EP1744903B2 - Security element and method for producing same - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen mit einer zumindest bereichsweise vorliegenden ersten optisch aktiven Schicht aus cholesterischem flüssigkristallinem Material. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Sicherheitselements, eine Sicherheitsanordnung, die neben einem solchen Sicherheitselement ein separates Darstellungselement umfasst, sowie ein Sicherheitspapier und einen Wertgegenstand, die mit einem solchen Sicherheitselement oder einer solchen Sicherheitsanordnung ausgestattet sind.The invention relates to a security element for securing valuables with a first optically active layer of cholesteric liquid-crystalline material present at least in regions. The invention further relates to a method for producing such a security element, a security arrangement which, in addition to such a security element, comprises a separate display element, as well as a security paper and a valuable article, which are equipped with such a security element or security arrangement.
Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel oder Wertdokumente, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen ausgestattet, die eine Überprüfung der Echtheit des Wertgegenstands gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. ,Valuables, such as branded goods or documents of value, are often provided with security elements for the purpose of protection, which allow verification of the authenticity of the object of value and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction. .
Vielfach werden als Sicherheitselemente optisch variable Elemente eingesetzt, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen Bildeindruck, beispielsweise einen unterschiedlichen Farbeindruck vermitteln. Aus der Druckschrift
Bei den beschriebenen Sicherheitselementen führt der Farbkippeffekt der Flüssigkristallschichten aufgrund der physikalischen Gegebenheiten stets zu einer Verschiebung der reflektierten Lichtwellenlänge vom längerwelligen Bereich bei senkrechter Betrachtung zum kürzerwelligen Bereich bei Betrachtung der Schichten unter einem spitzen Winkel. Die Möglichkeiten zur Erzeugung unterschiedlicher Farbkippeffekte sind daher begrenzt.In the described security elements, the color shift effect of the liquid crystal layers due to the physical conditions always leads to a shift of the reflected light wavelength from the longer wavelength range when viewed perpendicularly to the shorter wavelength range when viewing the layers at an acute angle. The possibilities for generating different color shift effects are therefore limited.
Aus der Druckschrift
Die Druckschrift
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Die Druckschrift
Die Druckschrift
Die Druckschrift
Die Druckschrift
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art mit hoher Fälschungssicherheit anzugeben, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.The publication
Based on this, the present invention seeks to provide a security element of the type mentioned above with high security against counterfeiting, which avoids the disadvantages of the prior art.
Diese Aufgabe wird durch das Sicherheitselement mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein Verfahren zu seiner Herstellung, eine Sicherheitsanordnung und ein Wertgegenstand mit einem solchen Sicherheitselement sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the security element having the features of the main claim. A method for its production, a security arrangement and a valuable article with such a security element are given in the independent claims. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung enthält ein Sicherheitselement nach Anspruch 1.The invention contains a security element according to claim 1.
Dadurch lassen sich neuartige, die lichtpolarisierenden oder phasenschiebenden Eigenschaften der Flüssigkristallschichten ausnutzende Effekte erzielen, die die vorteilhafte Fälschungssicherheit bekannter Sicherheitselemente beibehalten oder sogar erhöhen. Wie nachfolgend im Detail erläutert, erlaubt die additive Farbmischung der Reflexionsspektren der beiden optisch aktiven Schichten die Erzeugung breiterer und ungewöhnlicher Farbkippeffekte. Auch lässt sich die Intensität des insgesamt reflektierten Lichts durch die Nutzung der beiden gegenläufigen zirkularen Polarisationsrichtungen erhöhen. In eine oder mehrere der Flüssigkristallschichten können darüber hinaus Informationen codiert werden, die sich nur unter Verwendung von Zirkularpolarisatoren auslesen lassen. In einer vorteilhaften Erfindungsvariante ist die zweite zirkulare Polarisationsrichtung des Lichts, das die zweite optisch aktive Schicht selbst oder in Zusammenwirkung mit der ersten optisch aktiven Schicht reflektiert, gegenläufig zur ersten zirkularen Polarisationsrichtung. In einer ebenfalls vorteilhaften Variante der Erfindung entspricht der von der zweiten optisch aktiven Schicht reflektierte Wellenlängenbereich dem ersten Wellenlängenbereich.As a result, it is possible to achieve novel effects which exploit the light-polarizing or phase-shifting properties of the liquid crystal layers, which retain or even increase the advantageous security against forgery of known security elements. As explained in detail below, the additive color mixing of the reflection spectra of the two optically active layers allows the generation of wider and unusual color-shift effects. Also, the intensity of the total reflected light can be increased by the use of the two counter-rotating circular polarization directions. In addition, information which can only be read out using circular polarizers can be coded in one or more of the liquid crystal layers. In an advantageous variant of the invention, the second circular polarization direction of the light, which reflects the second optically active layer itself or in cooperation with the first optically active layer, is opposite to the first circular polarization direction. In a likewise advantageous variant of the invention, the wavelength range reflected by the second optically active layer corresponds to the first wavelength range.
Die zweite optisch aktive Schicht bildet gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung eine phasenschiebende Schicht. Mit Vorteil bildet die zweite Schicht eine λ/2-Schicht für Licht aus dem ersten Wellenlängenbereich. Dabei ist die λ/2-Schicht vorzugsweise aus nematischem flüssigkristallinem Material gebildet, das aufgrund der optischen Anisotropie der ausgerichteten stäbchenförmigen Flüssigkristalle die Herstellung optisch aktiver Schichten ermöglicht.The second optically active layer forms a phase-shifting layer according to a preferred embodiment. Advantageously, the second layer forms a λ / 2 layer for light from the first wavelength range. In this case, the λ / 2 layer is preferably formed from nematic liquid-crystalline material which, because of the optical anisotropy of the aligned rod-shaped liquid crystals, makes it possible to produce optically active layers.
Um den Effekt der λ/2-Schicht gebietsweise abzuschwächen und/oder neue Effekte zu erzeugen, kann die λ/2-Schicht auch aus mehreren übereinander angeordneten und bereichsweise gegeneinander in der Schichtebene verdrehten Teilschichten gebildet sein. Besonders vorteilhaft sind die Teilschichten dabei durch zwei λ/4-Schichten gebildet. Durch eine bereichsweise unterschiedliche Verdrehung der beiden λ/4-Teilschichten lässt sich ihr Einfluss auf zirkular polarisiertes Licht gezielt einsetzen, um beispielsweise codierte Halbtonbilder zu erzeugen.In order to attenuate the effect of the λ / 2 layer in regions and / or to produce new effects, the λ / 2 layer may also be formed from a plurality of partial layers arranged one above the other and partially rotated relative to one another in the layer plane. The partial layers are particularly advantageously formed by two λ / 4 layers. By partially different rotation of the two λ / 4-part layers, their influence on circularly polarized light can be selectively used to produce, for example, coded halftone images.
In den Ausgestaltungen mit λ/2-Schicht kann mit Vorteil eine dritte optisch aktive Schicht aus cholesterischem flüssigkristallinem Material vorgesehen sein, die wie die erste optisch aktive Schicht Licht in dem ersten Wellenlängenbereich mit der ersten zirkularen Polarisationsrichtung selektiv reflektiert. Die λ/2-Schicht ist dabei zumindest bereichsweise zwischen der ersten und der dritten optisch aktiven Schicht angeordnet.In the embodiments with λ / 2-layer can advantageously be provided a third optically active layer of cholesteric liquid-crystalline material, which selectively reflects light in the first wavelength range with the first circular polarization direction as the first optically active layer. The λ / 2-layer is arranged at least partially between the first and the third optically active layer.
Nach einer weiteren bevorzugten Erfindungsvariante entspricht die zweite zirkulare Polarisationsrichtung des Lichts, das die zweite optisch aktive Schicht selbst oder in Zusammenwirkung mit der ersten optisch aktiven Schicht reflektiert, der ersten zirkularen Polarisationsrichtung. Der von der zweiten optisch aktiven Schicht reflektierte Wellenlängenbereich unterscheidet sich in einer ebenfalls vorteilhaften Variante der Erfindung von dem ersten Wellenlängenbereich.According to a further preferred variant of the invention, the second circular polarization direction of the light which reflects the second optically active layer itself or in cooperation with the first optically active layer corresponds to the first circular polarization direction. The wavelength range reflected by the second optically active layer differs in a likewise advantageous variant of the invention from the first wavelength range.
