DE102016109633A1 - Verfahren zur Herstellung einer Volumenhologrammfolie mit als Übertragungsabschnitte ausgebildeten Sicherheitselementen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Volumenhologrammfolie mit als Übertragungsabschnitte ausgebildeten Sicherheitselementen Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Ausbildung einer Volumenhologrammfolie (1f) mit Sicherheitselementen (1), die als Übertragungsabschnitt der Volumenhologrammfolie (1f) ausgebildet sind, wobei die Volumenhologrammfolie (1f) n übereinander angeordnete Volumenhologrammschichten (13) aufweist, beschrieben. Die Herstellung der Volumenhologrammfolie (1f) wird in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren mit folgenden Verfahrensschritten durchgeführt: a) Bereitstellen einer Trägerfolie (11) von einer Vorratsrolle (31); b) Aufbringen einer i-ten Photopolymerschicht (12) auf die Trägerfolie (11); c) Ausbildung eines i-ten Volumenhologramms in der Photopolymerschicht (12); d) Ausbilden einer i-ten Volumenhologrammschicht (13i) durch Härtung der i-ten Photopolymerschicht (12). e) n – 1-maliges Wiederholen der Prozessschritte b) bis e); f) Aufbringen einer Kleberschicht (16) auf die Hintergrundschicht (15); g) Aufspulen der Volumenhologrammfolie (1f) auf eine Aufwickelrolle (32).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Volumenhologrammfolie nach dem Gegenstand des Anspruchs 1.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zur Herstellung eines mit mehreren übereinander angeordneten Volumenhologrammschichten ausgebildeten Sicherheitselements, das für die Applikation auf ein Sicherheitsdokument vorgesehen ist, die mehreren Volumenhologrammschichten durch Beschichtung und Laserbelichtung separat herzustellen und dann diese Schichten miteinander zu laminieren.
  • Die US 2002/0174790 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements mit mehreren übereinander liegenden Volumenhologrammschichten, wobei die Volumenhologrammschichten in einem Zwischenprodukt nebeneinander liegend ausgebildet werden, aus dem Zwischenprodukt abgetrennt werden und danach zu einem Mehrschichtkörper laminiert werden.
  • Von Nachteil dabei ist, dass die Ausbildung einer hohen Registergenauigkeit der in dem Sicherheitselement übereinander angeordneten Volumenhologrammschichten nur mit einem vergleichsweise hohen technologischen Aufwand möglich ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Volumenhologrammfolie zu entwickeln.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Es wird ein Verfahren zur Ausbildung einer Volumenhologrammfolie mit Sicherheitselementen, die als Übertragungsabschnitt der Volumenhologrammfolie ausgebildet sind, beschrieben, wobei die Volumenhologrammfolie n übereinander angeordnete Volumenhologrammschichten aufweist, und wobei vorgeschlagen wird, dass die Herstellung der Volumenhologrammfolie in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren mit folgenden Verfahrensschritten durchgeführt wird:
    • a) Bereitstellen einer Trägerfolie von einer Vorratsrolle;
    • b) Aufbringen einer i-ten Photopolymerschicht auf die Trägerfolie;
    • c) Ausbildung eines i-ten Volumenhologramms in der Photopolymerschicht;
    • d) Ausbilden einer i-ten Volumenhologrammschicht durch Härtung der i-ten Photopolymerschicht.
    • e) n – 1-maliges Wiederholen der Prozessschritte b) bis d).
  • Bei der im Verfahrensschritt a) bereitgestellten Trägerfolie kann es sich um eine Polyesterfolie mit einer Dicke im Bereich von 5 µm bis 200 µm, bevorzugt im Bereich von 10 µm bis 30 µm, handeln.
  • In zwischen dem Verfahrensschritt a) und dem Verfahrensschritt b) angeordneten optionalen Verfahrensschritten können eine Ablöseschicht, die das Trennen der Trägerfolie von dem fertigen Sicherheitselement erleichtert, sowie eine Schutzschicht, die bei dem fertigen Sicherheitselement die oberste Schicht bildet, auf die Trägerfolie aufgebracht werden, wie weiter unten beschrieben.
  • Die Ablöseschicht kann in einer stromabwärts hinter der Vorratsrolle angeordneten ersten Fertigungsstation auf die Trägerfolie aufgebracht werden. Dazu kann das Material, das die Ablöseschicht bildet, zunächst in einer Beschichtungsvorrichtung in der Regel vollflächig durch Drucken, Sprühen oder Gießen auf die Trägerfolie aufgebracht werden. Die aufgebrachte Schicht wird in einer stromabwärts hinter der Beschichtungsvorrichtung angeordneten Trocknungs- und/oder Härtungsvorrichtung getrocknet und/oder gehärtet.
  • Die Schutzschicht kann in einer stromabwärts hinter der ersten Fertigungsstation angeordneten zweiten Fertigungsstation auf die Ablöseschicht aufgebracht werden. Dazu wird das Material, das die Schutzschicht bildet, zunächst in einer Beschichtungsvorrichtung in der Regel vollflächig durch Drucken, Sprühen oder Gießen aufgebracht. Die aufgebrachte Schutzschicht wird in einer stromabwärts hinter der Beschichtungsvorrichtung angeordneten Trocknungs- und/oder Härtungsvorrichtung getrocknet und/oder gehärtet.
  • Zur Ausbildung der Photopolymerschicht im Verfahrensschritt b) wird eine Photopolymerfolie von einer Vorratsrolle abgewickelt, zusammen mit der Trägerfolie zwischen Andruckwalzen hindurchgeführt und auf die Oberseite der Trägerfolie oder bei bereits beschichteter Trägerfolie auf die Oberseite der oben auf liegenden Schicht aufgepresst. Die Photopolymerfolie ist aus einem Photopolymer ausgebildet, das unter Einwirkung insbesondere von Laserstrahlung und/oder UV-Licht vernetzbar ist und dabei insbesondere seine optische Brechzahl ändern kann. Durch bereichsweises Vernetzen sind beispielsweise Volumenhologramme ausbildbar, wie weiter unten beschrieben. Die Photopolymerfolie kann eine Dicke im Bereich von 3 µm bis 100 µm aufweisen. Die Photopolymerfolie kann als selbsttragende Folie aus Photopolymermaterial, aber auch als Trägerfolie mit einer darauf aufgebrachten nicht selbsttragenden Photopolymerschicht ausgeführt sein. Es kann auch vorgesehen sein, zur Ausbildung der Photopolymerschicht Photopolymermaterial vollflächig oder partiell durch Drucken, Sprühen oder Gießen auf die Oberseite der Trägerfolie oder bei bereits beschichteter Trägerfolie auf die Oberseite der oben auf liegenden Schicht aufzubringen.
  • Im Verfahrensschritt c) wird die beschichtete Trägerfolie einer stromabwärts hinter der Beschichtungsvorrichtung angeordneten Belichtungsvorrichtung zugeführt. Die Belichtungsvorrichtung kann eine erste Belichtungsstation, aufweisend einen ersten Laser und einen ersten Modulator, eine optionale zweite Belichtungsstation, aufweisend einen zweiten Laser und einen zweiten Modulator, sowie optionale weitere Belichtungsstationen mit weiteren Lasern und Modulatoren, einen Volumenhologramm-Master sowie eine UV-Lichtquelle aufweisen.
  • Zur Aufzeichnung eines Volumenhologramms kann vorgesehen sein, die Photopolymerschicht mit kohärentem Licht des ersten Lasers und optional des zweiten Lasers und optionalen weiteren Lasern zu belichten und anschließend durch die UV-Lichtquelle zu bestrahlen. Bei der Aufzeichnung befindet sich die beschichtete Trägerfolie bevorzugt in direktem oder indirektem Kontakt mit dem unter der Trägerfolie angeordneten Volumenhologramm-Master. Dabei kann es vorgesehen sein, den Volumenhologramm-Master als ebenen Volumenhologramm-Master, insbesondere auf einer Platte, oder als gekrümmten Volumenhologramm-Master, insbesondere auf einer Mantelfläche einer Walze auszuführen. Die Laser sowie die in dem Strahlengang zwischen dem jeweiligen Laser und der Photopolymerschicht angeordneten Modulatoren und/oder ein den Einfallswinkel der Belichtungsstrahlen bestimmendes Ablenkelement werden entsprechend angesteuert, so dass der jeweilige, einen vorgegebenen Farbwert aufweisende Bildbereich mit einem Licht einer Belichtungswellenlänge und/oder mit unter einem Winkel auftreffendem Licht belichtet wird, welches eine Aufzeichnung eines Volumenhologramm-Bildbereichs mit dem vorgegebenen Farbwert und einem vorgegebenen Winkelbereich der Sichtbarkeit bewirkt. Dabei überlagern sich die einfallenden Belichtungsstrahlen mit den vom Volumenhologramm-Master reflektierten Belichtungsstrahlen. Durch diese Interferenz der Belichtungsstrahlen werden in dem Bildbereich innerhalb der Photopolymerschicht sogenannte Bragg-Ebenen ausgebildet. Diese Bragg-Ebenen sind lokale Veränderungen des Brechungsindex innerhalb der Photopolymerschicht, die optisch wirksam sind und dadurch das Volumenhologramm bilden.
  • Weiter ist es auch möglich, Belichtungsmasken in dem Strahlengang zwischen den Lasern und der Photopolymerschicht anzuordnen, welche die Lage und Ausformung der durch den jeweiligen Laser aufgezeichneten Bildbereiche bestimmen.
  • Im Verfahrensschritt d) wird die belichtete Photopolymerschicht unter der UV-Lichtquelle vorbeigeführt. Auf diese Weise wird die Photopolymerschicht in eine erste Volumenhologrammschicht umgewandelt.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Anzahl n übereinander angeordneter Volumenhologrammschichten zwei oder mehr beträgt. Vorzugsweise ist n zwischen 2 und 10, weiter bevorzugt zwischen 2 und 5 zu wählen.
  • Da das vorgeschlagene Verfahren als Rolle-zu-Rolle-Verfahren ausgebildet ist, entfallen Justierschritte, die zum registergenauen Laminieren von einzeln vorliegenden, in voneinander getrennten Prozessschritten hergestellten Volumenhologrammschichten und anderer, insbesondere optisch wirksamer Schichten eines aus laminierten Schichten ausgebildeten Sicherheitselements erforderlich sind. Erfindungsgemäß werden dabei die einzelnen Verfahrensschritte inline durchgeführt. Inline bedeutet dabei, dass keine Unterbrechung der Prozessschritte vorhanden ist und/oder keine voneinander entkoppelten Prozessschritte vorhanden sind.
  • Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens ist, dass alle von der Volumenhologrammfolie übertragenen Sicherheitselemente die gleiche Registergenauigkeit aufweisen. Damit ist ein gleichbleibend hoher Qualitätsstandard erreichbar.
  • Unter Register oder Passer bzw. Registergenauigkeit oder Passergenauigkeit ist eine Lagegenauigkeit zweier oder mehrerer Elemente und/oder Schichten relativ zueinander zu verstehen. Dabei soll sich die Registergenauigkeit innerhalb einer vorgegebenen Toleranz bewegen und dabei möglichst groß sein. Gleichzeitig ist die Registergenauigkeit von mehreren Elementen und/oder Schichten zueinander ein wichtiges Merkmal, um die Prozesssicherheit zu erhöhen. Die lagegenaue Positionierung kann dabei insbesondere mittels sensorischer, vorzugsweise optisch detektierbarer Passermarken oder Registermarken erfolgen. Diese Passermarken oder Registermarken können dabei entweder spezielle separate Elemente oder Bereiche oder Schichten darstellen oder selbst Teil der zu positionierenden Elemente oder Bereiche oder Schichten sein.
  • Von besonderem Vorteil ist es, dass durch die sukzessive Herstellung der mehrschichtigen Volumenhologrammfolie, aus der die Sicherheitselemente durch Transferieren einer Transferlage von einer Trägerfolie oder durch Laminieren auf das Sicherheitsdokument aufbringbar sind, unterschiedliche Belichtungsrichtungen und/oder unterschiedliche Belichtungswellenlängen eingesetzt werden können und dass dadurch unterschiedliche Raumrichtungen, in denen die Volumenhologramme beobachtet werden können, und unterschiedliche Motive und/oder Gestaltungen und/oder Farben der Volumenhologramme erreicht werden können.
  • Weiterhin wird es dadurch auch möglich, weitere Volumenhologramme und ggf. weitere Schichten registergenau bzw. passergenau zu vorhergehenden oder folgenden Volumenhologrammen zu erzeugen und aufeinander abzustimmen und anzuordnen. Insbesondere die hier beschriebene Inline-Herstellung ohne zwischengeschaltetes Aufwickeln der Volumenhologrammfolie ermöglicht dabei eine besonders genaue relative Ausrichtung der einzelnen Schichten zueinander.
  • Alternativ ist es auch möglich, die unterschiedlichen Volumenhologrammschichten durch aufeinanderfolgende Schritte in ein und derselben Vorrichtung „offline“ aufzubringen und dadurch die mehrschichtige Volumenhologrammfolie zu erzeugen. Das heißt, dass nach einem Durchgang die Volumenhologrammfolie aufgewickelt wird und für einen weiteren Durchgang in derselben Vorrichtung entsprechend wieder abgewickelt wird. Auch dabei ist eine Registrierung der Schichten zueinander möglich, aber die Genauigkeit ist geringer als in der oben beschriebenen vorteilhaften Inline-Herstellung.
  • Es kann auch vorgesehen sein, die unterschiedlichen Volumenhologrammschichten in mehreren Durchgängen auf das Sicherheitsdokument aufzubringen. So ist es beispielsweise möglich, in einem ersten Durchgang ein auf einer Vorratsrolle aufgewickeltes Folienhalbzeug bereitzustellen, aus dem in einem weiteren Durchgang oder in mehreren weiteren Durchgängen unterschiedliche Fertigprodukte herstellbar sind.
  • Es kann vorgesehen sein, dass im Verfahrensschritt b) die Photopolymerschicht durch Anpressen einer Photopolymerfolie aufgebracht wird, wobei die Photopolymerfolie auf einer Vorratsrolle bereitgestellt wird. Die Haftung der Photopolymerfolie auf der Trägerfolie kann beispielsweise durch Anpressen unter Temperatureinwirkung verbessert werden.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass im Verfahrensschritt b) die Photopolymerschicht vollflächig oder partiell durch Drucken, Sprühen oder Gießen aufgebracht wird.
  • Es kann vorgesehen sein, dass im Verfahrensschritt e) die Ausbildung des i-ten Volumenhologramms durch eine Laserbelichtung erfolgt, wie weiter oben ausführlich beschrieben.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass die i-te Photopolymerschicht zwischen dem Verfahrensschritt c) und dem Verfahrensschritt d) vorgehärtet wird und im Verfahrensschritt d) endgehärtet wird. Zur Endhärtung wird die beschichtete Trägerfolie einer stromabwärts hinter der Belichtungsvorrichtung angeordneten Härtungsvorrichtung zugeführt, um ein vollständiges Aushärten der Volumenhologrammschicht zu erreichen. Die Härtungsvorrichtung weist eine UV-Lampe auf.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung kann vorgesehen sein, dass auf die n-te Volumenhologrammschicht eine Hintergrundschicht aufgebracht wird. Die Hintergrundschicht kann in einer stromabwärts nachgeordneten Fertigungsstation auf die n-te Volumenhologrammschicht aufgebracht werden.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass auf die Hintergrundschicht eine Kleberschicht aufgebracht wird.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass auf die n-te Volumenhologrammschicht eine Kleberschicht aufgebracht wird.
  • Bei der Applikation eines aus der Volumenhologrammfolie abgetrennten Sicherheitselements auf ein Substrat bildet die Kleberschicht die unterste Schicht des als Mehrschichtkörper ausgebildeten Sicherheitselements.
  • In einem letzten Verfahrensschritt kann die Volumenhologrammfolie auf eine Aufwickelrolle aufgespult werden.
  • Die Volumenhologrammfolie kann als eine Transferfolie oder als eine Laminierfolie ausgebildet werden.
  • Es kann vorgesehen sein, dass zur Ausbildung der Volumenhologrammfolie zu einer Transferfolie vor dem Verfahrensschritt b) folgende weitere Verfahrensschritte ausgeführt werden:
    • – Aufbringen einer Trennschicht;
    • – Aufbringen einer Schutzschicht.
  • Die Trennschicht erleichtert das Ablösen des Sicherheitselements von der Trägerfolie. Die Schutzschicht bildet nach dem Ablösen des Sicherheitselements die oberste Schicht des Sicherheitselements und schützt dieses vor Umwelteinflüssen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass zur Ausbildung der Volumenhologrammfolie zu einer Laminierfolie vor dem Verfahrensschritt b) folgender weiterer Verfahrensschritt ausgeführt wird:
    • – Aufbringen einer Haftvermittlerschicht. Die Photopolymerschicht wird dann auf die Haftvermittlerschicht aufgebracht.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass nach dem Verfahrensschritt b) eine Zwischenschicht auf die Photopolymerschicht aufgebracht wird. Der Begriff Zwischenschicht wird hier und im Folgenden als Oberbegriff für eine oder mehrere Schichten verwendet, die unterschiedlich ausgebildet sein können und unterschiedliche Funktionen ausbilden können, wie folgend beschrieben.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Zwischenschicht als eine Barriereschicht oder eine Haftvermittlerschicht ausgebildet wird.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass die Zwischenschicht als eine dekorative Schicht ausgebildet wird.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass die Zwischenschicht als eine partielle Reflexionsschicht ausgebildet wird.
  • Es kann vorgesehen sein, dass vor dem Verfahrensschritt b) weitere Verfahrensschritte ausgeführt werden:
    • – Aufbringen einer ersten und einer zweiten Zwischenschicht auf die Trägerfolie, wobei die erste Zwischenschicht beispielsweise als Schutzschicht und die zweite Zwischenschicht als eine Replizierschicht ausgebildet wird;
    • – Abformen einer Mikrostruktur in die zweite Zwischenschicht;
    • – Aufbringen einer metallischen Schicht auf die Mikrostruktur;
    • – Aufbringen einer dritten Zwischenschicht.
  • Wenn bereits auf die Trägerschicht eine Ablöseschicht und/oder eine Schutzschicht oder eine Haftvermittlerschicht aufgebracht sind bzw. ist, dann werden die vorgenannten Zwischenschichten auf die jeweils oberste Schicht der beschichteten Trägerschicht aufgebracht.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Mikrostruktur als ein Blazegitter, ein lineares oder gekreuztes Sinusgitter oder eine isotrope oder anisotrope Mattstruktur ausgebildet werden. Weiter sind Kreuzgitter, Linsenstrukturen oder Kombinationsstrukturen aus oben genannten Strukturen möglich.
