DE102015005446A1 - Security element with multilayer structure - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wertdokumente oder dergleichen, das aus einem interferenzfähigen, mehrschichtigen Aufbau besteht, wobei der interferenzfähige, mehrschichtige Aufbau eine Reflexionsschicht, eine dielektrische Schicht und eine teildurchlässige Schicht aufweist, wobei die dielektrische Schicht zwischen der Reflexionsschicht und der teildurchlässigen Schicht angeordnet ist. Erfindungsgemäß wird die Reflexionsschicht des interferenzfähigen, mehrschichtigen Aufbaus durch eine Farbschicht oder einen weiteren mehrschichtigen Aufbau gebildet, wobei die Farbschicht und der mehrschichtige Aufbau derart ausgestaltet sind, dass sie in Auflicht einen metallischen Farbton und in Durchlicht einen bunten Farbton zeigen.The invention relates to a security element for security papers, documents of value or the like, which consists of an interference-capable, multi-layered structure, wherein the interference-capable, multi-layered structure comprises a reflective layer, a dielectric layer and a partially transparent layer, wherein the dielectric layer between the reflective layer and the partially transparent layer is arranged. According to the invention, the reflection layer of the interference-capable, multilayer structure is formed by a color layer or a further multilayer structure, wherein the color layer and the multilayer structure are configured such that they show a metallic hue in reflected light and a colorful hue in transmitted light.
Description
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wertdokumente oder dergleichen, das aus einem interferenzfähigen, mehrschichtigen Aufbau besteht, wobei der interferenzfähige, mehrschichtige Aufbau eine Reflexionsschicht, eine dielektrische Schicht und eine teildurchlässige Schicht aufweist, wobei die dielektrische Schicht zwischen der Reflexionsschicht und der teildurchlässigen Schicht angeordnet ist.The invention relates to a security element for security papers, documents of value or the like, which consists of an interference-capable, multi-layered structure, wherein the interference-capable, multi-layered structure comprises a reflective layer, a dielectric layer and a partially transparent layer, wherein the dielectric layer between the reflective layer and the partially transparent layer is arranged.
Ein gattungsgemäßes Sicherheitselement ist beispielsweise aus der
Wird das gattungsgemäße Sicherheitselement von der Seite der teildurchlässigen Schicht aus betrachtet, nimmt der Betrachter eine bestimmte Farbe wahr, die sich mit Änderung des Betrachtungswinkels ändert. Ursache der Farbverschiebung ist ein Interferenzeffekt zwischen den Lichtstrahlen, die von der Oberfläche der äußeren teildurchlässigen Schicht reflektiert werden, und den Lichtstrahlen, die durch die äußere teildurchlässige und die mittlere dielektrische Schicht hindurchtreten und von der Reflexionsschicht zu der teildurchlässigen Schicht zurückreflektiert werden. An der teildurchlässigen Schicht werden die Lichtstrahlen daraufhin entweder nach außen transmittiert oder wieder reflektiert, so dass in diesem Fall die Lichtstrahlen mehrfach zwischen der Reflexionsschicht und der teildurchlässigen Schicht hin- und herreflektiert werden. Somit haben die Lichtstrahlen, die durch die Dünnfilmschicht hindurchgetreten sind, einen längeren Weg zurückgelegt als die auf der Oberfläche der Dünnfilmschicht reflektierten Lichtstrahlen, so dass sie gegenüber diesen phasenverschoben sind, wenn sie mit ihnen interferieren. Treffen die auf die Dünnfilmschicht einfallenden Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Einfallswinkeln auf die Dünnfilmschicht auf, ist der im der Dünnfilmschicht zurückgelegte Weg der Lichtstrahlen unterschiedlich lang. Dieser Unterschied resultiert aus der durch den Einfallswinkel geänderten Wegdifferenz der mehrfach innerhalb der Dünnfilmschicht reflektierten Strahlen. Deshalb ist die Phasenlage der interferierenden Lichtstrahlen je nach Einfallswinkel unterschiedlich, so dass sich je nach Einfallswinkel unterschiedliche Farben oder Farbtöne des resultierenden, vom Beobachter wahrgenommenen Lichtstrahls ergeben, ein sogenannter Farbkippeffekt.If the generic