Insbesondere in Verbindung mit den beiden letztgenannten Erfindungsvarianten ist die zweite optisch aktive Schicht zweckmäßig, wie die erste optisch aktive Schicht, aus einem cholesterischen flüssigkristallinen Material gebildet. Dabei können für die erste und zweite cholesterische Flüssigkristallschicht verschiedene Flüssigkristalle zum Einsatz kommen. Die beiden Schichten können sich aber auch nur durch die Helizität der Flüssigkristallstruktur unterscheiden, wie sie beispielsweise durch Verwendung spiegelbildlicher Verdriller erzeugt werden kann.In particular, in conjunction with the two last-mentioned variants of the invention, the second optically active layer is expedient, like the first optically active layer, formed from a cholesteric liquid-crystalline material. In this case, different liquid crystals can be used for the first and second cholesteric liquid crystal layer. However, the two layers can differ only by the helicity of the liquid crystal structure, as can be generated for example by using mirror-image Verdriller.
In allen beschriebenen Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass die erste optisch aktive Schicht in eine erste Betrachtungsrichtung nur Licht aus dem nicht sichtbaren Teil des Spektrums reflektiert. Dagegen reflektiert die erste optisch aktive Schicht in eine zweite Betrachtungsrichtung vorzugsweise sichtbares Licht einer ersten Farbe. Auch die zweite optisch aktive Schicht reflektiert in einer vorteilhaften Ausgestaltung in eine oder die zweite Betrachtungsrichtung nur Licht aus dem nicht sichtbaren Teil des Spektrums. Auch sie reflektiert mit Vorteil in eine oder die erste Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer dritten Farbe.In all described embodiments it can be provided that the first optically active layer only reflects light from the non-visible part of the spectrum in a first viewing direction. In contrast, the first optically active layer preferably reflects visible light of a first color in a second viewing direction. Also, the second optically active layer reflects in an advantageous embodiment in one or the second viewing direction only light from the invisible part of the spectrum. It also advantageously reflects visible light of a third color in one or the first viewing direction.
Insgesamt kann dann in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen sein, dass eine der beiden optisch aktiven Schichten als Licht aus dem nicht sichtbaren Teil des Spektrums Infrarotstrahlung, und die andere der beiden optisch aktiven Schichten als Licht aus dem nicht sichtbaren Teil des Spektrums Ultraviolettstrahlung in die entsprechende Betrachtungsrichtung reflektiert.Overall, it can then be provided in a particularly preferred embodiment that one of the two optically active layers as light from the invisible part of the spectrum infrared radiation, and the other of the two optically active layers as light from the non-visible part of the spectrum ultraviolet radiation in the corresponding Viewing direction reflected.
Wenn die erste optisch aktive Schicht in eine erste Betrachtungsrichtung nur Licht aus dem nicht sichtbaren Teil des Spektrums und gegebenenfalls in eine zweite Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer ersten Farbe reflektiert, so kann die zweite optisch aktive Schicht auch so ausgebildet sein, dass sie in die erste Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer dritten Farbe und in die zweite Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer von der dritten Farbe verschiedenen vierten Farbe reflektiert.If the first optically active layer only reflects light from the non-visible part of the spectrum and possibly visible light in a second viewing direction of a first color in a first viewing direction, then the second optically active layer may also be configured to be in the first viewing direction visible light of a third color and in the second viewing direction visible light of a fourth color other than the third color reflected.
In anderen Ausgestaltungen reflektiert die erste optisch aktive Schicht in eine erste Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer ersten Farbe und in eine zweite Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer von der ersten Farbe unterschiedlichen zweiten Farbe. Die zweite optisch aktive Schicht kann dann in die zweite Betrachtungsrichtung nur Licht aus dem nicht sichtbaren Teil des Spektrums und gegebenenfalls in die erste Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer dritten Farbe reflektieren. Alternativ reflektiert die zweite optisch aktive Schicht in die erste Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer von der ersten Farbe verschiedenen dritten Farbe und in die zweite Betrachtungsrichtung Licht einer von der dritten Farbe verschiedenen vierten Farbe.In other embodiments, the first optically active layer reflects visible light of a first color in a first viewing direction and visible light of a second color different from the first color in a second viewing direction. The second optically active layer can then reflect in the second viewing direction only light from the non-visible part of the spectrum and optionally visible in the first viewing direction light of a third color. Alternatively, the second optically active layer reflects visible light of a third color other than the first color in the first viewing direction and light of a fourth color other than the third color in the second viewing direction.
In allen Ausgestaltungen kann die dritte optisch aktive Schicht in Form von Zeichen und/oder Mustern vorliegen. Auch können weitere optisch aktive Schichten aus nematischem und/oder cholesterischem flüssigkristallinem Material vorgesehen sein. Zumindest eine der optisch aktiven Schichten aus cholesterischem flüssigkristallinem Material und/oder gegebenenfalls zumindest eine Schicht aus nematischem flüssigkristallinem Material liegt zweckmäßig in Form von Pigmenten vor, welche in eine Bindemittelmatrix eingebettet sind. Solche Pigmente sind einfacher zu drucken als Flüssigkristalle aus Lösung und stellen keine so hohen Anforderungen an die Glätte des Untergrunds. Darüber hinaus benötigen die pigmentbasierten Druckfarben keine die Ausrichtung fördernden Maßnahmen.In all embodiments, the third optically active layer may be in the form of characters and / or patterns. It is also possible to provide further optically active layers of nematic and / or cholesteric liquid-crystalline material. At least one of the optically active layers of cholesteric liquid-crystalline material and / or optionally at least one layer of nematic liquid-crystalline material is expediently present in the form of pigments which are embedded in a binder matrix. Such pigments are easier to print than liquid crystals from solution and do not place such high demands on the smoothness of the substrate. In addition, pigment-based inks do not require alignment-promoting measures.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die optisch aktiven Schichten zumindest teilweise, vorzugsweise vollflächig, auf einem dunklen, vorzugsweise schwarzen Untergrund angeordnet. Der dunkle Untergrund kann dabei selbst in Form von Zeichen und/oder Mustern vorliegen. Er kann insbesondere gedruckt, durch Einfärben eines Substrats oder durch Einwirkung eines Laserstrahls auf ein Substrat erzeugt sein.In a preferred embodiment, the optically active layers are at least partially, preferably over the entire surface, arranged on a dark, preferably black background. The dark background can be present even in the form of signs and / or patterns. In particular, it can be printed, produced by coloring a substrate or by the action of a laser beam on a substrate.
Die optisch aktiven Schichten und gegebenenfalls der dunkle Untergrund liegen in zweckmäßigen Ausgestaltungen auf einem Substrat vor. Das Substrat ist dabei mit Vorteil aus Papier oder Kunststoff gebildet.The optically active layers and, where appropriate, the dark background are in expedient embodiments on a substrate. The substrate is advantageously formed from paper or plastic.
In vorteilhaften Ausgestaltungen bildet das Sicherheitselement einen Sicherheitsfaden, ein Etikett oder ein Transferelement.In advantageous embodiments, the security element forms a security thread, a label or a transfer element.
Die Erfindung umfasst nach ein Verfahren nach Anprusch 2.The invention comprises according to a method according to claim 2.
