwendet werden. In den tiefer liegenden zweiten Abschnitten zieht die Transferfolie die Nanostruktur nicht vom Spenderelement ab, so dass auf der Transferfolie kein kontrastbildender Schichtverbund mehr dort anhaftet, wo die Transferfolie über den zweiten Abschnitten lag - mit diesen aber nicht in Kontakt trat, da sie tiefer liegen.
Es ist deshalb weiter vorgesehen ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

a) Bereitstellen eines Substrats mit einer Oberfläche und einer Mikrostruktur an der Oberfläche, wobei die Mikrostruktur erste Abschnitte umfasst, die sich in einer Ebene befinden, und zweite Abschnitte, die sich unterhalb der Ebene befinden,
b) Herstellen eines Transferelementes, das eine flächige Ausdehnung hat, die die Mikrostruktur überdeckt, und das einen Träger und darauf einen lichtabsorbierenden Schichtverbund, umfassend eine Nanostruktur, hat, wobei der Schichtverbund einen wahrnehmbaren Kontrast zum Träger ohne Schichtverbund zeigt,
c) Aufbringen einer Haftschicht entweder auf die Mikrostruktur oder auf den Schichtverbund,
d) lokales Ablösen des Schichtverbundes vom Träger durch Übertragen des Schichtverbundes auf nur die ersten Abschnitte, so dass der auf dem Träger verbleibende Schichtverbund ein wahrnehmbares Bildelement des Sicherheitselementes bildet.

Auch diese erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe setzt eine Mikrostruktur, die erste Abschnitte hat, welche sich in einer Ebene befinden, und darunterliegende zweite Abschnitte hat, die sich unterhalb der Ebene befinden, vorteilhaft ein, um eine Nanostruktur aufzubringen, die gemäß der Verteilung der ersten Abschnitte in der Mikrostruktur strukturiert ist. Das Verfahren entspricht im Wesentlichen dem bereits geschilderten Herstellvorgang, jedoch nutzt man als Sicherheitselement das Transferelement. Das mikrostrukturierte Substrat ist also nicht die Basis für das Sicherheitselement, sondern dient dazu, vom Transferelement überall dort, wo die Mikrostruktur einen ersten Abschnitt hat, die Nanostruktur vom flächigen Transferelement abzuziehen.
Die dafür erforderliche Verbindung zwischen Nanostruktur und Oberfläche des Substrats wird durch eine Haftschicht erreicht. Diese kann entweder auf der Oberseite des Trägerelementes, d. h. dann über der Nanostruktur, angeordnet sein, oder auf der Oberfläche des Substrats, bevorzugt ausschließlich auf den ersten Abschnitten.
Es ist zum lokalen Ablösen des Schichtverbundes vom Träger durch Übertragen auf nur die ersten Abschnitte vorgesehen, dass das Transferelement auf die Mikrostruktur an der Oberseite aufgelegt und mit dieser verbunden wird, so dass die Haftschicht den Schichtverbund nur in den ersten Abschnitten mit dem Substrat verbindet, und dass danach der Träger abgezogen wird, so dass der Schichtverbund nur in Bereichen auf dem Träger verbleibt, die über den zweiten Abschnitten zu liegen kamen.
Der Schichtverbund umfasst die Nanostruktur. Da Nanostrukturen in vielen Fällen einer Metallisierung bedürfen, um einen gewünschten Kontrast zu erzeugen, ist es bevorzugt, dass der Schichtverbund in diesen Fällen direkt die Metallisierung enthält. Sie kann allerdings auch nachträglich aufgebracht werden, wenn die Nanostruktur nach dem lokalen Ablösen in Schritt d) entsprechend für ein Beschichtungsverfahren zugänglich ist.
In allen Varianten der Erfindung kann die Haftschicht einen Kaschierlack aufweisen bzw. kann ein solcher Kaschierlack eingesetzt werden. Im Übrigen können die eingangs zur ersten Variante genannten Optionen auch mit der zweiten Erfindungsvariante verwendet werden. Dies gilt auch für die nachfolgend beschriebenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen, die sämtlich mit beiden Varianten der Erfindung verwendet werden können.
Die Haftschicht kann insbesondere einen Kaschierlack aufweisen, um die gute Haftung in den ersten Abschnitten mit dem Substrat zu erreichen. Natürlich ist es auch möglich, vor dem Abziehen des Spenderelementes einen Druckvorgang auszuführen, um das Substrat und/oder die Transferfolie wunschgemäß zu bedrucken.
Für die Erzeugung der Nanostruktur muss, wie bereits erwähnt, keine Passeranforderung bezüglich der Lage der ersten und zweiten Abschnitte der Mikrostruktur eingehalten werden, da die Passerung durch das Übertragen der Nanostruktur hergestellt wird. Dies schließt natürlich nicht aus, dass die Nanostruktur ihrerseits mit ihrem Umriss ein weiteres Bildmotiv codiert. Der kontrastbildende Effekt in den ersten Abschnitten der Mikrostruktur tritt dann nur innerhalb dieses Umrisses des weiteren Bildmotives auf. Damit ist eine weitere Kopier- oder Fälschungssicherheit erreicht.
Das Sicherheitselement kann besonders bevorzugt um eine Mikrolinsenanordnung ergänzt und so als Moire-Magnifier ausgebildet werden. Entsprechende Aufbauten sind im Stand der Technik bekannt.
