EP2889152A1 - Sicherheitselement zur Darstellung zumindest einer optisch variablen Information - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to security elements for displaying at least one optically variable information, methods for producing such security elements and a data carrier with such security elements.
- Data carriers such as valuables or identity documents, but also other valuables, such as branded goods, are often provided with security elements for the purpose of security, which permit verification of the authenticity of the data carrier and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
- Security elements with viewing-angle-dependent effects play a special role in the authentication of authenticity since they can not be reproduced even with the most modern copiers.
- the security elements are thereby equipped with optically variable elements that give the viewer a different image impression under different viewing angles and, for example, show a different color or brightness impression and / or another graphic motif depending on the viewing angle.
- the present invention has for its object to provide a security element of the type mentioned above with high security against imitation and attractive visual appearance, which can ideally be checked for authenticity even by laymen.
- the requirement that the embossing elements have identical basic shape means that the defect-free basic shape of the embossing elements is identical, but allows that the embossing elements have different sizes.
- the basic shapes of the embossing elements are therefore similar in mathematical sense but not necessarily congruent. In advantageous designs, however, the basic shapes of the embossing elements are even congruent, so in addition to the identical shape, they also have the same size.
- the embossing elements of identical basic shape have a random size distribution within a particular one Size interval on.
- the size of the local defects preferably scales with the size of the embossing elements, so that the relative proportions are obtained despite different absolute sizes.
- the optically active elements may be formed as reflective or refractive optical elements.
- the optically active elements are designed such that they have no optically diffractive effect.
- the optically active elements are formed by curved structures, in particular by concave or convex curved structures.
- the domed structures together with the reflective layer advantageously form concave mirrors (concave domed mirrors) or domed mirrors (convex domed mirrors).
- the arched structures may in particular be spherically curved, astigmatic or channel-shaped.
- the grooves can be straight or curved.
- the formation of the curved structures as Fresnel structures is also considered.
- the defects are in this case advantageously arranged on one or more of the annular regions of the Fresnel structure.
- the optically active elements may also be formed by pyramidal structures.
- the base of a pyramidal optically active element can be any polygon, in particular a triangle, quadrangle or hexagon. All mentioned forms can be executed as depressions or elevations.
- the embossing elements are formed by depressions. It may offer in some designs, in addition to lower the defective embossing elements of the base in order make the optically variable information more clearly visible, for example in the form of a contour line. Accordingly, in the training as surveys, the defective embossed elements may be additionally increased relative to the base.
- the optically active elements are formed by lenses arranged above the reflection layer, wherein the lenses are preferably arranged at a distance of substantially half a focal length above the reflection layer.
- the local defects are advantageously integrated into the lens surface.
- the reflection layer is flat in this embodiment with advantage and forms a plane mirror. As explained in more detail below, such a security element can be made substantially thinner than conventional lens designs with a comparable optical impression, since the focal plane of the lens lies on the lens itself through the mirror plane.
- the embossing elements have recesses which are filled with a transparent or translucent material, in particular a transparent or translucent lacquer.
- the transparent or translucent material can also be in the form of a cover layer which completely covers the reflection layer.
- the depressions are preferably filled by printing technology, in particular by screen printing or flexographic printing processes, advantageously using a lacquer which cures at elevated temperature or under UV irradiation.
- the local defects are formed in a preferred embodiment of the invention in each case by a bulge, a concavity, a recess, in particular a Demetällmaschine, or a modification of the surface structure of the basic shape of the embossing elements.
- the modification can For example, in a blackening or other discoloration, or in a change in the reflection properties (smooth / rough, higher / lower reflectivity) exist.
- micro- or nanostructures such as holograms, moth-eye structures or sub-wavelength gratings, a modification of the surface structure can be achieved.
- the local defects represent embossing substructures within the embossing elements, which preferably have been produced simultaneously with the embossing elements. This allows a particularly effective production, since the production of the embossing elements and the local defects then requires only one step. In addition, a perfect registration of embossing elements and defects is ensured, even if, for example, production-related dimensional variations occur in the embossing element grid.
- the local defects occupy only a small part of the surface of the basic shape of the embossing elements, in particular less than 33%, preferably even less than 10%.