Das flüssigkristalline Material kann aus einem Lösungsmittel oder aus der Schmelze aufgebracht werden. Ferner kann insbesondere cholesterisches flüssigkristallines Material in pastöser Form als UV-härtbare cholesterische Mischung aufgebracht werden, wobei ein solches System weder typische Lösungsmittel einschließt noch auf einer Schmelze oder Pigmenten basiert, sondern stattdessen weitere UV-härtbare Lacke enthält. Je nach angewandtem Verfahren wird das flüssigkristalline Material anschließend zur Entfernung des Lösungsmittels physikalisch getrocknet, ausgerichtet und gehärtet. Die Ausrichtung kann direkt über die Trägerfolie oder über so genannte Ausrichtungs- bzw. Alignmentschichten, durch Ausübung von Scherkräften, mithilfe elektrostatischer Methoden usw. erfolgen. Zur Härtung des flüssigkristallinen Materials kann dieses vernetzt werden, beispielsweise mittels ultravioletter Strahlung oder mittels Elektronenstrahl (ESH). Das flüssigkristalline Material kann aber auch durch Zugabe bestimmter Additive fixiert werden.The liquid crystalline material may be applied from a solvent or from the melt. Furthermore, in particular, cholesteric liquid crystalline material can be applied in pasty form as a UV-curable cholesteric mixture, wherein such a system neither includes typical solvents nor is based on a melt or pigments, but instead contains further UV-curable lacquers. Depending on the method used, the liquid crystalline material is then physically dried, aligned and cured to remove the solvent. The alignment can be done directly over the carrier film or via so-called alignment layers, by applying shear forces, by electrostatic methods, etc. For hardening the liquid-crystalline material, it can be crosslinked, for example by means of ultraviolet radiation or by means of electron beam (ESH). However, the liquid-crystalline material can also be fixed by adding certain additives.
Mit Vorteil werden nach dem Aufbringen aller optisch aktiven Schichten die eine oder gegebenenfalls beide Trägerfolien entfernt. Dies geschieht insbesondere über Trennschichten oder durch Verwendung eines Laminierklebstoffes, dessen Haftung zur Trägerfolie geringer ist, als seine Haftung in Bezug auf die zugehörige optisch aktive Schicht.Advantageously, after the application of all the optically active layers, the one or, if appropriate, both carrier films are removed. This is done in particular via separating layers or by using a laminating adhesive whose adhesion to the carrier film is lower than its adhesion with respect to the associated optically active layer.
Alternativ kann auf die auf der Trägerfolie vorliegende optisch aktive Schicht eine vollflächige Hilfsschicht aufgebracht werden, deren Haftung zur Trägerfolie geringer ist als ihre Haftung in Bezug auf die optisch aktive Schicht, um die Trennung zu ermöglichen. Dadurch lässt sich der Laminierklebstoff vollflächig aufbringen, wobei gleichzeitig unkontrolliertes Verkleben verhindert wird. Die Hilfsschicht ist dabei mit Vorteil eine UV-Lackschicht.Alternatively, an all-over auxiliary layer can be applied to the optically active layer present on the carrier film whose adhesion to the carrier film is less than its adhesion with respect to the optically active layer in order to allow the separation. As a result, the laminating adhesive can be applied over the entire surface, while preventing uncontrolled sticking. The auxiliary layer is advantageously a UV lacquer layer.
Die Ausbildung der cholesterischen Flüssigkristallschichten kann mit Vorteil durch Kombination eines nematischen Flüssigkristallsystems mit einem Verdriller geschehen. Dabei können die beiden cholesterischen Flüssigkristallschichten durch Kombination eines nematischen Flüssigkristallsystems mit aufeinander abgestimmten ersten und zweiten Verdrillern gebildet werden, so dass sich die Flüssigkristalle der ersten und zweiten Schicht in zueinander spiegelbildlichen Helixstrukturen anordnen.The formation of the cholesteric liquid crystal layers can be done with advantage by combination of a nematic liquid crystal system with a Verdriller. In this case, the two cholesteric liquid crystal layers can be formed by combination of a nematic liquid crystal system with matched first and second twisters, so that the liquid crystals of the first and second layers are arranged in mirror-image helical structures.
Die Erfindung enthält ferner eine Sicherheitsanordnung für Sicherheitspapiere, Wertgegenstände und dergleichen mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art oder einem nach dem beschriebenen Verfahren herstellbaren Sicherheitselement sowie einem separaten Darstellungselement, das in Zusammenwirkung mit dem Sicherheitselement einen Farbkippeffekt und/oder einen Polarisationseffekt und/oder einen Helligkeitseffekt bzw. eine Intensitätsverstärkung für den Betrachter erkennbar macht.The invention further includes a security arrangement for security papers, valuables and the like having a security element of the type described or a security element producible according to the method described and a separate display element which, in cooperation with the security element, has a color shift effect and / or a polarization effect and / or a brightness effect ., an intensity gain for the viewer makes recognizable.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Sicherheitselement dabei ohne dunkle Untergrundschicht ausgebildet, während das separate Darstellungselement einen dunklen, vorzugsweise schwarzen Untergrund umfasst.In a preferred embodiment, the security element is formed without a dark background layer, while the separate display element comprises a dark, preferably black background.
In einer anderen, ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung kann das Sicherheitselement auch eine dunkle Untergrundschicht umfassen. Das separate Darstellungselement umfasst in dieser Ausgestaltung einen Linear- oder Zirkularpolarisator, mit dem die Farb- und/oder Polarisationseffekte des Sicherheitselements sichtbar gemacht werden können.In another, likewise preferred embodiment, the security element can also comprise a dark background layer. The separate display element in this embodiment comprises a linear or circular polarizer with which the color and / or polarization effects of the security element can be made visible.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Sicherheitselement eine Schicht aus cholesterischem flüssigkristallinem Material sowie eine Schicht aus nematischem flüssigkristallinem Material auf, die in einem Überlappungsbereich übereinander angeordnet sind. Das separate Darstellungselement umfasst in dieser Ausgestaltung eine Schicht aus cholesterischem flüssigkristallinem Material, das in Zusammenwirkung mit dem Sicherheitselement eine bereichsweise Intensitätsverstärkung für den Betrachter erkennbar macht.In a further preferred embodiment, the security element has a layer of cholesteric liquid-crystalline material and a layer of nematic liquid-crystalline material, which are arranged one above the other in an overlapping region. In this embodiment, the separate display element comprises a layer of cholesteric liquid-crystalline material which, in cooperation with the security element, makes a region-wise increase in intensity visible to the viewer.
Ferner umfasst die Erfindung eine Sicherheitsanordnung für Sicherheitspapiere, Wertgegenstände und dergleichen mit einem Sicherheitselement, das zumindest eine Schicht aus flüssigkristallinem Material aufweist, die zumindest bereichsweise auf einer transparenten Trägerfolie angeordnet ist, und einem separaten Darstellungselement, das in Zusammenwirkung mit dem Sicherheitselement einen Farbkippeffekt für den Betrachter erkennbar macht und einen dunklen, vorzugsweise schwarzen Untergrund umfasst.Furthermore, the invention comprises a security arrangement for security papers, valuables and the like having a security element comprising at least one layer of liquid-crystalline material, which is arranged at least partially on a transparent carrier film, and a separate display element, which in cooperation with the security element a color shift effect for the Viewer makes recognizable and includes a dark, preferably black background.
Die Erfindung umfasst weiter einen Wertgegenstand, wie einen Markenartikel, ein Wertdokument oder dergleichen, mit einem Sicherheitselement oder einer Sicherheitsanordnung der beschriebenen Art. Der Wertgegenstand kann insbesondere ein Sicherheitspapier, ein Wertdokument oder eine Produktverpackung sein. Das Sicherheitselement ist dabei mit Vorteil in einem Fensterbereich des Wertgegenstands angeordnet.The invention further comprises a valuable article, such as a branded article, a value document or the like, having a security element or a security arrangement of the type described. The valuable article may, in particular, be a security paper, a value document or a product packaging. The security element is advantageously arranged in a window region of the valuable article.
Besonders bevorzugt ist ein flexibler Wertgegenstand, bei dem das Sicherheitselement und das Darstellungselement durch Biegen oder Falten des Wertgegenstands zur Selbstauthentifizierung übereinander legbar sind.Particularly preferred is a flexible object of value, in which the security element and the presentation element can be laid one on top of the other by bending or folding the valuables for self-authentication.