Das Herstellverfahren kann eingesetzt werden, um ein Sicherheitselement zur Absicherung von Sicherheitspapieren, Wertdokumenten und anderen Datenträgern herzustellen, das eine Darstellungsanordnung zur Darstellung eines oder mehrerer Sollbilder, deren Motive jeweils durch visuell erkennbare, kontrastierende Teilbereiche gebildet sind, aufweist. Die Darstellungsanordnung hat eine Motivschicht mit einer Vielzahl von Bildelementen mit Nanostruktur und Bildelementen ohne Nanostruktur und optional ein von der Motivschicht beabstandetes Betrachtungsraster aus einer Vielzahl von Betrachtungselementen. Die Bildelemente mit Nanostruktur und die Bildelemente ohne Nanostruktur erzeugen bei Betrachtung z. B. mit dem Betrachtungsraster die visuell erkennbaren, kontrastierenden Teilbereiche der Sollbilder. Die Motivschicht umfasst eine Prägestruktur mit Erhebungen und Vertiefungen, wobei die Bildelemente ohne Nanostruktur der Motivschicht durch Erhebungen der Prägestruktur gebildet sind und die Bildelemente mit Nanostruktur durch Vertiefungen der Prägestruktur gebildet sind.
Eine bevorzugte Anwendung des Herstellverfahrens erzeugt eine Motivschicht mit einer Mehrzahl von Bildelementen mit Nanostruktur und Bildelementen ohne Nanostruktur und ein von der Motivschicht beabstandetes Betrachtungsraster aus einer Mehrzahl von Betrachtungselementen, wobei die Bildelemente mit Nanostruktur und die Bildelemente ohne Nanostruktur bei Betrachtung z. B. mit dem Betrachtungsraster die visuell erkennbaren, kontrastierenden Teilbereiche der Sollbilder erzeugen. Weiter umfasst die Motivschicht eine Prägestruktur mit Erhebungen und Vertiefungen, wobei die Bildelemente ohne Nanostruktur der Motivschicht durch Erhebungen der Prägestruktur gebildet sind und die Bildelemente mit Nanostruktur durch Vertiefungen der Prägestruktur gebildet sind.
Die Erhebungen der Prägestruktur bilden besonders bevorzugt aus den Vertiefungen vorstehende Stützstrukturen ohne Nanostruktur. Der Kontrast der durch die Vertiefungen gebildeten Bildelemente mit Nanostruktur wird durch die Stützstrukturen für den Betrachter nicht beeinträchtigt, wenn diese bei Betrachtung mit dem Betrachtungsraster visuell nicht erkennbar sind.
Die Stützstellen erweisen sich für das erfindungsgemäße Herstellverfahren als besonders hilfreich, da sie das Entfernen der Nanostrukturen erleichtern.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung enthält zumindest ein Teil der Vertiefungen die Stützstrukturen in einem Flächenanteil zwischen 2,5 % und 10 %.
Weiter ist es grundsätzlich denkbar, dass zumindest ein Teil der Vertiefungen die Stützstrukturen in einem Flächenanteil von mehr als 25 % enthält. Insbesondere kann zumindest unter geeigneten Beleuchtungsbedingungen auch bei einem vergleichsweise hohen Flächenanteil der Stützstrukturen von beispielsweise 50 % die Beeinträchtigung des Kontrastes durch die Stützstrukturen als für den Betrachter vernachlässigbar angesehen werden, so dass die Sollbilder - allerdings bei vermindertem Kontrast -visuell noch erkennbar bleiben.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Stützstrukturen in den Vertiefungen unregelmäßig, beispielsweise quasi stochastisch verteilt. Alternativ können die Stützstrukturen in den Vertiefungen auch regelmäßig in einem Raster angeordnet sein, dessen Moire-Effekte mit dem Betrachtungsraster unterhalb der Auflösungsgrenze des menschlichen Auges bleiben oder, wie weiter unten genauer erläutert, durch geeignete Anordnung der Stützstrukturen in Bezug auf die Betrachtungselemente gänzlich vermieden werden.
In vorteilhaften Ausgestaltungen umfassen die Stützstrukturen Stützpfeiler mit kreisförmigem, ovalem, dreieckigem, rechteckigem oder polygonalem Querschnitt, wobei der Querschnitt der Stützpfeiler vorzugsweise eine Fläche zwischen 0,25 µm² und 25 µm² aufweist.
In anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltungen umfassen die Stützstrukturen unregelmäßig verlaufende, zusammenhängende Stegstrukturen, bei denen die Breite der Stegstrukturen vorzugsweise zwischen 0,1 µm und 5 µm liegt.
Nach weiteren, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltungen umfassen die Stützstrukturen nicht zusammenhängende Stegelemente, die jeweils aus einem oder mehreren Linienstücken bestehen und deren Breite vorzugsweise zwischen 0,1 µm und 5 µm liegt.
Ebenfalls mit Vorteil können die Stützstrukturen gerade, parallele Stegelemente umfassen, deren Breite vorzugsweise zwischen 0,1 µm und 5 µm liegt.
Die genannten Typen von Stützstrukturen können miteinander kombiniert werden, so dass unterschiedliche Vertiefungen unterschiedliche Stützstrukturtypen enthalten. Auch in derselben Vertiefung können mehrere unterschiedliche Stützstrukturtypen vorgesehen sein.
Weiter kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass die Stützstrukturen in einem Teilbereich eine versteckte Information in Form von Zeichen oder einer Codierung enthalten, um so ein zusätzliches Echtheitsmerkmal in das Sicherheitselement zu integrieren.
Vorzugsweise sind alle Vertiefungen, deren Abmessungen eine maximale Abmessung überschreiten, mit Stützstrukturen der genannten Art versehen. Für eine Darstellungsanordnung vorteilhafte maximale Abmessungen sind von verschiedenen Parametern, insbesondere der Tiefe der Vertiefungen, dem beim Kaschierprozess eingesetzten Druck, der Dicke der Klebstoffschicht, etc. abhängig. Vorteilhafte maximale Abmessungen können von einem Fachmann für jede Parameterauswahl mit Hilfe weniger orientierender Versuche ermittelt werden. Beispielsweise sind alle Vertiefungen, die in zumindest einer Raumrichtung eine Abmessung von mehr als 30 µm (maximale Abmessung) aufweisen, mit Stützstrukturen versehen.