security element viewed from the side of the partially transparent layer, the viewer perceives a certain color, which changes with change of the viewing angle. The cause of the color shift is an interference effect between the light rays reflected from the surface of the outer partially transmissive layer and the light rays which pass through the outer partially transmissive and middle dielectric layers and are reflected back from the reflection layer to the partially transmissive layer. The light beams are then either transmitted to the outside or reflected again at the partially transparent layer, so that in this case the light beams are repeatedly reflected back and forth between the reflection layer and the partially transparent layer. Thus, the light beams that have passed through the thin film layer have traveled a longer distance than the light beams reflected on the surface of the thin film layer, so that they are out of phase with each other when interfering with them. If the light rays incident on the thin-film layer strike the thin-film layer at different angles of incidence, the path of the light rays traversed in the thin-film layer is of different lengths. This difference results from the path difference of the beams reflected multiple times within the thin film layer due to the angle of incidence. Therefore, the phase angle of the interfering light beams is different depending on the angle of incidence, so that depending on the angle of incidence different colors or hues of the resulting, perceived by the observer light beam result, a so-called color shift effect.
Ein derartiges gattungsgemäßes Sicherheitselement wird aufgrund seiner Wirkungsweise auch als Dünnfilmschicht-Interferenzschicht-Aufbau oder als Color-Shift-Element bezeichnet.Due to its mode of operation, such a generic security element is also referred to as a thin-film layer interference layer structure or as a color shift element.
Zur Erzeugung von unterschiedlichen optisch variablen Effekten bei einem gattungsgemäßen Sicherheitselement in Aufsicht und in Durchsicht ist es beispielsweise aus der
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Sicherheitselement derart weiterzubilden, dass die Nachteile des Standes der Technik behoben und der Schutz gegenüber Fälschungen weiter erhöht wird.The invention is therefore the object of developing a generic security element such that the disadvantages of the prior art is eliminated and the protection against counterfeiting is further increased.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is solved by the features of the independent claims. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird die Reflexionsschicht des interferenzfähigen, mehrschichtigen Aufbaus durch eine Farbschicht oder einen weiteren mehrschichtigen Aufbau gebildet, wobei die Farbschicht und der mehrschichtige Aufbau derart ausgestaltet sind, dass sie in Auflicht einen metallischen Farbton und in Durchlicht einen bunten Farbton zeigen.According to the invention, the reflection layer of the interference-capable, multilayer structure is formed by a color layer or a further multilayer structure, wherein the color layer and the multilayer structure are configured such that they show a metallic hue in reflected light and a colorful hue in transmitted light.
Als Farbschicht mit einem metallischen Farbton wird im Sinne dieser Erfindung eine Farbschicht bezeichnet, die eine metallisch spiegelnde Oberfläche mit einem metallfarbenen Farbton aufweist, der bevorzugt golden bzw. goldfarben, silbern bzw. silberfarben oder bronzefarben ist.For the purposes of this invention, a color layer with a metallic hue is a color layer which has a metallically reflecting surface with a metal-colored hue, which is preferably golden or golden, silver or silver-colored or bronze-colored.
Als Farbschicht mit einem bunten Farbton wird im Sinne dieser Erfindung ein Farbschicht bezeichnet, die eine ein- oder mehrfarbige Oberfläche aufweist, bevorzugt eine einfarbig blaue, eine einfarbig grüne oder eine einfarbig rote.For the purposes of this invention, a color layer with a colored hue is a color layer which has a single- or multi-colored surface, preferably a monochrome blue, a monochrome green or a monochrome red.