Wertgegenstände im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Banknoten, Aktien, Ausweise, Kreditkarten, Anleihen, Urkunden, Gutscheine, Schecks, hochwertige Eintrittskarten, aber auch andere fälschungsgefährdete Papiere, wie Pässe und sonstige Ausweisdokumente, sowie Produktsicherungselemente, wie Etiketten, Siegel, Verpackungen und dergleichen. Der Begriff "Wertgegenstand" schließt im Folgenden alle derartigen Gegenstände, Dokumente und Produktsicherungsmittel ein. Unter dem Begriff "Sicherheitspapier" wird die noch nicht umlauffähige Vorstufe zu einem Wertdokument verstanden, die neben dem Sicherheitselement weitere Echtheitsmerkmale, wie z.B. im Volumen vorgesehene Lumineszenzstoffe, aufweisen kann. Sicherheitspapier liegt üblicherweise in quasi endloser Form vor und wird zu einem späteren Zeitpunkt weiterverarbeitet.Valuables within the meaning of the present invention are in particular banknotes, shares, identity cards, credit cards, bonds, certificates, vouchers, checks, high-quality admission tickets, but also other papers that are subject to counterfeiting, such as passports and other identity documents, as well as product security elements such as labels, seals, packaging and the like , The term "object of value" in the following includes all such objects, documents and product protection means. The term "security paper" is understood to mean the precursor that can not yet be processed to a value document which, in addition to the security element, has further authenticity features, such as e.g. in volume provided luminescent substances may have. Security paper is usually in quasi-endless form and will be further processed at a later date.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.Further exemplary embodiments and advantages of the invention are explained below with reference to the figures, in the representation of which a representation true to scale and proportion has been dispensed with in order to increase the clarity.
Es zeigen:
- Fig.1
- eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem eingebetteten Sicherheitsfaden und einem aufgeklebten Transferelement, jeweils nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- Fig. 2
- den allgemeinen Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements im Querschnitt,
- Fig. 3
- ein Sicherheitselement im Querschnitt,
- Fig. 4
- in (a) den Querschnitt eines Sicherheitselements nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, in (b) eine Ansicht dieses Sicherheitselements bei senkrechter Betrachtung und in (c) eine Ansicht bei spitzwinkliger Betrachtung,
- Fig. 5
- eine Darstellung wie in
Fig. 4 eines Sicherheitselements nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, - Fig. 6
- ein Sicherheitselement nach einer Gestaltung zur Illustration der Erfindung mit einem Zirkularpolarisator zum Lesen der codierten Information,
- Fig. 7
- eine Darstellung wie in
Fig. 6 eines Sicherheitselements nach einer weiteren Gestaltung zur Illustration der Erfindung, - Fig. 8
- das Prinzip von Sicherheitselementen mit einem dreischichtigen Flüssigkristallaufbau, bei dem eine λ/2-Schicht zwischen zwei cholesterischen Flüssigkristallschichten angeordnet ist,
- Fig. 9
- ein Sicherheitselement nach dem Prinzip der
Fig. 8 bei Beleuchtung mit rechtszirkular polarisiertem Licht, - Fig.10
- ein weiteres Sicherheitselement nach dem Prinzip der
Fig. 8 mit einer in zwei λ/4-Schichten unterteilten λ/2-Schicht, - Fig. 11
- ein Sicherheitselement nach einer weiteren Gestaltung zur Illustration der Erfindung, bei dem sowohl die Farbeffekte als auch die Polarisationseffekte der Flüssigkristallschichten ausgenutzt werden, wobei (a) den Schichtaufbau des Sicherheitselements und (b) und (c) die Situation bei Betrachtung durch verschiedene Zirkularpolarisatoren zeigt, und
- Fig. 12
- in (a) eine schematische Darstellung einer Banknote mit einer erfindungsgemäßen Sicherheitsanordnung aus einem Sicherheitselement und einem Darstellungselement, und in (b) eine Aufsicht auf die gefaltete Banknote von (a) mit einer durch das Aufeinanderlegen der beiden Elemente sichtbar gemachten Bildinformation.
- Fig.1
- 1 is a schematic representation of a banknote with an embedded security thread and a glued transfer element, each according to an embodiment of the invention,
- Fig. 2
- the general layer structure of a security element according to the invention in cross-section,
- Fig. 3
- a security element in cross section,
- Fig. 4
- in (a) the cross-section of a security element according to another embodiment of the invention, in (b) a view of this security element when viewed vertically and in (c) a view at acute angle,
- Fig. 5
- a representation like in
Fig. 4 a security element according to a further embodiment of the invention, - Fig. 6
- a security element according to a design for illustrating the invention with a circular polarizer for reading the coded information,
- Fig. 7
- a representation like in
Fig. 6 a security element according to a further embodiment for illustrating the invention, - Fig. 8
- the principle of security elements with a three-layer liquid crystal structure in which a λ / 2 layer is arranged between two cholesteric liquid crystal layers,
- Fig. 9
- a security element according to the principle of
Fig. 8 when illuminated with right circular polarized light, - Figure 10
- another security element according to the principle of
Fig. 8 with a λ / 2 layer divided into two λ / 4 layers, - Fig. 11
- a security element according to a further embodiment for illustrating the invention, in which both the color effects and the polarization effects of the liquid crystal layers are exploited, wherein (a) the layer structure of the security element and (b) and (c) shows the situation when viewed through different circular polarizers, and
- Fig. 12
- in (a) is a schematic representation of a banknote with a security arrangement according to the invention of a security element and a display element, and in (b) a plan view of the folded banknote of (a) with an image information made visible by the juxtaposition of the two elements.
Die Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote näher erläutert.
Zwischen den Flüssigkristallschichten können Alignmentschichten und/oder Klebeschichten 26 vorgesehen sein, die der Ausrichtung der Flüssigkristalle in den Flüssigkristallschichten bzw. der Verbindung der einzelnen flüssigkristallinen Schichten und dem Ausgleich von Unebenheiten des Untergrunds dienen.Alignment layers and / or
Nach der Erfindung besteht zumindest eine der flüssigkristallinen Schichten 24-1, 24-2, ... 24-n aus einem cholesterischen flüssigkristallinen Material und reflektiert selektiv Licht in einem ersten Wellenlängenbereich mit einer ersten zirkularen Polarisationsrichtung. Eine zweite Schicht, die in einem Überlappungsbereich mit der ersten Schicht übereinander liegend angeordnet ist, reflektiert selektiv Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich mit einer zweiten zirkularen Polarisationsrichtung, entweder selbst oder in Zusammenwirkung mit der ersten Schicht.According to the invention, at least one of the liquid-crystalline layers 24-1, 24-2, ... 24-n consists of a cholesteric liquid-crystalline material and selectively reflects light in a first wavelength range with a first circular polarization direction. A second layer, superimposed in an overlap region with the first layer, selectively reflects light in a second wavelength range with a second circular polarization direction, either by itself or in cooperation with the first layer.