Die Darstellungsanordnung wird bevorzugt kombiniert mit Betrachtungselementen in einem Betrachtungsraster angeordnet. Sie sind mit Vorteil durch sphärische Linsen, asphärische Linsen, Zylinderlinsen oder ein- oder zweidimensional fokussierende Mikrohohlspiegel gebildet. In weiteren bevorzugten Varianten sind die Betrachtungselemente durch Lochblenden, Schlitzblenden, mit Spiegeln versehene Loch- oder Schlitzblenden, Fresnellinsen, GRIN-Linsen (Gradient Refraction Index), Zonenplatten, holographische Linsen, Fresnelspiegel, Zonenspiegel oder andere Elemente mit fokussierender oder auch ausblendender Wirkung gebildet.
Die Motivschicht der Darstellungsanordnung liegt dabei vorzugsweise in der Fokusebene der Linsen oder Hohlspiegel.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Betrachtungselemente durch Zylinderlinsen gebildet und die Stützstrukturen sind durch parallele, gerade Stegelemente gebildet, die sich in einem Winkel zwischen 60° und 120°, bevorzugt zwischen 85° und 95°, besonders bevorzugt von 90° zur Achse der Zylinderlinsen erstrecken. Auf diese Weise lassen sich auch bei einer regelmäßigen Anordnung der Stützstrukturen in einem Raster Moire-Effekte mit dem Betrachtungsraster vermeiden.
Die Darstellungsanordnung selbst kann insbesondere ein Wechselbild, ein Bewegungsbild, ein Morphbild oder ein Stereobild sein, aber mit Vorteil auch eine mikrooptische Darstellungsanordnung, insbesondere eine Moire-Vergrößerungsanordnung, eine Vergrößerungsanordnung vom Moiretyp oder eine Modulo-Vergrößerungsanordnung. Das Grundprinzip solcher mikrooptischer Darstellungsanordnungen ist in der Druckschrift WO 2009/000528 A1 erläutert, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Beschreibung aufgenommen wird.
Wie oben dargelegt, liegt die Motivschicht der Darstellungsanordnung vorzugsweise in der Fokusebene der Linsen oder Hohlspiegel. Die Motivschicht kann aber insbesondere bei nicht vergrößernden Darstellungsanordnungen, beispielsweise bei nicht vergrößernden Wechselbildern, auch in einer von der Fokusebene der Linsen oder Hohlspiegel geringfügig abweichenden (parallelen) Ebene liegen. In diesem Fall vergrößern sich zwar die Winkelbereiche, in denen die Motive gleichzeitig erkennbar sind (bzw. in denen ein Motiv in ein anderes „übergeht“), auf Kosten der Winkelbereiche, in denen jeweils nur eines der Motive zu erkennen ist, der Kontrast bzw. die Schärfe der Motive wird dadurch jedoch nicht beeinträchtigt.
In vorteilhaften Ausgestaltungen ist in die Vertiefungen der Prägestruktur eine zusätzliche Strukturierung, bevorzugt eine diffraktive Struktur, eine Struktur mit mattierender oder streuender Wirkung und/oder eine Nanostrukturierung, eingebracht.
Ebenfalls mit Vorteil kann die Motivschicht vollflächig oder teilflächig, beispielsweise in Form einer Halbtondarstellung, mit mindestens einer Druckfarbe und/oder mit mindestens einem reflektierenden Beschichtungsmaterial, vorzugsweise einem Metall, einem farbkippenden System, einem hochbrechenden Material, Metallpigmenten oder Effektpigmenten versehen sein.
Zu schützende Gegenstände im Sinne dieser Beschreibung können beispielsweise Sicherheitspapiere, Ausweis- und Wertdokumente (wie z. B. Banknoten, Chipkarten, Pässe, Identifikationskarten, Ausweiskarten, Aktien, Anleihen, Urkunden, Gutscheine, Schecks, Eintrittskarten, Kreditkarten, Gesundheitskarten, ...) sowie Produktsicherungselemente, wie z.B. Etiketten, Siegel, Verpackungen, sein.
Unter dem Begriff Sicherheitspapier wird hier insbesondere die noch nicht umlauffähige Vorstufe zu einem Wertdokument verstanden, die neben dem erfindungsgemäß hergestellten Sicherheitselement beispielsweise auch weitere Echtheitsmerkmale aufweisen kann. Unter Wertdokumenten werden hier einerseits aus Sicherheitspapieren hergestellte Dokumente, z. B. Banknoten, verstanden. Andererseits können Wertdokumente auch sonstige Dokumente und Gegenstände sein, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet oder mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Sicherheitselemente aufweisen, damit die Wertdokumente nicht kopierbare Echtheitsmerkmale aufweisen, wodurch eine Echtheitsüberprüfung möglich ist und zugleich unerwünschte Kopien verhindert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:

1 - 4 schematische Schnittdarstellungen durch ein Sicherheitselement zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung des Sicherheitselementes,
5 eine schematische Draufsicht auf das Sicherheitselement, das mit dem Verfahren gemäß 1 bis 3 hergestellt wurde,
6 - 8 schematische Darstellungen ähnlich den 1 bis 4 für eine zweite Ausführungsform des Verfahrens,
9 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäß hergestellten Sicherheitselement, das ein Wechselbild mit zwei unterschiedlichen Sollbildern enthält,
10 schematisch den Aufbau eines mit dem Herstellverfahren erzeugbaren Sicherheitselements, beispielsweise des Transferelements der 1 im Querschnitt,
11 schematisch die Motivschicht des Sicherheitselements der 10,
12, 13 einige vorteilhafte Gestaltungen von Stützstrukturen des Sicherheitselementes der 10, und
14 ein Ausführungsbeispiel eines Sicherheitselements mit einer Darstellungsanordnung in Gestalt einer Modulo-Vergrößerungsanordnung.

Anhand der 1 bis 4 wird schematisch der Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines Sicherheitselementes 1 beschrieben. Das herzustellende Sicherheitselement weist Mikrobilder auf, die durch eine Mikrostruktur gebildet sind. Jedes Mikrobild hat einen Bildhintergrund und einen Bildvordergrund, die durch unterschiedliche Abschnitte der Mikrostruktur gebildet sind.