  • Die folgenden Unteransprüche sind auf die Ausbildung der Hintergrundschicht gerichtet. Die Hintergrundschicht kann als eine Schicht oder als ein aus mehreren Schichten gebildeter Mehrschichtkörper ausgebildet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Hintergrundschicht bereichsweise unterschiedlich ausgebildet ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Hintergrundschicht eine Farbschicht aus farbkonstanten Pigment- oder Farbmitteln aufweist. Die bei einem applizierten Sicherheitselement über der farbigen Hintergrundschicht angeordneten Volumenhologramme können dadurch beispielsweise in einem verbesserten Kontrast erscheinen, weil die Lichtreflexion gegenüber einer hellen, insbesondere einer weißen Hintergrundschicht reduziert ist. Weiter kann der Farbeindruck des Volumenhologramms durch die Farbe der darunter angeordneten Hintergrundschicht beeinflusst werden.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass die Hintergrundschicht eine optisch variable Farbschicht aufweist. Eine optisch variable Farbschicht, beispielsweise ein optisch variables Pigment (OVI, Optically variable Ink) und/oder ein Dünnfilmschichtsystem und/oder ein Flüssigkristallsystem, zeigt unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln unterschiedliche Farben. Diese Eigenschaft ist beispielsweise zur Ausbildung effektvoller Designs nutzbar.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass die Hintergrundschicht ein Dünnschichtelement aufweist. Während das Dünnschichtelement unter allen Betrachtungswinkeln farbig wahrgenommen wird, wobei die Farbe in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel und/oder Beleuchtungswinkel variiert, so können die Volumenhologramme der Volumenhologrammschichten nur in gewissen Winkelbereichen sichtbar sein. Unterscheidet sich die Farbe des Dünnschichtelements in einem gewissen Betrachtungswinkel von der Farbe des jeweiligen Volumenhologramms unter diesem Betrachtungswinkel, so wird der Farbeindruck des jeweiligen Volumenhologramms durch die Überlagerung mit der Farbe des im Hintergrund liegenden Dünnschichtelements verändert.
  • Das Dünnschichtelement kann eine teildurchlässige erste Reflexionsschicht, eine hochreflektierende zweite Reflexionsschicht und eine zwischen der ersten Reflexionsschicht und der zweiten Reflexionsschicht angeordnete transparente Abstandsschicht aufweisen.
  • Die Abstandsschicht kann mit einer Dicke im Bereich von 100 nm bis 1000 nm ausgebildet werden.
  • Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Hintergrundschicht eine Maskenschicht aufweist.
  • Die Maskenschicht kann als eine von einer Zwischenschicht überdeckte metallische Schicht ausgebildet werden, die vollflächig oder bereichsweise ausgebildet ist. Die metallische Schicht kann nach der Applikation des Sicherheitselements auf ein Sicherheitsdokument unterhalb der Volumenhologrammschichten angeordnet sein und bewirkt zum einen, dass die Oberfläche des Sicherheitsdokuments abgedeckt wird und dadurch die darüber liegenden Volumenhologramme nicht von der Farbe und Form eines etwaigen Drucks auf dem Sicherheitsdokument überlagert werden. Außerdem kann sich die Sichtbarkeit der Volumenhologramme in bestimmten Betrachtungssituationen und/oder Beleuchtungssituationen erhöhen, da die metallische Schicht beim Abkippen des Sicherheitsdokuments außerhalb des Spiegelreflexes dunkel wird.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass die Maskenschicht eine bereichsweise ausgebildete Farbschicht, eine erste Zwischenschicht, eine metallische Schicht und eine optionale zweite Zwischenschicht aufweist. Die Zwischenschichten können jeweils als Replizierschicht und/oder Barriereschicht und/oder Versiegelungsschicht und/oder eine Haftvermittlerschicht und/oder als eine dekorative Schicht und/oder als eine vollflächige oder partielle Reflexionsschicht ausgebildet sein.
  • In einer vorteilhaften Ausbildung der vorbeschriebenen Maskenschicht kann vorgesehen sein, dass die erste Zwischenschicht als eine Replizierschicht ausgebildet wird, dass in die erste Zwischenschicht eine Oberflächenmikrostruktur abgeformt wird, und dass auf die Oberflächenmikrostruktur eine metallische Schicht aufgebracht wird.
  • Die metallische Schicht kann vollflächig ausgebildet sein oder nur in Teilbereichen ausgebildet sein. Die metallische Schicht kann aus Aluminium, Kupfer, Gold, Silber, Chrom, Zinn oder einer Legierung dieser Materialien ausgebildet werden.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die metallische Schicht mit einer Dicke im Bereich von 0,1 nm bis 1000 nm, bevorzugt von 5 nm bis 100 nm, ausgebildet wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung kann vorgesehen sein, dass die Hintergrundschicht eine Absorptionsschicht aufweist. Die Absorptionsschicht kann vollflächig, aber auch nur in Teilbereichen ausgebildet sein. Die Absorptionsschicht kann beispielsweise als ein nicht durchstimmbares Fabry-Perot-Interferometer ausgebildet werden, das beispielsweise aus einer teildurchlässigen metallischen Spiegelschicht, z.B. aus Aluminium oder Silber, gefolgt von einer dünnen dielektrischen und transparenten Schicht und einer zweiten Spiegelschicht (Mehrfachinterferenzfilter) ausgebildet ist. Durch Wahl der Schichtdicke der dielektrischen Schicht kann die zu absorbierende Wellenlänge festgelegt werden. Die Absorptionsschicht kann nach der Applikation des Sicherheitselements auf ein Sicherheitsdokument unterhalb der Volumenhologrammschichten angeordnet sein und kann zum Einen bewirken, dass die Oberfläche des Sicherheitsdokuments abgedeckt wird und dadurch die darüber liegenden Volumenhologramme zumindest bereichsweise nicht von der Farbe und Form eines etwaigen Drucks auf dem Sicherheitsdokument überlagert werden. Außerdem kann sich die Sichtbarkeit der Volumenhologramme erhöhen, da die Absorptionsschicht das einfallende Licht zumindest in bestimmten Wellenlängenbereichen absorbiert.
  • Vorteilhafterweise kann die Absorptionsschicht als ein dielektrisches Filter ausgebildet werden. Das dielektrische Filter kann beispielsweise vier Filterschichten aufweisen.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass die Hintergrundschicht eine Fluoreszenzschicht aufweist. Die Fluoreszenzschicht kann vollflächig oder bereichsweise ausgebildet sein. Die Fluoreszenzschicht ist beispielsweise aus einem Lack aus in einem Thiophen-Benzoaxol-Derivat gelösten fluoreszierenden organischen und anorganischen Pigmenten gebildet. Die Fluoreszenzschicht wird mit den üblichen Druckverfahren, beispielsweise Tiefdruck, Siebdruck, Flexodruck, Tintenstrahldruck oder mit anderen Beschichtungsverfahren vollflächig oder partiell im Dekordruck aufgebracht. Die Schichtdicke beträgt nach dem Trocknen vorzugsweise zwischen 0,1 µm und 6 µm. Die Fluoreszenzschicht kann nach der Applikation des Sicherheitselements auf ein Sicherheitsdokument unterhalb der Volumenhologrammschichten angeordnet sein. Während die Fluoreszenzschicht bei Bestrahlung mit Tageslicht, bedingt durch die Eigenfarbe der fluoreszierenden Pigmente, in Grautönen erscheint, leuchtet sie bei Bestrahlung mit UV-Licht (Wellenlängen beispielsweise 365 nm oder 254 nm) farbig auf. Dadurch können die darüber liegenden Volumenhologramme besser sichtbar sein und/oder der Farbeindruck der Volumenhologramme kann durch die Überlagerung mit der Fluoreszenz verändert sein.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass die Hintergrundschicht eine Phosphoreszenzschicht aufweist. Die Phosphoreszenzschicht kann vollflächig oder bereichsweise ausgebildet sein. Die Phosphoreszenzschicht wird mit den üblichen Druckverfahren, beispielsweise Tiefdruck, Siebdruck, Flexodruck, Tintenstrahldruck oder mit anderen Beschichtungsverfahren vollflächig oder partiell im Dekordruck aufgebracht. Die Phosphoreszenzschicht kann nach der Applikation des Sicherheitselements auf ein Sicherheitsdokument unterhalb der Volumenhologrammschichten angeordnet sein. Während die Phosphoreszenzschicht bei Bestrahlung mit Tageslicht, bedingt durch die Eigenfarbe der phosphoreszierenden Pigmente, in Grautönen erscheint, leuchtet sie bei Bestrahlung mit UV-Licht farbig auf. Dadurch können die darüber liegenden Volumenhologramme besser sichtbar sein und/oder der Farbeindruck der Volumenhologramme kann durch die Überlagerung mit der Phosphoreszenz verändert sein. Dies ist von besonderem Interesse, weil die phosphoreszierenden Pigmente im Gegensatz zu fluoreszierenden Pigmenten eine bestimmte Zeit nachleuchten und dadurch die bessere Sichtbarkeit und/oder der veränderte Farbeindruck der Volumenhologramme für eine bestimmte Zeit nach der Beleuchtung mit UV-Licht erhalten bleibt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung kann vorgesehen sein, dass die Hintergrundschicht eine Mikrostrukturschicht aufweist.
  • Die Mikrostrukturschicht kann als eine Replizierschicht ausgebildet werden, wobei in die Replizierschicht eine Oberflächenmikrostruktur abgeformt wird und auf die Oberflächenmikrostruktur eine metallische Schicht aufgebracht wird.
  • De Oberflächenmikrostruktur kann als ein lineares oder gekreuztes Sinusgitter, als ein asymmetrisches Blazegitter, als eine isotrope oder anisotrope Mattstruktur oder als ein Oberflächenhologramm ausgebildet werden. Weiter sind Kreuzgitter, Linsenstrukturen oder Kombinationsstrukturen aus oben genannten möglich. Die metallische Schicht kann vollflächig ausgebildet sein oder nur in Teilbereichen ausgebildet sein. Die metallische Schicht kann vorzugsweise aus Aluminium, Kupfer, Gold, Silber, Chrom oder Zinn oder einer Legierung dieser Materialien bestehen und kann eine Dicke von 0,1 nm bis 1000 nm, bevorzugt eine Dicke von 5 nm bis 100 nm, aufweisen. Die Mikrostrukturschicht kann nach der Applikation des Sicherheitselements auf ein Sicherheitsdokument unterhalb der Volumenhologrammschichten angeordnet sein und kann zum Einen bewirken, dass die Oberfläche des Sicherheitsdokuments abgedeckt wird und dadurch die darüber liegenden Volumenhologramme nicht von der Farbe und Form eines etwaigen Druckbildes auf dem Sicherheitsdokument überlagert werden. Außerdem kann sich die Sichtbarkeit der Volumenhologramme erhöhen, da die metallische Schicht beim Abkippen des Sicherheitsdokuments außerhalb des Spiegelreflexes dunkel wird. Je nach Auslegung der verwendeten Hologramme können die in den Volumenhologrammschichten ausgebildeten Volumenhologramme sowie ein in der Mikrostrukturschicht ausgebildetes metallisiertes Oberflächenhologramm unter demselben Betrachtungswinkel oder unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln sichtbar sein.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Oberflächenmikrostruktur als ein Sinusgitter ausgebildet ist mit Perioden in einem Bereich von 0,2 µm bis 10 µm, bevorzugt in einem Bereich von 0,5 µm bis 2,0 µm, und Tiefen in einem Bereich von 30 nm bis 5000 nm, bevorzugt in einem Bereich von 100 nm bis 300 nm.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass auf die Oberflächenmikrostruktur eine HRI-Schicht mit hohem Brechungsindex aufgebracht wird. Die HRI-Schicht kann anstelle oder zusätzlich zu der metallischen Schicht aufgebracht werden. Es handelt sich um eine insbesondere transparente Schicht mit hohem Brechungsindex (HRI = High Refractive Index). Durch die HRI-Schicht wird die Oberfläche des Sicherheitsdokuments nicht abgedeckt und die insbesondere über der HRI-Schicht liegenden Volumenhologramme werden von der Farbe und Form (Motiv) eines etwaigen Druckbildes auf dem Sicherheitsdokument überlagert. Je nach Auslegung der verwendeten Hologramme können die in den Volumenhologrammschichten ausgebildeten Volumenhologramme sowie ein in der Oberflächenmikrostruktur ausgebildetes, mit der HRI-Schicht versehenes Oberflächenhologramm unter demselben Betrachtungswinkel und/oder unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln sichtbar sein.
  • Das von der vorbeschriebenen Volumenhologrammfolie ablösbare Sicherheitselement kann auf ein Sicherheitsdokument übertragen werden, bei dem es sich beispielsweise um ein Personaldokument, eine Banknote, eine Bankkarte oder ein sonstiges Kartendokument handeln kann.
  • Bei einem als Banknote oder Ausweisdokument ausgebildeten Sicherheitsdokument kann beispielsweise ein erstes streifenförmiges Sicherheitselement auf der Oberseite des Sicherheitsdokuments angeordnet sein und ein zweites Sicherheitselement in einem Fenster des Sicherheitsdokuments angeordnet sein. Das erste Sicherheitselement kann auch als nicht streifenförmiger Patch oder als das Sicherheitsdokument weitgehend vollflächig bedeckendes Overlay ausgebildet sein.
  • Das erste Sicherheitselement wird von der weiter oben beschriebenen Volumenhologrammfolie auf das Sicherheitsdokument übertragen. Wenn die Volumenhologrammfolie als Transferfolie ausgebildet ist, wird die Trägerfolie nach der Applikation der Transferlage auf das Sicherheitsdokument von der Transferlage abgelöst. Ist die Volumenhologrammfolie dagegen als Laminierfolie ausgebildet, so verbleibt die Trägerfolie nach der Applikation als oberste Schicht des Sicherheitselements auf dem Sicherheitsdokument.
  • Das Fenster kann beispielsweise als ein transparenter Bereich einer Polymer-Banknote ausgebildet sein oder als ein ausgestanztes Loch einer Papier-Banknote. Weiterhin kann es sich z.B. auch um einen transparenten Bereich in einer ID-Karte, z.B. aus Polycarbonat o.ä. handeln. Visuelle Merkmale in den transparenten Bereichen des Sicherheitsdokuments können unterschiedlich ausgebildet sein und sind in drei Gruppen einteilbar:
    • – Merkmale, die sichtbar sind in Reflexion, sichtbar bei Betrachtung der Vorderseite des Sicherheitsdokuments;
    • – Merkmale, die sichtbar sind in Reflexion, sichtbar bei Betrachtung der Rückseite des Sicherheitsdokuments;
    • – Merkmale, die sichtbar sind in Transmission, d.h. wenn das Sicherheitsdokument vor eine Lichtquelle gehalten wird.
  • Insbesondere die Kombination eines Merkmales, welches in Reflexion sichtbar ist mit einem Merkmal, welches nur in Transmission sichtbar ist, ergibt einen Überraschungseffekt für den Betrachter, da die Bedingungen für das Transmissionsmerkmal nur selten erfüllt sind, z.B. wenn eine Banknote gegen das Licht gehalten wird. So ist dieses Transmissionsmerkmal fast immer nicht sichtbar, nur in Transmission, gegen eine Lichtquelle betrachtet, erscheint eine Information (z.B. die Denomination der Banknote). Eine Kombinationsinformation ist ein visuell interessantes und zugleich sehr fälschungssicheres Merkmal.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
  • 1.1 bis 1.11 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ausbildung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Sicherheitselements in schematischen Schnittdarstellungen;
  • 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des in 1.1 bis 1.11 beschriebenen Verfahrens in schematischer Darstellung;
  • 3a ein erstes Ausführungsbeispiel einer Fertigungsstation in 2 in schematischer Darstellung;
  • 3b ein zweites Ausführungsbeispiel einer Fertigungsstation in 2 in schematischer Darstellung;
  • 4 ein zweites Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements;
  • 5 das Prinzip der additiven Farbmischung;
  • 6 eine erste schematische Darstellung zur Verdeutlichung, unter welchen Winkeln ein Volumenhologramm sichtbar ist;
  • 7 eine erste schematische Darstellung der geometrischen Gegebenheiten bei Betrachtung eines Volumenhologramms;
  • 8 eine zweite schematische Darstellung zur Verdeutlichung, unter welchen Winkeln ein Volumenhologramm sichtbar ist;
  • 9 eine zweite schematische Darstellung der geometrischen Gegebenheiten bei Betrachtung eines Volumenhologramms;
  • 10 ein erstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 11 ein zweites Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 12 ein drittes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 13 ein drittes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements;
  • 14 ein viertes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 15 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 16 ein sechstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 17 ein viertes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements;
  • 18 ein siebentes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 19 ein achtes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 20 ein neuntes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 21 ein fünftes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements;
  • 22 ein sechstes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements;
  • 23 ein siebentes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements;
  • 24 ein achtes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements;
  • 25 ein neuntes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements;
  • 26 ein zehntes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements;
  • 27 ein elftes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements;
  • 28 ein zwölftes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements;
  • 29 ein dreizehntes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements;
  • 30 ein vierzehntes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements;
  • 31 ein fünfzehntes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements;
  • 32 ein zehntes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 33 eine dritte schematische Darstellung der geometrischen Gegebenheiten bei Betrachtung eines Volumenhologramms;
  • 34 eine dritte schematische Darstellung zur Verdeutlichung, unter welchen Winkeln ein Volumenhologramm sichtbar ist;
  • 35 eine vierte schematische Darstellung zur Verdeutlichung, unter welchen Winkeln ein Volumenhologramm sichtbar ist;
  • 36 eine vierte schematische Darstellung der geometrischen Gegebenheiten bei Betrachtung eines Volumenhologramms;
  • 37 eine fünfte schematische Darstellung der geometrischen Gegebenheiten bei Betrachtung eines Volumenhologramms;
  • 38 eine sechste schematische Darstellung der geometrischen Gegebenheiten bei Betrachtung eines Volumenhologramms;
  • 39 eine fünfte schematische Darstellung zur Verdeutlichung, unter welchen Winkeln ein Volumenhologramm sichtbar ist;
  • 40 eine schematische Darstellung eines Transmissionsspektrums;
  • 41 eine siebente schematische Darstellung der geometrischen Gegebenheiten bei Betrachtung eines Volumenhologramms;
  • 42 ein Ausführungsbeispiel eines Oberflächenrelief-Masters in einer schematischen Schnittdarstellung;
  • 43 das Prinzip der Volumenhologrammherstellung
  • 44 ein elftes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 45 ein zwölftes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 46 ein dreizehntes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 47 ein vierzehntes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 48 ein fünfzehntes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 49 ein sechzehntes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 50 ein siebzehntes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 51 ein achtzehntes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 52 ein neunzehntes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 53 ein zwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 54 ein einundzwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 55 ein zweiundzwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 56 ein dreiundzwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 57 ein vierundzwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 58 ein fünfundzwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 59 ein sechsundzwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 60 ein siebenundzwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 61 ein achtundzwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments;
  • 62 ein neunundzwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement ausgebildeten Dokuments.
  • Die 1.1 bis 1.11 zeigen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Volumenhologrammfolie 1f, auf der Sicherheitselemente 1 fortlaufend angeordnet sind, in aufeinander folgenden Verfahrensschritten. In den 1.1 bis 1.11 ist jeweils das Sicherheitselement 1 bzw. ein Zwischenschritt des Sicherheitselements, das einen Abschnitt der Volumenhologrammfolie 1f bildet, dargestellt.
  • Die 2, 3a und 3b zeigen eine zur Ausführung des in 1.1 bis 1.11 beschriebenen Verfahrens vorgesehene Vorrichtung 2.
  • Die Vorrichtung 2 umfasst in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Vorratsrolle 31, eine erste Fertigungsstation 3a, eine zweite Fertigungsstation 3b, eine dritte Fertigungsstation 4a, eine vierte Fertigungsstation 4b, eine fünfte Fertigungsstation 5, eine sechste Fertigungsstation 6 und eine Aufwickelrolle 32.
