EP2094502B1 - Sicherheitselement mit flüssigkristallschichten - Google Patents

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EP2094502B1
EP2094502B1 EP07846489.8A EP07846489A EP2094502B1 EP 2094502 B1 EP2094502 B1 EP 2094502B1 EP 07846489 A EP07846489 A EP 07846489A EP 2094502 B1 EP2094502 B1 EP 2094502B1
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EP
European Patent Office
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liquid crystal
layers
layer
security element
viewing direction
Prior art date
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EP07846489.8A
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English (en)
French (fr)
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Winfried HOFFMÜLLER
Theodor Burchard
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Giesecke and Devrient GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of EP2094502A2 publication Critical patent/EP2094502A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2094502B1 publication Critical patent/EP2094502B1/de
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    • B42D25/29—Securities; Bank notes
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    • B42D25/45—Associating two or more layers
    • B42D2033/26—

Definitions

  • the invention relates to a security element (see DE 10 2004 039355 ) for security papers, value documents and the like having two superposed layers of cholesteric liquid crystalline material each selectively reflecting light from a first, longer wavelength spectral range in a first viewing direction perpendicular to its surface and a second viewing direction at an angle to the normal to its Surface selectively reflect light from a second, shorter wavelength spectral range.
  • 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.
  • 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.
  • the special properties of liquid-crystalline materials are exploited for this purpose, and above all the viewing angle-dependent color impression of liquid crystal layers, which is referred to below as the color-shift effect.
  • the color shift effect of a single liquid crystal layer always results in a shift of the reflected light wavelength from a longer wavelength region to a shorter wavelength region due to the physical situation when the liquid crystal layer is tilted out of the perpendicular viewing direction.
  • the document describes EP 0 720 753 B1 a colored material having two superimposed chiral liquid crystal polymer sheets, wherein a leaflet when viewed infrared light perpendicular to its surface and red light when viewed at an angle to the normal to its surface.
  • the second leaflet when viewed perpendicular to its surface, reflects blue light and, when viewed at an angle to the normal to its surface, reflects ultraviolet light.
  • the layer arrangement If such a layer arrangement is viewed perpendicular to its main surface, it appears blue, since the first leaflet reflects infrared light and therefore appears transparent. In oblique view, the layer arrangement appears red, however, because then the second leaflet reflects ultraviolet light and therefore appears transparent. Overall, the layer arrangement therefore exhibits a color-shift effect from blue to red which is inverse to normal liquid-crystal layers.
  • the object of the invention is to avoid the disadvantages of the prior art and, in particular, to specify a security element of the type mentioned at the outset with a conspicuous visual tilt effect and high counterfeit security.
  • the inventive coordination of the color shift effects of the liquid crystal layers on the dependence of the sensitivity of the human eye on the wavelength of light allows a surprising and visually spectacular tilting effect:
  • the motif to be displayed appears for a viewer with bright green a clearly contrasting background. If the observer tilts the security element out of the vertical in an oblique viewing direction, the motif disappears and the image impression appears to be a uniform green surface without any recognizable contrast differences.
  • the green spectral range encompasses all wavelengths which produce a substantially green color impression in the viewer.
  • the first layer is formed so that it in the first viewing direction light from the wavelength range between 490 nm and 590 nm, more preferably between 520 nm and 570 nm.
  • the second layer is preferably designed such that it reflects light in the second viewing direction from the wavelength range between 490 nm and 590 nm, particularly preferably between 520 nm and 570 nm.
  • the first layer is designed such that it reflects light from the blue or ultraviolet spectral range in the second viewing direction.
  • the second layer advantageously reflects light from the red or infrared spectral range in the first viewing direction.
  • the two layers are expediently arranged on a carrier, wherein in a first variant of the invention the first layer is arranged below the second layer.
  • the sequence of the two liquid crystal layers plays no role for the effect according to the invention, so that alternatively the first layer can also be arranged above the second layer.
  • the support preferably contains a light-absorbing background.
  • the support may contain a dark, for example, black background, or, in order to be able to influence the color impression of the liquid crystal layers in a targeted manner, also a light-absorbing colored background.
  • a support with a light-diffractive background, in particular with a diffractive black background, is also considered, as the color effect of the liquid crystals is also emphasized by such a background.
  • At least one of the two liquid-crystalline layers is applied over the whole area as a film coating and optionally structured in the form of a motif.
  • at least one of the two liquid-crystalline layers is formed by printing liquid crystal pigments embedded in a binder matrix.
  • the security element contains at least one further security feature, in particular a layer with magnetic, electrically conductive, phosphorescent, fluorescent or other luminescent feature substances or a polarizing or phase-shifting layer.
  • the further layer can be arranged above, below or between the two layers of liquid-crystalline material.
  • security elements according to the invention are not limited to designs with two liquid crystal layers, but rather that additional liquid crystal layers may be provided to achieve additional effects or effects.
  • the invention further comprises a data carrier, in particular a value document, such as a banknote, an identity card or the like, which is equipped with a security element of the type described.
  • a data carrier in particular a value document, such as a banknote, an identity card or the like, which is equipped with a security element of the type described.
  • the second layer is designed such that it reflects light from the blue or ultraviolet spectral range in the second viewing direction.
  • the first layer reflects into the first viewing direction with advantage light from the red or infrared spectral range.
  • the second layer reflects light from the green spectral region in the first viewing direction
  • the first image can not be seen in plan view (first viewing direction)
  • the first layer reflects light from the red or infrared spectral region into the first viewing direction reflected first viewing direction and the human eye is much more sensitive to green light. It thus appears to the viewer in the first viewing direction, a uniform green area without apparent contrast differences, while tilting the security element from the vertical in an oblique viewing direction, the green motif to be displayed against a contrasting blue background appears.