- a sharply defined visibility range for the optically variable information is created, on the other hand, several different optically variable information can be accommodated in a stamping element grid.
- the local defects are preferably spaced from the base of the embossing elements, so that all the embossing elements have an encircling, defect-free region adjoining the base surface. This ensures in particular that the optically variable information is not already visible without directed illumination or from all viewing angles is. The optical variability and the copy protection effect are enhanced in this way.
- the local defects are advantageously arranged acentrically within the basic shape.
- the local defects outside the center of the basic shape are arranged on one of the flanks of the basic shape.
- the shape of the local defects in all embossing elements of the subset is the same and / or the local defects in all embossing elements of the subset are introduced at the same point of the basic shape of the embossing elements.
- the size of the local defects can also be the same, namely in particular if the size of the embossing elements of the subset is the same.
- the size of the local defects preferably scales with the size of the embossing elements, so that the relative proportions of defects and embossing elements remain unchanged.
- the shape or color of the defects may also change slowly across the surface of the embossing element grid.
- the size of the defects scales favorably with the size of the embossing elements.
- the defect position changes slowly within the basic shape so that the viewing direction from which the defects are visible also changes slowly.
- a slow change means that the viewing direction from which a defect is visible changes from one embossing element to the next only by a small angle, namely by 4 ° or less, preferably even by only 2 ° or less.
- the defects arranged at different positions become visible one after the other when the security element is tilted or rotated.
- the embossing elements of the subset and the local defects can also be arranged in each case in a periodic grid whose grid periods differ slightly and / or which are rotated relative to one another, so that beating effects and / or moire effects can occur.
- the raster periods advantageously differ by less than 10%, in particular less than 5% or even less than 2%. If the grid are rotated against each other, the rotation is advantageously less than 5 °, in particular less than 2 ° or even less than 1 °.
- the local defects are preferably in the form of characters or patterns.
- the spacing of adjacent optically active elements is at least in one spatial direction not more than 20%, preferably not more than 10%, particularly preferably not more than 5% of the smallest dimension of the base area of the embossing elements.
- the base area of the embossing elements typically has a smallest dimension of 2 ⁇ m to 2000 ⁇ m.
- the embossing layer ie the layer in which the grid of the embossing elements is formed, is a film or film-based, the smallest dimension is preferably between 5 ⁇ m and 500 ⁇ m, in particular between 10 ⁇ m and 300 ⁇ m.
- the embossing depth, or in the case of elevations the embossing height, is typically between 3 .mu.m and 200 .mu.m.
- the optically active elements have different size, wherein preferably the size of the local defects in the subset of the embossing elements with the size of the basic shape of Scaling stamped elements.
- the size of the optically active elements may vary regularly or irregularly, for example according to a random distribution.
- the security element can also represent a plurality of optically variable information, each formed by a provided with defects subset of the embossing elements.
- different defects are preferably provided in different subsets and / or are introduced in different subsets defects at different points of the basic shape of the embossing elements.
- two information can be coded by defects arranged on opposite flanks of the embossing elements, so that the respective information is only visible from substantially opposite viewing directions.
- the carrier substrate contains an intaglio feature which is arranged in register with the grid of optically active elements. As explained further below, can be achieve this by the generation of intaglio feature and embossing element grid in a common print and embossing step.
- the carrier substrate can be made of paper, in particular cotton velvet paper, plastic or a composite consisting of different materials.
- the reflection layer has the highest possible reflection, wherein preferably 30% or more of the reflected intensity is attributable to the directed reflection.
- the reflection layer can be formed in particular by a layer with metallic pigments, for example silver pigments, in a binder.
- the reflection layer is preferably applied by screen printing in this case.
- the reflection layer can also be formed by a metallic or metallized film, or by an applied metal patch in the form of a metallized, z. B. with aluminum or silver vaporized cold or hot stamping foil.
- Single or multilayer highly reflective layers or colored layers of high surface quality can also have a reflective effect and thus be used according to the invention as a reflection layer.
- the grid of the optically active elements is preferably periodic in at least one spatial direction.
- the symmetry of the grid is advantageously selected from the group square grid, rectangular grid, diamond grid, hexagonal grid and parallelogram grid.