In manchen Ausführungsformen der Erfindung ist die dunkle Untergrundschicht 22 nicht Teil des Sicherheitselements. Die Flüssigkristallschichten 24-1, 24-2, ... 24-n und eventuelle Alignment- und Klebeschichten 26 sind dann direkt auf der Folie 20 aufgebracht. Ebenso ist es in manchen Ausführungsformen vorteilhaft, die Folie 20 nach dem Aufbringen des fertigen Sicherheitselements auf einen Wertgegenstand zu entfernen, wie weiter unten genauer erläutert.In some embodiments of the invention, the
Dieses neuartige Farbwechselspiel, bei dem der Farbeindruck des Sicherheitselements beim Kippen von kurzwelligem zu längerwelligem Licht wechselt, kommt dadurch zustande, dass die erste Flüssigkristallschicht 32 blaues Licht (Pfeil 321) in die senkrechte Betrachtungsrichtung und kürzerwellige UV-Strahlung (Pfeil 322) in die spitzwinklige Betrachtungsrichtung reflektiert. Die zweite Flüssigkristallschicht 34 ist so ausgebildet, dass sie Infrarot-Strahlung (Pfeil 341) in die senkrechte Betrachtungsrichtung und kürzerwelliges rotes Licht (Pfeil 342) in die spitzwinklige Betrachtungsrichtung reflektiert. Die beiden außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs liegenden Reflexionsanteile 321 und 342 tragen zum Farbeindruck des Sicherheitselements nichts bei, so dass sich für den Betrachter bei senkrechter Betrachtung ein blauer Farbeindruck 301 und bei spitzwinkliger Betrachtung ein langwelliger roter Farbeindruck 302 ergibt.This novel color interplay, in which the color impression of the security element changes from short-wave to longer-wave light when tilted, is due to the fact that the first
Zur Herstellung des Sicherheitselements 30 können die erste und die zweite Flüssigkristallschicht 32 bzw. 34 jeweils auf eine glatte PET-Folie guter Oberflächenqualität aufgedruckt werden. Als Druckverfahren kommen dabei alle für flüssigkristalline Schichten geeignete Druckverfahren, wie beispielsweise Tiefdruck, Flexodruck, Knifecoating, Curtain- oder Blade-Techniken, in Betracht.To produce the
Nach dem Trocknen der Flüssigkristallschichten 32, 34 kann die Qualität und das Farbspektrum der einzelnen Schichten bereits auf dieser Fertigungsstufe geprüft und gegebenenfalls Ausschuss aussortiert werden. Die Flüssigkristallschichten 32 und 34 werden dann mithilfe handelsüblicher Laminierklebstoffe auf die Untergrundschicht 22 bzw. die erste Flüssigkristallschicht 32 auflaminiert. Die Glätte der Oberfläche beeinflusst dabei den Glanzgrad des Sicherheitselements. Durch den Laminierklebstoff können Unebenheiten des Untergrunds, wie sie beim Aufbau eines typischen Sicherheitsfadens 12 auftreten können, ausgeglichen werden, so dass auch für solche Sicherheitselemente ein guter Glanz erzielt werden kann.After drying the liquid crystal layers 32, 34, the quality and the color spectrum of the individual layers can already be tested at this stage of production and, if appropriate, rejects rejects. The liquid crystal layers 32 and 34 are then laminated to the
Nach der Verklebung der Flüssigkristallschichten 32 und 34 können die Trägerfolien entfernt werden. Dies kann beispielsweise über so genannte Trenn- bzw. Releaseschichten erfolgen. Dabei handelt es sich insbesondere um UV-Lacke oder Wachse, die mechanisch oder thermisch aktiviert werden können. Beim Einsatz von Trennschichten können diese an der Oberfläche strukturiert sein, um eine Ausrichtung der Flüssigkristalle beim Aufbringen lokal zu fördern bzw. zu verhindern. Durch eine bereichsweise unterschiedliche Ausrichtung der Flüssigkristalle können so auch bei vollflächigem Aufbringen Motive wie Zeichen oder Muster in die Flüssigkristallschichten eingebracht werden.After bonding the liquid crystal layers 32 and 34, the carrier foils can be removed. This can be done for example via so-called separation or release layers. These are in particular UV coatings or waxes, which can be activated mechanically or thermally. When separating layers are used, they can be structured on the surface in order to locally promote or prevent orientation of the liquid crystals during application. By a partially different orientation of the liquid crystals so motifs such as characters or patterns can be introduced into the liquid crystal layers even when applied over the entire area.
Ist keine Trennschicht vorgesehen, so wird zweckmäßig ein Laminierklebstoff gewählt, dessen Haftung zur Trägerfolie geringer ist als seine Haftung zu der Flüssigkristallschicht, um einen Folienriss zu verhindern. Auch muss die Haftung der Flüssigkristalle zur Trägerfolie geringer sein als die Haftung des Klebstoffs zu den Flüssigkristallen, um die Trennung zu ermöglichen. Weiter muss die Haftung des Klebstoffs zu der Schicht, auf die das System transferiert werden soll, besser sein als die Haftung der Flüssigkristalle auf der Trägerfolie. Sie muss darüber hinaus auch besser sein als die Haftung des Klebstoffs zur Trägerfolie. Die vorstehenden Anforderungen an den Laminierklebstoff sind insbesondere dann von Bedeutung, wenn die zu übertragende Flüssigkristallschicht nicht vollflächig ausgebildet ist.If no release layer is provided, it is expedient to choose a laminating adhesive whose adhesion to the carrier film is less than its adhesion to the liquid-crystal layer, in order to prevent a film tear. Also, the adhesion of the liquid crystals to the support film must be less than the adhesion of the adhesive to the liquid crystals to permit separation. Furthermore, the adhesion of the adhesive to the layer to which the system is to be transferred must be better than the adhesion of the liquid crystals to the carrier film. It must also be better than the adhesion of the adhesive to the carrier film. The above requirements of the laminating adhesive are particularly important if the liquid crystal layer to be transferred is not formed over the entire surface.
Nach dem Auflaminieren der ersten Flüssigkristallschicht 32 auf den Untergrund 22 wird die zweite Flüssigkristallschicht 34 in analoger Weise auf die im Verbund nunmehr oben liegende erste Flüssigkristallschicht 32 auflaminiert.After the first liquid-
In der
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
Die beiden Flüssigkristallschichten sind so aufeinander abgestimmt, dass das Wappenmotiv 46 bei senkrechter Betrachtung des Sicherheitselements (
Bei senkrechter Betrachtung des Sicherheitselements 40 ergibt sich somit im Überlappungsbereich 48 der beiden Schichten ein Farbeindruck 401, der durch die additive Farbmischung des blauen Lichts 421 der ersten Flüssigkristallschicht 42 und des roten Lichts 441 der zweiten Flüssigkristallschicht 44 gegeben ist, während außerhalb des Überlappungsbereichs nur der rote Farbeindruck der zweiten Flüssigkristallschicht 44 erkennbar ist. Durch den Farbköntrast im reflektierten Licht 401 tritt das Wappenmotiv 46 für den Betrachter deutlich hervor.When the
Kippt der Betrachter nun das Sicherheitselement 40, so dass er es unter einem spitzen Winkel sieht, so reflektiert die erste Flüssigkristallschicht 42 im Überlappungsbereich 48 nur außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs liegendes ultraviolettes Licht zum Betrachter. Die Flüssigkristallschicht 42 trägt somit weder im Überlappungsbereich 48 noch außerhalb des Überlappungsbereichs zum Farbeindruck 402 des Sicherheitselements 40 bei. Unter spitzem Betrachtungswinkel ist das Motiv daher nicht zu erkennen, und der Betrachter hat den Eindruck, dass das Wappenmotiv 46 beim Kippen des Sicherheitselements 40 aus der Senkrechten verschwindet.If the observer now tilts the
In analoger Weise kann ein Sicherheitselement 50 mit einem beim Kippen erscheinenden Motiv erzeugt werden, wie in
Bei dieser Konstellation ist das Motiv 56 bei senkrechter Betrachtung im reflektierten Licht 501 nicht erkennbar, da von der ersten Flüssigkristallschicht 52 allenfalls unsichtbare infrarote Strahlung in die senkrechte Betrachtungsrichtung reflektiert wird. Erst beim Kippen des Sicherheitselements 50 wird das Motiv für den Betrachter erkennbar, da die erste Flüssigkristallschicht 52 im Überlappungsbereich 58 dann rotes Licht zum Betrachter reflektiert, und sich das Motiv 56 im reflektierten Licht 502 somit von dem violetten Farbeindruck außerhalb des Überlappungsbereichs 58 abhebt.In this constellation, the subject 56 is not visible when viewed perpendicularly in the reflected
Die
Das Sicherheitselement 60 der
Eine solche gegenläufige selektive Reflexion kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die beiden cholesterischen Flüssigkristallschichten 62 und 64 aus demselben nematischen Flüssigkristallsystem unter Verwendung von zueinanderspiegelbildlichen Verdrillern erzeugt werden. Damit kann eine spiegelbildliche helixartige Anordnung der stäbchenförmigen Flüssigkristallmoleküle in den beiden Flüssigkristallschichten erzielt werden, so dass eine Schicht rechts-, die andere Schicht linkszirkular polarisiertes Licht reflektiert. Die Farbe des von den Flüssigkristallschichten reflektierten Lichts hängt, wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen, von der Betrachtungsrichtung ab, und ändert sich beim Übergang von senkrechter zu spitzwinkliger Betrachtung beispielsweise von Rot nach Grün.Such opposing selective reflection can be achieved, for example, by forming the two cholesteric liquid crystal layers 62 and 64 from the same nematic liquid crystal system using mirror image twisting agents. Thus, a mirror-image helical arrangement of the rod-shaped liquid crystal molecules in the two liquid crystal layers can be achieved, so that one layer reflects right-handed, the other layer left circularly polarized light. The color of the light reflected from the liquid crystal layers depends on the viewing direction as in the above-described embodiments, and changes from red to green, for example, in the transition from vertical to acute viewing.