  • the effect of the invention is based on the coordination of the color shift effects of the two liquid crystal layers on each other and on the spectral sensitivity of the human eye, which will be explained in more detail below.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a banknote 10, which is provided with a security element 12 according to the invention, which has a conspicuous visual tilting effect.
  • the security element 12 shows a high-contrast green motif against a red background, which, when tilting the security element from the vertical, merges into a monochrome green area without any recognizable contrast differences.
  • the security element 12 has an absorbing, in particular black background 20 and two layers 22, 24, arranged on the black background 20, of cholesteric liquid-crystalline material.
  • the first liquid crystal layer 22 is in the form of the desired motif, for example of the in Fig. 3 (b) shown coat of arms motif, applied.
  • the second liquid crystal layer 24 is arranged over the entire surface of the first liquid crystal layer 22 in the exemplary embodiment.
  • the second liquid crystal layer may itself also be in the form of a motif as long as it provides only a background for the motif of the first liquid crystal layer.
  • the liquid crystal layers 22, 24 may first be applied over the whole area as a film coating, wherein at least the first liquid crystal layer 22 after application is patterned by known methods in the form of the motif to be displayed.
  • the liquid crystal layers may also be formed by printing liquid crystal pigments embedded in a binder matrix.
  • alignment layers may be provided between the background 20 and the first liquid crystal layer 22 and / or between the two liquid crystal layers 22 and 24.
  • the security element is not necessarily produced by directly applying the layers to a suitable data medium. Rather, it is also possible to use a so-called transfer method in which z. B. at least the two liquid crystal layers on a suitable substrate, for. As a film applied, then provided the outer layer with an adhesive layer and using the adhesive layer, the two layers on an absorbent Background be applied to a disk. Subsequently, the film is peeled off and the security element is arranged on a data carrier with the layer sequence shown in the figures.
  • transfer methods are known to the person skilled in the art with which a data carrier according to the invention can be obtained.
  • the cholesteric liquid crystal layers 22, 24 each have a defined color shift effect, thus each reflect light in a first viewing direction perpendicular to its surface light from a first, longer wavelength spectral range, and reflect in a second viewing direction at an angle to the perpendicular to its surface selectively light from a second, shorter wavelength spectral range.
  • the effect according to the invention is based on the coordination of the color shift effects of the two liquid crystal layers on one another and on the spectral sensitivity of the human eye. It is exploited that cholesteric liquid crystal layers reflect circularly polarized light in the relevant spectral range with a reflectance of up to 50%. In the longer wavelength range, the bands become wider and the height of the reflection maximum decreases slightly. Overall, however, the amount of light reflected in the optical range remains approximately the same.
  • the human eye has a pronounced sensitivity maximum in the green spectral range.
  • V ( ⁇ ) of the eye of a normal observer as determined by the International Commission on Illumination (CIE)
  • the light-adapted eye has a sensitivity maximum at a wavelength of 555 nm.
  • the sensitivity of the eye is already only 10% of the maximum sensitivity and decreases further towards the edges of the visible spectral range.
  • the sensitivity curve V '( ⁇ ) is shifted slightly to the blue, where the sensitivity maximum lies at 507 nm.
  • the second liquid crystal layer 24 is designed in such a way that it has a color shift effect from red to green, ie in the first viewing direction perpendicular to its surface selectively light 30 from the red spectral region (FIG. R in Fig. 2 and selectively reflecting light 32 from the green spectral range (G) in a second viewing direction at an angle to the normal to its surface.
  • the green spectral range encompasses all wavelengths which produce an essentially green color impression in an average viewer, in particular the wavelength range between 490 nm and 590 nm, and particularly preferably between 520 nm and 570 nm.
  • the first liquid crystal layer 22 applied as a pattern is formed to have a color shift effect from green to blue, that is, light 34 from the green spectral range (G) perpendicular to its surface and a second viewing direction at an angle in the first viewing direction to the perpendicular to its surface selectively reflects light 36 from the blue spectral region (B).
  • the security element 12 With a vertical view of the security element 12 results in a total of a high-contrast image impression for the viewer, as based on the FIGS. 2 and 3 (a) illustrated.
  • the overall color impression 40 is determined solely by the red light 30 reflected by the second liquid crystal layer 24 in the first viewing direction, so that the background 50 of the security element 12 appears red.
  • the overall color impression 42 results from the superposition of the red light 30 reflected from the second liquid crystal layer 24 and the green light 34 reflected from the first liquid crystal layer 22. From the green light comparison For the viewer, the green color impression of the first liquid crystal layer 22 is dominated by the significantly higher spectral sensitivity of the human eye to red light, so that the interior of the coat of arms motif 52 appears in bright, glowing green.
  • the overall color impression 44 is again only by the green reflected by the second liquid crystal layer 24 in the viewing direction
  • Light 32 determines that background 54 of security element 12 will appear green when viewed obliquely.
  • the overall color impression 46 results from the superposition of the green light 32 reflected by the second liquid crystal layer 24 and the blue light 36 reflected from the first liquid crystal layer 22 Compared to blue light significantly higher spectral sensitivity of the human eye dominates for the viewer the green color impression of the second liquid crystal layer 24, so that the inside of the coat of arms motif 56 likewise appears green.
  • both the area of the coat of arms motif 56 and the background area 54 thus appear green, so that the image motif disappears for lack of contrast for the viewer.
  • the tilted security element 12 presents itself to the viewer as a uniform green area, as in Fig. 4 (b) illustrated.
  • a layer 64 of cholesteric liquid-crystalline material is initially printed on an absorbent colored background 66, which, like the second liquid-crystal layer of the exemplary embodiment of FIGS. 2 to 4 , has a color shift effect from red to green.
  • a further layer 62 of cholesteric liquid-crystalline material in the form of the motif to be displayed is then printed.
  • the further layer 62 has, as the first liquid crystal layer of the embodiment of FIGS. 2 to 4 , a color-shift effect of Green to blue.