  • In der ersten Fertigungsstation 3a wird wie weiter unten beschrieben, eine Ablöseschicht auf die Trägerfolie 11 aufgebracht. In der zweiten Fertigungsstation 3b wird auf die Ablöseschicht eine Schutzschicht aufgebracht. Es kann auch vorgesehen sein, die Ablöseschicht fortzulassen.
  • Die dritte Fertigungsstation 4a und die vierte Fertigungsstation 4b weisen in dem in 3a dargestellten ersten Ausführungsbeispiel jeweils eine Beschichtungsvorrichtung 41, eine Belichtungsvorrichtung 42 und eine Härtungsvorrichtung 43 auf.
  • Die Beschichtungsvorrichtung 41 weist eine Vorratsrolle 41v zur Aufnahme einer Photopolymerfolie 12f und Andruckwalzen 41w auf. Die Photopolymerfolie 12f kann als selbsttragende Folie aus Photopolymermaterial 12, aber auch als Trägerfolie mit einer darauf aufgebrachten nicht selbsttragenden Photopolymerschicht 12 ausgebildet sein. Die Photopolymerfolie 12f wird zwischen den Andruckwalzen 41w auf die beschichtete Trägerfolie 11 gepresst.
  • Die Belichtungsvorrichtung 42 umfasst einen ersten Laser 42la mit einem nachgeschalteten ersten Modulator 42ma, einen zweiten Laser 42lb mit einem nachgeschalteten zweiten Modulator 42mb, einen Volumenhologramm-Master 9 und eine UV-Lichtquelle 42u. Die beschichtete Trägerfolie 11 wird in der Belichtungsvorrichtung 42 zur Aufzeichnung eines Volumenhologramms in die Photopolymerschicht 12 mit kohärentem Licht des ersten Lasers 42la und des zweiten Lasers 42lb belichtet. Die Photopolymerschicht 12 befindet sich dabei in direkten oder indirekten Kontakt mit dem Volumenhologramm-Master 9, der als Oberflächenrelief und/oder als Volumenhologramm ausgebildet ist und in dem in 3a dargestellten Ausführungsbeispiel auf der Oberfläche einer plattenförmigen Unterlage angeordnet ist.
  • Stromabwärts hinter dem zweiten Laser 42lb ist die UV-Lichtquelle 42u angeordnet, wobei die unter der UV-Lichtquelle 42u vorbeigeführte Photopolymerschicht 12 zu einem Volumenhologrammschicht 13 entwickelt wird.
  • Die Volumenhologrammschicht 13 wird in der stromabwärts hinter der Belichtungsvorrichtung 42 angeordneten Härtungsvorrichtung 43 unter einer weiteren UV-Lichtquelle 42u vorbeigeführt und vollständig ausgehärtet.
  • 3b zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der dritten und der vierten Fertigungsstation. Die Fertigungsstationen 4a und 4b weisen jeweils eine erste Beschichtungsvorrichtung 41a, eine Belichtungsvorrichtung 42, eine erste Härtungsvorrichtung 43a, eine zweite Beschichtungsvorrichtung 41b und eine zweite Härtungsvorrichtung 43b auf.
  • Eine als ein Mehrschichtkörper mit einer Ablöseschicht 17t und einer Schutzschicht 17s ausgebildete Trägerfolie 11 wird der ersten Beschichtungsvorrichtung 41a zugeführt und mit einer Photopolymerschicht 12 beschichtet. Die Ablöseschicht 17t ist optional vorgesehen. Zur Ausbildung der Photopolymerschicht 12 wird vollflächig oder partiell ein Photopolymermaterial durch Drucken, Sprühen oder Gießen auf die Schutzschicht 17s der Trägerfolie 11 aufgetragen.
  • Die Belichtungsvorrichtung 42 ist stromabwärts hinter der ersten Beschichtungsvorrichtung 41a angeordnet. Die Belichtungsvorrichtung 42 umfasst einen ersten Laser 42la mit einem nachgeschalteten ersten Modulator 42ma, eine UV-Lichtquelle 42u sowie eine Belichtungswalze 42w, auf der die beschichtete Trägerfolie 11 geführt ist. Optional kann stromabwärts hinter dem ersten Laser 42la ein zweiter Laser 42lb mit einem nachgeschalteten zweiten Modulator 42mb angeordnet sein, wie in 3b dargestellt. Die beschichtete Trägerfolie 11 wird in der Belichtungsvorrichtung 42 zur Aufzeichnung eines Volumenhologramms in die Photopolymerschicht 12 mit kohärentem Licht des ersten Lasers 42la und des zweiten Lasers 42lb belichtet. Die Photopolymerschicht 12 befindet sich dabei in direkten oder indirekten Kontakt mit einem in 3b nicht dargestellten Volumenhologramm-Master, der als Oberflächenrelief und/oder als Volumenhologramm ausgebildet ist und in bzw. auf der Oberfläche der Belichtungswalze 42w angeordnet ist.
  • Stromabwärts hinter dem zweiten Laser 42lb ist die UV-Lichtquelle 42u angeordnet, wobei die unter der UV-Lichtquelle 42u vorbeigeführte Photopolymerschicht 12 zu einem Volumenhologrammschicht 13 entwickelt wird.
  • Die Volumenhologrammschicht 13 wird in der stromabwärts hinter der Belichtungsvorrichtung 42 angeordneten ersten Härtungsvorrichtung 43a unter einer UV-Lichtquelle 42u vorbeigeführt und vollständig ausgehärtet.
  • Die zweite Beschichtungsstation 41b ist stromabwärts hinter der Härtungsvorrichtung 43a angeordnet. In der zweiten Beschichtungsstation wird eine Zwischenschicht auf die als ein Mehrschichtkörper ausgebildete Trägerfolie 11 aufgebracht. Anschließend wird die Zwischenschicht mit einer UV-Lichtquelle 42u bestrahlt, um ein vollständiges Aushärten der Zwischenschicht zu erreichen. Alternativ kann auch vorgesehen sein, anstelle der UV-Lichtquelle 42u einen Trockner vorzusehen, wenn für die Zwischenschicht ein thermisch trocknender Lack eingesetzt wird.
  • 1.1 zeigt einen ersten Verfahrensschritt, bei dem eine auf der Vorratsrolle 31 (2) angeordnete Trägerfolie 11 bereitgestellt wird. Bei der Trägerfolie 11 kann es sich um eine Polyesterfolie mit einer Dicke im Bereich von 5 µm bis 200 µm, bevorzugt im Bereich von 10 µm bis 30 µm, handeln.
  • 1.2 zeigt einen zweiten Verfahrensschritt, bei dem in der stromabwärts hinter der Vorratsrolle 31 angeordneten ersten Fertigungsstation 3a eine Ablöseschicht 17t auf die Trägerfolie 11 aufgebracht wird. Dazu wird das Material, das die Ablöseschicht 17t bildet, zunächst in einer Beschichtungsvorrichtung in der Regel vollflächig durch Drucken, Sprühen oder Gießen auf die Trägerfolie 11 aufgebracht. Die aufgebrachte Schicht wird in einer stromabwärts hinter der Beschichtungsvorrichtung angeordneten Trocknungs- und/oder Härtungsvorrichtung getrocknet und/oder gehärtet. Bei der Ablöseschicht 17t handelt es sich um eine optionale Schicht.
  • 1.3 zeigt einen dritten Verfahrensschritt, bei dem in der stromabwärts hinter der ersten Fertigungsstation 3a angeordneten zweiten Fertigungsstation 3b eine Schutzschicht 17s auf die Ablöseschicht 17t aufgebracht wird. Dazu wird das Material, das die Schutzschicht 17s bildet, zunächst in einer Beschichtungsvorrichtung in der Regel vollflächig durch Drucken, Sprühen oder Gießen aufgebracht. Die aufgebrachte Schicht wird in einer stromabwärts hinter der Beschichtungsvorrichtung angeordneten Trocknungs- und/oder Härtungsvorrichtung getrocknet und/oder gehärtet.
  • 1.4 zeigt einen vierten Verfahrensschritt, bei dem in der stromabwärts angeordneten dritten Fertigungsstation 4a (2) eine Photopolymerschicht 12 auf die beschichtete Trägerfolie 11 aufgebracht wird. Zur Ausbildung der Photopolymerschicht 12 wird eine Photopolymerfolie 12f von der Vorratsrolle 41v abgewickelt, zusammen mit der Trägerfolie 11 zwischen den Andruckwalzen 41w hindurchgeführt und auf die Oberseite der beschichteten Trägerfolie 11 aufgepresst (3). Die Photopolymerfolie 12f ist aus einem Photopolymer ausgebildet, das unter Einwirkung insbesondere von Laserstrahlung und/oder UV-Licht vernetzbar ist und dabei insbesondere seine optische Brechzahl ändern kann. Durch bereichsweises Vernetzen sind beispielsweise Volumenhologramme ausbildbar, wie weiter unten beschrieben. Die Photopolymerfolie 12f weist eine Dicke im Bereich von 3 µm bis 100µm auf. Die Photopolymerfolie kann als selbsttragende Folie aus Photopolymermaterial, aber auch als Trägerfolie mit einer darauf aufgebrachten nicht selbsttragenden Photopolymerschicht ausgeführt sein. Es kann auch vorgesehen sein, zur Ausbildung der Photopolymerschicht 12 Photopolymermaterial vollflächig oder partiell durch Drucken, Sprühen oder Gießen auf die beschichtete Trägerfolie 11 aufzubringen.
  • Die 1.5 und 1.6 zeigen einen fünften Verfahrensschritt, in dem die beschichtete Trägerfolie 11 der stromabwärts hinter der Beschichtungsvorrichtung 41 angeordneten Belichtungsvorrichtung 42 zugeführt wird (2). Die Belichtungsvorrichtung 42 weist eine erste Belichtungsstation 42a auf, aufweisend einen ersten Laser 42la und einen ersten Modulator 42ma, eine optionale zweite Belichtungsstation 42b, aufweisend einen zweiten Laser 42lb und einen zweiten Modulator 42mb, sowie optionale weitere Belichtungsstationen mit weiteren Lasern und Modulatoren, einen Volumenhologramm-Master 9 sowie eine UV-Lichtquelle 42u (3a).
  • Zur Aufzeichnung eines Volumenhologramms wird die Photopolymerschicht 12 mit kohärentem Licht des ersten Lasers 42la und optional des zweiten Lasers 42lb und optionalen weiteren Lasern belichtet und anschließend durch die UV-Lichtquelle 42u bestrahlt. Bei der Aufzeichnung befindet sich die beschichtete Trägerfolie 11 bevorzugt in direktem oder indirektem Kontakt mit dem unter der Trägerfolie 11 angeordneten Volumenhologramm-Master 9. Dabei kann es vorgesehen sein, den Volumenhologramm-Master 9 als ebenen Volumenhologramm-Master 9, insbesondere auf einer Platte angeordnet, wie in 3a gezeigt, oder als gekrümmten Volumenhologramm-Master, insbesondere in oder auf einer Mantelfläche einer Walze angeordnet, auszuführen. Die Laser 42la und 42lb, sowie die in dem Strahlengang zwischen dem jeweiligen Laser und der Photopolymerschicht 12 angeordneten Modulatoren 42ma und 42mb und/oder ein den Einfallswinkel der Belichtungsstrahlen bestimmendes Ablenkelement (in 3a nicht dargestellt) werden entsprechend angesteuert, so dass der jeweilige, einen vorgegebenen Farbwert aufweisende Bildbereich mit einem Licht einer Belichtungswellenlänge und/oder mit unter einem Winkel auftreffendem Licht belichtet wird, welches eine Aufzeichnung eines Volumenhologramm-Bildbereichs mit dem vorgegebenen Farbwert und einem vorgegebenen Winkelbereich der Sichtbarkeit bewirkt. Dabei überlagern sich die einfallenden Belichtungsstrahlen mit den vom Volumenhologramm-Master 9 reflektierten Belichtungsstrahlen. Durch diese Interferenz der Belichtungsstrahlen werden in dem Bildbereich sogenannte Bragg-Ebenen ausgebildet. Diese Bragg-Ebenen sind lokale Veränderungen des Brechungsindex innerhalb der Photopolymerschicht 12, die optisch wirksam sind und dadurch das Volumenhologramm bilden.
  • Weiter ist es auch möglich, Belichtungsmasken in dem Strahlengang zwischen den Lasern 42la, 42lb und der Photopolymerschicht 12 anzuordnen, welche die Lage und Ausformung der durch den jeweiligen Laser 42la, 42lb aufgezeichneten Bildbereiche bestimmen. Sodann wird die belichtete Photopolymerschicht 12 unter der UV-Lichtquelle 42u vorbeigeführt. Auf diese Weise wird die Photopolymerschicht 12 in eine erste Volumenhologrammschicht 13a umgewandelt.
  • Die mit der optionalen Ablöseschicht 17t und/oder der optionalen Schutzschicht 17s und der ersten Volumenhologrammschicht 13a beschichtete Trägerfolie 11 wird der stromabwärts hinter der Belichtungsvorrichtung 42 angeordneten Härtungsvorrichtung 43 zugeführt, um ein vollständiges Aushärten der Volumenhologrammschicht 13a zu erreichen (2). Die Härtungsvorrichtung 43 weist eine UV-Lampe 42u auf (3a).
  • 1.7 zeigt einen sechsten Verfahrensschritt, der wie der weiter oben in 1.4 beschriebene vierte Verfahrensschritt ausgebildet ist, mit dem Unterschied, dass in der stromabwärts hinter der dritten Fertigungsstation 4a angeordneten vierten Fertigungsstation 4b (2) eine weitere Photopolymerschicht 12 auf die erste Volumenhologrammschicht 13a aufgebracht wird.
  • Die 1.8 und 1.9 zeigen einen siebenten Verfahrensschritt, in dem analog zum weiter oben in 1.5 und 1.6 beschriebenen fünften Verfahrensschritt eine zweite Volumenhologrammschicht 13b ausgebildet wird, die auf der ersten Volumenhologrammschicht 13a angeordnet ist.
  • Zur Ausbildung weiterer n Volumenhologrammschichten können der sechste und siebente Verfahrensschritt n-mal wiederholt werden.
  • 1.10 zeigt einen achten Verfahrensschritt, in dem in der stromabwärts hinter der vierten Fertigungsstation 4b angeordneten fünften Fertigungsstation 5 (2) eine Hintergrundschicht 15 auf die zweite Volumenhologrammschicht 13b aufgebracht wird. Die Hintergrundschicht 15 kann als eine Farbschicht ausgebildet sein, die mit den üblichen Druckverfahren, beispielsweise Tiefdruck, Siebdruck, Flexodruck, Tintenstrahldruck oder mit anderen Beschichtungsverfahren vollflächig oder partiell im Dekordruck aufgebracht wird.
  • 1.11 zeigt einen neunten Verfahrensschritt, in dem in der stromabwärts hinter der fünften Fertigungsstation 5 angeordneten sechsten Fertigungsstation 6 (2) eine Kleberschicht 16 auf die Hintergrundschicht 15 aufgebracht wird.
  • Damit ist der Herstellungsprozess einer Volumenhologrammfolie mit einem ersten Ausführungsbeispiels des Sicherheitselements 1 abgeschlossen. Die Volumenhologrammfolie 1f wird nach dem elften Verfahrensschritt der stromabwärts hinter der sechsten Fertigungsstation 6 angeordneten Aufwickelrolle 32 zugeführt (2). Bei der Applikation des Sicherheitselements 1 auf ein Substrat bildet die Kleberschicht 16 die unterste Schicht des als Mehrschichtkörper ausgebildeten Sicherheitselements 1.
  • Von besonderem Vorteil ist es, dass durch die sukzessive Herstellung der mehrschichtigen Volumenhologrammfolie 1f, aus der die Sicherheitselemente 1 durch Transferieren einer Transferlage von einer Trägerfolie oder durch Laminieren auf das Sicherheitsdokument aufbringbar sind, unterschiedliche Belichtungsrichtungen und/oder unterschiedliche Belichtungswellenlängen eingesetzt werden können und dass dadurch unterschiedliche Raumrichtungen, in denen ein Volumenhologramm beobachtet werden kann und/oder unterschiedliche Farben der Volumenhologramme erreicht werden können. Beispielsweise ist es dadurch möglich, dass das Volumenhologramm der ersten Volumenhologrammschicht 13a in Laufrichtung der Volumenhologrammfolie 1f in Rot sichtbar ist, während das Volumenhologramm der zweiten Volumenhologrammschicht 13b quer zur Laufrichtung der Volumenhologrammfolie 1f in Grün sichtbar ist.
  • Weiterhin wird es dadurch auch möglich, weitere Volumenhologramme und ggf. weitere Schichten registergenau bzw. passergenau zu vorhergehenden Volumenhologrammen zu erzeugen und aufeinander abzustimmen und anzuordnen. Insbesondere die hier beschriebene Inline-Herstellung ohne zwischengeschaltetes Aufwickeln der Volumenhologrammfolie 1f ermöglicht dabei eine besonders genaue relative Ausrichtung (Passergenauigkeit, Registergenauigkeit) der einzelnen Schichten zueinander.
  • Alternativ ist es auch möglich, die unterschiedlichen Volumenhologrammschichten durch aufeinanderfolgende Schritte in ein und derselben Vorrichtung „offline“ aufzubringen und dadurch die mehrschichtige Volumenhologrammfolie 1f zu erzeugen. Das heißt, dass nach einem Durchgang die Volumenhologrammfolie 1f aufgewickelt wird und für einen weiteren Durchgang in derselben Vorrichtung entsprechend wieder abgewickelt wird. Auch dabei ist eine Registrierung der Schichten zueinander möglich, aber die Genauigkeit ist geringer als in der oben beschriebenen vorteilhaften Inline-Herstellung.
  • 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements 1, das wie das 1.11 dargestellte erste Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements ausgebildet ist, mit dem Unterschied, dass das Sicherheitselement 1 zusätzlich Zwischenschichten aufweist:
    • – eine erste Zwischenschicht 17a ist auf der Schutzschicht 17s angeordnet;
    • – eine zweite Zwischenschicht 17b ist auf der ersten Volumenhologrammschicht 13a angeordnet;
    • – eine dritte Zwischenschicht 17c ist auf der zweiten Volumenhologrammschicht 13b angeordnet.
  • Es kann vorgesehen sein, das Sicherheitselement 1 mit der ersten Zwischenschicht 17a und/oder mit der zweiten Zwischenschicht 17b und/oder mit der dritten Zwischenschicht 17c auszubilden.
  • Die Zwischenschichten 17a, 17b, 17c können beispielsweise als funktionelle Schichten, wie Barriereschichten und/oder Haftvermittlerschichten und/oder als dekorative Schichten, wie z.B. Farbschichten und/oder als vollflächige oder partielle Reflexionsschichten ausgebildet sein.
  • Die vorgenannten Farbschichten können beispielsweise aus farbkonstanten Pigmenten und/oder Farbstoffen und/oder aus optisch variablen Farben (OVI = Optically Variable Ink) und/oder als lumineszierende und/oder phosphoreszierende Farbschicht ausgebildet sein.
  • Die Reflexionsschicht kann vollflächig oder partiell als Metallschicht und/oder HRI-Schicht ausgebildet sein.
  • Die Zwischenschichten 17a, 17b, 17c können als Endlosmotiv und/oder als Einzelbilder ausgebildet sein. Weiter können so komplementäre Motive, Interlacing, Überlappungen, Multiple Patch ausgebildet werden.