Die erste Flüssigkristallschicht 62 liegt im Ausführungsbeispiel der
Betrachtet man nun das Sicherheitselement 60 durch einen Zirkularpolarisator 72, der nur linkszirkular polarisiertes Licht durchlässt, so tritt das durch die erste Flüssigkristallschicht 62 gebildete Motiv mit starkem Helligkeitskontrast hervor, da der Zirkularpolarisator 72 das von der zweiten Flüssigkristallschicht 64 reflektierte rechtszirkular polarisierte Licht vollständig ausblendet. Ein solcher Zirkularpolarisator 72 kann beispielsweise durch einen Linearpolarisator und ein nachgeschaltetes λ/4-Plättchen gebildet sein.Considering the
Es versteht sich, dass in analoger Weise die zweite Flüssigkristallschicht 64 oder auch beide Flüssigkristallschichten 62, 64 in Form von Motiven vorliegen können. Ein Motiv in der zweiten Flüssigkristallschicht 64 kann entsprechend mithilfe eines Zirkularpolarisators, der rechtszirkular polarisiertes Licht transmittiert, deutlich sichtbar gemacht werden. Mit einer Betrachtungsvorrichtung, die beide Polarisatortypen enthält, können die Motive in einer oder beiden Schichten einfach angezeigt werden.It is understood that the second
Das Ausführungsbeispiel der
In den von der λ/2-Schicht 84 unbedeckten Bereichen 86 reflektiert die erste Flüssigkristallschicht 82 Licht mit einer vorgewählten zirkularen Polarisations richtung, beispielsweise linkszirkular polarisiertes Licht. Im Überlappungsbereich 88 der beiden Schichten reflektiert das Sicherheitselement 80 Licht mit der gegenläufigen Polarisationsrichtung, im Ausführungsbeispiel also rechtszirkular polarisiertes Licht, da das einfallende unpolarisierte Licht von der λ/2-Schicht 84 nicht beeinflusst wird, die Polarisationsrichtung des von der ersten Flüssigkristallschicht 82 reflektierten, linkszirkular polarisierten Lichts von der λ/2-Schicht 84 jedoch durch den Gangunterschied zwischen dem ordentlichen und dem außerordentlichen Strahl in seiner Polarisationsorientierung gerade umgekehrt wird.In the uncovered by the λ / 2
Ohne Hilfsmittel ist das von der λ/2-Schicht 84 gebildete Motiv kaum zu erkennen, da das Sicherheitselement in den bedeckten wie den unbedeckten Bereichen im Wesentlichen die gleiche Lichtmenge reflektiert und das unbewaffnete Auge die zirkulare Polarisationsrichtung des Lichts nicht unterscheiden kann.Without aids, the motif formed by the λ / 2
Betrachtet man das Sicherheitselement 80 dagegen durch einen Zirkularpolarisator 92, der nur rechtszirkular polarisiertes Licht transmittiert, so tritt das in der λ/2-Schicht 84 gebildete Motiv mit deutlichem Kontrast hervor. Die von der λ/2-Schicht 84 bedeckten Bildteile 88 erscheinen dabei hell, die unbedeckten Bildteile 86 dunkel. Ein umgekehrter (negativer) Bildeindruck ergibt sich bei der Verwendung eines Zirkularpolarisator, der nur linkszirkular polarisiertes Licht transmittiert. Wie oben beschrieben, kann der Zirkularpolarisator 92 beispielsweise durch einen Linearpolarisator mit nachgeschaltetem λ/4-Plättchen gebildet sein.On the other hand, if the
Zur Herstellung des Sicherheitselements 80 kann zunächst eine nematische Flüssigkristallschicht in Form eines Motivs auf eine glatte PET-Folie guter Oberflächenqualität in einer Schichtdicke aufgedruckt werden, die so gewählt ist, dass man für den Wellenlängenbereich, in dem die erste Flüssigkristallschicht 82 selektiv reflektiert, eine λ/2-Schicht erhält. Nach physikalischem Trocknen zur Entfernung des Lösungsmittels wird die Flüssigkristallschicht mittels ultravioletter Strahlung vernetzt. Auf die mit nematischem flüssigkristallinem Material bereichsweise beschichtete PET-Folie wird anschließend eine Schicht aus cholesterischem flüssigkristallinem Material vollflächig aufgedruckt. Auch diese Schicht wird nach physikalischer Trocknung mittels ultravioletter Strahlung vernetzt. Der so erzeugte zweischichtige Flüssigkristallaufbau wird dann mithilfe handelsüblicher Laminierklebstoffe über die nun oben liegende cholesterische Flüssigkristallschicht auf die Untergrundschicht 22 auflaminiert, die einen absorbierenden Untergrund bildet. Ein solcher absorbierender Untergrund kann beispielsweise von einem Sicherheitsfaden bereitgestellt werden, der noch weitere Sicherheitselemente aufweisen kann.To produce the
Nach der Verklebung kann schließlich die Trägerfolie entfernt werden. Dies kann beispielsweise über Trennschichten erfolgen. Dabei handelt es sich insbesondere um UV-Lacke oder Wachse, die mechanisch oder thermisch aktiviert werden können. Ist keine Trennschicht vorgesehen, so kann auch die vollflächig aufgedruckte cholesterische Flüssigkristallschicht als Hilfsschicht zwischen dem Laminierklebstoff und der PET-Folie dienen und so den ansonsten beim Abziehen der PET-Folie möglichen Folienriss, der insbesondere beim Übertragen nicht vollflächiger Schichten auftreten kann, verhindern. Die gleiche Hilfsfunktion kann auch eine vollflächig aufgebrachte Hilfsschicht aus einem UV-Lack oder einem anderen geeigneten Material übernehmen, das sich von der Trägerfolie leicht entfernen lässt. Da durch die vollflächige Aufbringung unter anderem unkontrolliertes Verkleben durch den Laminierklebstoff verhindert wird, kann der Laminierklebstoff vollflächig aufgedruckt werden.After bonding, finally, the carrier film can be removed. This can be done for example via separating layers. These are in particular UV coatings or waxes, which can be activated mechanically or thermally. If no separating layer is provided, then the cholesteric liquid crystal layer printed over the entire surface can also serve as an auxiliary layer between the laminating adhesive and the PET film and thus prevent the film tear otherwise possible when the PET film is pulled off, which can occur, in particular, during the transfer of non-full-surface layers. The same auxiliary function can also take over a full-surface applied auxiliary layer of a UV coating or other suitable material that can be easily removed from the carrier film. Since uncontrolled sticking through the laminating adhesive is prevented by the full-surface application, the laminating adhesive can be printed over the entire surface.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung weist das Sicherheitselement einen dreischichtigen Flüssigkristallaufbau auf, bei dem eine λ/2-Schicht zwischen zwei cholesterischen Flüssigkristallschichten mit denselben lichtpolarisierenden Eigenschaften angeordnet ist. Das Prinzip dieser Ausführungsbeispiele wird nun mit Bezug auf
Das Sicherheitselement 100 weist eine auf einer dunklen, vorzugsweise schwarzen Untergrundschicht 22 aufgebrachte Schichtenfolge auf, die aus einer ersten cholesterischen Flüssigkristallschicht 102, einer λ/2-Schicht 104 und einer zweiten cholesterischen Flüssigkristallschicht 106 besteht. Die lichtpolarisierenden Eigenschaften der ersten und zweiten Flüssigkristallschicht 102 und 106 sind identisch, so dass die beiden Schichten für sich genommen Licht in demselben vorgewählten Wellenlängenbereich und mit derselben vorgewählten zirkularen Polarisationsrichtung reflektieren. Alle Schichten können vollflächig oder auch nur bereichsweise aufgebracht sein, um unterschiedliche oder sich ergänzende Motive wie Zeichen oder Muster zu bilden.The
Die Reflexionseigenschaften der verschiedenen möglichen Schichtenabfolgen sind in der
In einem ersten Bereich 110, in dem nur die erste Flüssigkristallschicht 102 vorliegt, wird linkszirkular polarisiertes Licht reflektiert. In einem zweiten Bereich 112, in dem die erste Flüssigkristallschicht 102 von der λ/2-Schicht 104 bedeckt ist, reflektiert das Sicherheitselement, wie bereits in Zusammenhang mit
Im vierten Bereich 116, in dem nur die beiden cholesterischen Flüssigkristallschichten 102 und 106 vorliegen, reflektiert die obere Flüssigkristallschicht 106 linkszirkular polarisiertes Licht. Das durchgelassene rechtszirkular polarisierte Licht wird von der unteren Flüssigkristallschicht 102 ebenfalls durchgelassen und in der Untergrundschicht 22 absorbiert. Das Sicherheitselement reflektiert in diesem Bereich somit nur linkszirkular polarisiertes Licht. Das gleiche gilt für den fünften Bereich 118, in dem die zweite Flüssigkristallschicht 106 allein vorliegt.In the
Die zahlreichen Variationsmöglichkeiten durch die verschiedenen Schichtenfolgen erlauben eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten für Sicherheitselemente, von denen nur einige beispielhaft genauer erläutert werden.