  • the illustrated motif also highlights in contrast with this security element in supervision and disappears when tilting the security element.
  • the color impression can be influenced in a top view and in an oblique view.
  • liquid crystal layers described can be combined with further layers which serve, for example, the protection of the security element or one of its partial layers, improved alignment or adhesion of the layers or a further increase in the security against counterfeiting.
  • a security element 70 according to a further embodiment of the invention, in which on a diffractive black background 72, a magnetic feature substance 74 in the form of another motif, such as a machine-readable barcode applied.
  • a layer sequence of two superimposed liquid crystal layers 22, 24 is then provided, as in the embodiment of Fig. 2 described.
  • alignment layers may also be provided below the first and / or second liquid crystal layer to facilitate or enhance alignment of the liquid crystalline material.
  • the first liquid crystal layer has a color shift effect of z. B. red (first viewing direction, top view) to green (second viewing direction) and the second liquid crystal layer a color shift effect of green (first viewing direction) after z. B. blue (second viewing direction) have.
  • results in a vertical view of the security element is a substantially uniform green area without apparent contrast differences, while the viewer recognizes the green motif against a blue background from an oblique viewing direction. In other words, the subject can only be recognized at an oblique angle when viewing the security element.
  • all statements made for the claimed variants of the description apply mutatis mutandis. This also applies to the representation of the claimed variants in the FIGS. 1 to 6 ,

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement (siehe DE 10 2004 039355 ) für Sicherheitspapiere, Wert-dokumente und dergleichen mit zwei übereinander angeordneten Schichten aus cholesterischem flüssigkristallinen Material, die jeweils in eine erste Betrachtungsrichtung senkrecht zu ihrer Oberfläche selektiv Licht aus einem ersten, längerwelligen Spektralbereich reflektieren und in eine zweite Betrachtungsrichtung unter einem Winkel zur Senkrechten zu ihrer Oberfläche selektiv Licht aus einem zweiten, kürzerwelligen Spektralbereich reflektieren.
  • 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. Vielfach werden für diesen Zweck die besonderen Eigenschaften von flüssigkristallinen Materialien ausgenutzt, und dabei vor allem der betrachtungswinkelabhängige Farbeindruck von Flüssigkristallschichten, der nachfolgend als Farbkippeffekt bezeichnet wird.
  • Der Farbkippeffekt einer einzelnen Flüssigkristallschicht führt aufgrund der physikalischen Gegebenheiten stets zu einer Verschiebung der reflektierten Lichtwellenlänge von einem längerwelligen Bereich zu einem kürzerwelligen Bereich, wenn die Flüssigkristallschicht aus der senkrechten Betrachtungsrichtung heraus verkippt wird.
  • Um die Bandbreite der erzielbaren Farbeffekte zu erhöhen, ist daher vorgeschlagen worden, mehrere Flüssigkristallschichten mit unterschiedlichen Farbkippeffekten zu kombinieren. Beispielsweise beschreibt die Druckschrift EP 0 720 753 B1 ein farbiges Material mit zwei übereinander angeordneten chiralen Flüssigkristall-Polymerblättchen, wobei ein Blättchen bei Betrachtung senkrecht zu seiner Oberfläche infrarotes Licht und bei Betrachtung unter einem Winkel zu der Senkrechten zu seiner Oberfläche rotes Licht reflektiert. Das zweite Blättchen reflektiert bei Betrachtung senkrecht zu seiner Oberfläche blaues Licht und bei Betrachtung unter einem Winkel zu der Senkrechten zu seiner Oberfläche ultraviolettes Licht.
  • Wird eine solche Schichtanordnung senkrecht zu ihrer Hauptfläche betrachtet, erscheint sie blau, da das erste Blättchen infrarotes Licht reflektiert und daher transparent erscheint. Bei schräger Betrachtung erscheint die Schichtanordnung dagegen rot, da dann das zweite Blättchen ultraviolettes Licht reflektiert und daher transparent erscheint. Insgesamt zeigt die Schichtanordnung daher einen gegenüber normalen Flüssigkristallschichten umgekehrten Farbkippeffekt von Blau nach Rot.
  • Problematisch ist allerdings bei vielen Sicherheitselementen mit Flüssigkristallschichten, dass kontrastierende Motivteile, bei denen sich die Helligkeit verschiedener Motivteile beim Kippen verändert oder sich die Kontrastverhältnisse umkehren, in der Praxis zum Teil nur schwer zu erkennen sind. Andere Gestaltungen, bei denen Flüssigkristallschichten mit herkömmlichen semitransparenten Farbschichten kombiniert sind, erfordern für eine gute Darstellungsqualität einen hohen Aufwand.
  • Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art mit einem auffälligen visuellen Kippeffekt und hoher Fälschungssicherheit anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch das Sicherheitselement mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein entsprechendes Herstellungsverfahren sowie ein mit einem derartigen Sicherheitselement ausgestatteter Datenträger sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Nach der Erfindung ist bei einem gattungsgemäßen Sicherheitselement vorgesehen, dass
    • eine erste der beiden Flüssigkristallschichten in Form eines darzustellenden Motivs vorliegt und in die erste Betrachtungsrichtung Licht aus dem grünen Spektralbereich reflektiert, und dass
    • die zweite der beiden Flüssigkristallschichten Licht aus dem grünen Spektralbereich in die zweite Betrachtungsrichtung reflektiert.
  • Wie nachfolgend genauer erläutert, wird durch die erfindungsgemäße Abstimmung der Farbkippeffekte der Flüssigkristallschichten auf die Abhängigkeit der Empfindlichkeit des menschlichen Auges von der Lichtwellenlänge ein überraschender und visuell eindrucksvoller Kippeffekt ermöglicht: Bei Aufsicht auf das Sicherheitselement erscheint das darzustellende Motiv für einen Betrachter mit hell leuchtendem Grün vor einem deutlich kontrastierenden Hintergrund. Kippt der Betrachter das Sicherheitselement aus der Senkrechten in eine schräge Betrachtungsrichtung, so verschwindet das Motiv und als Bildeindruck erscheint eine einheitliche grüne Fläche ohne erkennbare Kontrastunterschiede.