  • Bei der Betrachtung des applizierten Sicherheitselements 1 können unterschiedliche optische Effekte auftreten. Während die Hintergrundschicht 15 unter allen Betrachtungswinkeln in derselben Farbe wahrgenommen wird, sind die in den Volumenhologrammschichten 13a und 13b ausgebildeten optisch variablen Volumenhologramme nur in gewissen Winkelbereichen sichtbar. Unterscheidet sich die Farbe der Hintergrundschicht 15 von den Farben der Volumenhologramme, so kann der Farbeindruck des jeweiligen Volumenhologramms durch die Überlagerung mit der Farbe der Hintergrundschicht verändert sein.
  • Tabelle 1 zeigt einige Möglichkeiten. Beispielsweise erscheint ein grünes Volumenhologramm, das in der Volumenhologrammschicht 13a oder 13b ausgebildet ist, auf einer violetten Hintergrundschicht 15 in einer blaugrünen bis türkisen Farbe. Auf einer rosa gefärbten Hintergrundschicht 15 erscheint es dagegen Ocker.
    Nr. Farbe des Volumenhologramms Farbe der Hintergrundschicht Resultierender Farbeindruck
    1 Grün Violett Blaugrün-Türkis
    2 Grün Hellgelb Zitronengelb
    3 Grün Rosa Ocker
    4 Grün Rot Orange
    5 Rot Violett Pink
    6 Rot Grün Orange
    7 Rot Gelb Helles Orange
    8 Rot Pink Dunkles Rosa
    Tabelle 1
  • 5 zeigt das Prinzip der additiven Farbmischung, das auf verschiedenfarbige Volumenhologrammschichten, die übereinander angeordnet sind und/oder auf die Überlagerung nebeneinander angeordneter, verschiedenfarbiger, gerasterter oder gepixelter Volumenhologrammbereiche anwendbar ist.
  • Beim RGB-Farbmodell (RGB = Rot, Grün, Blau) werden sämtliche Farben des RGB-Farbraumes aus den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau additiv zusammengesetzt. Man verwendet also nur drei Grundfarben, um durch deren Mischung alle weiteren Farben zu erzeugen. Mischt man Rot und Grün in gleichem Verhältnis, so erhält man Gelb; Rot und Blau ergibt Magenta; Blau und Grün ergibt Cyan. Mischt man alle drei Grundfarben, so erhält man Weiß. Die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau bezeichnet man auch als Primärfarben. Die Farben, die durch Mischung der Primärfarben entstehen, werden auch als Mischfarben bezeichnet.
  • Da sich die Mischfarben immer durch additive Überlagerung mehrerer Primärfarben ergeben, sind die Mischfarben stets heller als die Grundfarben. Beispiel: Gelb entsteht durch die Überlagerung von Rot und Grün. Gelb ist deshalb heller als Rot oder Grün, es entsteht schließlich durch die Intensität zweier gleichzeitig Licht reflektierender Flächenbereiche bzw. Schichten. Immer, wenn die drei Primärfarben mit nahezu gleicher Intensität überlagert werden, also z.B. 30% Rot, 30% Grün und 30% Blau, entsteht ein nahezu grauer Farbton. Auf einer Grauskala von 0% bis 100% entspricht 0% einem reinen Schwarz, d.h. die RGB-Werte sind jeweils Null, 100% entspricht hellem Weiß, d.h. die RGB-Werte sind jeweils maximal. Dazwischen befinden sich Grauwerte, die auch als unbunte Farben bezeichnet werden. Je genauer die Intensitäten der drei Primärfarben dabei übereinstimmen, desto unbunter ist die erreichte Mischfarbe, weil in dieser Mischfarbe keine der drei Primärfarben besonders heraussticht.
  • Die beschriebene Farbmischung funktioniert für viele Fälle auch noch in zufriedenstellender Weise, wenn man lediglich zwei Grundfarben verwendet, beispielsweise nur Rot und Blau oder nur Rot und Grün. Es werden dabei zwar keine unbunten Mischfarben erzeugt, aber die resultierende optische Wirkung kann einen nahezu unbunten Eindruck auf das menschliche Auge erwecken.
  • Für die Definition der Wellenlängenbereiche der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau gibt es verschiedene Ansätze in der Literatur. Typische Werte hierfür sind beispielsweise:
    Rot: im Bereich von 630 nm bis 700 nm
    Grün: im Bereich von 490 nm bis 560 nm
    Blau: im Bereich von 450 nm bis 490 nm
  • Eine gängige internationale Definition ist z.B. für Rot eine Wellenlänge von 700 nm, für Grün 546 nm und für Blau 436 nm.
  • 6 zeigt das Prinzip der additiven Farbmischung bei zwei übereinanderliegenden, verschiedenfarbigen Volumenhologrammschichten. In dem in 6 dargestellten Diagramm bezeichnet die x-Achse Winkel γ, unter denen ein Volumenhologramm sichtbar ist, die y-Achse die Intensität einer Farbe des Volumenhologramms. Wenn die Volumenhologramme so ausgebildet sind, dass das erste Volumenhologramm in einer ersten Volumenhologrammschicht mit einer Farbe F1 unter einem Winkel γ1 sichtbar wird und gleichzeitig das zweite Volumenhologramm in einer darüber oder darunter liegenden zweiten Volumenhologrammschicht mit einer Farbe F2 unter demselben oder einem sehr ähnlichen Winkel sichtbar wird, dann überlagern sich die Farben F1 und F2 der Volumenhologramme derart, dass ein Volumenhologramm mit der Mischfarbe der Farben F1 und F2 unter dem Winkel γ1 sichtbar wird.
  • 7 zeigt eine schematische Darstellung der geometrischen Gegebenheiten bei Betrachtung eines Volumenhologramms. Ein auf einem Dokument 18 angeordnetes Sicherheitselement 1 weist eine zweite Volumenhologrammschicht 13b mit einem zweiten Volumenhologramm und einer Farbe F2, eine zweite Zwischenschicht 17b, eine erste Volumenhologrammschicht 13a mit einem ersten Volumenhologramm und einer Farbe F1, eine erste Zwischenschicht 17a und eine Schutzschicht 17s auf. Das Sicherheitselement 1 ist mit der Kleberschicht 16 auf dem Dokument 18 aufgebracht und von der Schutzschicht 17s überdeckt. Das Sicherheitselement 1 wird von einer Lichtquelle 7, die idealerweise weißes Licht abstrahlt, beleuchtet. Die Farben F1 und F2 überlagern sich im Auge eines Betrachters 8 zu einer Mischfarbe. Beispielsweise kann durch Überlagerung eines roten und eines grünen Volumenhologramms ein gelber Farbeindruck erzeugt werden. Es ist aber auch möglich, beispielsweise durch Überlagerung eines blauen und eines gelben Volumenhologramms ein achromatisches weißes oder ein graues Volumenhologramm zu erzeugen. Tabelle 2 zeigt einige Möglichkeiten, die sich bei der Überlagerung zweier Volumenhologrammschichten ergeben.
    Nr. Farbe des ersten Volumenhologramms Farbe des zweiten Volumenhologramms Resultierender Farbeindruck
    1 Rot Grün Gelb
    2 Grün Rot Gelb
    3 Rot Blau Magenta
    4 Blau Rot Magenta
    5 Grün Blau Cyan
    6 Blau Grün Cyan
    7 Blau Gelb Weiß bzw. Grau
    8 Gelb Blau Weiß bzw. Grau
    Tabelle 2
  • Gleiches gilt für die Überlagerung nebeneinander angeordneter, verschiedenfarbiger, gerasterter oder gepixelter Volumenhologrammbereiche. Sind beispielsweise grüne und rote Volumenhologrammbereiche ineinander gerastert und nebeneinander angeordnet, so entsteht ein gelber Farbeindruck.
  • 8 zeigt das Prinzip der Farbmischung bei drei übereinanderliegenden, verschiedenfarbigen Volumenhologrammschichten. Wenn die Volumenhologramme so ausgebildet sind, dass das erste Volumenhologramm in einer ersten Volumenhologrammschicht mit einer Farbe F1 unter einem Winkel γ1 sichtbar wird, dass gleichzeitig das zweite Volumenhologramm in einer zweiten Volumenhologrammschicht mit einer Farbe F2 unter demselben oder einem sehr ähnlichen Winkel sichtbar wird, und dass gleichzeitig das dritte Volumenhologramm in einer dritten Volumenhologrammschicht mit einer Farbe F3 unter demselben oder einem sehr ähnlichen Winkel sichtbar wird, dann überlagern sich die Farben F1 bis F3 derart, dass ein Volumenhologramm mit einer Mischfarbe unter dem Winkel γ1 sichtbar wird.
  • 9 zeigt eine schematische Darstellung der geometrischen Gegebenheiten bei Betrachtung eines Sicherheitselements, das wie in 8 beschrieben ausgebildet ist. Ein Sicherheitselement 1 ist wie das in 7 beschriebene Sicherheitselement ausgebildet, mit dem Unterschied, dass das Sicherheitselement 1 eine dritte Volumenhologrammschicht 13c mit einem dritten Volumenhologramm und einer Farbe F3 sowie eine dritte Zwischenschicht 17c, die zwischen der auf dem Dokument 18 angeordneten dritten Volumenhologrammschicht 13c und der zweiten Volumenhologrammschicht 13b angeordnet ist, aufweist. Die Farben F1 bis F3, überlagern sich im Auge des Betrachters 8 zu einer Mischfarbe, wie in 8 dargestellt. Beispielsweise kann durch Überlagerung eines roten, eines grünen und eines blauen Volumenhologramms in den verschiedenen Volumenhologrammschichten ein grauer oder ein weißer Farbeindruck erzeugt werden. Gleiches gilt für die Überlagerung nebeneinander angeordneter, verschiedenfarbiger, gerasterter oder gepixelter Volumenhologrammbereiche. Sind beispielsweise rote, grüne und blaue Volumenhologrammbereiche gerastert nebeneinander angeordnet, so entsteht ein achromatischer, insbesondere grauer oder ein weißer Farbeindruck.
  • Durch gerasterte Ausgestaltung der Volumenhologrammschichten 13a bis 13c ist es prinzipiell möglich, ein gerastertes Echtfarbenbild, beispielsweise ein True-Color-Motiv, wie ein Portrait, zu erzeugen.
  • Die folgenden 10 bis 12 zeigen Ausführungsbeispiele eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments 18. Das Dokument 18 weist eine Längsachse al auf, die mit der Längserstreckung des Dokuments 18 fluchtet und eine Querachse aq auf, die mit der Quererstreckung des Dokuments 18 fluchtet. Bei dem Dokument 18 kann es sich beispielsweise um eine Bankkarte, eine Kreditkarte, eine Ausweiskarte oder eine Banknote handeln.
  • Das streifenförmige Sicherheitselement 1 ist auf der Oberseite des Dokuments 18 angeordnet. Die Hintergrundschicht 15 des Sicherheitselements 1 ist mit einer Farbe F1 ausgebildet, die durch eine Schraffur angedeutet ist. Im unteren Abschnitt der Figuren ist das Dokument 18 so dargestellt, wie es bei senkrechter Betrachtung in Querlage erscheint. Im oberen Abschnitt der Figuren ist das Dokument 18 perspektivisch in einer gekippten Lage dargestellt, die es nach einer Kippung um die Längsachse al einnimmt. Die Kippung ist durch einen Richtungspfeil verdeutlicht.
  • 10 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Dokuments 18, das mit einem Sicherheitselement 1, wie in 1.9 und 4 beschrieben, ausgebildet ist.
  • Bei senkrechter Betrachtung des Dokuments 18 ist ein erstes Volumenhologramm mit einem ersten Motiv 14a (beispielsweise der Buchstabe „A“) und einer Farbe F2 in einer ersten Position sichtbar, das in der ersten Volumenhologrammschicht 13a ausgebildet ist, Kippt man das Dokument 18 um die Längsachse al, so wird in einem bestimmten Kippwinkel ein zweites Volumenhologramm mit einem zweiten Motiv 14b (beispielsweise der Buchstabe „B“) und einer Farbe F3 in einer zweiten Position sichtbar. Das zweite Volumenhologramm kann in der ersten Volumenhologrammschicht 13a oder in der zweiten Volumenhologrammschicht 13b ausgebildet sein. Ist die Farbe F1 der Hintergrundschicht 15 beispielsweise ein helles Gelb, so erscheint ein grünes erstes Volumenhologramm vor dieser Hintergrundfarbe zitronengelb, während ein rotes zweites Volumenhologramm in einem hellen Orange erscheint. Die Farbe F2 und die Farbe F3 können auch gleich sein.
  • 11 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Dokuments 18. Das Dokument 18 ist wie das in 10 beschriebene Dokument ausgebildet, mit dem Unterschied, dass das erste Volumenhologramm bei Kippung des Dokuments 18 seine Farbe wechselt, das Motiv aber beibehalten wird.
  • Das erste Volumenhologramm, das in der ersten Volumenhologrammschicht 13a oder in der zweiten Volumenhologrammschicht 13b ausgebildet sein kann, ist bei senkrechter Betrachtung in einer Farbe F2, beispielsweise in Rot, sichtbar. Kippt man das Dokument 18, so ist in einem bestimmten Kippwinkel das erste Volumenhologramm in einer Farbe F3, beispielsweise in Grün, sichtbar. Dieser Farbeindruck wird durch die Farbe F1 der Hintergrundschicht 15 verändert. Es wird eine Mischfarbe gebildet, wie weiter oben in 5 näher erläutert. Ist die Farbe F1 der Hintergrundschicht 15 beispielsweise ein helles Gelb, so erscheint das erste Volumenhologramm vor dieser Hintergrundfarbe in einem hellen Orange. Kippt man das Dokument 18, so erscheint das erste Volumenhologramm in Zitronengelb.
  • 12 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Dokuments 18. Das Dokument 18 ist wie das in 10 beschriebene Dokument ausgebildet, mit dem Unterschied, dass es unter drei unterschiedlichen Kippwinkeln einen unterschiedlichen optischen Effekt zeigt.
  • Ein in der ersten Volumenhologrammschicht 13a ausgebildetes erstes Volumenhologramm mit einem ersten Motiv 14a und einer Farbe F2 ist bei senkrechter Betrachtung des Dokuments 18 in einer ersten Position sichtbar. Kippt man das Dokument 18 um einen ersten Kippwinkel, so ist ein zweites Volumenhologramm mit einem zweiten Motiv 14b und einer Farbe F3 in einer zweiten Position sichtbar. Das zweite Volumenhologramm kann in der ersten Volumenhologrammschicht 13a oder in der zweiten Volumenhologrammschicht 14b ausgebildet sein. Kippt man das Dokument 18 um einen zweiten Kippwinkel, der größer als der erste Kippwinkel ist, so ist ein drittes Volumenhologramm mit einem dritten Motiv 14c und einer Farbe F4 in einer dritten Position sichtbar. Das dritte Volumenhologramm kann in der ersten Volumenhologrammschicht 13a, in der zweiten Volumenhologrammschicht 13b oder in einer dritten Volumenhologrammschicht 13c ausgebildet sein. Ist die Farbe F1 der Hintergrundschicht 15 beispielsweise ein helles Gelb, so erscheint ein grünes erstes Volumenhologramm vor dieser Hintergrundfarbe F1 in Zitronengelb, während ein rotes zweites Volumenhologramm in einem hellen Orange und ein blaues drittes Volumenhologramm in Grün erscheint. Die Farben F1 bis F3 der drei Volumenhologramme können wie in dem in 12 dargestellten Ausführungsbeispiel auch gleich sein.
  • 13 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements 1. Das Sicherheitselement 1 ist wie das weiter oben in 4 beschriebene Sicherheitselement ausgebildet, mit dem Unterschied, dass die Hintergrundschicht als eine optisch variable Farbschicht 15o ausgebildet ist, und dass zwischen der optisch variablen Farbschicht 15o und der Kleberschicht 16 eine vierte Zwischenschicht 17d angeordnet ist. Eine optisch variable Farbschicht ist eine spezielle gedruckte Farbschicht, die in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel die Farbe ändert. Sie enthält beispielsweise optisch variable Pigmente, die eine Farbverschiebung bei einer Variation des Betrachtungswinkels erzeugen. Die optisch variable Farbschicht 15o erscheint beispielsweise bei senkrechter Betrachtung in einer Farbe F1, z.B. Purpurrot, und erscheint bei schräger Betrachtung in einer Farbe F2, z.B. Olivgrün oder Braun.
  • Die Zwischenschicht 17d kann wie die Zwischenschichten 17a, 17b, 17c beispielsweise als funktionelle Schicht, wie eine Barriereschicht und/oder eine Haftvermittlerschicht und/oder als eine dekorative Schicht, wie z.B. eine Farbschicht und/oder als eine vollflächige oder partielle Reflexionsschicht ausgebildet sein.
  • Während die optisch variable Farbschicht 15o unter allen Betrachtungswinkeln wahrgenommen wird, wobei die Farbe in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel variiert, sind die in den Volumenhologrammschichten 13a und 13b ausgebildeten Volumenhologramme nur in gewissen Winkelbereichen sichtbar. Unterscheidet sich die Farbe der optisch variablen Farbschicht 15o in einem gewissen Betrachtungswinkel von der Farbe des jeweiligen Volumenhologramms unter diesem Betrachtungswinkel, so wird der Farbeindruck des jeweiligen Volumenhologramms durch die Überlagerung mit der Farbe der im Hintergrund liegenden optisch variablen Farbschicht 15o verändert. Dadurch, dass die Farbe der optisch variablen Farbschicht 15o in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel variiert, wird es möglich, die Farbeindrücke der unterschiedlichen Volumenhologrammschichten unterschiedlich zu verändern.
  • Die 14 bis 16 zeigen Ausführungsbeispiele eines Dokuments 18, das mit dem in 13 beschriebenen Sicherheitselement ausgebildet ist.
  • 14 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel des Dokuments 18.
  • Ein in der ersten Volumenhologrammschicht 13a ausgebildetes erstes Volumenhologramm mit einem ersten Motiv 14a und einer Farbe F1 ist bei senkrechter Betrachtung in einer ersten Position sichtbar. Kippt man das Dokument 18 um seine Längsachse, so ist in einem bestimmten Kippwinkel ein zweites Volumenhologramm mit einem zweiten Motiv 14b und einer Farbe F2 in einer zweiten Position sichtbar. Das zweite Volumenhologramm kann in der ersten Volumenhologrammschicht 13a oder in der zweiten Volumenhologrammschicht 13b ausgebildet sein. Die Farbe der optisch variablen Farbschicht 15o wechselt beim Kippen des Dokuments 18 von einer Farbe F3 zu einer Farbe F4. Ist die bei senkrechter Betrachtung des Dokuments 18 wahrnehmbare Farbe F4 der optisch variablen Farbschicht 15o beispielsweise Lila, so erscheint ein grünes erstes Volumenhologramm in Türkis. Ist die bei Kippung des Dokuments 18 wahrnehmbare Farbe F4 der optisch variablen Farbschicht 15o beispielsweise Grün oder Olivgrün, so erscheint ein rotes zweites Volumenhologramm in Orange. Beide Volumenhologramme können auch dieselbe Farbe F1, F2 aufweisen.
  • 15 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel des Dokuments 18. Das Dokument 18 ist wie das in 14 beschriebene Dokument ausgebildet, mit dem Unterschied, dass das erste Volumenhologramm bei Kippung des Dokuments 18 seine Farbe wechselt.