Durchlicht liegt hierbei vor, wenn die Beleuchtung eines Gegenstands von der einen Seite und die Betrachtung von der anderen Seite erfolgt. Auflicht liegt vor, wenn die Beleuchtung und Betrachtung von derselben Seite eines Gegenstands aus erfolgen.Transmitted light is present when the illumination of an object takes place from one side and the viewing from the other side. Incident light is when the illumination and viewing are from the same side of an object.
Wird die Reflexionsschicht durch eine Farbschicht gebildet, dann enthält die Farbschicht plättchenförmige metallische Partikel, deren längste Kantenlänge 15 nm bis 1000 nm und deren Dicke 2 nm bis 100 nm beträgt, so dass die Farbschicht in Auflicht einen goldenen Farbton und in Durchlicht einen blauen Farbton zeigt. Bevorzugt weisen die plättchenförmigen metallischen Partikel eine längste Kantenlänge von 15 nm bis 600 nm und besonders bevorzugt 20 nm bis 500 nm auf und eine Dicke von 2 nm bis 40 nm und besonders bevorzugt 4 nm bis 30 nm auf. Eine derartige Farbschicht ist beispielsweise aus der
Wird die Reflexionsschicht hingegen durch einen weiteren mehrschichtigen Aufbau gebildet, dann weist der weitere mehrschichtige Aufbau mindestens zwei semitransparente Spiegelschichten und mindestens eine zwischen den mindestens zwei Spiegelschichten angeordnete dielektrische Schicht auf, wie er beispielsweise aus der
- • Aluminium oder einer Aluminium-Legierung, wobei die dielektrische Abstandsschicht mit einer Dicke h und einem Brechungsindex v die Relation 120 nm < h·v < 190 nm erfüllt oder
- • Silber oder einer Silber-Legierung, wobei die dielektrische Abstandsschicht mit einer Dicke h und einem Brechungsindex v die Relation 120 nm < h·v < 170 nm oder 340 nm < h·v < 400.
- Aluminum or an aluminum alloy, wherein the dielectric spacer layer having a thickness h and a refractive index v satisfies the relation 120 nm <hv <190 nm or
- Silver or a silver alloy, wherein the dielectric spacer layer with a thickness h and a refractive index v has the relation 120 nm <hv <170 nm or 340 nm <hv <400.
Weitere Ausführungsformen und konkrete Dickenangaben zu den verwendeten Schichten des weiteren mehrschichtigen Aufbaus sind aus der
Die Erfindung ersetzt somit die Reflexionsschicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Color-Shift-Elements durch eine Farbschicht mit plättchenförmigen metallischen Partikeln oder durch einen weiteren mehrschichtigen Aufbau aus mindestens zwei semitransparenten Spiegelschichten und mindestens einer zwischen den mindestens zwei Spiegelschichten angeordneten dielektrischen Schicht. In Auflicht zeigen sowohl die Farbschicht mit plättchenförmigen metallischen Partikeln als auch der weitere mehrschichtige Aufbau einen goldenen Farbton, reflektieren somit das einfallende Licht und wirken wie eine Reflexionsschicht. Damit zeigt das erfindungsgemäße Sicherheitselement in Auflicht den aus dem Stand der Technik bekannten Farbkippeffekt. In Durchlicht hingegen zeigen sowohl die Farbschicht mit plättchenförmigen metallischen Partikeln als auch der weitere mehrschichtige Aufbau einen blauen Farbton und reflektieren das einfallende Licht nicht oder nur unwesentlich. In Durchlicht zeigt das erfindungsgemäße Sicherheitselement somit einen blauen Farbton und keinen Farbkippeffekt.The invention thus replaces the reflection layer of a color shift element known from the prior art by a color layer with platelet-shaped metallic particles or by a further multilayer structure of at least two semitransparent mirror layers and at least one dielectric layer arranged between the at least two mirror layers. In reflected light, both the color layer with platelet-shaped metallic particles and the further multi-layered structure show a golden hue, thus reflecting the incident light and acting like a reflection layer. Thus, the security element according to the invention in reflected light shows the color-shifting effect known from the prior art. In transmitted light, however, both the color layer with platelet-shaped metallic particles and the further multi-layered structure show a blue hue and reflect the incident light not or only insignificantly. In transmitted light, the security element according to the invention thus shows a blue hue and no color shift effect.