  • Der grüne Spektralbereich umfasst dabei im Rahmen der Erfindung alle Wellenlängen, die beim Betrachter einen im Wesentlichen grünen Farbeindruck hervorrufen. Vorzugsweise ist die erste Schicht so ausgebildet, dass sie in die erste Betrachtungsrichtung Licht aus dem Wellenlängenbereich zwischen 490 nm und 590 nm, besonders bevorzugt zwischen 520 nm und 570 nm reflektiert. Analog ist die zweite Schicht vorzugsweise so ausgebildet, dass sie in die zweite Betrachtungsrichtung Licht aus dem Wellenlängenbereich zwischen 490 nm und 590 nm, besonders bevorzugt zwischen 520 nm und 570 nm reflektiert.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Schicht so ausgebildet, dass sie in die zweite Betrachtungsrichtung Licht aus dem blauen oder ultravioletten Spektralbereich reflektiert. Die zweite Schicht reflektiert in die erste Betrachtungsrichtung mit Vorteil Licht aus dem roten oder infraroten Spektralbereich.
  • Die beiden Schichten sind zweckmäßig auf einem Träger angeordnet, wobei in einer ersten Erfindungsvariante die erste Schicht unterhalb der zweiten Schicht angeordnet ist. Die Reihenfolge der beiden Flüssigkristallschichten spielt für den erfindungsgemäßen Effekt allerdings keine Rolle, so dass alternativ die erste Schicht auch über der zweiten Schicht angeordnet sein kann.
  • Um die visuelle Auffälligkeit der Farbkippeffekte zu erhöhen, enthält der Träger vorzugsweise einen lichtabsorbierenden Hintergrund. Insbesondere kann der Träger einen dunklen, beispielsweise schwarzen Hintergrund enthalten, oder, um den Farbeindruck der Flüssigkristallschichten gezielt beeinflussen zu können, auch einen lichtabsorbierenden farbigen Hintergrund.
  • Auch ein Träger mit einem lichtbeugenden Hintergrund, insbesondere mit einem diffraktiven schwarzen Hintergrund kommt in Betracht, da durch einen solchen Hintergrund die Farbwirkung der Flüssigkristalle ebenfalls betont wird.
  • Mit Vorteil ist zumindest eine der beiden flüssigkristallinen Schichten ganzflächig als Filmbeschichtung aufgebracht und gegebenenfalls in Form eines Motivs strukturiert. Alternativ oder zusätzlich ist zumindest eine der beiden flüssigkristallinen Schichten durch Aufdrucken von in eine Bindemittelmatrix eingebetteten Flüssigkristallpigmenten gebildet.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung enthält das Sicherheitselement zumindest ein weiteres Sicherheitsmerkmal, insbesondere eine Schicht mit magnetischen, elektrisch leitfähigen, phosphoreszierenden, fluoreszierenden oder sonstigen lumineszierenden Merkmalsstoffen oder eine polarisierende oder phasenschiebende Schicht. Die weitere Schicht kann über, unter oder zwischen den beiden Schichten aus flüssigkristallinem Material angeordnet sein.
  • Um die Ausrichtung des flüssigkristallinen Materials zu fördern, kann auch eine Alignmentschicht zwischen den beiden Schichten aus flüssigkristallinem Material vorgesehen sein.
  • Auch versteht es sich, dass die erfindungsgemäßen Sicherheitselemente nicht auf Gestaltungen mit zwei Flüssigkristallschichten beschränkt sind, sondern dass zur Erzielung zusätzlicher Effekte oder Wirkungen auch weitere Flüssigkristallschichten vorgesehen sein können.
  • Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen, bei dem zwei Schichten aus cholesterischem flüssigkristallinen Material übereinander angeordnet werden, die jeweils in eine erste Betrachtungsrichtung senkrecht zu ihrer Oberfläche selektiv Licht aus einem ersten, längerwelligen Spektralbereich und in eine zweite Betrachtungsrichtung unter einem Winkel zur Senkrechten zu ihrer Oberfläche selektiv Licht aus einem zweiten, kürzerwelligen Spektralbereich reflektieren, wobei bei dem Verfahren
    • eine erste der beiden Schichten in Form eines darzustellenden Motivs erzeugt und so ausgebildet wird, dass sie in die erste Betrachtungsrichtung Licht aus dem grünen Spektralbereich reflektiert, und
    • die zweite der beiden Schichten so ausgebildet wird, dass sie Licht aus dem grünen Spektralbereich in die zweite Betrachtungsrichtung reflektiert.
  • Die Erfindung umfasst ferner einen Datenträger, insbesondere ein Wertdokument, wie eine Banknote, eine Ausweiskarte oder dergleichen, der mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art ausgestattet ist.
  • Es ist an dieser Stelle anzumerken, dass das erfindungsgemäße Konzept bei einem gattungsgemäßen Sicherheitselement grundsätzlich auch dadurch realisiert werden kann, dass
    • eine erste der beiden Flüssigkristallschichten in Form eines darzustellenden Motivs vorliegt und in die zweite Betrachtungsrichtung Licht aus dem grünen Spektralbereich reflektiert, und dass
    • die zweite der beiden Flüssigkristallschichten Licht aus dem grünen Spektralbereich in die erste Betrachtungsrichtung reflektiert.
  • In einer dazu vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite Schicht so ausgebildet, dass sie in die zweite Betrachtungsrichtung Licht aus dem blauen oder ultravioletten Spektralbereich reflektiert. Die erste Schicht reflektiert in die erste Betrachtungsrichtung mit Vorteil Licht aus dem roten oder infraroten Spektralbereich.