Das Sicherheitselement 1 wird in einem Substrat, beispielsweise einer PET-Folie 2, geformt, z.B. durch Einprägen in einen auf die PET-Folie aufgebrachten UV-Prägelack. Dazu wird eine Mikrostruktur 3 abgebildet, die dem zu erzeugenden Mikrobild entspricht. Die Mikrostruktur 3 weist erste Abschnitte 4 auf, welche z.B. im Mikrobild den Vordergrund bilden werden, und zweite Abschnitte 5, die z.B. dem Hintergrund zugeordnet sind. Die Mikrostruktur 3 ist also so ausgebildet, dass sie den Vordergrund und Hintergrund des zu erzeugenden Mikrobildes entsprechend gewählt ist. Natürlich zeigt die schematische Schnittdarstellung der 1 dieses Mikrobild nicht. Auch ist nicht zu erkennen, dass in der Regel die Mikrobilder in einem sich wiederholenden Muster nebeneinanderliegend angeordnet sind, insbesondere dann, wenn die Mikrobilder im Sicherheitselement 1 zu einem Moire-Magnifier weitergebildet werden. Darauf wird später noch eingegangen werden.
Die ersten Abschnitte 4 liegen in einer ersten Ebene, und die zweiten Abschnitte 5 liegen bezogen auf die Oberfläche der Folie 2 tiefer, d.h. in einer tiefer liegenden Ebene. Dass die zweiten Abschnitte 5 in einer einzigen Ebene liegen, ist nicht zwingend erforderlich und in der nachfolgenden Beschreibung lediglich der Einfachheit halber so vorgesehen.
Zusätzlich zur Folie 2 wird ein Spenderelement 6 vorbereitet, das aus einer Transferfolie 7 besteht, auf welche eine Nanostruktur 8 und darauf ein Kaschierlack 9 aufgebracht ist. Der Kaschierlack kann vollflächig oder bereichsweise aufgebracht werden. Die Nanostruktur wird beispielsweise dadurch erzeugt, dass eine Aluminiumschicht aufgebracht wird, die dann in die Nanostruktur 8 umgewandelt wird, indem mittels eines Laserstrahls Energie in die Aluminiumschicht eingetragen wird. Sie wandelt sich dadurch in eine Aluminiumoxidschicht um. Der Energieeintrag kann beispielsweise durch einen Laserstrahl erfolgen, wobei es möglich ist, nur ausgewählte Bereiche der Aluminiumschicht zu bearbeiten.
2 zeigt schematisch den dann erreichten Bearbeitungszustand, in dem die Folie 2 und das Spenderelement 6 bereitgestellt sind. Das Spenderelement 6 dient dazu, die Nanostruktur 8 auf die ersten Abschnitte 4 zu übertragen. Dieser Vorgang ist schematisch in 3 dargestellt. Das Übertragen erfolgt, indem das Spenderelement 6 auf die Mikrostruktur 3 aufgeklebt wird. Da die ersten Abschnitte 4 erhöht liegen, tritt der Kaschierlack 9 dabei ausschließlich mit den ersten Abschnitten in Verbindung. Beim Abziehen des Spenderelementes 6 verbleibt deshalb die Nanostruktur 8 ausschließlich in den ersten Abschnitten 4. Der Übertragungsvorgang stellt dabei automatisch sicher, dass die Nanostruktur nur in den ersten Abschnitten 4 angebracht ist und nicht in den tiefer liegenden Abschnitten 5, da der Kaschierlack 9 mit den tiefer liegenden zweiten Abschnitten 5 gar nicht in Kontakt kommt.
Anschließend wird auf der gesamten Oberseite der Folie 3 eine Metallisierung 12 aufgebracht. Dort wo diese über der Nanostruktur 8 liegt, also ausschließlich in den ersten Abschnitten 4, stellt sich ein starker Kontrast gegenüber den restlichen Bereichen der Folie 2, insbesondere den zweiten Abschnitten 5 ein.
Das anhand der 1 bis 4 dargestellte Herstellverfahren kann in mehrerlei Hinsicht abgewandelt werden.
Für die Haftschicht am Spenderelement 6 ist ein Kaschierlack 9 nicht zwingend. Es können natürlich andere Haftschichten aufgebracht werden, beispielsweise Klebstoffschichten etc.
Die Nanostruktur 8 muss am Spenderelement 6 noch nicht vollständig ausgebildet werden. Es ist auch möglich, nur eine Vorstufe auszubilden, die dann nach dem Übertragen auf die ersten Abschnitte 4 durch Einwirkung z.B. von Laserstrahlung zur Nanostruktur fortgebildet wird. Beispielsweise kann die Herstellung der Nanostruktur durch Energieeintrag auf eine Aluminiumschicht erst im Zustand der 3 erfolgen. Das Spenderelement 6 hat dann als Nanostruktur 8 lediglich eine Aluminiumschicht. Auf diese wird dann Energie beispielsweise durch einen Laserstrahl eingebracht, wenn der Übertrag auf die ersten Abschnitte 4 erfolgt ist. Dieses Vorgehen ermöglicht es, mittels des Laserstrahls nur einen Teil der ersten Abschnitte 4 zu bearbeiten und damit nur in einem Teil dieser ersten Abschnitte die kontrastbildende Nanostruktur zu formen.
Die Haftschicht, welche die Verbindung zwischen Nanostruktur (oder deren Vorform) und Folie 2 bewirkt, muss nicht zwingend am Spenderelement 6 vorgesehen sein. Es ist auch möglich, die Haftschicht auf der Folie 2 anzuordnen. Diesbezüglich besteht die Wahl zwischen dem Vorsehen der Haftschicht ausschließlich auf den ersten Abschnitten 4, oder auch auf den zweiten Abschnitten 5. Eine Haftschicht auf den zweiten Abschnitten 5 ist für das Verfahren ohne weitere Auswirkung, da das Spenderelement 6 beim Auflegen auf die Mikrostruktur 3 automatisch nur mit den höher gelegenen ersten Abschnitten 4 in Kontakt kommt und damit nur dort eine Verbindung zwischen Folie 2 und Nanostruktur 8 (oder deren Vorform) erzielt wird. Auch in diesem Fall kann die Haftschicht vollflächig oder bereichsweise eingesetzt werden.