  • Ein in der ersten Volumenhologrammschicht 13 oder in der zweiten Volumenhologrammschicht 14 ausgebildetes erstes Volumenhologramm erscheint bei senkrechter Betrachtung in einer Farbe F1, beispielsweise Grün. Kippt man das Dokument 18, so ist in einem bestimmten Kippwinkel das erste Volumenhologramm in einer Farbe F2 sichtbar, beispielsweise Rot. Ist die Farbe F3 der optisch variablen Farbschicht 15o bei senkrechter Betrachtung beispielsweise Lila, so erscheint das bei senkrechter Betrachtung grüne erste Volumenhologramm in Türkis. Ist die Farbe F4 der optisch variablen Farbschicht 15o im abgekippten Zustand Grün oder Olivgrün, so erscheint das im abgekippten Zustand rote erste Volumenhologramm in Orange.
  • 16 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel des Dokuments 18. Das Dokument 18 ist wie das in 14 beschriebene Dokument ausgebildet, mit dem Unterschied, dass es unter drei unterschiedlichen Kippwinkeln einen unterschiedlichen optischen Effekt zeigt.
  • Ein in der ersten Volumenhologrammschicht 13a ausgebildetes erstes Volumenhologramm mit einem ersten Motiv 14a und einer Farbe F1 ist bei senkrechter Betrachtungsweise in einer ersten Position sichtbar. Kippt man das Dokument 18 um seine Längsachse, so wird in einem bestimmten Kippwinkel ein zweites Volumenhologramm mit einem zweiten Motiv 14b und einer Farbe F2 in einer zweiten Position sichtbar. Das zweite Volumenhologramm kann in der ersten Volumenhologrammschicht 13a oder in der zweiten Volumenhologrammschicht 13b ausgebildet sein. Kippt man das Dokument 18 weiter, so ist in einem größeren Kippwinkel ein drittes Volumenhologramm mit einem dritten Motiv 14c und einer Farbe F3 in einer dritten Position sichtbar. Das dritte Volumenhologramm kann in der ersten Volumenhologrammschicht 13a, in der zweiten Volumenhologrammschicht 13b oder in einer dritten Volumenhologrammschicht ausgebildet sein. Die Volumenhologramme können dieselbe Farbe, wie in 16 dargestellt, aufweisen, sie können aber auch unterschiedliche Farben aufweisen. Ist eine Farbe F4 der optisch variablen Farbschicht 15o bei senkrechter Betrachtung beispielsweise Lila, so erscheint ein grünes erstes Volumenhologramm in Türkis. Beim Abkippen um einen bestimmten Winkel erscheint die optisch variable Farbschicht 15o in einer Farbe F5, beispielsweise Braun. Dadurch erscheint beispielsweise ein grünes zweites Volumenhologramm in Ocker. Ist eine Farbe F6 der optisch variablen Farbschicht 15o im stark abgekippten Zustand dagegen Grün oder Olivgrün, so erscheint ein rotes drittes Volumenhologramm in Orange.
  • 17 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements. Ein Sicherheitselement 1 ist wie das weiter oben in 13 beschriebene Sicherheitselement ausgebildet, mit dem Unterschied, dass die Hintergrundschicht nicht als optisch variable Farbschicht, sondern als ein Dünnschichtelement 15d ausgebildet ist. Das Dünnschichtelement 15d weist eine teildurchlässige erste Reflexionsschicht 19ra, eine hochreflektierende zweite Reflexionsschicht 19rb und eine zwischen der ersten Reflexionsschicht 19ra und der zweiten Reflexionsschicht 19rb angeordnete transparente Abstandsschicht 19a auf. Die Dicke der Abstandsschicht 19a liegt im Bereich der halben Wellenlänge des sichtbaren Lichts, also im Bereich von 200 bis 500 nm. Ein solches Dünnfilmelement weist einen betrachtungs- und/oder beleuchtungswinkelabhängigen Farbwechseleffekt auf.
  • Während das optisch variable Dünnschichtelement 15d unter den meisten Betrachtungswinkeln und/oder Beleuchtungswinkeln farbig wahrgenommen wird, wobei die Farbe in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel und/oder Beleuchtungswinkel variiert, so sind die optisch variablen Volumenhologramme der Volumenhologrammschichten 13a und 13b nur in gewissen Winkelbereichen sichtbar. Unterscheidet sich die Farbe des Dünnschichtelements 15d in einem gewissen Betrachtungswinkel von der Farbe des jeweiligen Volumenhologramms unter diesem Betrachtungswinkel, so wird der Farbeindruck des jeweiligen Volumenhologramms durch die Überlagerung mit der Farbe des im Hintergrund liegenden Dünnschichtelements 15d verändert. Dadurch, dass die Farbe des Dünnschichtelements 15d in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel variiert, wird es möglich, unterschiedliche Farbeindrücke der Volumenhologrammschichten 13a, 13b in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel und/oder Beleuchtungswinkel zu erhalten.
  • Die 18 bis 20 zeigen Dokumente, die mit dem vorstehend beschriebenen Sicherheitselement ausgebildet sind.
  • 18 zeigt ein siebentes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments 18.
  • Ein in einer ersten Volumenhologrammschicht 13a ausgebildetes erstes Volumenhologramm mit einem ersten Motiv 14a und einer Farbe F1 ist bei senkrechter Betrachtung des Dokuments 18 in einer ersten Position sichtbar. Kippt man das Dokument 18 um seine Längsachse, ist in einem bestimmten Kippwinkel ein zweites Volumenhologramm mit einem zweiten Motiv 14b und einer Farbe F2 in einer zweiten Position sichtbar. Das zweite Volumenhologramm kann in der ersten Volumenhologrammschicht 13a oder in der zweiten Volumenhologrammschicht 13b angeordnet sein.
  • Erscheint das Dünnschichtelement 15d bei senkrechter Betrachtung in einer Farbe F3, beispielsweise Lila, so erscheint ein grünes erstes Volumenhologramm in Türkis. Erscheint das Dünnschichtelement 15d im abgekippten Zustand dagegen in einer Farbe F4, beispielsweise in Grün oder in Olivgrün, so erscheint ein rotes zweites Volumenhologramm in Orange. Die beiden Volumenhologramme können auch dieselbe Farbe aufweisen.
  • 19 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments 18. Das Dokument 18 ist wie das in 18 beschriebene Dokument ausgebildet, mit dem Unterschied, dass das erste Volumenhologramm bei Kippung des Dokuments 18 seine Farbe wechselt.
  • Das erste Volumenhologramm, das in der ersten Volumenhologrammschicht 13a oder in der zweiten Volumenhologrammschicht 13b ausgebildet ist, ist bei senkrechter Betrachtung des Dokuments 18 in einer Farbe F1, beispielsweise in Grün, sichtbar. Kippt man das Dokument 18 um seine Längsachse, so ist in einem bestimmten Kippwinkel das erste Volumenhologramm in einer Farbe F2, beispielsweise in Rot, sichtbar. Ist die Farbe F3 des Dünnschichtelements 15d bei senkrechter Betrachtung beispielsweise Lila, so erscheint das bei senkrechter Betrachtung grüne erste Volumenhologramm in Türkis. Ist die Farbe F4 des Dünnschichtelements 15d im abgekippten Zustand dagegen Grün oder Olivgrün, so erscheint das im abgekippten Zustand rote erste Volumenhologramm in Orange.
  • 20 zeigt ein neuntes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments 18. Das Dokument 18 ist wie das in 18 beschriebene Dokument ausgebildet, mit dem Unterschied, dass es in drei unterschiedlichen Kippwinkeln unterschiedliche optische Effekte zeigt.
  • Ein erstes Volumenhologramm mit einem ersten Motiv 14a und einer Farbe F1, das in der ersten Volumenhologrammschicht 13a ausgebildet ist, ist bei senkrechter Betrachtung des Dokuments 18 in einer ersten Position sichtbar. Kippt man das Dokument 18, so ist in einem bestimmten Kippwinkel ein zweites Volumenhologramm mit einem zweiten Motiv 14b und einer Farbe F2 in einer zweiten Position sichtbar. Das zweite Volumenhologramm kann in der ersten Volumenhologrammschicht 13a oder in der zweiten Volumenhologrammschicht 13b ausgebildet sein. Kippt man das Dokument 18 weiter, so ist in einem größeren Kippwinkel ein drittes Volumenhologramm mit einem dritten Motiv 14c und einer Farbe F3 in einer dritten Position sichtbar. Das dritte Volumenhologramm kann in der ersten Volumenhologrammschicht 13a, in der zweiten Volumenhologrammschicht 13b oder in einer dritten Volumenhologrammschicht 13c ausgebildet sein. Die drei Volumenhologramme können dieselbe Farbe, wie in 20 dargestellt, aufweisen, sie können aber auch unterschiedliche Farben aufweisen. Ist die Farbe F4 des Dünnschichtelements 15d bei senkrechter Betrachtung beispielsweise Lila, so erscheint ein grünes erstes Volumenhologramm in Türkis. Beim Abkippen um einen bestimmten Winkel erscheint das Dünnschichtelement 15d in einer Farbe F5, beispielsweise in Braun. Dadurch erscheint beispielsweise ein grünes zweites Volumenhologramm in Ocker. Ist die Farbe F6 des Dünnschichtelements 15d im stark abgekippten Zustand dagegen Grün oder Olivgrün, so erscheint ein rotes drittes Volumenhologramm in Orange.
  • 21 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements. Ein Sicherheitselement 1 ist wie das weiter oben in 17 beschriebene Sicherheitselement ausgebildet, mit dem Unterschied, dass die Hintergrundschicht eine Maskenschicht 15m aufweist, die eine mit einer vierten Zwischenschicht 17d hinterlegte metallische Schicht 20 aufweist.
  • Die metallische Schicht 20 kann vollflächig oder, wie in 21 dargestellt, nur in Teilbereichen ausgebildet sein. Die metallische Schicht 20 besteht vorzugsweise aus Aluminium, Kupfer, Gold, Silber, Chrom, Zinn oder einer Legierung dieser Materialien und weist eine Dicke von 0,1 nm bis 1000 nm, bevorzugt von 5 nm bis 100 nm, auf.
  • Zur Herstellung einer partiellen metallischen Schicht 20 wird die optionale dritte Zwischenschicht 17c oder die zweite Volumenhologrammschicht 13b vorzugsweise vollflächig mit einem Metall oder einer metallischen Legierung beschichtet und sodann das Metall oder die metallische Legierung nachträglich bereichsweise wieder entfernt, beispielsweise durch Positiv/Negativätzen oder mittels Ablation. Weiter ist es auch möglich, dass die metallische Schicht 20 lediglich bereichsweise und unter Umständen musterförmig auf die optionale dritte Zwischenschicht 17c oder die zweite Volumenhologrammschicht 13b aufgebracht wird, beispielsweise mittels Bedampfungsmasken.
  • Die metallische Schicht 20 ist nach der Applikation des Sicherheitselements 1 auf ein Dokument unterhalb der Volumenhologrammschichten 13a und 13b angeordnet und kann zum Einen bewirken, dass die Oberfläche des Dokuments abgedeckt wird und dadurch die darüber liegenden Volumenhologramme nicht von der Farbe und Form eines etwaigen Drucks auf dem Dokument überlagert werden. Außerdem kann sich die Sichtbarkeit der Volumenhologramme erhöhen, da die metallische Schicht 20 beim Abkippen des Dokuments 18 außerhalb des Spiegelreflexes dunkel wird.
  • 22 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements. Ein Sicherheitselement 1 ist wie das in 17 beschriebene Sicherheitselement ausgebildet, mit dem Unterschied, dass die Hintergrundschicht als eine Absorptionsschicht 15a ausgebildet ist. Die Absorptionsschicht 15a ist in 22 als ein dielektrisches Filter aus vier Schichten ausgebildet, aufweisend eine erste Filterschicht 21a, eine zweite Filterschicht 21b, eine dritte Filterschicht 21c und eine vierte Filterschicht 21d. In dem in 22 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Kleberschicht 16 und der Absorptionsschicht 15a eine vierte Zwischenschicht 17d angeordnet.
  • Die Absorptionsschicht 15a kann vollflächig oder auch nur in Teilbereichen ausgebildet sein. Im klassischen Sinne sind dies zum einen nicht durchstimmbare Fabry-Perot-Interferometer, die beispielsweise aus einer teildurchlässigen metallischen Spiegelschicht (z.B. aus Aluminium oder Silber), gefolgt von einer dünnen dielektrischen und transparenten Schicht und einer zweiten Spiegelschicht (Mehrfachinterferenzfilter) bestehen. Durch die Schichtdicke der dielektrischen Schicht legt man fest, welche Wellenlängen absorbiert werden. Daneben gibt es zunehmend aufwändigere Interferenzfilter, die ohne Reflexionsschichten allein aus dielektrischen (nichtmetallischen) Schichten aufgebaut sind, sogenannte dielektrische Filter. Dabei wechseln sich in der Regel Schichten aus zwei unterschiedlichen transparenten Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex ab, wobei eine unterschiedliche Dicke von Schicht zu Schicht erforderlich sein kann. Es gibt auch Fälle, in denen mehr als zwei Materialien zum Einsatz kommen. Die Dicken der einzelnen Schichten liegen dabei zwischen etwa 10 und 1000 nm. Die Anzahl der Schichten kann je nach Anforderungen an den Filter zwischen einigen wenigen und mehreren hundert liegen. Als Materialien werden beispielsweise SiO2, ZnS oder TiO2 verwendet, die unterschiedliche Brechungsindices aufweisen.
  • Zur Herstellung einer partiellen Absorptionsschicht wird die Absorptionsschicht 15a vorzugsweise vollflächig auf die optionale dritte Zwischenschicht 17c oder die zweite Volumenhologrammschicht 13b aufgebracht und sodann die Absorptionsschicht 15a nachträglich bereichsweise wieder entfernt, beispielsweise durch Positiv/Negativätzen oder mittels Ablation. Weiter ist es auch möglich, dass die Absorptionsschicht 15a lediglich bereichsweise und unter Umständen musterförmig auf die optionale dritte Zwischenschicht 17c oder die zweite Volumenhologrammschicht 13b aufgebracht wird, beispielsweise mittels Masken.
  • Die Absorptionsschicht 15a ist nach der Applikation des Sicherheitselements 1 auf ein Dokument unterhalb der Volumenhologrammschichten 13a und 13b angeordnet und kann zum Einen bewirken, dass die Oberfläche des Dokuments abgedeckt wird und dadurch die darüber liegenden Volumenhologramme zumindest bereichsweise nicht von der Farbe und Form eines etwaigen Drucks auf dem Dokument überlagert werden. Außerdem kann sich die Sichtbarkeit der Volumenhologramme erhöhen, da die Absorptionsschicht 21 das einfallende Licht zumindest in bestimmten Wellenlängenbereichen absorbiert.
  • 23 zeigt ein siebentes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements. Ein Sicherheitselement 1 ist wie das in 17 beschriebene Sicherheitselement ausgebildet, mit dem Unterschied, dass die Hintergrundschicht als eine Mikrostrukturschicht 15s ausgebildet ist, die eine als eine Replizierschicht ausgebildete dritte Zwischenschicht 17c und eine auf einer Oberflächenmikrostruktur der Zwischenschicht 17c aufgebrachte metallische Schicht 20 aufweist.
  • Die als Replizierschicht ausgebildete dritte Zwischenschicht 17c kann aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet sein, in dessen Oberseite Bereiche mit einer Oberflächenmikrostruktur ausgebildet sind. Die Oberflächenmikrostruktur kann beispielsweise als ein lineares oder gekreuztes Sinusgitter, ein asymmetrisches Blazegitter, eine isotrope oder anisotrope Mattstruktur, eine Linsenstruktur oder Kombinationen aus obigen Strukturen oder als ein Oberflächenhologramm ausgebildet sein. Die Sinusgitter weisen Perioden in einem Bereich von 0,2 µm bis 10 µm, bevorzugt in einem Bereich von 0,5 µm bis 2,0 µm, und Tiefen in einem Bereich von 30 nm bis 5000 nm, bevorzugt in einem Bereich von 80 nm bis 300 nm, auf.
  • Die metallische Schicht 20 kann vollflächig, wie in 23 dargestellt, oder nur in Teilbereichen ausgebildet sein. Die metallische Schicht 20 besteht vorzugsweise aus Aluminium, Kupfer, Gold, Silber, Chrom, Zinn oder einer Legierung dieser Materialien und weist eine Dicke von 0,1 nm bis 1000 nm, bevorzugt von 5 nm bis 100 nm, auf. Zur Herstellung einer partiellen metallischen Schicht 20 wird die dritte Zwischenschicht 17c vorzugsweise vollflächig mit einem Metall oder einer metallischen Legierung beschichtet und sodann das Metall oder die metallische Legierung nachträglich bereichsweise wieder entfernt, beispielsweise durch Positiv/Negativätzen oder mittels Ablation. Weiter ist es auch möglich, dass die metallische Schicht 20 lediglich bereichsweise und unter Umständen musterförmig auf die dritte Zwischenschicht 17c aufgebracht wird, beispielsweise mittels Bedampfungsmasken.
  • Die Mikrostrukturschicht 15s ist nach der Applikation des Sicherheitselements 1 auf ein Dokument unterhalb der Volumenhologrammschichten 13a und 13b angeordnet und bewirkt zum einen, dass die Oberfläche des Dokuments abgedeckt wird und dadurch die darüber liegenden Volumenhologramme zumindest in den metallisierten Bereichen nicht von der Farbe und Form eines etwaigen Druckbildes auf dem Dokument überlagert werden. Außerdem erhöht sich die Sichtbarkeit der Volumenhologramme, da die metallische Schicht 20 beim Abkippen des Dokuments außerhalb des Spiegelreflexes dunkel wird.
  • Je nach Auslegung der verwendeten Hologramme werden die in den Volumenhologrammschichten 13a und 13b ausgebildeten Volumenhologramme sowie ein in der Mikrostrukturschicht 15s ausgebildetes metallisiertes Oberflächenhologramm beim selben Betrachtungswinkel oder aber in unterschiedlichen Betrachtungswinkeln sichtbar. Durch die Kombination der normalerweise monochrom erscheinenden Volumenhologramme mit den in mehreren Regenbogenfarben erscheinenden, metallisierten Oberflächenhologrammen ergeben sich sehr interessante Farbeffekte, die zudem nur sehr schwer fälschbar sind.
  • 24 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements. Ein Sicherheitselement 1 ist wie das in 23 beschriebene Sicherheitselement ausgebildet, mit dem Unterschied, dass anstelle der metallischen Schicht 20 eine HRI-Schicht 22 (HRI = High Refractive Index) mit hohem Brechungsindex vorgesehen ist. Die HRI-Schicht 22 kann beispielsweise aus ZnS ausgebildet sein und die Oberflächenstruktur der als Replizierschicht ausgebildeten dritten Zwischenschicht 17c vollflächig bedecken. Die HRI-Schicht 22 ist im sichtbaren Spektralbereich oberhalb von 500 nm nahezu transparent.
  • Die aus der dritten Zwischenschicht 17c und der HRI-Schicht 22 ausgebildete Mikrostrukturschicht 15s ist nach der Applikation des Sicherheitselements 1 auf ein Dokument unterhalb der Volumenhologrammschichten 13a und 13b angeordnet und bewirkt zum einen, dass ein in der dritten Zwischenschicht 17c ausgebildetes Oberflächenhologramm unter den Volumenhologrammen sichtbar ist und dass ein etwaiges Druckbild auf dem Dokument sichtbar bleibt.