  • Im Ergebnis ist bei der vorstehend beschriebenen Ausführung des erfindungsgemäßen Konzepts das Motiv in Aufsicht (erste Betrachtungsrichtung) nicht zu erkennen, da die zweite Schicht Licht aus dem grünen Spektralbereich in die erste Betrachtungsrichtung reflektiert, die erste Schicht Licht aus dem roten oder infraroten Spektralbereich in die erste Betrachtungsrichtung reflektiert und das menschliche Auge für grünes Licht wesentlich empfindlicher ist. Es erscheint somit für den Betrachter in der ersten Betrachtungsrichtung eine einheitlich grüne Fläche ohne erkennbare Kontrastunterschiede, während beim Kippen des Sicherheitselements aus der senkrechten in eine schräge Betrachtungsrichtung das darzustellende grüne Motiv vor einem kontrastierenden blauen Hintergrund erscheint. Auch bei dieser Ausführung beruht der erfindungsgemäße Effekt auf der Abstimmung der Farbkippeffekte der beiden Flüssigkristallschichten aufeinander und auf der spektralen Empfindlichkeit des menschlichen Auges, was weiter unten noch genauer erläutert wird.
  • In der Praxis hat sich allerdings gezeigt, dass bei dieser alternativen Ausführung des erfindungsgemäßen Konzepts die Kontrastunterschiede für den Betrachter nicht ganz so gut in Erscheinung treten, weshalb diese alternative Ausführung gegenwärtig nicht beansprucht wird.
  • Außerdem ist anzumerken, dass für diese gegenwärtig nicht beanspruchte Ausführung des Sicherheitselements selbstverständlich sämtliche Merkmale der abhängigen Ansprüche sinngemäß kombiniert werden können, solange eine Merkmalskombination logisch nicht ausgeschlossen ist.
  • Das gegenwärtig nicht beanspruchte Sicherheitselement gemäß der beschriebenen alternativen Ausführung kann durch ein gattungsgemäßes Verfahren hergestellt werden, mit der Maßgabe, dass
    • eine erste der beiden Schichten in Form eines darzustellenden Motivs erzeugt und so ausgebildet wird, dass sie in die zweite Betrachtungsrichtung Licht aus dem grünen Spektralbereich reflektiert, und
    • die zweite der beiden Schichten so ausgebildet wird, dass sie Licht aus dem grünen Spektralbereich in die erste Betrachtungsrichtung reflektiert.
  • Auch hier können sämtliche Merkmale der abhängigen Verfahrensansprüche sinngemäß verwirklicht werden, solange die Merkmalskombination nicht logisch ausgeschlossen ist.
  • 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.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement,
    Fig. 2
    einen Querschnitt durch das Sicherheitselement der Fig.1 zusammen mit der Angabe der Farbe (Rot, Grün oder Blau) des von den flüssigkristallinen Teilschichten in verschiedene Betrachtungsrichtungen reflektierten Lichts,
    Fig. 3
    das Zustandekommen des Bildeindrucks bei Betrachtung des Sicherheitselements der Fig. 2 in Aufsicht, wobei (a) den Querschnitt der Fig. 2 mit den für Betrachtung in Aufsicht maßgeblichen Reflexionsfarben und (b) den Bildeindruck bei Aufsichtbetrachtung zeigt,
    Fig. 4
    das Zustandekommen des Bildeindrucks bei Betrachtung des Sicherheitselements der Fig. 2 unter einem schrägen Winkel, wobei (a) den Querschnitt der Fig. 2 mit den für Betrachtung unter schrägem Winkel maßgeblichen Reflexionsfarben und (b) den Bildeindruck bei schräger Betrachtung zeigt,
    Fig. 5
    einen Querschnitt wie Fig. 2 durch ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement mit ungekehrter Reihenfolge der Flüssigkristallschichten, und
    Fig. 6
    einen Querschnitt wie Fig. 2 durch ein Sicherheitselement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote erläutert. Fig. 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement 12 versehen ist, das einen auffälligen visuellen Kippeffekt aufweist. Bei Aufsichtbetrachtung zeigt das Sicherheitselement 12 ein kontrastreiches grünes Motiv vor rotem Hintergrund, das beim Kippen des Sicherheitselements aus der Senkrechten in eine einfarbige grüne Fläche ohne erkennbare Kontrastunterschiede übergeht.
  • Mit Bezug auf den Querschnitt der Fig. 2 weist das Sicherheitselement 12 einen absorbierenden, insbesondere schwarzen Hintergrund 20 und zwei auf dem schwarzen Hintergrund 20 angeordnete Schichten 22, 24 aus cholesterischem flüssigkristallinen Material auf. Die erste Flüssigkristallschicht 22 ist dabei in Form des gewünschten Motivs, beispielsweise des in Fig. 3(b) gezeigten Wappenmotivs, aufgebracht. Die zweite Flüssigkristallschicht 24 ist im Ausführungsbeispiel vollflächig über der ersten Flüssigkristallschicht 22 angeordnet. In anderen Gestaltungen kann die zweite Flüssigkristallschicht allerdings auch selbst in Form eines Motivs ausgebildet sein, solange sie nur einen Hintergrund für das Motiv der ersten Flüssigkristallschicht bereitstellt.