Die Metallisierung 12 kann nach dem teilweisen Übertragen der Nanostruktur 8 vom Spenderelement 6 aufgebracht werden. Alternativ ist es möglich, die Metallisierung bereits im Spenderelement 6 vorzusehen. Sie kommt dann beim Übertragen nicht in die zweiten Abschnitte 5, anders als in 4 dargestellt. Diese Ausgestaltung ist in den 6 bis 8 gezeigt. Wie zu sehen ist, befindet sich auf dem Spenderelement 6 nicht nur die Nanostruktur 8, sondern auch die Metallisierung 12, so dass beim Übertragen des Schichtverbundes, bestehend aus Nanostruktur 8 und Metallisierung 12, auf die ersten Abschnitte 4 der Folie 2 bereits das gewünschte Sicherheitselement erhalten ist. Die Reihenfolge von Nanostruktur und Metallisierung kann auch vertauscht sein.
5 zeigt schematisch die Draufsicht auf das derart erzeugte Sicherheitselement 1 bei Verwendung einer vergrößernden Mikrolinsenanordnung. Es stellt ein Bild 13 bereit, das jeweils aus einem Hintergrund 14 und einem Vordergrund 15 besteht. Hintergrund 14 und Vordergrund 15 sind durch die Mikrostruktur 3 erzeugt. Das Sicherheitselement wurde mit Aluminium bedampft und lediglich im Bereich 16 mit der Nanostruktur versehen. Die Nanostruktur mit Beschichtung ist nur in den höher liegenden ersten Abschnitten 4 kontrastbildend im Bereich 16.
Im Ergebnis ist im Bereich 16 ein schwarzer Hintergrund durch die entsprechend gestalteten, tiefer liegenden Abschnitte 5 gegeben und der Bereich 16 erscheint dort satt schwarz, wo Hintergründe 14 mit Nanostruktur vorhanden sind.
Die anhand der 1 bis 4 und 6 bis 8 beschriebenen Herstellverfahren können auch dahingehend invertiert werden, dass die Transferfolie 7 die Basis für das zu erzeugende Sicherheitselement ist. Die Strukturierung der Nanostruktur 8 erfolgt dann dadurch, dass sie in Teilbereichen entfernt wird, indem sie auf die ersten Abschnitte 4 der Mikrostruktur 3 übertragen und damit von der Transferfolie 7 abgelöst wird. Das Element 6 ist damit kein Spenderelement, sondern das eigentliche Transferelement, auf dem das Sicherheitselement ausgebildet ist. Es entstehen dann auf der Transferfolie 7 dritte Abschnitte 10, in denen keine Nanostruktur mehr vorhanden ist, da sie auf die ersten Abschnitte 4 der Mikrostruktur übertragen wurde. In vierten Abschnitten 11 verbleibt die Nanostruktur hingegen und bietet einen Kontrast gegenüber den dritten Abschnitten 10.
Wenn die Nanostruktur 8 zur Kontrastbildung eine Metallisierung 10 benötigt, ist diese dann entweder, wie in dem Herstellverfahren gemäß 6 bis 8 bereits auf der Transferfolie 7 und deren Nanostruktur 8 ausgebildet (wobei die Reihenfolge der Schichten 12 und 8 natürlich auch gegenüber denen in den 7 und 8 invertiert sein kann, oder der als Haftschicht dienende Kaschierlack 9 wird ausschließlich auf der Folie 2 angeordnet, damit die Nanostruktur 8 nach dem Ablösen aus den dritten Abschnitten 10 in den vierten Abschnitten 11 freiliegt, so dass die Transferfolie 7 mit der Beschichtung 12 versehen werden kann. Diese Beschichtung ist dann vollflächig über den dritten Abschnitten 10 und den vierten Abschnitten 11 ausgebildet - analog zur Situation in 4, jedoch fehlt der Kaschierlack.
Die Beschichtung in den Figuren wurde so gezeichnet, dass sie auch die Flanken der Strukturen bedeckt. Dies ist z. B. beim Sputtern denkbar. Wird in der Produktion bedampft, legt sich an den Flanken keine oder nur eine sehr dünne Beschichtung ab.
Bedampfen hat gegenüber dem Sputtern den Vorteil, dass es zu einer geringeren Schichthaftung führt und somit die Schicht leichter entfernt werden kann.
Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten und andere Wertdokumente erläutert. 9 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 110, die mit einem erfindungsgemäß hergestellten Sicherheitselement in Form eines aufgeklebten Transferelements 112 versehen ist. Das Transferelement 112 stellt im Ausführungsbeispiel ein Wechselbild dar, das dem Betrachter aus zwei verschiedenen Betrachtungsrichtungen unterschiedliche Sollbilder 114A bzw. 114B präsentiert. Die Sollbilder 114A, 114B zeigen jeweils ein Motiv, das durch visuell erkennbare und kontrastierende Teilbereiche 116A, 116B bzw. 118A, 118B gebildet ist.