- adjacent optically active elements in a grating direction have a fixed center distance a (distance of the centers of the adjacent optically active elements).
- a distance of the centers of the adjacent optically active elements
- a 325 ⁇ m and the random number from the interval [-20 ⁇ m, + 50 ⁇ m] can be selected so that the center distance of adjacent elements varies randomly in the range [305 ⁇ m, 375 ⁇ m].
- Periodic variations of the midpoint distance lead to superlattices, which can also be regarded as beating of the grating period.
- a a 0 + a 1 sin 2 ⁇ x / 10 * a 0
- a 1 is much smaller than a 0 and a 0 is much smaller than a ÜG .
- Much smaller here means a factor of 3 or more, in particular of 5 or more, in the superlattice period even advantageously 10 or more. It is understood that other superlattice periods may also be considered, as well as identical or different superlattice periods in different grid directions.
- the reflection layer can be applied to the carrier substrate by printing technology, preferably by flexographic or screen printing methods.
- the carrier substrate may be a rough substrate, such as a paper or cotton canvas paper substrate, but also a smooth substrate, such as a polymeric substrate or a multilayer composite film, particularly a composite of several different films or a paper-film composite.
- the embossing of the embossing elements or embossed structures is preferably carried out by intaglio printing, in particular by blind embossing.
- intaglio printing By simultaneously using color-guiding intaglio printing and a colorless blind embossing on the same stitching machine, it is possible to integrate different designs on the carrier substrate in different subregions of the substrate with register accuracy.
- Such a register-accurate arrangement is not adjustable, if the production steps run separately and therefore gives the security element an extremely high security against counterfeiting.
- the defects represent embossing substructures which are produced in an embossing step simultaneously with the embossing elements.
- the defects are produced by laser application of defect-free embossing elements.
- the at least partially transparent or translucent carrier substrate may consist of a transparent or translucent film, or of paper, which is partially recessed and sealed with a transparent or translucent film.
- a transparent or translucent film is for example a film of polyamide, polyester, polyethylene or biaxially oriented polypropylene into consideration.
- the film can also be colored.
- the refractive optical elements are formed by curved structures, in particular by concavely curved or convexly curved structures.
- the arched structures may be formed in particular spherically curved, astigmatic or channel-shaped.
- the grooves can be straight or curved.
- the formation of the curved structures as Fresnel structures is also considered.
- the defects are in this case advantageously arranged on one or more of the annular regions of the Fresnel structure.
- the refractive optical elements can also be formed by pyramidal structures.
- the base of a pyramidal refractive optical element may be any polygon, in particular a triangle or a quadrangle. All mentioned forms can be executed as depressions or elevations.
- the embossing elements have recesses which are filled with a transparent or translucent material, in particular a transparent or translucent lacquer.
- the transparent or translucent material may or may not have the same refractive index as the transparent or translucent region of the carrier substrate.
- the filling of the recesses is preferably carried out by printing technology, in particular in the screen printing or flexographic printing process, wherein advantageously used at elevated temperature or curing under UV irradiation varnish.
- the statements made in connection with the first aspect of the invention apply.
- the local defects are advantageously formed in each case by a bulge, a concavity, a recess, or a modification of the surface structure of the basic shape of the embossing elements.
- the local defects represented embossing substructures within the embossing elements, which are produced in particular simultaneously with the embossing elements.
- the invention further includes a data carrier with a security element of the type described.
- the data carrier may in particular be a value document, such as a banknote, in particular a paper banknote, a polymer banknote or a film composite banknote, but also an identity card, such as a credit card Trade bank card, cash card, authorization card, ID card or passport personalization page.
- the security element may be arranged in an advantageous variant of the invention, in particular in or over a window area or a through opening of the data carrier.
- FIG. 1 shows a banknote 10 with a security element 12 according to the invention for displaying an optical variable information.
- the security element 12 In directional illumination of the security element 12, such as daylight or the light of a flashlight, appears for a viewer 14 from a predetermined viewing direction 16 encoded in the security element information 18, in the exemplary embodiment, the letter sequence "PL".
- the security element appears from other viewing directions 12 on the other hand with a homogeneous metallic reflective appearance.