  • Je nach Auslegung der verwendeten Hologramme sind die in den Volumenhologrammschichten 13a und 13b ausgebildeten Volumenhologramme sowie das in der Mikrostrukturschicht 15s ausgebildete Oberflächenhologramm unter demselben Betrachtungswinkel oder unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln sichtbar.
  • 25 zeigt ein neuntes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements. Ein Sicherheitselement 1 ist wie das weiter oben in 21 beschriebene Sicherheitselement ausgebildet, mit dem Unterschied, dass die Maskenschicht 15m eine bereichsweise vorhandene Farbschicht 15f, eine vierte Zwischenschicht 17d, eine metallische Schicht 20 und eine optionale fünfte Zwischenschicht 17e aufweist. Auf der fünften Zwischenschicht 17e ist die Kleberschicht 16 angeordnet.
  • Die Farbschicht 15f wird mit den üblichen Druck- oder Beschichtungsverfahren auf die optional vorhandene dritte Zwischenschicht 17c oder direkt auf die zweite Volumenhologrammschicht 13b aufgebracht. Danach werden die vierte Zwischenschicht 17d und die metallische Schicht 20 vollflächig, wie in 25 dargestellt, oder bereichsweise aufgebracht.
  • Die Farbschicht 15f und die metallische Schicht 20 sind nach der Applikation des Sicherheitselements 1 auf ein Dokument unterhalb der Volumenhologrammschichten 13a und 13b angeordnet und können zum Einen bewirken, dass die Oberfläche des Dokuments abgedeckt ist und dadurch die darüber liegenden Volumenhologramme nicht von der Farbe und Form eines etwaigen Drucks auf dem Dokument überlagert werden. Außerdem kann sich die Sichtbarkeit der Volumenhologramme erhöhen, da die Farbschicht 15f insbesondere bei dunklen Farben Licht absorbiert und die metallische Schicht 20 beim Abkippen des Dokuments außerhalb des Spiegelreflexes dunkel wird. Durch den partiellen Druck der Farbschicht 15f ist die Metallisierung aber, insbesondere bei der Verwendung dunkler Farben, nicht vollflächig sichtbar, was einem Demetallisierungseffekt entspricht.
  • Ist die metallische Schicht 20 nicht vollflächig, sondern nur bereichsweise aufgebracht, so kann ein etwaiges Druckbild auf dem Dokument in den Bereichen sichtbar bleiben, die weder eine Farbschicht 15f noch eine Metallisierung 20 aufweisen.
  • Umgekehrt können die Farbschicht 15f und die Metallisierung 20 in den Betrachtungs- oder Beleuchtungssituationen besonders gut sichtbar sein, in denen die darüber liegenden Volumenhologramme nicht oder kaum sichtbar sind.
  • 26 zeigt ein zehntes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements. Ein Sicherheitselement 1 ist wie das in 25 beschriebene Sicherheitselement ausgebildet, mit dem Unterschied, dass die vierte Zwischenschicht 17d als eine Replizierschicht ausgebildet ist, in die ein Oberflächenrelief abgeformt ist, wie weiter oben in 23 beschrieben. Die auf die vierte Zwischenschicht 17d aufgebrachte metallische Schicht 20 kann vollflächig oder, wie in 26 dargestellt, bereichsweise ausgebildet sein. Die Farbschicht 15f wird mit den üblichen Druck- oder Beschichtungsverfahren (z.B. Tiefdruck, Siebdruck, Flexodruck, Tintenstrahldruck) auf die optional vorhandene dritte Zwischenschicht 17c oder direkt auf die zweite Volumenhologrammschicht 13b aufgebracht.
  • Die Farbschicht 15f und die metallisierte vierte Zwischenschicht 17d sind nach der Applikation des Sicherheitselements 1 auf ein Dokument unterhalb der Volumenhologrammschichten 13a und 13b angeordnet und bilden drei unterschiedliche Untergründe unterhalb der Volumenhologrammschichten 13a und 13b aus.
  • In den Bereichen, in denen die Farbschicht 15f vorliegt, wird die Oberfläche des Dokuments abgedeckt. Dadurch werden die darüber liegenden Volumenhologramme nicht von der Farbe und Form eines etwaigen Drucks auf dem Dokument überlagert, und die Volumenhologramme sind besser sichtbar.
  • In den Bereichen, in denen keine Farbschicht 15f, aber auf der vierten Zwischenschicht 17d eine Metallisierung 20 ausgebildet ist, wird die Oberfläche des Dokuments abgedeckt und es erscheint ein metallisiertes Oberflächenhologramm oder eine metallisierte Spiegelfläche unter den Volumenhologrammen.
  • In den Bereichen, in denen weder die Farbschicht 15f ausgebildet ist noch die vierte Zwischenschicht 17d metallisiert ausgebildet ist, erscheint ein Druckbild auf dem Dokument oder das Dokument ist unter den Volumenhologrammen sichtbar.
  • 27 zeigt ein elftes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements. Ein Sicherheitselement 1 ist wie das in 4 beschriebene Sicherheitselement ausgebildet, mit dem Unterschied, dass die Hintergrundschicht als eine Fluoreszenzschicht 15fl ausgebildet ist. Die Fluoreszenzschicht 15fl kann vollflächig oder bereichsweise ausgebildet sein.
  • Die Fluoreszenzschicht 15fl ist aus einem Lack aus in einem Thiophen-Benzoaxol-Derivat gelösten fluoreszierenden organischen und anorganischen Pigmenten gebildet. Die Fluoreszenzschicht 15fl wird mit den üblichen Druckverfahren, beispielsweise Tiefdruck, Siebdruck, Flexodruck, Tintenstrahldruck oder mit anderen Beschichtungsverfahren vollflächig oder partiell im Dekordruck aufgebracht. Die Schichtdicke beträgt nach dem Trocknen vorzugsweise zwischen 0,1 µm und 6 µm.
  • Die Fluoreszenzschicht 15fl ist nach der Applikation des Sicherheitselements 1 auf ein Dokument unterhalb der Volumenhologrammschichten 13a und 13b angeordnet. Während die Fluoreszenzschicht 15fl bei Bestrahlung mit Tageslicht, bedingt durch die Eigenfarbe der fluoreszierenden Pigmente, in Grautönen erscheint, leuchtet sie bei Bestrahlung mit UV-Licht (Wellenlängen beispielsweise 365 nm oder 254 nm) farbig auf. Dadurch können die darüber liegenden Volumenhologramme besser sichtbar sein und/oder durch Überlagerung können die Volumenhologramme in einem anderen Farbton erscheinen.
  • 28 zeigt ein zwölftes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements. Ein Sicherheitselement 1 ist wie das in 27 beschriebene Sicherheitselement ausgebildet, mit dem Unterschied, dass anstelle der Fluoreszenzschicht eine Phosphoreszenzschicht 15p vorgesehen ist. Die Phosphoreszenzschicht 15p kann vollflächig oder bereichsweise ausgebildet sein.
  • Die Phosphoreszenzschicht 15p wird mit den üblichen Druckverfahren, beispielsweise Tiefdruck, Siebdruck, Flexodruck, Tintenstrahldruck oder mit anderen Beschichtungsverfahren vollflächig oder partiell im Dekordruck aufgebracht.
  • Die Phosphoreszenzschicht 15p ist nach der Applikation des Sicherheitselements 1 auf ein Dokument unterhalb der Volumenhologrammschichten 13a und 13b angeordnet. Während die Phosphoreszenzschicht 15p bei Bestrahlung mit Tageslicht, bedingt durch die Eigenfarbe der phosphoreszierenden Pigmente, in Grautönen erscheint, leuchtet sie bei Bestrahlung mit UV-Licht farbig auf. Dadurch können die darüber liegenden Volumenhologramme besser sichtbar sein und/oder durch Überlagerung können die Volumenhologramme in einem anderen Farbton erscheinen. Dies ist von besonderem Interesse, weil die phosphoreszierenden Pigmente im Gegensatz zu fluoreszierenden Pigmenten eine bestimmte Zeit nachleuchten und dadurch die bessere Sichtbarkeit der Volumenhologramme und/oder der geänderte Farbton der Volumenhologramme für eine bestimmte Zeit nach der Beleuchtung mit UV-Licht erhalten bleibt.
  • 29 zeigt ein dreizehntes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements. Ein Sicherheitselement 1 weist folgenden Schichtaufbau auf:
    Auf einer insbesondere beschichteten oder auch unbeschichteten Trägerfolie 11 sind eine erste Zwischenschicht 17a und eine zweite Zwischenschicht 17b angeordnet. Die zweite Zwischenschicht 17b ist als Replizierschicht ausgebildet, wie weiter oben in 23, 24 und 26 beschrieben. Auf die zweite Zwischenschicht 17b ist eine metallische Schicht 20 aufgebracht. Die zweite Zwischenschicht 17b kann aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet sein, in dessen Oberseite Bereiche ausgebildet sind, in die bevorzugt als Blazegitter ausgebildete Reliefstrukturen abgeformt sind. Die Blazegitter weisen Perioden in einem Bereich von 0,2 µm bis 15 µm, bevorzugt in einem Bereich von 0,5 µm bis 7,0 µm, und Tiefen in einem Bereich von 50 nm bis 5000 nm, bevorzugt in einem Bereich von 100 nm bis 1500 nm, auf. Alternativ können anstelle der Blazegitter auch Sinusgitter, Mattstrukturen, Linsenstrukturen etc. verwendet werden.
  • Die metallische Schicht 20 ist, wie in 29 dargestellt, nur in Teilbereichen ausgebildet. Die metallische Schicht 20 besteht vorzugsweise aus Aluminium, Kupfer, Gold, Silber, Chrom, Zinn oder einer Legierung dieser Materialien und weist eine Dicke von 0,1 nm bis 1000 nm, bevorzugt von 5 nm bis 100 nm, auf. Zur Herstellung einer partiellen metallischen Schicht 20 wird die zweite Zwischenschicht 17b vorzugsweise vollflächig mit einem Metall oder einer metallischen Legierung beschichtet und sodann das Metall oder die metallische Legierung nachträglich bereichsweise wieder entfernt, beispielsweise durch Positiv/Negativätzen oder mittels Ablation. Weiter ist es auch möglich, dass die metallische Schicht 20 lediglich bereichsweise und unter Umständen musterförmig auf die zweite Zwischenschicht 17b aufgebracht wird, beispielsweise mittels Bedampfungsmasken.
  • Auf der zweiten Zwischenschicht 17b und damit auch auf der metallischen Schicht 20 ist eine dritte Zwischenschicht 17c angeordnet. Der weitere Schichtaufbau sieht eine erste Volumenhologrammschicht 13a, eine vierte Zwischenschicht 17d, eine zweite Volumenhologrammschicht 13b, eine fünfte Zwischenschicht 17e und abschließend eine Kleberschicht 16 vor.
  • Die Volumenhologrammschichten 13a und 13b sind nach der Applikation des Sicherheitselements 1 auf ein Dokument unterhalb der bereichsweise metallisierten zweiten Zwischenschicht 17b angeordnet und sind in den Bereichen, in denen keine Metallisierung vorliegt, sichtbar. In den Bereichen, in denen Metallisierung vorliegt, ist dagegen beispielsweise nur ein metallisiertes Oberflächenhologramm oder eine metallisierte Spiegelfläche, die in der zweiten Zwischenschicht 17b ausgebildet ist, sichtbar.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Sicherheitselements 1 ist in 30 dargestellt. Das Sicherheitselement 1 in 30 ist wie das in 29 beschriebene Sicherheitselement ausgebildet, mit dem Unterschied, dass die metallische Schicht 20 rasterförmig ausgebildet ist, bevorzugt als Linienraster ausgebildet ist. Dadurch können beispielsweise ein metallisiertes Oberflächenhologramm und die darunterliegenden Volumenhologramme nach Applikation des Sicherheitselements 1 auf ein Dokument in bestimmten Betrachtungs- oder Beleuchtungssituationen gleichzeitig sichtbar sein.
  • 31 zeigt ein fünfzehntes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements. Ein Sicherheitselement 1 ist wie das weiter oben in 29 beschriebene Sicherheitselement ausgebildet, mit dem Unterschied, dass anstelle oder zusätzlich zu der metallischen Schicht 20 eine HRI-Schicht 22 vorgesehen ist, welche die Oberflächenstruktur der zweiten Zwischenschicht 17b vollflächig, wie in 31 gezeichnet, oder bereichsweise bedeckt.
  • Die HRI-Schicht 22 weist einen hohen Brechungsindex auf und ist beispielsweise aus SiO2, ZnS oder TiO2 ausgebildet. Die HRI-Schicht ist im Spektralbereich oberhalb von etwa 500 nm nahezu transparent.
  • Die Volumenhologrammschichten 13a und 13b sind nach der Applikation des Sicherheitselements 1 auf ein Dokument unterhalb der mit der transparenten HRI-Schicht 22 hinterlegten zweiten Zwischenschicht 17b angeordnet. In Abhängigkeit vom Beleuchtungs- und Betrachtungswinkel sind somit beispielsweise entweder das Oberflächenhologramm, das in der zweiten Zwischenschicht 17b ausgebildet ist, oder die Volumenhologramme, oder aber das Oberflächenhologramm und die Volumenhologramme gleichzeitig sichtbar.
  • 32 zeigt ein zehntes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments 18. Bei dem Dokument 18 handelt es sich beispielsweise um eine Banknote oder ein Ausweisdokument. In dem in 32 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein erstes streifenförmiges Sicherheitselement 1 auf der Oberseite des Dokuments 18 angeordnet und ein zweites Sicherheitselement 1‘ ist in einem Fenster 18f des Dokuments 18 angeordnet. Das erste Sicherheitselement 1 kann auch als nicht streifenförmiger Patch oder als das Dokument 18 weitgehend vollflächig bedeckendes Overlay ausgebildet sein.
  • Das erste Sicherheitselement 1 wird von der weiter oben beschriebenen Volumenhologrammfolie 1f auf das Dokument 18 übertragen. Wenn die Volumenhologrammfolie 1f als Transferfolie ausgebildet ist, wird die Trägerfolie 11 nach der Applikation der Transferlage auf das Dokument 18 von der Transferlage abgelöst. Ist die Volumenhologrammfolie 1f dagegen als Laminierfolie ausgebildet, so verbleibt die Trägerfolie 11 nach der Applikation als oberste Schicht des Sicherheitselements 1 auf dem Dokument 18.
  • Das Fenster 18f ist in dem in 32 dargestellten Ausführungsbeispiel als ein transparenter Bereich des Dokuments 18 ausgebildet. Das Fenster 18 kann beispielsweise als ein transparenter Bereich einer Polymer-Banknote ausgebildet sein oder als ein ausgestanztes Loch einer Papier-Banknote. Weiterhin kann es sich z.B. auch um einen transparenten Bereich in einer ID-Karte, z.B. aus Polycarbonat o.ä. handeln. Je nach Anwendungsfall kann die Volumenhologrammfolie 1f zur Applikation auf dem Fenster 18f als Transferfolie oder als Laminierfolie ausgebildet sein. Visuelle Merkmale in den transparenten Bereichen des Dokuments 18 können unterschiedlich ausgebildet sein und sind in drei Gruppen einteilbar:
    • – Merkmale, die sichtbar sind in Reflexion, sichtbar bei Betrachtung der Vorderseite des Dokuments 18;
    • – Merkmale, die sichtbar sind in Reflexion, sichtbar bei Betrachtung der Rückseite des Dokuments 18;
    • – Merkmale, die sichtbar sind in Transmission, d.h. wenn das Dokument 18 vor eine Lichtquelle gehalten wird.
  • Insbesondere die Kombination eines Merkmales, welches in Reflexion sichtbar ist mit einem Merkmal, welches nur in Transmission sichtbar ist, ergibt einen Überraschungseffekt für den Betrachter, da die Bedingungen für das Transmissionsmerkmal nur selten erfüllt sind, z.B. wenn eine Banknote gegen das Licht gehalten wird. So ist dieses Transmissionsmerkmal fast immer nicht sichtbar, nur in Transmission, gegen eine Lichtquelle betrachtet, erscheint eine Information (z.B. die Denomination der Banknote). Eine Kombinationsinformation ist ein visuell interessantes und zugleich sehr fälschungssicheres Merkmal.
  • 33 zeigt die allgemeinen geometrischen Gegebenheiten bei der Betrachtung eines (Reflexions-)Volumenhologramms. Ein Sicherheitselement 1, das auf einem Dokument 18 angeordnet ist, wird unter einem Einfallswinkel β zur Oberfläche von einer Lichtquelle 7 (Sonne, Lampe) beleuchtet. Ein in dem Sicherheitselement 1 ausgebildetes Volumenhologramm ist in einem Austrittswinkel γ zur Oberfläche sichtbar. Im allgemeinen Fall befindet sich ein Betrachter 8 (Person oder Kamera) in einem Betrachtungswinkel α und einem Abstand d zur Oberfläche des Dokuments. Unterscheiden sich der Betrachtungswinkel α und der Reflexionswinkel γ, wie im 33 dargestellt, ist das Volumenhologramm für den Betrachter 8 nicht sichtbar.
  • 34 ist eine beispielhafte Darstellung, die zeigt, unter welchen Betrachtungswinkeln ein Volumenhologramm sichtbar ist. Die x-Achse des in 34 dargestellten Diagramms bezeichnet den Reflexionswinkel γ, unter dem das Volumenhologramm sichtbar ist. Die y-Achse des Diagramms bezeichnet die Intensität I des unter dem Reflexionswinkel γ austretenden Lichtes.
  • Im dargestellten Fall ist das Volumenhologramm unter drei verschiedenen Betrachtungswinkeln sichtbar, die den drei Reflexionswinkeln γ1, γ2 und γ3 entsprechen. In dem in 34 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Reflexionswinkel positiv, das heißt, das Volumenhologramm ist sichtbar, wenn das Dokument 18 zum Betrachter 8 hin gekippt wird. Bei unterschiedlichen Betrachtungswinkeln erscheint das Volumenhologramm in unterschiedlichen Farben. Unter dem Reflexionswinkel γ1 erscheint das Volumenhologramm in einer ersten Farbe F1, beispielsweise in Grün, unter dem Reflexionswinkel γ2 in einer zweiten Farbe F2, beispielsweise in Rot und unter dem Reflexionswinkel γ3 in einer dritten Farbe F3, beispielsweise in Türkis. Es ist auch möglich, dass die Farben F1, F2 und F3 gleich oder nahezu gleich sind. Die Reflexionswinkel γ weisen eine Toleranzbreite Δγ auf, in der das Volumenhologramm sichtbar ist. Die Toleranzbreite Δγ ist in dem in 34 dargestellten Ausführungsbeispiel symmetrisch um den Mittelwert des Reflexionswinkels γ ausgebildet. Die Toleranzbreite Δγ kann beispielsweise ±10° oder nur ±5° oder auch nur ±2° um den Mittelwert des Reflexionswinkels γ betragen.
  • Die Intensität und damit die Sichtbarkeit des jeweiligen Volumenhologramms ist in 34 durch die Höhe der Farbkurven wiedergegeben. In dem Ausführungsbeispiel ist die erste Farbe F1 am deutlichsten sichtbar, während die zweite Farbe F2 und die dritte Farbe F3 weniger deutlich sichtbar sind.