Im Ausführungsbeispiel sind die Motive durch Buchstaben „A“ bzw. „B“ vor einem einfarbigen Hintergrund gebildet, wobei der Betrachter bei Betrachtung schräg von links den Buchstaben „A“, bei Betrachtung schräg von rechts den Buchstaben „B“ wahrnimmt. Durch Kippen der Banknote wechselt das Erscheinungsbild des Sicherheitselements zwischen den beiden Sollbildern 114A, 114B hin und her. Es versteht sich, dass in der Praxis zumeist komplexere Motive, beispielsweise die Denomination der Banknote, geometrische Muster, Portraits, architektonische, technische oder Naturmotive verwendet werden. Die Motive können dabei insbesondere auch in Form von gerasterten Halbtondarstellungen vorliegen. Auch kann ein Wechselbild mehr als zwei Sollbilder enthalten oder das Sicherheitselement kann anstelle eines Wechselbilds ein Bewegungsbild, ein Pumpbild, ein Morphbild oder ein Stereobild aufweisen. Darüber hinaus kann das Sicherheitselement auch derart ausgebildet sein, dass das Erscheinungsbild nicht wie vorstehend beschrieben bei einem „Ost-West-Kippen“ des Sicherheitselements zwischen zwei oder mehr Sollbildern hin- und herwechselt, sondern bei einem Kippen um eine beliebige andere Achse, beispielsweise bei einem „Nord-Süd-Kippen“. Bei einem Nord-Süd-Kippen nimmt der Betrachter bei Betrachtung schräg von oben beispielsweise den Buchstaben „A“ und bei Betrachtung schräg von unten den Buchstaben „B“ wahr.
Statt Wechselbildern kann bei den Darstellungsanordnungen eine teils nanostrukturierte und teils nicht-nanostrukturierte Motivschicht Anwendung finden. Auch kann das Herstellverfahren neben den zur Illustration verwendeten Transferelementen bei Banknoten beispielsweise Sicherheitsfäden, breite Sicherheitsstreifen oder Abdeckfolien herstellen, die über einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung eines Dokuments angeordnet sind.
10 zeigt schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements 120, beispielsweise des Transferelements 112 der 9 im Querschnitt. Dargestellt sind hier, wie auch in den weiteren Figuren, nur die für die Erläuterung des Funktionsprinzips erforderlichen Teile des Aufbaus.
Das Sicherheitselement 120 der 10 weist einen Träger 122 in Form einer transparenten Kunststofffolie, beispielsweise einer etwa 20 µm dicken PET-Folie auf. Die Oberseite des Trägers 122 ist mit einem Betrachtungsraster in Form einer Mehrzahl paralleler Zylinderlinsen 124 versehen, deren Breite b im Ausführungsbeispiel b = 20 µm beträgt. Auf der Unterseite des Trägers 122 ist eine Motivschicht 126 ausgebildet, die in parallel zu den Zylinderlinsen 124 verlaufende schmale Streifen 128A, 128B mit einer Breite von jeweils 10 µm unterteilt ist. Die Trägerfolie 122 und die Zylinderlinsen 124 sind so aufeinander abgestimmt, dass sich die Motivschicht 126 in der Fokusebene der Zylinderlinsen 124 befindet.
Bei Betrachtung des Sicherheitselements 120 aus der Betrachtungsrichtung 130A sind wegen der fokussierenden Wirkung der Zylinderlinsen 124 nur die Streifen 128A und bei Betrachtung aus Betrachtungsrichtung 130B nur die Streifen 128B sichtbar. Die Streifen 128A bzw. 128B setzen sich daher für den Betrachter zu den gewünschten Sollbildern, beispielsweise den Sollbildern 114A, 114B der 9, zusammen. Bei der Auslegung der Motivschicht 126 wurden die gewünschten Sollbilder 114A, 114B dazu in an sich bekannter Weise in parallele Streifen 128A, 128B der gewünschten Breite unterteilt und die so erhaltenen Streifen alternierend zu der Motivschicht 126 zusammengesetzt. Die parallelen Streifen 128A, 128B müssen nicht die gleiche Breite aufweisen. Beispielsweise kann der Streifen 128A auch eine Breite von 5 µm und der Streifen 128B eine Breite von 15 µm aufweisen. Der Anteil des jeweiligen Streifens an der Gesamtbreite wirkt sich dabei auf den Winkelbereich aus, in dem die gewünschten Sollbilder 114A, 114B für den Betrachter sichtbar sind.
Wie in 10 gezeigt, enthält das Sicherheitselement 120 typischerweise weitere Schichten 132, wie etwa Schutz-, Abdeck- oder weitere Funktionsschichten, die für das vorliegende Herstellverfahren jedoch nicht wesentlich sind und daher nicht näher beschrieben werden.
Kipp- oder Wechselbilder, die verschiedenfarbige Motive zeigen, sind bekannt. Um die verschiedenfarbigen Motive zu erzeugen, werden die in den einzelnen Streifen 128A, 128B liegenden Motivteile der Sollbilder üblicherweise in der gewünschten Form aufgedruckt. Die Besonderheit der hier beschriebenen Wechselbilder besteht nun darin, dass die Motive der Sollbilder 114A, 114B durch kontrastierende Teilbereiche gebildet sind.
Um die erforderliche Strukturierung in dieTeilbereiche erzeugen zu können, wird wie folgt vorgegangen:

Mit Bezug auf die schematische Darstellung der 15 umfasst die Motivschicht 126 eine auf den Träger 122 aufgebrachte Prägeschicht 140 mit einer Prägestruktur mit Erhebungen 142 und Vertiefungen 144. Die Erhebungen 142 der Prägestruktur sind im Ergebnis dabei ohne wirksame Nanostruktur, also z. B. nicht-metallisiert, und stellen Bildelemente ohne Nanostruktur dar, die bei der Betrachtung Teilbereiche 118A, 118B der Sollbilder erzeugen. Die Vertiefungen 144 der Prägestruktur sind dagegen im Wesentlichen mit einer Nanostruktur und darauf angeordneter Metallisierung 146 versehen und stellen Bildelemente mit Nanostruktur dar, die bei der Betrachtung die Teilbereiche 116A, 116B der Sollbilder bilden.

Der Verfahrensablauf bei der Herstellung entspricht dem der 1 bis 4 oder 6 bis 9.
Einige vorteilhafte Gestaltungen erfindungsgemäß hergestellter Stützstrukturen sind in den 16 und 17 illustriert. Die Figuren zeigen in Aufsicht auf die Motivschicht jeweils nur einige der Stützstrukturen, wie sie über die Fläche einer großflächigen Vertiefung angeordnet sein können.