  • Bei der Herstellung des Sicherheitselements können die Flüssigkristallschichten 22, 24 zunächst ganzflächig als Filmbeschichtung aufgebracht werden, wobei zumindest die erste Flüssigkristallschicht 22 nach dem Aufbringen durch bekannte Verfahren in Form des darzustellenden Motivs strukturiert wird. Alternativ können die Flüssigkristallschichten auch durch Aufdrucken von in eine Bindemittelmatrix eingebetteten Flüssigkristallpigmenten erzeugt werden. Um die Ausrichtung des cholesterischen Flüssigkristallmaterials zu fördern, können zwischen dem Hintergrund 20 und der ersten Flüssigkristallschicht 22 und/oder zwischen den beiden Flüssigkristallschichten 22 und 24 Alignmentschichten vorgesehen sein.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass das Sicherheitselement nicht notwendigerweise durch unmittelbares Aufbringen der Schichten auf einen geeigneten Datenträger hergestellt wird. Es ist vielmehr auch möglich, ein so genanntes Transferverfahren einzusetzen, in dem z. B. zumindest die beiden Flüssigkristallschichten auf ein geeignetes Substrat, z. B. eine Folie, aufgebracht, die dann außen befindliche Schicht mit einer Kleberschicht versehen und mithilfe der Kleberschicht die beiden Schichten auf einen absorbierenden Hintergrund auf einen Datenträger aufgebracht werden. Anschließend wird die Folie abgezogen und das Sicherheitselement ist mit der in den Figuren gezeigten Schichtenreihenfolge auf einem Datenträger angeordnet. Dem Fachmann ist eine Vielzahl geeigneter Transferverfahren bekannt, mit dem ein erfindungsgemäßer Datenträger erhalten werden kann.
  • Aufgrund ihrer Kristallstruktur weisen die cholesterischen Flüssigkristallschichten 22, 24 jeweils einen definierten Farbkippeffekt auf, reflektieren also jeweils in eine erste Betrachtungsrichtung senkrecht zu ihrer Oberfläche selektiv Licht aus einem ersten, längerwelligen Spektralbereich, und reflektieren in eine zweite Betrachtungsrichtung unter einem Winkel zur Senkrechten zu ihrer Oberfläche selektiv Licht aus einem zweiten, kürzerwelligen Spektralbereich.
  • Der erfindungsgemäße Effekt beruht nun auf der Abstimmung der Farbkippeffekte der beiden Flüssigkristallschichten aufeinander und auf die spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Auges. Dabei wird ausgenutzt, dass cholesterische Flüssigkristallschichten zirkular polarisiertes Licht im jeweils relevanten Spektralbereich mit einem Reflexionsgrad von bis zu 50 % reflektieren. Im längerwelligen Bereich werden die Banden breiter und die Höhe des Reflexionsmaximums nimmt etwas ab. Insgesamt bleibt die jeweils reflektierte Lichtmenge im optischen Bereich jedoch ungefähr gleich.
  • Im Gegensatz zu dieser spektralen Gleichförmigkeit weist das menschliche Auge ein ausgeprägtes Empfindlichkeitsmaximum im grünen Spektralbereich auf. Nach der von der Internationalen Beleuchtungskommission (CIE) festgelegten relativen spektralen Hellempfindlichkeitskurve V(λ) des Auges eines Normalbeobachters weist das helladaptierte Auge ein Empfindlichkeitsmaximum bei einer Wellenlänge von 555 nm auf. Bei einer Wellenlänge von etwa 475 nm im blauen Spektralbereich bzw. bei einer Wellenlänge von etwa 650 nm im roten Spektralbereich beträgt die Empfindlichkeit des Auges jeweils bereits nur noch 10 % der Maximalempfindlichkeit und nimmt zu den Rändern des sichtbaren Spektralbereichs hin weiter ab. Für das dunkeladaptierte Auge ist die Empfindlichkeitskurve V'(λ) etwas ins Blaue verschoben, dort liegt das Empfindlichkeitsmaximum bei 507 nm.
  • Um diese hohe Grünempfindlichkeit des Auges zum Design eines überraschenden visuellen Kippeffekts auszunutzen, ist die zweite Flüssigkristallschicht 24 erfindungsgemäß so ausgebildet, dass sie einen Farbkippeffekt von Rot nach Grün aufweist, also in die erste Betrachtungsrichtung senkrecht zu ihrer Oberfläche selektiv Licht 30 aus dem roten Spektralbereich (R in Fig. 2) und in eine zweite Betrachtungsrichtung unter einem Winkel zur Senkrechten zu ihrer Oberfläche selektiv Licht 32 aus dem grünen Spektralbereich (G) reflektiert.
  • Nach den vorherigen Ausführungen umfasst der grüne Spektralbereich dabei alle Wellenlängen, die bei einem durchschnittlichen Betrachter einen im Wesentlichen grünen Farbeindruck hervorrufen, insbesondere den Wellenlängenbereich zwischen 490 nm und 590 nm, und besonders bevorzugt zwischen 520 nm und 570 nm.
  • Weiter ist die erste, als Motiv aufgebrachte Flüssigkristallschicht 22 so ausgebildet, dass sie einen Farbkippeffekt von Grün nach Blau aufweist, also in die erste Betrachtungsrichtung senkrecht zu ihrer Oberfläche selektiv Licht 34 aus dem grünen Spektralbereich (G) und in eine zweite Betrachtungsrichtung unter einem Winkel zur Senkrechten zu ihrer Oberfläche selektiv Licht 36 aus dem blauen Spektralbereich (B) reflektiert.
  • Bei senkrechter Aufsicht auf das Sicherheitselement 12 ergibt sich für den Betrachter insgesamt ein kontrastreicher Bildeindruck, wie anhand der Figuren 2 und 3(a) illustriert. Im Hintergrundbereich 26, in dem nur die zweite Flüssigkristallschicht 24 vorliegt, ist der Gesamtfarbeindruck 40 ausschließlich durch das von der zweiten Flüssigkristallschicht 24 in die erste Betrachtungsrichtung reflektierte rote Licht 30 bestimmt, so dass der Hintergrund 50 des Sicherheitselements 12 rot erscheint.