Das Sicherheitselement 120 der
The
Bei normaler Beleuchtung mit unpolarisiertem Licht erscheint das Motiv der λ/2-Schicht 104 zwar mit demselben Farbeindruck wie seine Umgebung, ist jedoch aufgrund der Reflexion sowohl des linkszirkular als auch des rechtszirkular polarisierten Lichts in den Bereichen 126 durch die im Wesentlichen doppelte reflektierte Lichtmenge bereits ohne Hilfsmittel erkennbar. Wird das Sicherheitselement 120 ferner über einen Zirkularpolarisator 122 mit rechtszirkular polarisiertem Licht beleuchtet, so tritt das Motiv für den Betrachter 124 ohne weitere Hilfsmittel mit starkem Kontrast in Erscheinung, da das rechtszirkular polarisierte Licht in den Bereichen 126, in denen alle drei Schichten überlappen, reflektiert wird, während es in Bereichen 128 ohne λ/2-Schicht 104 von der oberen und unteren Flüssigkristallschicht 106 bzw. 102 transmittiert und in der schwarzen Untergrundschicht 22 absorbiert wird.In normal illumination with unpolarized light, the motif of the λ / 2
Sind die Teilschichten 134 und 136 in einem Teilbereich 138 unverdreht, also mit einem Drehwinkel θ = 0° übereinander angeordnet, so bilden sie zusammen eine λ/2-Schicht, die wie die λ/2-Schicht 104 des Ausführungsbeispiels der
Sind die beiden λ/4-Schichten 134 und 136 in einem Teilbereich 142 um einen Drehwinkel θ zwischen 0° und 90° in ihrer Orientierung gegeneinander verdreht, so bewirkt die Zwischenschicht 132, dass ein bestimmter Anteil an rechtszirkular polarisiertem Licht von der Schichtenfolge reflektiert wird. Die Größe des reflektierten Anteils nimmt mit zunehmenden Drehwinkel kontinuierlich ab. Durch einen unterschiedlichen Drehwinkel θ in verschiedenen Flächenbereichen der Zwischenschicht 132 lassen sich so beispielsweise Halbtonmotive in dem Sicherheitselement codieren, die bei Beleuchtung mit unpolarisiertem Licht kaum in Erscheinung treten, bei Beleuchtung mit zirkular polarisiertem Licht aber für den Betrachter ohne weitere Hilfsmittel als Graustufenbilder in Erscheinung treten.If the two λ / 4
Es versteht sich, dass in analoger Weise auch in Schichtfolgen, die keine zweite cholesterische Flüssigkristallschicht aufweisen, wie dies beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel der
Die erste Flüssigkristallschicht 152 weist einen ersten Farbkippeffekt, beispielsweise von Grün nach Blau, auf und reflektiert zudem nur Licht einer vorgewählten zirkularen Polarisationsrichtung, beispielsweise rechtszirkular polarisiertes Licht. Die zweite Flüssigkristallschicht 154 weist einen zweiten Farbkippeffekt, beispielsweise von Magenta nach Grün, auf und reflektiert zudem nur Licht der zur ersten Flüssigkristallschicht gegenläufigen zirkularen Polarisationsrichtung, im Ausführungsbeispiel linkszirkular polarisiertes Licht. Wird das Sicherheitselement 150 bei Beleuchtung mit unpolarisiertem Licht und ohne Hilfsmittel betrachtet, so überlagern sich die beiden Farbkippeffekte durch additive Farbmischung des reflektierten Lichts.The first
Betrachtet man das Sicherheitselement 150 durch einen Zirkularpolarisator 156, der nur rechtszirkular polarisiertes Licht transmittiert, so lässt sich beim Kippen des Sicherheitselements der Farbkippeffekt der ersten Flüssigkristallschicht 152 alleine beobachten, wie in
Die Prinzipien der beschriebenen Ausführungsbeispiele können auch für selbstauthentifizierende Sicherheitsänordnungen auf beliebigen Datenträgern eingesetzt werden.
In einem Ausführungsbeispiel besteht das Sicherheitselement 162 aus einer auf eine transparente Folie aufgebrachten Schichtenfolge aus cholesterischen und/oder nematischen Flüssigkristallschichten, wie in
Die dunkle Untergrundschicht, die für die Erkennbarkeit der beschriebenen Farb-oder Polarisationseffekte wesentlich ist, wird in diesem Ausführungsbeispiel durch das separate Darstellungselement 164 bereitgestellt und kann beispielsweise durch eine auf eine Seite der Banknote aufgedruckte handelsübliche Druckfarbe gebildet werden. Erst wenn die Banknote, wie in
In anderen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen liegt das Sicherheitselement 162 als eines der oben beschriebenen Sicherheitselemente einschließlich der dunklen Untergrundschicht 22 vor, und das Darstellungselement 164 enthält einen Zirkularpolarisator, der beispielsweise durch einen Linearpolarisator und ein nachgeschaltetes λ/4-Plättchen gebildet ist. Die oben beschriebenen Erkennungsmechanismen für die in das Sicherheitselement 162 eingebrachten Motive bei Betrachtung durch einen Zirkularpolarisator lassen sich dann durch Falten der Banknote 160 realisieren, so dass der Benutzer ohne zusätzliche Hilfsmittel eine Selbstauthentifizierung des Sicherheitselements und damit der Banknote 160 vornehmen kann.In other embodiments of the invention, the
In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel besteht das Sicherheitselement 162 aus einer auf eine dunkle Untergrundschicht aufgebrachten Schichtenfolge, wie in
Das Darstellungselement 164 liegt in einem papiermacherisch oder ausgestanztem Fenster der Banknote 160 vor und besteht aus einer auf eine transparente Folie aufgebrachten cholesterischen Flüssigkristallschicht, deren lichtpolarisierende Eigenschaften mit denen der ersten cholesterischen Flüssigkristallschicht des Sicherheitselement 162 identisch sind. Insbesondere reflektieren die beiden Schichten für sich genommen Licht in demselben vorgewählten Wellenlängenbereich und mit derselben vorgewählten zirkularen Polarisationsrichtung. Das Darstellungselement 164 erscheint in aufgefalteter Lage der Banknote im Auflicht oder Durchlicht im Wesentlichen transparent und unauffällig.The
Wenn die Banknote gefaltet wird, so dass das Darstellungselement 164 auf dem Sicherheitselement 162 derart zu liegen kommt, dass die cholesterische Flüssigkristallschicht des Darstellungselements 164 direkt an das Sicherheitselement 162 angrenzt, können die im Zusammenhang mit den
In einem weiteren, nicht dargestelltem Ausführungsbeispiel besteht das Sicherheitselement aus einer auf eine transparente Folie aufgebrachten Flüssigkristallschicht. Das Sicherheitselement liegt ebenso wie das Sicherheitselement der in
Selbstverständlich können die Ausführungsbeispiele zur selbstauthentifizierenden Sicherheitsanordnung auch auf einem Dokument aus Kunststoff, wie einer Kunststoffbanknote, vorgesehen werden. Hier wird das transparente Fenster vorzugsweise durch einen nicht bedruckten Bereich des Dokuments gebildet.Of course, the embodiments for self-authenticating security arrangement can also be provided on a plastic document, such as a Kunststoffbanknote. Here, the transparent window is preferably formed by a non-printed area of the document.