Die in 12 gezeigten Stützstrukturen können sowohl bei Darstellungsanordnungen mit Zylinderlinsen als auch bei Darstellungsanordnungen mit nicht-zylindrischen Linsen, wie etwa den oben genannten Modulo-Vergrößerungsanordnungen, zum Einsatz kommen. Bei den Stützpfeilern 180 handelt es sich um kleine zylinderförmige Erhebungen mit einem Querschnittsdurchmesser von 0,7 µm bis 2 µm. Der Querschnitt der Stützpfeiler 180 kann auch nicht-kreisförmig, beispielsweise oval, dreieckig, rechteckig oder allgemein polygonal sein. Die gleichzeitige Verwendung von Stützpfeilern 180 mit unterschiedlichen Querschnitten unterdrückt zusätzlich mögliche Moire-Effekte. In 12 sind die Stützpfeiler 180 unregelmäßig angeordnet, es kommt jedoch auch eine regelmäßige Anordnung in Betracht, die mit dem Betrachtungsraster keine sichtbaren Moire-Effekte erzeugt.
Die in 12 ebenfalls gezeigten Stützstege 182 sind schmale, nicht zusammenhängende Stege mit einer Breite von 0,1 µm bis 5 µm und einer Länge von einigen µm. Sie können auch als Stützpfeiler mit rechteckigem Querschnitt angesehen werden.
Die Stützstrukturen können weiter durch unregelmäßig verlaufende, zusammenhängende Stegstrukturen 184 gebildet sein, wie links unten in 12 gezeigt. Eine weitere Variante stellen die rechts unten in 12 gezeigten Stegelemente 186 dar, die jeweils aus einem oder mehreren Linienstücken zusammengesetzt sind. Mit solchen Stegelementen 186 kann zusätzlich eine versteckte Information 188, wie etwa das bereits oben angesprochene Logo „G+D“ in die Motivschicht des Sicherheitselements integriert werden. Die versteckte Information 188 ist aufgrund ihrer kleinen Abmessungen bei der Betrachtung der Motivschicht ohne Hilfsmittel visuell nicht erkennbar. Mit einer starken Lupe oder einem Mikroskop kann die versteckte Information sichtbar gemacht werden und der Authentifizierung des Sicherheitselements dienen.
Die in 13 gezeigten Stützstruktur-Gestaltungen eignen sich besonders gut für die Verwendung von Zylinderlinsen, deren Achse parallel zur Richtung 190 verläuft. Die parallelen Stege 192 weisen eine Breite 0,1 µm bis 5 µm auf und verlaufen im Abstand von 10 µm bis 30 µm voneinander. Die Stege 192 verlaufen senkrecht zur Achse 190 der Zylinderlinsen und damit bei einer Aufteilung der Motivschicht in parallele Streifen 128A, 128B (10) auch senkrecht zur Streifenausdehnung.
Optional kann in den parallelen Stegen eine versteckte Information 194 enthalten sein, wie etwa das gezeigte Logo „G+D“, das aufgrund seiner kleinen Abmessung ohne Hilfsmittel visuell nicht erkennbar ist, jedoch mit einer starken Lupe oder einem Mikroskop zur Authentifizierung sichtbar gemacht werden kann.
Bei einer alternativen Gestaltung sind als Stützstrukturen kurze Stützstege 196 vorgesehen, die alle senkrecht zur Achse 190 der Zylinderlinsen verlaufen, und deren Position unregelmäßig variiert, wie in der unteren Bildhälfte der 13 gezeigt.
Die Höhe der Stützstrukturen entspricht vorzugsweise der Tiefe der Vertiefungen, sie kann allerdings auch geringer oder größer gewählt sein. Vorteilhaft ist, dass sie verhindern, dass der Prozess des Entfernen der Nanostruktur versehentlich auch in tiefer gelegenen Ebenen wirkt.
Die vorstehenden Ausführungen sollen nicht so verstanden werden, dass die Struktur in irgendeiner Weise auf Wechselbilder beschränkt ist. Vielmehr ist die Erfindung allgemein bei Darstellungsanordnungen mit einem Betrachtungselementraster, insbesondere einem Linsenraster, einsetzbar.
So zeigt 14 ein Ausführungsbeispiel eines Sicherheitselements 1100 mit einer Darstellungsanordnung in Gestalt einer Modulo-Vergrößerungsanordnung. Dabei ist auf einem Träger 1102, der durch eine 19 µm dicke transparente PET-Folie gebildet ist, ein UV-Prägelack aufgebracht, in den ein Parallelogramm-Raster aus sphärischen Mikrolinsen 1104 mit einem Durchmesser von etwa 20 µm eingeprägt ist. Auf der Unterseite des Trägers 1102 ist eine Motivschicht 1106 mit einer Prägestruktur 1108 angeordnet, deren ohne Nanostruktur ausgebildete Erhebungen 1118 und mit Nanostruktur versehenen Vertiefungen 1120 die abgebildeten Bereiche eines vorgegebenen Sollbilds darstellen. Wie die abgebildeten Bereiche einer Modulo-Vergrößerungsanordnung aus einem vorgegebenen Sollbild ermittelt werden können, ist in der Druckschrift WO 2009/000528 A1 ausführlich beschrieben. Der einschlägige Offenbarungsgehalt der WO 2009/000528 A1 wird insoweit in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
Je nach dem Motiv des vorgegebenen Sollbilds können sich die Vertiefungen 1120 aneinandergrenzender, abgebildeter Bereiche zu einem ausgedehnten Vertiefungsbereich 1110 ergänzen. Um Fehler beim Entfernen der Nanostruktur zu vermeiden, sind im gezeigten Ausführungsbeispiel diejenigen Vertiefungsbereiche 1110, deren Abmessung in einer Raumrichtung 30 µm übersteigt, mit Stützstrukturen 192 in Form zylindrischer Pfeiler (12) versehen. Die Stützstrukturen 192 weisen im Ausführungsbeispiel der 14 einen Durchmesser von jeweils 1,5 µm auf und sind in einem Flächenanteil von etwa 3 % unregelmäßig in den vertieften Bereichen 1110 verteilt.