  • Im Motivbereich 28, in dem die beiden Flüssigkristallschichten 22 und 24 überlappen, resultiert der Gesamtfarbeindruck 42 aus der Überlagerung des von der zweiten Flüssigkristallschicht 24 reflektierten roten Lichts 30 und des von der ersten Flüssigkristallschicht 22 reflektierten grünen Lichts 34. Aufgrund der für grünes Licht im Vergleich zu rotem Licht wesentlich höheren spektralen Empfindlichkeit des menschlichen Auges dominiert für den Betrachter der grüne Farbeindruck der ersten Flüssigkristallschicht 22, so dass das Innere des Wappenmotivs 52 in hell leuchtendem Grün erscheint.
  • Bei senkrechter Aufsicht auf das Sicherheitselement 12 erkennt der Betrachter somit ein deutlich kontrastierendes grünes Wappenmotiv 52 vor rotem Hintergrund 50, wie in Fig. 3(b) dargestellt.
  • Kippt der Betrachter das Sicherheitselement 12 in eine schräge Betrachtungsrichtung, so verschwindet das Wappenmotiv und macht einer im Wesentlichen einheitlich grünen Fläche ohne erkennbare Kontrastunterschiede Platz, wie anhand der Figuren 2 und 4(a) illustriert.
  • Im Hintergrundbereich 26, in dem nur die zweite Flüssigkristallschicht 24 vorliegt, ist der Gesamtfarbeindruck 44 wieder nur durch das von der zweiten Flüssigkristallschicht 24 in die Betrachtungsrichtung reflektierte grüne Licht 32 bestimmt, der Hintergrund 54 des Sicherheitselements 12 erscheint bei schräger Betrachtung daher grün.
  • Im Motivbereich 28, in dem die beiden Flüssigkristallschichten 22 und 24 überlappen, ergibt sich der Gesamtfarbeindruck 46 aus der Überlagerung des von der zweiten Flüssigkristallschicht 24 reflektierten grünen Lichts 32 und des von der ersten Flüssigkristallschicht 22 reflektierten blauen Lichts 36. Aufgrund der für grünes Licht im Vergleich zu blauem Licht wesentlich höheren spektralen Empfindlichkeit des menschlichen Auges dominiert für den Betrachter der grüne Farbeindruck der zweiten Flüssigkristallschicht 24, so dass das Innere des Wappenmotivs 56 ebenfalls grün erscheint.
  • Bei schräger Aufsicht auf das Sicherheitselement 12 erscheinen somit sowohl der Bereich des Wappenmotivs 56 als auch der Hintergrundbereich 54 grün, so dass das Bildmotiv mangels Kontrast für den Betrachter verschwindet. Das gekippte Sicherheitselement 12 stellt sich dem Betrachter als einheitlich grüne Fläche dar, wie in Fig. 4(b) illustriert.
  • Die Reihenfolge der beiden Flüssigkristallschichten kann auch umgekehrt werden, wie in Fig. 5 gezeigt. Bei dem Sicherheitselement 60 ist auf einem absorbierenden farbigen Hintergrund 66 zunächst vollflächig eine Schicht 64 aus cholesterischem flüssigkristallinen Material aufgedruckt, die, wie die zweite Flüssigkristallschicht des Ausführungsbeispiels der Figuren 2 bis 4, einen Farbkippeffekt von Rot nach Grün aufweist.
  • Auf diese vollflächige Schicht 64 ist dann eine weitere Schicht 62 aus cholesterischem flüssigkristallinen Material in Form des darzustellenden Motivs aufgedruckt. Die weitere Schicht 62 weist, wie die erste Flüssigkristallschicht des Ausführungsbeispiels der Figuren 2 bis 4, einen Farbkippeffekt von Grün nach Blau auf. In gleicher Weise, wie oben beschrieben, hebt sich auch bei diesem Sicherheitselement das dargestellte Motiv in Aufsicht kontrastreich hervor und verschwindet beim Kippen des Sicherheitselements. Zusätzlich kann durch die Eigenfarbe des absorbierenden farbigen Hintergrunds 66 der Farbeindruck in Aufsicht und bei schräger Ansicht beeinflusst werden.
  • Es versteht sich, dass die beschriebenen Flüssigkristallschichten mit weiteren Schichten kombiniert werden können, die beispielsweise dem Schutz des Sicherheitselements oder einer seiner Teilschichten, einer verbesserten Ausrichtung oder Haftung der Schichten oder einer weiteren Erhöhung der Fälschungssicherheit dienen.
  • Beispielhaft ist in Fig. 6 ein Sicherheitselement 70 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem auf einem diffraktiven schwarzen Hintergrund 72 ein magnetischer Merkmalsstoff 74 in Form eines weiteren Motivs, beispielsweise eines maschinenlesbaren Barcodes, aufgebracht ist. Auf dieser magnetischen Schicht ist dann eine Schichtenfolge aus zwei übereinander angeordneten Flüssigkristallschichten 22, 24 vorgesehen, wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 beschrieben. Gegebenenfalls können auch Alignmentschichten unter der ersten und/oder der zweiten Flüssigkristallschicht vorgesehen sein, um die Ausrichtung des flüssigkristallinen Materials zu erleichtern oder zu verbessern.
  • Wie bereits erwähnt, kann nach einer alternativen, gegenwärtig nicht beanspruchten Variante der Erfindung die erste Flüssigkristallschicht (Motivschicht) einen Farbkippeffekt von z. B. Rot (erste Betrachtungsrichtung, Aufsicht) nach Grün (zweite Betrachtungsrichtung) und die zweite Flüssigkristallschicht einen Farbkippeffekt von Grün (erste Betrachtungsrichtung) nach z. B. Blau (zweite Betrachtungsrichtung) aufweisen. Bei dieser Variante ergibt sich dann bei senkrechter Aufsicht auf das Sicherheitselement eine im Wesentlichen einheitlich grüne Fläche ohne erkennbare Kontrastunterschiede, während der Betrachter aus einer schrägen Betrachtungsrichtung das grüne Motiv vor blauem Hintergrund erkennt. Mit anderen Worten ist das Motiv für den Betrachter erst bei Betrachtung des Sicherheitselements unter einem schrägen Winkel zu erkennen. In Bezug auf diese alternative, gegenwärtig nicht beanspruchte Variante der Erfindung gelten sämtliche für die beanspruchten Varianten gemachten Ausführungen der Beschreibung sinngemäß. Dies gilt auch für die Darstellung der beanspruchten Varianten in den Figuren 1 bis 6.