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass wenigstens eine der dielektrischen Schichten des interferenzfähigen, mehrschichtigen Aufbaus aus Silizium-Dioxid (SiO2) besteht. Die teildurchlässige Schicht des interferenzfähigen, mehrschichtigen Aufbaus besteht bevorzugt mindestens aus Chrom und/oder Nickel. Alternativ kann eine dielektrische Schicht aus einer transparenten Druckschicht bestehen, die eine konstante Dicke aufweist.According to a preferred embodiment, it is provided that at least one of the dielectric layers of the interference-capable, multilayer structure consists of silicon dioxide (SiO 2 ). The partially transparent layer of the interference-capable, multilayer structure preferably consists at least of chromium and / or nickel. Alternatively, a dielectric layer may consist of a transparent printing layer having a constant thickness.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Durchsichtssicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen, mit einem Träger und einem auf dem Träger aufgebrachten erfindungsgemäßen Sicherheitselement. Ein derartiger Träger ist insbesondere eine transparente oder transluzente Kunststofffolie.The invention further relates to a see-through security element for security papers, documents of value and the like, with a carrier and a security element according to the invention applied to the carrier. Such a carrier is in particular a transparent or translucent plastic film.
Besonders bevorzugt kann zwischen dem Sicherheitselement und dem Träger eine Lackschicht angeordnet sein, die bevorzugt aus einem Prägelack besteht. Ein derartiger Prägelack kann beispielsweise ein UV-Lack sein, d. h. ein Lack, der unter Einwirkung von ultraviolettem Licht aushärtet, oder ein thermoplastischer Prägelack. In diesen Prägelack werden bevorzugt diffraktive Strukturen, Hologramme oder Mikrospiegel geprägt. Die Dicke dieser Lackschicht beträgt 1 μm bis 12 μm, bevorzugt 2 μm bis 7 μm.Particularly preferably, a lacquer layer can be arranged between the security element and the carrier, which preferably consists of an embossing lacquer. Such an embossing lacquer may for example be a UV lacquer, d. H. a lacquer which cures under the action of ultraviolet light, or a thermoplastic embossing lacquer. Diffractive structures, holograms or micromirrors are preferably embossed in this embossing lacquer. The thickness of this lacquer layer is 1 μm to 12 μm, preferably 2 μm to 7 μm.
Transluzenz im Sinne dieser Erfindung bedeutet, dass ein Objekt, wie das Substrat oder die Kunststofffolie, auftreffendes Licht in einem bestimmten Anteil hindurchtreten lässt. Trifft Licht auf eine Seite des Objekts auf, wird ein bestimmter Anteil des Lichtes bis zu der anderen Seite des Objekts hindurchgelassen und tritt dort wieder aus. Je größer der prozentuale Anteil des hindurchtretenden Lichtes, bezogen auf das auftreffende Licht, ist, desto transluzenter ist das Objekt. Liegt der prozentuale Anteil bei mindestens 90%, d. h. lässt das Objekt das auftreffende Licht wie bei einem Fenster nahezu ungeschwächt hindurchtreten, wird das Objekt als transparent bezeichnet. Ein Objekt hingegen, das weniger als 10% und bevorzugt etwa 0% des auftreffenden Lichtes hindurchtreten lässt, d. h. bei dem der Anteil des hindurchtretenden Lichtes, bezogen auf das auftreffende Licht, gering oder nahe oder gleich Null ist, wird als opak oder als nicht lichtdurchlässig bezeichnet.Translucency in the sense of this invention means that an object, such as the substrate or the plastic film, can transmit incident light in a certain proportion. If light strikes one side of the object, a certain portion of the light is transmitted to the other side of the object and exits there again. The greater the percentage of transmitted light, with respect to the incident light, the more translucent the object is. If the percentage is at least 90%, d. H. If the object allows the incident light to pass through almost unchecked, as in the case of a window, the object is called transparent. An object, on the other hand, which transmits less than 10% and preferably about 0% of the incident light, d. H. where the amount of light passing through, with respect to the incident light, is low, close to or equal to zero, is said to be opaque or non-translucent.
Ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen besteht besonders bevorzugt aus einem Substrat aus Papier aus Baumwollfasern, wie es beispielsweise für Banknoten verwendet wird, oder aus anderen natürlichen Fasern oder aus Synthesefasern oder einer Mischung aus natürlichen und synthetischen Fasern, oder aus mindestens einer Kunststofffolie. Weiterhin bevorzugt besteht das Substrat aus einer Kombination aus mindestens zwei übereinander angeordneten und miteinander verbundenen unterschiedlichen Substraten, einem sogenannten Hybrid. Hierbei besteht das Substrat beispielsweise aus einer Kombination Kunststofffolie-Papier-Kunststofffolie, d. h. ein Substrat aus Papier wird auf jeder seiner beiden Seiten durch eine Kunststofffolie bedeckt, oder aus einer Kombination Papier-Kunststofffolie-Papier, d. h. ein Substrat aus einer Kunststofffolie wird auf jeder seiner beiden Seiten durch Papier bedeckt.A security paper, document of value or the like is particularly preferably made of a substrate made of paper from cotton fibers, as used for example for banknotes, or from other natural fibers or from synthetic fibers or a mixture of natural and synthetic fibers, or from at least one plastic film. Further preferably, the substrate consists of a combination of at least two superimposed and interconnected different substrates, a so-called hybrid. In this case, the substrate is made, for example a combination plastic film-paper plastic film, ie a paper substrate is covered on each of its two sides by a plastic film, or a combination of paper-plastic film paper, ie a substrate made of a plastic film is covered on each side by paper.
Angaben zum Gewicht des verwendeten Substrats sind beispielsweise in der Schrift
Sicherheitspapiere, Wertdokumente oder dergleichen, bei denen ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement verwendet werden kann, sind insbesondere Banknoten, Aktien, Anleihen, Urkunden, Gutscheine, Schecks, hochwertige Eintrittskarten, aber auch andere fälschungsgefährdete Papiere, wie Passe und sonstige Ausweisdokumente, sowie Karten, wie beispielsweise Kredit- oder Debitkarten, deren Kartenkörper mindestens eine Lage eines Sicherheitspapiers aufweist und auch Produktsicherungselemente, wie Etiketten, Siegel, Verpackungen und dergleichen.Security papers, documents of value or the like in which a security element according to the invention can be used are, in particular, banknotes, stocks, bonds, certificates, vouchers, checks, high-quality admission tickets, but also other counterfeit securities, such as passports and other identity documents, as well as cards, such as credit - or debit cards whose card body has at least one layer of security paper and also product securing elements, such as labels, seals, packaging and the like.
Die vereinfachte Benennung Wertdokument schließt alle oben genannten Materialien, Dokumente und Produktsicherungsmittel ein.The simplified term value document includes all the above materials, documents and product safeguards.