Aufgrund ihres geringen Durchmessers und ihrer unregelmäßigen Anordnung sind die Stützstrukturen 192 bzw. die am Ort der Stützstrukturen in den Vertiefungen 1110 fehlende Nanostruktur bei der Betrachtung z. B. mit dem Raster aus sphärischen Mikrolinsen visuell nicht erkennbar.
Bezugszeichenliste

1: Sicherheitselement
2: PET-Folie
3: Mikrostruktur
4: erster Abschnitt
5: zweiter Abschnitt
6: Spenderelement
7: Transferfolie
8: Nanostruktur
9: Kaschierlack
10: dritter Abschnitt
11: vierter Abschnitt
12: Metallisierung
13: Muster
14: Hintergrund
15: Vordergrund
16: Bereich
110: Banknote
112: Transferelement
114A, 114B: Sollbilder
116A, 116B: metallische Teilbereiche
118A, 118B: nicht-metallische Teilbereiche
120: Sicherheitselement
122: Träger
124: Zylinderlinsen
126: Motivschicht
128A, 128B: Streifen
130A, 130B: Betrachtungsrichtungen
132: weitere Schichten
140: Prägeschicht
142: Erhebungen
144: Vertiefungen
146: Metallisierung
180: Stützpfeiler
182: Stützstege
184: Stegstrukturen
186: Stegelemente
188: versteckte Information
190: Richtung der Zylinderlinsenachsen
192: parallele Stege
194: versteckte Information
196: kurze Stützstege
1100: Sicherheitselement
1102: Träger
1104: sphärische Mikrolinsen
1106: Motivschicht
1108: Prägestruktur
1110: ausgedehnter Vertiefungsbereich
1112: Farbschicht
1114: Metallisierung
1116: weitere Schichten
1118: Erhebungen
1120: Vertiefungen

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements (1), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Bereitstellen eines Substrats (2) mit einer Oberseite und einer Mikrostruktur (3)an der Oberseite, wobei die Mikrostruktur (3) erste Abschnitte (4) umfasst, die sich in einer Ebene befinden, und zweite Abschnitte (5), die sich unterhalb der Ebene befinden, b) Herstellen eines Spenderelementes (6), das eine flächige Ausdehnung hat, die die Mikrostruktur (3) überdeckt, und das einen Träger (7) und darauf eine Nanostruktur (8) aufweist, c) Aufbringen einer Haftschicht (9) entweder auf die Mikrostruktur (3) oder auf die Nanostruktur (8), d) Übertragen der Nanostruktur (8) vom Träger (7) nur auf die ersten Abschnitte (4), e) Versehen der Nanostruktur (8) mit einer Beschichtung (12), entweder bei Schritt b) oder nach Schritt d), so dass die Nanostruktur (8) mit der Beschichtung (12) - wenn mit dem Substrat (2) verbunden - einen wahrnehmbaren Kontrast zum Substrat (2) ohne Nanostruktur (8) zeigt und ein wahrnehmbares Bildelement des Sicherheitselementes (1) bildet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) das Spenderelement (6) auf die Mikrostruktur (3) aufgelegt und mit dieser verbunden wird, so dass die Haftschicht (9) nur in den ersten Abschnitten (4) das Substrat (2) mit der Nanostruktur (8) verbindet, und die Nanostruktur (8) durch Abziehen des Trägers (7) auf das Substrat (2) übertragen wird.
Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements (1), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Bereitstellen eines Substrats (2) mit einer Oberfläche und einer Mikrostruktur (3) an der Oberfläche, wobei die Mikrostruktur (3) erste Abschnitte (4) umfasst, die sich in einer Ebene befinden, und zweite Abschnitte (5), die sich unterhalb der Ebene befinden, b) Herstellen eines Transferelementes (6), das eine flächige Ausdehnung hat, die die Mikrostruktur (3) überdeckt, und das einen Träger (7) und darauf einen lichtabsorbierenden Schichtverbund, umfassend eine Nanostruktur (8), hat, wobei der Schichtverbund einen wahrnehmbaren Kontrast zum Träger (7) ohne Schichtverbund zeigt, c) Aufbringen einer Haftschicht (9) entweder auf die Mikrostruktur (3) oder auf den Schichtverbund, d) lokales Ablösen des Schichtverbundes vom Träger (7) durch Übertragen des Schichtverbundes auf nur die ersten Abschnitte (4), so dass der auf dem Träger (7) verbleibende Schichtverbund ein wahrnehmbares Bildelement des Sicherheitselementes (1) bildet.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt c) das Transferelement (6) auf die Mikrostruktur (3) an der Oberseite aufgelegt und mit dieser verbunden wird, so dass die Haftschicht (9) den Schichtverbund nur in den ersten Abschnitten (4) mit dem Substrat (2) verbindet, und danach der Träger (7) abgezogen wird, so dass der Schichtverbund nur in Bereichen (11) auf dem Träger (7) verbleibt, die über den zweiten Abschnitten (5) lagen.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschicht (9) einen Kaschierlack aufweist.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) zum Herstellen der Nanostruktur (8) die Oberfläche mit einem Aluminiumoxid beschichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst eine Aluminiumschicht aufgebracht wird und diese mittels Energieeintrag oxidiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumschicht mit Laserstrahlung bestrahlt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Laserstrahlung nur ein Teil (16) der Aluminiumschicht bestrahlt wird, wobei der Teil (16) so gewählt wird, dass sein Umriss ein weiteres Bildmotiv bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumschicht mittels Eloxalfärben behandelt wird.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtung (12) eine Metallisierung verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtung (12) eine Colour-Shift-Beschichtung verwendet wird.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (1) um eine Mikrolinsenanordnung ergänzt und als Moire-Magnifier ausgebildet wird.