Claims (15)

  1. Sicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen mit zwei übereinander angeordneten Schichten (22, 24) aus cholesterischem flüssigkristallinen Material, die jeweils in eine erste Betrachtungsrichtung senkrecht zu ihrer Oberfläche selektiv Licht aus einem ersten, längerwelligen Spektralbereich und in eine zweite Betrachtungsrichtung unter einem Winkel zur Senkrechten zu ihrer Oberfläche selektiv Licht aus einem zweiten, kürzerwelligen Spektralbereich reflektieren,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - eine erste der beiden Schichten (22) in Form eines darzustellenden Motivs vorliegt und in die erste Betrachtungsrichtung Licht aus dem grünen Spektralbereich reflektiert, und dass
    - die zweite der beiden Schichten (24) Licht aus dem grünen Spektralbereich in die zweite Betrachtungsrichtung reflektiert.
  2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (22) in die erste Betrachtungsrichtung Licht aus dem Wellenlängenbereich zwischen 490 nm und 590 nm, bevorzugt zwischen 520 nm und 570 nm, reflektiert, und/ oder dass die zweite Schicht (24) in die zweite Betrachtungsrichtung Licht aus dem Wellenlängenbereich zwischen 490 nm und 590 nm, bevorzugt zwischen 520 nm und 570 nm, reflektiert.
  3. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (22) in die zweite Betrachtungsrichtung Licht aus dem blauen oder ultravioletten Spektralbereich reflektiert, und/ oder dass die zweite Schicht (24) in die erste Betrachtungsrichtung Licht aus dem roten oder infraroten Spektralbereich reflektiert.
  4. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schichten (22, 24) auf einem Träger angeordnet sind und die erste Schicht (22) unterhalb oder über der zweiten Schicht (24), angeordnet ist.
  5. Sicherheitselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger einen lichtabsorbierenden, bevorzugt dunklen, insbesondere schwarzen Hintergrund (20), oder einen lichtabsorbierenden farbigen Hintergrund (20) enthält.
  6. Sicherheitselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger einen lichtbeugenden Hintergrund, insbesondere einen diffraktiven schwarzen Hintergrund (20) enthält.
  7. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden flüssigkristallinen Schichten (22, 24) ganzflächig als Filmbeschichtung aufgebracht und gegebenenfalls in Form eines Motivs strukturiert ist, oder dass zumindest eine der beiden flüssigkristallinen Schichten durch Aufdrucken von in eine Bindemittelmatrix eingebetteten Flüssigkristallpigmenten gebildet ist.
  8. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement zumindest ein weiteres Sicherheitsmerkmal enthält, insbesondere eine Schicht mit magnetischen, elektrisch leitfähigen, phosphoreszierenden, fluoreszierenden oder sonstigen lumineszierenden Merkmalsstoffen (74) oder eine polarisierende oder phasenschiebende Schicht enthält, wobei die weitere Schicht bevorzugt über, unter oder zwischen den beiden Schichten aus flüssigkristallinem Material angeordnet ist.
  9. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Alignmentschicht zwischen den beiden Schichten (22, 24) aus flüssigkristallinem Material angeordnet ist.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen, bei dem zwei Schichten (22, 24) aus cholesterischem flüssigkristallinen Material übereinander angeordnet werden, die jeweils in eine erste Betrachtungsrichtung senkrecht zu ihrer Oberfläche selektiv Licht aus einem ersten, längerwelligen Spektralbereich und in eine zweite Betrachtungsrichtung unter einem Winkel zur Senkrechten zu ihrer Oberfläche selektiv Licht aus einem zweiten, kürzerwelligen Spektralbereich reflektieren,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - eine erste der beiden Schichten (22) in Form eines darzustellenden Motivs erzeugt wird und so ausgebildet wird, dass sie in die erste Betrachtungsrichtung Licht aus dem grünen Spektralbereich reflektiert, und dass
    - die zweite der beiden Schichten (24) so ausgebildet wird, dass sie Licht aus dem grünen Spektralbereich in die zweite Betrachtungsrichtung reflektiert.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schichten (22, 24) auf einem Träger angeordnet werden und die erste Schicht unterhalb oder oberhalb der zweiten Schicht angeordnet wird.
  12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden flüssigkristallinen Schichten (22, 24) ganzflächig als Filmbeschichtung aufgebracht und gegebenenfalls in Form eines Motivs strukturiert wird, oder dass zumindest eine der beiden flüssigkristallinen Schichten durch Aufdrucken von in eine Bindemittelmatrix eingebetteten Flüssigkristallpigmenten gebildet wird.
  13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement mit zumindest einem weiteren Sicherheitsmerkmal kombiniert wird, insbesondere mit einer Schicht mit magnetischen, elektrisch leitfähigen, phosphoreszierenden, fluoreszierenden oder sonstigen lumineszierenden Merkmalsstoffen (74) oder mit einer polarisierenden oder phasenschiebenden Schicht, wobei die weitere Schicht bevorzugt über, unter oder zwischen den beiden Schichten aus flüssigkristallinem Material angeordnet wird.
  14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Schichten (22, 24) aus flüssigkristallinem Material eine Alignmentschicht angeordnet wird.
  15. Datenträger (10), insbesondere Wertdokument, wie Banknote, Ausweiskarte oder dergleichen, der ein Sicherheitselement (12) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9 oder ein nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 14 hergestelltes Sicherheitselement aufweist.
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