- the security element 12 is an effective copy protection, since its appearance can not be reproduced with today's copiers.
- FIGS. 2 and 3 schematically a plan view and Fig. 3 show a cross section of the security element 12.
- the security element 12 includes a carrier substrate 20 having a first major surface 22 and an opposing second major surface 24.
- the carrier substrate 20 is made of paper, but in other configurations it may also be formed by a foil or a paper-foil composite.
- a shiny metallic mirror layer 26 is arranged, which is formed for example by a screen-applied layer of silver-colored pigments.
- the mirror layer can be formed for example by a colored coating of high surface quality, which also has a reflective effect.
- a grid of optically active elements was then produced by an embossing step, which are formed by embossing elements 30, 32 each having an identical basic shape.
- the embossing elements 30, 32 are hollow-sphere sections, so that together with the mirror layer 26, a grid of hollow mirrors of identical basic shape is formed.
- the embossing elements 30, 32 each have a diameter of 300 .mu.m, an embossing depth of about 75 .mu.m, and are in a square grid with a grid Rw ( Fig. 8 ) of 325 microns.
- the distance between adjacent embossing elements results from the difference of the grid width Rw of the square grid and the diameter of the embossing elements 30, 32 (which here corresponds to the smallest dimension of the base of the embossing elements 30, 32) and is 25 microns in the embodiment.
- embossing elements In a subset of embossing elements, namely in the in FIGS. 2 and 3 designated by the reference numeral 32 embossed elements, local defects 34 was introduced by laser demetallization each on a flank, through which the visual appearance of the embossing elements 32 is changed viewing angle dependent.
- the demetallization locally significantly reduces the reflectivity of the mirrored flanks, so that the embossing elements 32 appear with significantly different brightness depending on the viewing direction.
- the subset of the defective embossed elements 32 forms the desired optically variable information, in this case the letter sequence "PL".
- the local defects 34 are the same in all embossing elements 32 of the subset and, moreover, are all introduced at the same point within the basic shape of the embossing elements 32.
- the viewer 14 From the viewing direction 16, the viewer 14 collectively perceives the defects 34 introduced on the left flank of the embossing elements 32, so that the defective embossed elements 32 form a contrast with the defect-free embossing elements 30 and make the optically variable information "PL" visible. From other viewing directions, such as the viewing direction 36, however, the observer 14 also looks at the defect-affected embossing elements 32 to unchanged regions of the basic shape, so that there is no contrast between the defective ones from these directions Embossing elements 32 and the defect-free embossing elements 30 is formed and the optically variable information is not visible. When changing the viewing direction or when turning or tilting the security element 12 so creates an easily recognizable and secure retrievable information change.
- FIG. 4 shows for illustrative purposes some basic shapes of embossing elements which can form suitable optically active, in particular reflective or refractive optical elements. It is understood that in a security element not only an embossing element, but in each case a grid of a plurality of such embossing elements is provided and that a subset of the embossing elements is additionally provided with local defects.
- the embossing elements of Fig. 4 are imprinted in a stamping layer 40, which may be formed, for example, by a carrier substrate provided with a reflective layer, by a transparent or translucent foil or by an embossing lacquer layer present on a reflective layer.
- the embossing elements 42 have already been in the FIGS. 2 and 3 described and are formed by spherical segment-shaped depressions in the embossing layer 40.
- the embossing elements 44, 46 also represent depressions in the embossing layer 40, but with a parabolic instead of a spherical depression cross-section.
- the embossing element 44 illustrates a rotationally symmetrical design with a circular base surface, while the embossing element 46 has a groove-shaped design.
- the grooves can be straight or curved. Also embossed elements with elliptical base and parabolic depression cross-section are possible.
- the embossing elements 44-K, 46-K are a modification of the embossing elements 44, 46, in which the parabolic depression cross-section is tilted in one direction, so that an asymmetrical design results.
- the tilt angle is advantageously between 5 ° and 40 °, in particular between 5 ° and 30 °.
- polygonal base and side surfaces for the embossing elements come into consideration, as shown by way of example with reference to the pyramidal embossing element 48.