  • Die jeweiligen Reflexionswinkel γ und die Farben F und Intensitäten I des Volumenhologramms werden insbesondere durch das Beugungsverhalten des Volumenhologramm-Masters, insbesondere durch dessen Oberflächenrelief und/oder die Gitterperiode und/oder den Azimutwinkel und/oder die Strukturtiefe und/oder die Dicke der Volumenhologrammschicht und/oder den Brechungsindex des Volumenhologramm-Materials und/oder den Aushärtungsprozess und/oder durch die Parameter der Belichtung, vor allem durch die Belichtungswellenlänge und/oder die Belichtungsintensität der Laserstrahlung und/oder der UV-Strahlung und/oder durch den Belichtungswinkel und/oder durch Polarisation und/oder eine optionale Behandlung des Volumenhologramm-Materials zur Schrumpfung oder Schwellung der Volumenhologrammschicht bestimmt.
  • Zur Herstellung von Mehrfarben-Volumenhologrammen ist es beispielsweise möglich, die Volumenhologrammschicht durch unterschiedliche Aushärtungen und/oder unterschiedliche Nachbehandlungen bereichsweise zu schrumpfen oder zu quellen, und so Bereiche zu generieren, in denen das Volumenhologramm der Volumenhologrammschicht eine unterschiedliche Farbe F zeigt.
  • Es werden einer oder mehrere Laser, bevorzugt zwei Laser, zur Belichtung der Volumenhologrammschicht verwendet. Hierbei ist es zum einen möglich, dass die Volumenhologrammschicht durch die von den jeweiligen Lasern generierten Lichtstrahlen unter unterschiedlichen Einfallswinkeln belichtet wird, so dass durch jeden der Laser ein Bildbereich des Volumenhologramms generiert wird, welcher einen anderen Farbwert aufweist. Weiter ist es auch möglich, dass die Laser Licht unterschiedlicher Wellenlängen aussenden und so durch die jeweiligen Laser Bildbereiche mit unterschiedlichen Farbwerten in der Volumenhologrammschicht aufgezeichnet werden.
  • Beispielsweise ist es möglich, diese Parameter so zu wählen, dass das Volumenhologramm nur in einem Winkelbereich von +/–10°, bevorzugt +/–5° um einen einzigen Winkel γ1 und mit einer einzigen Farbe F1 oder in einem eng begrenzten Farbspektrum erscheint, allerdings mit vergleichsweise hoher Intensität, wie in 35 dargestellt.
  • 36 zeigt den Fall, in dem der Reflexionswinkel γ kleiner als 90° ist. In diesem Fall ist das Volumenhologramm für den Betrachter 8 sichtbar, wenn das Dokument 18 vom Betrachter 8 weg gekippt wird und wenn der Betrachtungswinkel α und der Reflexionswinkel γ gleich oder ähnlich groß sind.
  • 37 zeigt den Fall, in dem der Reflexionswinkel γ größer als 90° ist. In diesem Fall ist das Volumenhologramm für den Betrachter 8 sichtbar, wenn das Dokument 18 zum Betrachter 8 hin gekippt wird und wenn der Betrachtungswinkel α und der Reflexionswinkel γ gleich oder ähnlich groß sind.
  • 38 zeigt die übliche Betrachtungsweise, bei der der Betrachter 8 senkrecht auf das Dokument 18 sieht und daher der Betrachtungswinkel α und der Reflexionswinkel γ im Bereich von 90° liegen müssen, damit das Volumenhologramm sichtbar ist.
  • Das auf das Dokument 18 applizierte Sicherheitselement 1 weist erfindungsgemäß, wie weiter oben beschrieben, mehrere Volumenhologrammschichten auf, die übereinander angeordnet sind. Optional sind weitere Schichten als Zwischenschichten vorhanden, die optische Funktionalitäten, beispielsweise vollflächige oder bereichsweise vorhandene Farbschichten und/oder Metallschichten und/oder diffraktive Strukturen oder Mattstrukturen aufweisen können und/oder als Haftschichten und/oder Barriereschichten fungieren können.
  • Insbesondere bei Metallschichten als Reflexionsschichten ist es möglich, dass die Eigenfarbe des Volumenhologramms und/oder einbelichtete farbige optisch variable Effekte dazu führen, dass eine an sich silbern achromatische Metallschicht (z.B. Aluminium) entsprechend farbig erscheint und dadurch ein besonderer optischer Effekt erzeugt wird.
  • Durch eine spezielle Auslegung des Volumenhologramm-Masters, beispielsweise durch Variation der Strukturperioden und/oder der Strukturformen und/oder der Azimute der Strukturen ist es möglich, einen breiteren Reflexionswinkel des Volumenhologramms zu erreichen.
  • 39 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in dem ein erstes Volumenhologramm mit einer ersten Farbe F1 einen sehr großen Toleranzbereich Δγ1, also einen Winkelbereich, in dem das Volumenhologramm sichtbar ist, aufweist. Ein sehr großer Toleranzbereich Δγ ist größer als +/–45°, bevorzugt größer als +/–60°. In dem in 39 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Toleranzbereich Δγ1 einen Wert von etwa 160° auf. Das erste Volumenhologramm ist daher nahezu für alle Betrachtungswinkel α zwischen 10° und 170° sichtbar. Das erste Volumenhologramm ist in einer ersten Volumenhologrammschicht des Sicherheitselements ausgebildet.
  • Als Master zur Herstellung von Volumenhologrammen mit großen Toleranzbereichen Δγ eignen sich bevorzugt sinusförmige, diffraktive Gitter, deren Gitterperioden, -orientierung und -tiefe entsprechend dem gewünschten holographischen Effekt, beispielsweise einem Bewegungseffekt, ausgelegt sind. Die Gitterperioden variieren von 0,3 µm bis 3,0 µm, bevorzugt von 0,5 µm bis 2,0 µm. Die Gittertiefen liegen im Bereich 50 nm bis 400 nm, vorzugsweise im Bereich 100 nm bis 200 nm.
  • Besonders interessante optische Effekte, beispielsweise eine sehr große Tiefe oder ein ausgeprägter Bewegungseffekt, ergeben sich durch Master mit Reliefstrukturen mit einem optischen Effekt ähnlich einer makroskopisch konkaven oder konvexen Linse oder einer makroskopisch konkaven oder konvexen Freiformfläche. Derartige Master können beispielsweise aus Gitterstrukturen mit sinusförmigen Profilen bestehen. Alternativ können auch asymmetrische Gitterstrukturen eingesetzt werden. Im Fall von runden Linsen sind die Gitter kreisförmig um ein Zentrum angeordnet. Die Gitterperioden sind im Zentrum der Linse größer und am Linsenrand kleiner und variieren von 0,3 µm bis 2500 µm, bevorzugt von 0,8 µm bis 100 µm. Die Gittertiefen liegen im Bereich 50 nm bis 10 µm, vorzugsweise im Bereich 100 nm bis 5 µm.
  • Alternativ können anstelle von Gittern auch isotrope oder anisotrope Mattstrukturen als Master verwendet werden. Diese unregelmäßig ausgebildeten Strukturen streuen das Licht und erzeugen ebenfalls Volumenhologramme, die in einem sehr großen Winkelbereich sichtbar sind.
  • Hingegen weist ein zweites Volumenhologramm mit einer zweiten Farbe F2 nur einen kleinen Toleranzbereich Δγ2 auf, d.h. der Toleranzbereich Δγ2 ist kleiner als +/–10°, bevorzugt kleiner als +/–5°. Folglich ist das zweite Volumenhologramm nur unter einem dementsprechend kleinen Betrachtungswinkelbereich Δα sichtbar. Das zweite Volumenhologramm ist in einer zweiten Volumenhologrammschicht des Sicherheitselements ausgebildet.
  • Die Farbe eines Volumenhologramms wird bevorzugt durch eine Transmissionsmessung bestimmt. Dazu wird üblicherweise ein UV-VIS-Spektrometer verwendet. Bild 40 zeigt ein typisches Transmissionsspektrum. Hieraus werden als charakteristische Werte die Peak-Wellenlänge λP und die spektrale Bandbreite Bs ermittelt.
  • Die spektrale Bandbreite Bs ist definiert als die Bandbreite bei der Transmission TB, wobei TB = (TRef + Tmin)/2 ist.
  • Peak-Wellenlängen für rote Volumenhologramme liegen im Bereich von 600 nm bis 680 nm, typischerweise bei 610 nm bis 620 nm und für grüne Volumenhologramme im Bereich von 520 nm bis 560 nm, typischerweise bei 535 nm bis 545 nm. Die spektralen Bandbreiten Bs betragen 5 nm bis 20 nm, typischerweise 10 nm.
  • Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass es sich bei den Oberflächenstrukturen des Volumenhologramm-Masters um asymmetrische Oberflächenstrukturen handelt. Dies sind mit einer reflektierenden Oberfläche versehene Blazegitter mit sägezahnförmigen Oberflächen, beispielsweise mit einer Spatialfrequenz von 100 Linien/mm bis 2000 Linien/mm. Weiter kann vorgesehen sein, dass das Blazegitter eine Gittertiefe von 0,1 µm bis 2 µm aufweist. Blazegitter mit den vorstehend genannten Abmessungen können durch thermoplastische Verformung, beispielsweise mit einer beheizten Prägewalze, oder photomechanisch durch Belichtung eines UV-härtbaren Lacks erzeugt werden. Allgemein kann es sich bei den Gittern des Masters um eine mosaikähnliche Nebeneinanderdarstellung einer großen Vielzahl unterschiedlicher Gitter handeln, z.B. um Blazegitter mit einer Gitterperiode von ca. 500 nm bis ca. 1500 nm und einer Gittertiefe zwischen 100 nm und 600 nm mit verschiedenen azimutalen Orientierungen, Kinoformen, asymmetrische achromatische Gitter, Mattstrukturen, Reliefstrukturen mit einem optischen Effekt ähnlich einer makroskopisch konkaven oder konvexen Linse oder einer makroskopisch konkaven oder konvexen Freiformfläche, etc. sowie Kombinationsstrukturen hiervon.
  • 41 zeigt den Aufbau und die Funktionsweise eines Sicherheitselements 1 gemäß 39 mit einer ersten Volumenhologrammschicht 13a und einer zweiten Volumenhologrammschicht 13b. Eine erste Farbe F1, beispielsweise Grün, wird in der ersten Volumenhologrammschicht 13a erzeugt und ist nur in einem engen Winkelbereich sichtbar. Eine zweite Farbe F2, beispielsweise Rot, wird durch die zweite Volumenhologrammschicht 13b erzeugt und ist in einem großen Winkelbereich sichtbar.
  • 42 zeigt einen als Oberflächenrelief-Master ausgebildeten Volumenhologramm-Master im Querschnitt. Ein Volumenhologramm-Master 9 weist in dem in 42 dargestellten Ausführungsbeispiel ein erstes Blazegitter 91ba mit einer Gitterperiode von 1 µm und einer Gittertiefe von 300 nm und ein zweites Blazegitter 91bb mit einer Gitterperiode von 0,78 µm und einer Gittertiefe von 280 nm auf. Die nicht mit dem ersten Blazegitter 91ba oder mit dem zweiten Blazegitter 91bb belegten Oberflächenbereiche des Volumenhologramm-Masters 9 weisen ein Oberflächenrelief mit einer Mattstruktur 91m auf, welche einfallendes Licht diffus zerstreut und deshalb den optischen Eindruck eines „schwarzen Spiegels“ hervorruft. Zusätzlich oder alternativ zu der Mattstruktur 91m ist auch die Verwendung einer lichtabsorbierenden, hochfrequenten Kreuzgitterreliefstruktur mit mehr als 2000 Linien/mm, insbesondere mit beispielsweise 3000 Linien/mm und einem Tiefen-Breiten-Verhältnis von mehr als 0,2 möglich. Der Volumenhologramm-Master 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einer Nickel-Kobalt-Legierung ausgebildet und kann flach bzw. eben oder gekrümmt ausgebildet sein.
  • In 43 ist das Prinzip der Herstellung eines Volumenhologramms gezeigt. Ein Volumenhologramm-Master 9 befindet sich im Kontakt mit einer mit einer Ablöseschicht 17t, einer Schutzschicht 17s, einer Zwischenschicht 17 und einer Photopolymerschicht 12 beschichteten Trägerfolie 11. Der Volumenhologramm-Master 9 und die beschichtete Trägerfolie 11 werden in einer Vorschubrichtung v entlanggeführt. Im Falle einer Laminierfolie ist keine Ablöseschicht 17t vorgesehen. Die Photopolymerschicht 12 kann als eine viskose Photopolymerschicht aufgebracht werden. Es kann vorgesehen sein, eine leichtflüssige Photopolymerschicht beim Drucken oder kurz danach mittels UV-Licht vorzuhärten, so dass die für die weitere Verarbeitung optimale Viskosität eingestellt ist. Zur Belichtung der Photopolymerschicht 12 ist ein Laser vorgesehen, der einen auf den Oberflächenrelief-Master 9 gerichteten Laserstrahl 7l aussendet. Der Winkel, unter dem der Laserstrahl 7l auftrifft, kann durch Versuche optimiert sein und beispielsweise 14° zur Lotrechten betragen.
  • Der Volumenhologramm-Master 9 kann auf einen Zylinder aufgebracht sein und daher im gekrümmten Zustand verwendet werden.
  • Die 44 bis 62 zeigen weitere Ausführungsbeispiele eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments.
  • 44 zeigt ein elftes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments 18. Das Sicherheitselement 1 weist ein erstes Volumenhologramm auf mit einem über die gesamte Fläche des Sicherheitselements 1 erstreckten ersten Motiv 14a und einer Farbe F1, das unter vielen Betrachtungswinkeln, das heißt sowohl beim Kippen um die Längsachse des Dokuments 18 als auch beim Schwenken um die Querachse des Dokuments 18 sichtbar ist. Bevorzugt werden für das erste Volumenhologramm optische Effekte ähnlich einer makroskopisch konkaven oder konvexen Linse oder einer makroskopisch konkaven oder konvexen Freiformfläche, z.B. große Einzellinsenstrukturen oder auch repetitive Muster von kleinen Linsenstrukturen oder andere optische Effekte solcher Freiformflächen, die visuell einen konkaven oder konvexen Wölbungseffekt erzeugen, eingesetzt, da diese aus nahezu allen Betrachtungsrichtungen sichtbar sind.
  • Die oben erwähnten Linseneffekte können aufgrund der Rotationssymmetrie von gewöhnlichen Linseneffekten den kompletten Azimutbereich (Winkelbereich senkrecht zur Einfallsebene) an Betrachtungswinkeln abdecken (0–360°). Zusätzlich wird typischerweise ein sehr großer Tiltwinkelbereich (Winkelbereich in der Einfallsebene) abgedeckt, da im Zentrum der Linse eine sehr große Gitterperiode vorherrscht (z.B. 0,1 mm bis 1 mm) und im Randbereich der Linse sehr kleine Gitterperioden (z.B. 0,5 µm bis 5 µm). Andererseits gibt es auch eine Vielzahl von anderen Strukturen, die geeignet sind, aus nahezu allen Betrachtungsrichtungen sichtbar zu sein. Dies sind z.B. isotrope oder anisotrope Mattstrukturen oder auch Raster von Linear- oder Kreuzgitterstrukturen (mit einer Rasterweite unterhalb der Auflösungsgrenze des menschlichen Auges), die einen größeren Azimutbereich sowie einen größeren Tiltwinkelbereich abdecken. So kann beispielsweise ein Raster mit einer Pixelabmessung von 10 µm × 10 µm verwendet werden. In einem Feld der Abmessung 80 µm × 80 µm wären so 64 verschiedene Gitterstrukturen ineinander gerastert, die es erlauben, einen breiten Azimut-/Tiltwinkelbereich abzudecken für die Sichtbarkeit des Merkmals, wobei die Pixel mit dem bloßen Auge nicht auflösbar sind.
  • Ein zweites Volumenhologramm mit einem zweiten Motiv 14b und einer Farbe F2 ist so ausgebildet, dass es nur in einem bestimmten Winkelbereich oder in einigen wenigen diskreten Winkelbereichen sichtbar ist. In 44 ist der Fall beschrieben, in dem das zweite Volumenhologramm in der Mittelstellung, das heißt ohne Kippen und Schwenken, sichtbar ist. Bei dem zweiten Motiv 14b kann es sich um ein Einzelbild oder um ein Endlosmotiv handeln. In dem in 39 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das zweite Motiv 14b als ein Einzelbild ausgebildet. Das erste und das zweite Volumenhologramm können in derselben Volumenhologrammschicht, bevorzugt jedoch in zwei unterschiedlichen Volumenhologrammschichten ausgebildet sein.
  • 45 zeigt ein zwölftes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments 18, das wie das in 39 beschriebene Dokument 18 ausgebildet ist, mit dem Unterschied, dass das zweite Volumenhologramm als ein 2-er-Flipp mit einem zweiten Motiv 14b in einer Farbe F2 und einem dritten Motiv 14c in einer Farbe F3 ausgebildet ist. Beim Schwenken nach links erscheint das zweite Motiv 14b, beispielsweise der Buchstabe „A“, beim Schwenken nach rechts erscheint das dritte Motiv, beispielsweise der Buchstabe „B“. Das zweite Motiv 14b und das dritte Motiv 14c sind jeweils nur in einem bestimmten, engen Winkelbereich sichtbar. Beim Kippen und in der Mittelstellung ist dagegen nur das erste Volumenhologramm 14a sichtbar. Das erste und das zweite Volumenhologramm können in derselben Volumenhologrammschicht, bevorzugt jedoch in zwei unterschiedlichen Volumenhologrammschichten ausgebildet sein.
  • 46 zeigt ein dreizehntes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments 18, das wie das in 45 beschriebene Dokument 18 ausgebildet ist, mit dem Unterschied, dass das zweite Motiv 14b und das dritte Motiv 14c im zweiten Volumenhologramm so ausgebildet sind, dass beim Kippen des Dokuments 18 vom Betrachter weg das zweite Motiv 14b, beispielsweise der Buchstabe „A“ erscheint, und beim Kippen zum Betrachter hin das dritte Motiv 14c, beispielsweise der Buchstabe „B“ erscheint. Beim Schwenken und in der Mittelstellung ist dagegen nur das erste Motiv 14a sichtbar. Das erste und das zweite Volumenhologramm können in derselben Volumenhologrammschicht, bevorzugt jedoch in zwei unterschiedlichen Volumenhologrammschichten ausgebildet sein.
  • 47 zeigt ein vierzehntes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments 18, das wie das in 45 beschriebene Dokument 18 ausgebildet ist, mit dem Unterschied, dass das zweite Volumenhologramm als 3-er-Flipp mit einem zweiten Motiv 14b in einer Farbe F2, einem dritten Motiv 14c in einer Farbe F3 und einem vierten Motiv 14d in einer Farbe F4 ausgebildet ist. Beim Schwenken nach links erscheint das zweite Motiv 14b, beispielsweise der Buchstabe „A“, in Mittelstellung erscheint das dritte Motiv 14c, beispielsweise der Buchstabe „B“, und beim Schwenken nach rechts erscheint das vierte Motiv 14d, beispielsweise der Buchstabe „C“. Die Motive 14b bis 14d sind jeweils nur einem bestimmten, engen Winkelbereich sichtbar. Beim Kippen vom Betrachter weg oder zum Betrachter hin ist jeweils nur das erste Motiv 14a sichtbar. Das erste und das zweite Volumenhologramm können in derselben Volumenhologrammschicht, bevorzugt jedoch in zwei unterschiedlichen Volumenhologrammschichten ausgebildet sein.