Claims (44)
- A security element (40) for securing valuable articles, having a first optically active layer (42) that is present in at least some areas and comprises cholesteric liquid crystal material, and a second optically active layer (44) that is present in at least some areas, the first and the second layer (42, 44) being stacked in an overlap area (48), characterized in that the first optically active layer (42) selectively reflects light in a first wavelength range having a first direction of circular polarization, the second optically active layer (44), either itself or, in the overlap area (48), in coaction with the first optically active layer (42), selectively reflects light in a second wavelength range having a second direction of circular polarization, in that the first optically active layer (42) reflects in a first viewing direction only light from the non-visible part of the spectrum and in a second viewing direction visible light of a first color, and in that only one of the first and second optically active layers is present in the form of characters and/or patterns.
- The security element (40) according to claim 1, characterized in that the second wavelength range in which the second optically active layer (44) reflects, itself or in coaction with the first optically active layer (42), corresponds to the first wavelength range.
- The security element (40) according to at least one of claims 1 or 2, characterized in that the second optically active layer (44) forms a phase-shifting layer.
- The security element (40) according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the second optically active layer (44) forms a λ/2 layer for light from the first wavelength range.
- The security element (40) according to claim 3 or 4, characterized in that the second optically active layer (44) is formed from nematic liquid crystal material.
- The security element (40) according to claim 4 or 5, characterized in that the λ/2 layer is formed from multiple sub-layers that are stacked and, in some areas, twisted toward one another in the layer plane.
- The security element (40) according to claim 6, characterized in that the multiple sub-layers are formed by two λ/4 layers.
- The security element (40) according to at least one of claims 3 to 7, characterized in that a third optically active layer comprising cholesteric liquid crystal material is provided that selectively reflects light in the first wavelength range having the first direction of circular polarization, and in that the phase-shifting layer is disposed, at least in some areas, between the first (42) and the third optically active layer.
- The security element (40) according to claim 1, characterized in that the second direction of circular polarization of the light that the second optically active layer (44) reflects, itself or in coaction with the first optically active layer (42), corresponds to the first direction of circular polarization.
- The security element (40) according to claim 1 or 9, characterized in that the second wavelength range in which the second optically active layer (44) selectively reflects light differs from the first wavelength range.
- The security element (40) according to claim 9 or 10, characterized in that the second optically active layer (44) is formed from cholesteric liquid crystal material.
- The security element (40) according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that the second optically active layer (44) reflects only light from the non-visible part of the spectrum in a or the second viewing direction.
- The security element (40) according to claim 12, characterized in that the second optically active layer reflects visible light of a third color in a or the first viewing direction.
- The security element (40) according to claim 12 and 13, characterized in that one of the two optically active layers reflects infrared radiation as light from the non-visible part of the spectrum and the other of the two optically active layers reflects ultraviolet radiation as light from the non-visible part of the spectrum in the appropriate viewing direction.
- The security element (40) according to at least one of claims 1 to 14, characterized in that the second optically active layer (44) reflects, in the first viewing direction, visible light of a third color and, in the second viewing direction, visible light of a fourth color that differs from the third color.
- The security element (40) according to at least one of claims 1 to 15, characterized in that the second direction of circular polarization of the light that the second optically active layer (44) reflects, itself or in coaction with the first optically active layer (42), is opposite to the first direction of circular polarization.
- The security element (40) according to at least one of claims 1 to 16, characterized in that further optically active layers comprising nematic or cholesteric liquid crystal material are provided.
- The security element (40) according to at least one of claims 1 to 17, characterized in that at least one of the optically active layers (42, 44) comprising cholesteric liquid crystal material and/ or, if applicable, at least one layer comprising nematic liquid crystal material is present in the form of pigments that are embedded in a binder matrix.
- The security element (40) according to at least one of claims 1 to 18, characterized in that the optically active layers (42, 44) are disposed at least in part on a dark, preferably black background (22).
- The security element (40) according to claim 19, characterized in that the optically active layers (42, 44) are disposed contiguously on the dark background (22).
- The security element (40) according to claim 19 or 20, characterized in that the dark background (22) is present in the form of characters and/ or patterns.
- The security element (40) according to at least one of claims 19 to 21, characterized in that the dark background (22) is printed or produced by coloring a substrate or by the action of a laser beam on a substrate.
- The security element (40) according to at least one of claims 1 to 22, characterized in that the optically active layers (42, 44) and, if applicable, the dark background (22) are present on a substrate.
- The security element (40) according to claim 23, characterized in that the substrate is formed from paper or plastic.
- The security element (40) according to at least one of claims 1 to 24, characterized in that the security element (40) forms a security thread, a label or a transfer element.
- A method for manufacturing a security element (40) according to at least one of claims 1 to 25, in which a first (42) and a second (44) optically active layer are applied to a substrate foil such that they are stacked in an overlap area (48), a cholesteric liquid crystal material being applied to form the first optically active layer (42), wherein a first optically active layer is applied that selectively reflects light in a first wavelength range having a first direction of circular polarization, a second optically active layer is applied, that either itself or, in the overlap area, in coaction with the first optically active layer, selectively reflects light in a second wavelength range having a second direction of circular polarization,
the first optically active layer reflects in a first viewing direction only light from the non-visible part of the spectrum and in a second viewing direction visible light of a first color, and in that only one of the first and second optically active layers is produced in the form of characters and/or patterns. - The method according to claim 26, characterized in that the first and second optically active layer (42, 44) are each applied on a separate substrate foil, especially imprinted and then laminated on top of one another.
- The method according to claim 27, characterized in that, following the application to the substrate foil, the optically active layers (42, 44) are checked for suitability for further processing.
- The method according to claim 26, characterized in that the first and second optically active layer (42, 44) are successively applied on the same substrate foil.
- The method according to at least one of claims 26 to 29, characterized in that, following the application of all optically active layers, one or, if applicable, both substrate foils are removed, especially via separation layers or by using a laminating adhesive whose adhesion to the substrate foil is less than its adhesion to the optically active layer, or via an auxiliary layer that is applied contiguously to the optically active layer and whose adhesion to the substrate foil is less than its adhesion to the optically active layer.
- The method according to claim 30, characterized in that the auxiliary layer is formed by a UV lacquer layer.
- The method according to at least one of claims 26 to 31, characterized in that the first optically active layer (42) reflects light in a first wavelength range and the second optically active layer (44) is formed as a phase-shifting layer, especially as a λ/2 layer for light from the first wavelength range.
- The method according to claim 32, characterized in that the second optically active layer (44) is formed from nematic liquid crystal material.
- The method according to at least one of claims 26 to 33, characterized in that the second optically active layer (44) is formed from cholesteric liquid crystal material.
- The method according to at least one of claims 26 to 34, characterized in that the first and/or second cholesteric liquid crystal layer (42, 44) is formed by combining a nematic liquid crystal system with a twister.
- The method according to at least one of claims 26 to 35, characterized in that the two cholesteric liquid crystal layers (42, 44) are formed by combining a nematic liquid crystal system with coordinated first and second twisters such that the liquid crystals of the first and second layer arrange themselves into mirror-image helix structures.
- A security arrangement for security papers, valuable articles and the like, having- a security element (162) according to at least one of claims 1 to 25 or a security element (162) manufacturable according to at least one of claims 26 to 36, and- a separate display element (164) that, in coaction with the security element (162), makes a color shift effect and/or a polarization effect and/or a brightness effect perceptible for the viewer.
- The security arrangement according to claim 37, characterized in that the security element (162) is formed according to at least one of claims 1 to 18 and the display element (164) comprises a dark, preferably black background.
- The security arrangement according to claim 37, characterized in that the security element (162) is formed according to at least one of claims 1 to 25 and the display element (164) comprises a linear or circular polarizer.
- A valuable article, such as a branded article, value document or the like, having a security element (40) according to at least one of claims 1 to 25 or a security element (40) manufacturable according to at least one of claims 26 to 36.
- A valuable article, such as a branded article, value document or the like, having a security arrangement according to at least one of claims 37 to 39.
- The valuable article according to claim 40 or 41, characterized in that the security element (40,162) is disposed in a window area of the valuable article.
- The valuable article according to claim 41 or 42, characterized in that the valuable article is flexible such that the security element (162) and the display element (164) are layable on top of one another by bending or folding the valuable article for self-authentication.
- The valuable article according to at least one of claims 40 to 43, characterized in that the valuable article is a security paper, a value document or a product packaging.
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