Die Begriffe „Vorderseite” oder „Rückseite” eines Substrats, Sicherheitspapiers oder Wertdokuments sind relative Begriffe, die auch als „die eine” und „die gegenüberliegende” Seite bezeichnet werden können und die den überwiegenden Anteil der Gesamtoberfläche des Substrats, Sicherheitspapiers oder Wertdokuments bilden. Ausdrücklich nicht umfasst mit diesen Begriffen sind die Seitenflächen eines Substrats, Sicherheitspapiers oder Wertdokuments, die bei einer Dicke eines Substrats oder Wertdokuments, die bei Kartenkörpern nur etwa einen Millimeter oder bei Banknoten nur Bruchteile eines Millimeters beträgt, verschwindend gering sind und üblicherweise nicht mit Sicherheitselementen oder Beschichtungen versehen werden bzw. werden können. Insbesondere können mit den Seitenflächen auch keine Durchsichtseffekte erzielt werden.The terms "front side" or "back side" of a substrate, security paper, or value document are relative terms, which may also be referred to as "the one" and "the opposite" sides, and which constitute the overwhelming portion of the overall surface of the substrate, security paper, or value document. Specifically, these terms do not include the side surfaces of a substrate, security paper, or value document which are negligibly small, and usually not with security elements, in a thickness of a substrate or value document which is only about a millimeter in card bodies or fractions of a millimeter in banknotes Coatings can be provided or can be. In particular, no see-through effects can be achieved with the side surfaces.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeigt das erfindungsgemäße Sicherheitselement einem Betrachter in Auflicht und in Durchlicht eine Information. Eine Information im Sinne dieser Erfindung ist eine musterförmig gestaltete und visuell wahrnehmbare Beschichtung. Diese kann beispielsweise eine graphische Abbildung, ein Bild, eine Zahl, ein Buchstabe, ein Text oder sonstige Zeichen bilden. Besonders bevorzugt besteht die Information dabei aus positiven und/oder negativen Motiven. Bei einem positiven Motiv wird hierbei ein Motivelement selbst auf das Substrat aufgebracht, wohingegen bei einem negativen Motiv der das Motivelement umgebende Bereich auf das Substrat aufgebracht wird. Ein positives Motiv ist beispielsweise ein in dunkler Farbe auf das helle Substrat aufgedruckter Buchstabe. Ein negatives Motiv ist beispielsweise eine in dunkler Farbe auf das Substrat aufgebrachte Fläche, die innerhalb der Fläche einen unbedruckten Bereich in Form eines Buchstabens aufweist.According to a preferred embodiment, the security element according to the invention shows an observer in incident light and in transmitted light information. Information in the sense of this invention is a pattern-shaped and visually perceptible coating. This can, for example, form a graphic image, an image, a number, a letter, a text or other characters. Particularly preferably, the information consists of positive and / or negative motives. In the case of a positive motif, in this case a motif element is itself applied to the substrate, whereas in the case of a negative motif the area surrounding the motif element is applied to the substrate. For example, a positive subject is a letter printed in dark color on the light substrate. A negative motif is, for example, a surface applied in a dark color to the substrate, which has an unprinted area in the form of a letter within the area.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, soweit dies von dem Schutzumfang der Ansprüche erfasst ist.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the specified combinations but also in other combinations, without departing from the scope of the present invention, insofar as this is covered by the scope of the claims.
Anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele und der ergänzenden Figuren werden die Vorteile der Erfindung erläutert. Die Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen dar, auf die jedoch die Erfindung in keinerlei Weise beschränkt sein soll. Des Weiteren sind die Darstellungen in den Figuren des besseren Verständnisses wegen stark schematisiert und spiegeln nicht die realen Gegebenheiten wieder. Insbesondere entsprechen die in den Figuren gezeigten Proportionen nicht den in der Realität vorliegenden Verhältnissen und dienen ausschließlich zur Verbesserung der Anschaulichkeit. Des Weiteren sind die in den folgenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Ausführungsformen der besseren Verständlichkeit wegen auf die wesentlichen Kerninformationen reduziert. Bei der praktischen Umsetzung können wesentlich komplexere Muster oder Bilder zur Anwendung kommen.Reference to the following embodiments and the additional figures, the advantages of the invention will be explained. The embodiments represent preferred embodiments, to which, however, the invention should not be limited in any way. Furthermore, the representations in the figures of the better understanding are highly schematized and do not reflect the realities. In particular, the proportions shown in the figures do not correspond to the conditions present in reality and serve exclusively to improve the clarity. Furthermore, the embodiments described in the following exemplary embodiments are reduced to the essential core information for the sake of clarity. In the practical implementation much more complex patterns or images can be used.
Im Einzelnen zeigen jeweils in Seitenansicht schematisch:In detail, each show in side view schematically:
Ein Betrachter
Ein Betrachter
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