  • 48 zeigt ein fünfzehntes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments 18, das wie das in 46 beschriebene Dokument 18 ausgebildet ist, mit dem Unterschied, dass beim Kippen des Dokuments 18 vom Betrachter weg das zweite Motiv 14b, beispielsweise der Buchstabe „A“ erscheint, in Mittelstellung das dritte Motiv 14c, beispielsweise der Buchstabe „B“ erscheint, und beim Kippen zum Betrachter hin das vierte Motiv 14d, beispielsweise der Buchstabe „C“, erscheint. Die Motive 14b bis 14d sind jeweils nur einem bestimmten, engen Winkelbereich sichtbar. Beim Schwenken nach links oder rechts ist jeweils nur das erste Motiv 14a sichtbar. Das erste und das zweite Volumenhologramm können in derselben Volumenhologrammschicht, bevorzugt jedoch in zwei unterschiedlichen Volumenhologrammschichten ausgebildet sein.
  • 49 zeigt ein sechzehntes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments 18.
  • Das erste Volumenhologramm ist mit einem ersten Motiv 14a als zweifarbiges Volumenhologramm mit einer Farbe F1 und einer Farbe F2 ausgebildet. Das erste Volumenhologramm ist wiederum unter nahezu allen Betrachtungswinkeln, das heißt sowohl beim Kippen als auch beim Schwenken als auch in Mittelstellung sichtbar. Das zweite Volumenhologramm mit einem zweiten Motiv 14b ist ebenfalls als zweifarbiges Volumenhologramm mit einer Farbe F3 und einer Farbe F4 ausgebildet. Das zweite Volumenhologramm ist wiederum nur in einem bestimmten oder in einigen wenigen diskreten Winkelbereichen sichtbar. In 49 ist der Fall angegeben, bei dem das zweite Volumenhologramm nur in Mittelstellung sichtbar ist. Bei dem zweiten Motiv 14b kann es sich um ein Einzelbild oder um ein Endlosmotiv handeln. In dem in 49 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das zweite Motiv 14b als ein Einzelbild ausgebildet. Das erste und das zweite Volumenhologramm können in derselben Volumenhologrammschicht, bevorzugt jedoch in zwei unterschiedlichen Volumenhologrammschichten ausgebildet sein.
  • 50 zeigt ein siebzehntes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments 18.
  • Sowohl das erste Volumenhologramm mit einem ersten Motiv 14a und einer Farbe F1 als auch das zweite Volumenhologramm mit einem zweiten Motiv 14b und einer Farbe F2 ist unter nahezu allen Betrachtungswinkeln, das heißt, sowohl beim Kippen als auch beim Schwenken des Dokuments 18 als auch in Mittelstellung, sichtbar. Bevorzugt werden für das erste und das zweite Volumenhologramm die oben beschriebenen Linseneffekte, z.B. große Einzellinsenstrukturen oder auch repetitive Muster von kleinen Linsenstrukturen oder andere optische Effekte solcher Freiformflächen, die visuell einen konkaven oder konvexen Wölbungseffekt erzeugen, eingesetzt, da diese aus nahezu allen Betrachtungsrichtungen sichtbar sind. Das erste und das zweite Volumenhologramm können in derselben Volumenhologrammschicht, bevorzugt jedoch in zwei unterschiedlichen Volumenhologrammschichten ausgebildet sein.
  • 51 zeigt ein achtzehntes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments.
  • Ein erstes Volumenhologramm mit einem ersten Motiv 14a und einer Farbe F1 ist nur dann sichtbar, wenn das Dokument 18 um seine Querachse nach links geschwenkt wird. Das erste Motiv 14a ist als ein Einzelbild mit dem Buchstaben „K“ ausgebildet. Ein zweites Volumenhologramm mit einem zweiten Motiv 14b und einer Farbe F2 ist nur beim Schwenken des Dokuments 18 nach rechts sichtbar. Das zweite Motiv 14b ist als ein Endlosdesign mit den Zahlen „100“ ausgebildet. Die beiden Motive 14a und 14b sind jeweils nur in einem bestimmten, engen Winkelbereich sichtbar. Die Farben F1 und F2 können unterschiedlich oder identisch sein. Das erste und das zweite Volumenhologramm können in derselben Volumenhologrammschicht, bevorzugt jedoch in zwei unterschiedlichen Volumenhologrammschichten ausgebildet sein.
  • 52 zeigt ein neunzehntes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments. Das Dokument 18 ist wie das in 51 dargestellte Dokument ausgebildet, mit dem Unterschied, dass das erste Motiv 14a als ein Endlosdesign mit dem Buchstaben „K“ ausgebildet ist. Das erste und das zweite Volumenhologramm können in derselben Volumenhologrammschicht, bevorzugt jedoch in zwei unterschiedlichen Volumenhologrammschichten ausgebildet sein.
  • 53 zeigt ein zwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments. Das Dokument 18 ist wie das in 51 dargestellte Dokument ausgebildet, mit dem Unterschied, dass sowohl das erste Motiv 14a als auch das zweite Motiv 14b als ein Einzelbild ausgebildet ist. Das erste und das zweite Volumenhologramm können in derselben Volumenhologrammschicht, bevorzugt jedoch in zwei unterschiedlichen Volumenhologrammschichten ausgebildet sein.
  • 54 zeigt ein einundzwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments. Das Dokument 18 ist wie das in 51 dargestellte Dokument ausgebildet, mit dem Unterschied, dass bei der Betrachtung des Dokuments 18 in Mittelstellung gleichzeitig beide Motive 14a und 14b sichtbar sind. Dabei werden die Farben der Volumenhologramme F1 und F2 bevorzugt unterschiedlich gewählt. Das erste und das zweite Volumenhologramm können in derselben Volumenhologrammschicht, bevorzugt jedoch in zwei unterschiedlichen Volumenhologrammschichten ausgebildet sein.
  • 55 zeigt ein zweiundzwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments. Das Dokument 18 ist wie das in 54 dargestellte Dokument ausgebildet, mit dem Unterschied, dass das erste Motiv 14a als nicht als Einzelbild, sondern als ein Endlosdesign ausgebildet ist.
  • 56 zeigt ein dreiundzwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments. Das Dokument 18 ist wie das in 54 dargestellte Dokument ausgebildet, mit dem Unterschied, dass beide Motive 14a und 14b als ein Einzelbild ausgebildet sind.
  • 57 zeigt ein vierundzwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments.
  • Das Dokument 18 ist wie das in 51 dargestellte Dokument ausgebildet, mit dem Unterschied, dass das erste Motiv 14a bei senkrechter Betrachtung des Dokuments 18 in der Querlage sichtbar ist, und dass das zweite Motiv 14b bei senkrechter Betrachtung und einer Drehung des Dokuments 18 um einen bestimmten Winkel, in 57 beispielsweise um 90°, in die Hochlage sichtbar ist. Beide Motive 14a und 14b sind jeweils nur in einem relativ schmalen Drehwinkelbereich von etwa 20° sichtbar, so dass eine klare Trennung der Motive erfolgt. Das erste und das zweite Motiv können in derselben Volumenhologrammschicht, bevorzugt jedoch in zwei unterschiedlichen Volumenhologrammschichten ausgebildet sein.
  • 58 zeigt ein fünfundzwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments.
  • Das Dokument 18 ist wie das in 57 dargestellte Dokument ausgebildet, mit dem Unterschied, dass das erste Motiv 14a nicht als ein Einzelbild, sondern als ein Endlosdesign ausgebildet ist.
  • 59 zeigt ein sechsundzwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments.
  • Das Dokument 18 ist wie das in 57 dargestellte Dokument ausgebildet, mit dem Unterschied, dass sowohl das erste Motiv 14a als auch das zweite Motiv 14b als ein Einzelbild ausgebildet ist.
  • 60 zeigt ein siebenundzwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments.
  • Das Dokument 18 ist wie das in 57 dargestellte Dokument ausgebildet, mit dem Unterschied, dass das erste Motiv 14a bei senkrechter Betrachtung des Dokuments 18 in einer ersten Querlage sichtbar ist, und dass das zweite Motiv 14b bei senkrechter Betrachtung und einer Drehung um 180° in eine zweite Querlage sichtbar ist. Beide Motive 14a und 14b sind jeweils nur in einem relativ schmalen Drehwinkelbereich von etwa 20° sichtbar, so dass eine klare Trennung der Motive erfolgt. Das erste und das zweite Motiv können in derselben Volumenhologrammschicht, bevorzugt jedoch in zwei unterschiedlichen Volumenhologrammschichten ausgebildet sein.
  • 61 zeigt ein achtundzwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments.
  • Das Dokument 18 ist wie das in 60 dargestellte Dokument ausgebildet, mit dem Unterschied, dass das erste Motiv 14a nicht als ein Einzelbild, sondern als ein Endlosdesign ausgebildet ist.
  • 62 zeigt ein neunundzwanzigstes Ausführungsbeispiel eines mit dem Sicherheitselement 1 ausgebildeten Dokuments.
  • Das Dokument 18 ist wie das in 61 dargestellte Dokument ausgebildet, mit dem Unterschied, dass sowohl das erste Motiv 14a als auch das zweite Motiv 14b als ein Einzelbild ausgebildet ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 1‘
    Sicherheitselement
    1f
    Volumenhologrammfolie
    2
    Vorrichtung
    3a
    erste Fertigungsstation
    3b
    zweite Fertigungsstation
    4a
    dritte Fertigungsstation
    4b
    vierte Fertigungsstation
    5
    fünfte Fertigungsstation
    6
    sechste Fertigungsstation
    7
    Lichtquelle
    7l
    Laserstrahl
    8
    Betrachter
    9
    Volumenhologramm-Master
    11
    Trägerfolie
    12
    Photopolymerschicht
    12f
    Photopolymerfolie
    13a
    erste Volumenhologrammschicht
    13b
    zweite Volumenhologrammschicht
    13c
    dritte Volumenhologrammschicht
    14a
    erstes Motiv
    14b
    zweites Motiv
    15
    Hintergrundschicht
    15a
    Absorptionsschicht
    15d
    Dünnschichtelement
    15f
    Farbschicht
    15fl
    Fluoreszenzschicht
    15m
    Maskenschicht
    15o
    optisch variable Farbschicht
    15p
    Phosphoreszenzschicht
    15s
    Mikrostrukturschicht
    16
    Kleberschicht
    17
    Zwischenschicht
    17a
    erste Zwischenschicht
    17b
    zweite Zwischenschicht
    17c
    dritte Zwischenschicht
    17d
    vierte Zwischenschicht
    17s
    Schutzschicht
    17t
    Ablöseschicht
    18
    Dokument
    18f
    Fenster
    19a
    Abstandsschicht
    19ra
    erste Reflexionsschicht
    19rb
    zweite Reflexionsschicht
    20
    metallische Schicht
    21a
    erste Filterschicht
    21b
    zweite Filterschicht
    21c
    dritte Filterschicht
    21d
    vierte Filterschicht
    22
    HRI-Schicht
    31
    Vorratsrolle
    32
    Aufwickelrolle
    41
    Beschichtungsvorrichtung
    41a
    erste Beschichtungsvorrichtung
    41b
    zweite Beschichtungsvorrichtung
    41v
    Vorratsrolle
    41w
    Andruckwalze
    42
    Belichtungsvorrichtung
    42a
    erste Belichtungsstation
    42b
    zweite Belichtungsstation
    42la
    erster Laser
    42lb
    zweiter Laser
    42ma
    erster Modulator
    42mb
    zweiter Modulator
    42u
    UV-Lichtquelle
    42w
    Belichtungswalze
    43
    Härtungsvorrichtung
    43a
    erste Härtungsvorrichtung
    43b
    zweite Härtungsvorrichtung
    91ba
    erstes Blazegitter
    91bb
    zweites Blazegitter
    91m
    Mattstruktur
    al
    Längsachse
    aq
    Querachse
    A, B, C
    Volumenhologramm
    Bs
    spektrale Bandbreite
    F1 bis Fn
    Farbe
    I
    Intensität
    d
    Abstand
    v
    Vorschubrichtung
    α
    Betrachtungswinkel
    β
    Einfallswinkel
    γ
    Reflexionswinkel
    Δγ
    Toleranzbreite des Reflexionswinkels
    λ
    Wellenlänge
    λ1
    erste Wellenlänge
    λ2
    zweite Wellenlänge
    λ3
    dritte Wellenlänge
    λP
    Peakwellenlänge
  • 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
    • US 2002/0174790 A1 [0003]

Claims (39)

  1. Verfahren zur Ausbildung einer Volumenhologrammfolie (1f) mit Sicherheitselementen (1), die als Übertragungsabschnitt der Volumenhologrammfolie (1f) ausgebildet sind, wobei die Volumenhologrammfolie (1f) n übereinander angeordnete Volumenhologrammschichten (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung der Volumenhologrammfolie (1f) in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren mit folgenden Verfahrensschritten durchgeführt wird: a) Bereitstellen einer Trägerfolie (11) von einer Vorratsrolle (31); b) Aufbringen einer i-ten Photopolymerschicht (12) auf die Trägerfolie (11); c) Ausbildung eines i-ten Volumenhologramms in der Photopolymerschicht (12); d) Ausbilden einer i-ten Volumenhologrammschicht (13i) durch Härtung der i-ten Photopolymerschicht (12). e) n – 1-maliges Wiederholen der Prozessschritte b) bis d).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt b) die Photopolymerschicht (12) durch Anpressen einer Photopolymerfolie (12f) aufgebracht wird, wobei die Photopolymerfolie (12f) auf einer Vorratsrolle (41v) bereitgestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt b) die Photopolymerschicht (12) vollflächig oder partiell durch Drucken, Sprühen oder Gießen aufgebracht wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt c) die Ausbildung des i-ten Volumenhologramms durch eine Laserbelichtung erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die i-te Photopolymerschicht (12) zwischen dem Verfahrensschritt c) und dem Verfahrensschritt d) vorgehärtet wird und im Verfahrensschritt d) endgehärtet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die n-te Volumenhologrammschicht eine Hintergrundschicht (15) aufgebracht wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Hintergrundschicht (15) eine Kleberschicht (16) aufgebracht wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf die n-te Volumenhologrammschicht eine Kleberschicht (16) aufgebracht wird.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenhologrammfolie (1f) auf eine Aufwickelrolle (32) aufgespult wird.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Volumenhologrammfolie (1f) zu einer Transferfolie vor dem Verfahrensschritt b) folgende weitere Verfahrensschritte ausgeführt werden: – Aufbringen einer Trennschicht (17t); – Aufbringen einer Schutzschicht (17s).
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Volumenhologrammfolie (1f) zu einer Laminierfolie vor dem Verfahrensschritt b) folgender weiterer Verfahrensschritt ausgeführt wird: – Aufbringen einer Haftvermittlerschicht.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt b) eine Zwischenschicht (17) auf die Photopolymerschicht (12) aufgebracht wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (17) als eine Barriereschicht oder eine Haftvermittlerschicht ausgebildet wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (17) als eine dekorative Schicht ausgebildet wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (17) als eine partielle Reflexionsschicht ausgebildet wird.
  16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verfahrensschritt b) weitere Verfahrensschritte vorgesehen sind: – Aufbringen einer ersten und einer zweiten Zwischenschicht (17a, 17b) auf die Trägerfolie (11), wobei die zweite Zwischenschicht (17b) als eine Replizierschicht ausgebildet wird; – Abformen einer Mikrostruktur in die zweite Zwischenschicht (17b); – Aufbringen einer metallischen Schicht (20) auf die Mikrostruktur; – Aufbringen einer dritten Zwischenschicht (17c).
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostruktur als ein Blazegitter, ein lineares oder gekreuztes Sinusgitter oder eine isotrope oder anisotrope Mattstruktur ausgebildet ist.
  18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hintergrundschicht (15) eine Farbschicht (15f) aus farbkonstanten Pigment- oder Farbmitteln aufweist.
  19. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hintergrundschicht (15) eine optisch variable Farbschicht (15o) aufweist.
  20. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hintergrundschicht (15) ein Dünnschichtelement (15d) aufweist.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnschichtelement (15d) eine teildurchlässige erste Reflexionsschicht (19ra), eine hochreflektierende zweite Reflexionsschicht (19rb) und eine zwischen der ersten Reflexionsschicht (19ra) und der zweiten Reflexionsschicht (19rb) angeordnete transparente Abstandsschicht (19a) aufweist.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsschicht (19a) mit einer Dicke im Bereich von 100 nm bis 1000 nm ausgebildet wird.
  23. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hintergrundschicht (15) eine Maskenschicht (15m) aufweist.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskenschicht (15m) als eine von einer Zwischenschicht (17d) überdeckte metallische Schicht (20) ausgebildet wird, die vollflächig oder bereichsweise ausgebildet ist.
  25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskenschicht (15m) eine bereichsweise ausgebildete Farbschicht (15f), eine erste Zwischenschicht (17d), eine metallische Schicht (20) und eine optionale zweite Zwischenschicht (17e) aufweist.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zwischenschicht (17d) als eine Replizierschicht ausgebildet wird, dass in die erste Zwischenschicht (17d) eine Oberflächenmikrostruktur abgeformt wird, und dass auf die Oberflächenmikrostruktur eine metallische Schicht (20) aufgebracht wird.
  27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Schicht (20) aus Aluminium, Kupfer, Gold, Silber, Chrom, Zinn oder einer Legierung dieser Materialien ausgebildet wird.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Schicht (20) mit einer Dicke im Bereich von 0,1 nm bis 1000 nm, vorzugsweise von 5 nm bis 100 nm, ausgebildet wird.
  29. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hintergrundschicht (15) eine Absorptionsschicht (15a) aufweist.
  30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsschicht (15a) als ein dielektrisches Filter ausgebildet wird.
  31. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hintergrundschicht (15) eine Fluoreszenzschicht (15fl) aufweist.
  32. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hintergrundschicht (15) eine Phosphoreszenzschicht (15p) aufweist.
  33. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hintergrundschicht (15) eine Mikrostrukturschicht (15s) aufweist.
  34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostrukturschicht (15s) als eine Replizierschicht ausgebildet wird, wobei in die Replizierschicht eine Oberflächenmikrostruktur abgeformt wird und auf die Oberflächenmikrostruktur eine metallische Schicht (20) aufgebracht wird.
  35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Schicht (20) bereichsweise aufgebracht wird.
  36. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostrukturschicht (15s) als eine Replizierschicht ausgebildet wird, wobei in die Replizierschicht eine Oberflächenmikrostruktur abgeformt wird und auf die Oberflächenmikrostruktur eine HRI-Schicht (22) mit hohem Brechungsindex aufgebracht wird.
  37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenmikrostruktur als ein lineares oder gekreuztes Sinusgitter, als ein asymmetrisches Blazegitter, als eine isotope oder anisotrope Mattstruktur oder als ein Oberflächenhologramm ausgebildet wird.
  38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenmikrostruktur Perioden in einem Bereich von 0,2 µm bis 10 µm, bevorzugt in einem Bereich von 0,5 µm bis 2,0 µm, und Tiefen in einem Bereich von 30 nm bis 5000 nm, bevorzugt in einem Bereich von 100 nm bis 300 nm, aufweist.
  39. Sicherheitsdokument (18), dadurch gekennzeichnet, dass Sicherheitsdokument (18) ein Sicherheitselement (1) aufweist, das von einer Volumenhologrammfolie (1f) nach einem der vorangehenden Ansprüche auf das Sicherheitsdokument (18) übertragen ist.
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