- the base of a pyramidal embossing element 48 may be any polygon, in particular a triangle or a quadrilateral, while the side surfaces are each formed by triangles.
- the embossing elements can not only form depressions, but also be formed by elevations from the embossing layer 40, as illustrated by the hemispherical embossing element 50. As elevations come in inverted form the same geometric shapes as for the wells in question. All of the shapes shown may also be in a truncated geometry, for example in the form of a truncated sphere section or truncated paraboloid, or in the form of a truncated cone or truncated pyramid.
- the cutting plane may be parallel to the base of the embossing element, but may also include an angle with this, which is typically between 15 ° and 45 °.
- the base area of the embossing elements typically has a smallest dimension of 2 ⁇ m to 300 ⁇ m, in some applications also up to 2000 ⁇ m. If the embossing layer is a film or film-based, the smallest dimension is preferably between 5 ⁇ m and 50 ⁇ m, in particular between 10 ⁇ m and 30 ⁇ m.
- the embossing depth, or in the case of elevations the embossing height, is typically between 3 .mu.m and 200 .mu.m.
- arched mirrors are formed by the embossing elements 42 to 50 as reflective optical elements, wherein the embossing elements 42-48 concave mirror and the embossing elements 50 represent arching mirror.
- Channel-shaped embossing elements such as the embossing elements 46 and 46-K, produce cylindrical hollow or bulging mirrors which can be used in particular for the practically important tilting or movement effects in which only tilting about an axis is provided.
- FIG. 5 illustrates some embodiments of the introduced in the basic form of the embossing elements local defects.
- the first embossing element 60 is provided with a local bulge 62
- the second embossing element 64 with a local concavity 66
- the third embossing element 68 with a local recess 70 in the form of demetallization of the metallic reflection layer 26, and the fourth embossing element 72 with a local modification region 74, in which the visual appearance of the reflection layer 26 is changed.
- the modification region 74 may, for example, be formed by blackening or another discoloration, or else by a region with different reflection properties, for example due to different local roughness of the reflection layer.
- the modification region 74 may also include micro- or nanostructures, such as holograms, moth-eye structures, or sub-wavelength gratings, which also locally change the appearance of the modification region 74.
- the local defects 62, 66, 70, 74 in each case do not extend to the base surface 76 of the embossing elements, so that all embossing elements have a peripheral, defect-free region 78 adjoining the base surface 76.
- the local defects usually have a diameter or a smallest dimension of 10 microns or more.
- the diameter or smallest dimension is 5 .mu.m to 100 .mu.m, it being understood that the size of the defects is usually matched to the size of the embossing elements.
- each of the local defects occupies less than 33% or even less than 10% of the surface of the basic shape of the embossing elements.
- the embossing elements 80 present in the reflection layer 26 are formed by pyramids with a square base.
- a subset of embossing elements 82 has a corrugation 86 as local defects in one of the side surfaces 84, which leads to a strong scattering of the light.
- the other side surfaces 88 are smooth and therefore reflect the light. Due to the different reflection behavior, the defect-embossed embossing elements 82 from the viewing direction 90 form a clear contrast with the defect-free embossing elements 80 and thereby make the desired optically variable information visible.
- optically variable information can be seen in such a grid from each of the four directions.
- up to n different optically variable information can be encoded in a pyramid with n-sided base area, which consists of a respective different spatial direction become visible.
- the defect-free pyramids form the background before which the defective pyramids appear with contrast to form the optically variable information.
- the local defects present in the side face 84 of a subset of embossing elements 82 do not extend as far as the base surface of the embossing elements, so that the embossing elements of the subset have a peripheral, defect-free region adjacent to the base surface ,
- FIG. 7 shows a security element 100 according to another embodiment of the invention, in which two different optically variable information is encoded.
- the security element 100 is basically like the security element 12 of FIGS. 2 and 3 constructed, in particular, a first subset of embossing elements 32 on a flank first local defects 34, which together give the first optically variable information, in this case the letter sequence "PL" ( Fig. 7 (a) ).
- second local defects 104 are introduced in a second subset of embossing elements 102 on the opposite flank, by means of which the visual appearance of the embossing elements 102 is changed depending on the viewing angle.
- the subset of defective embossed elements 102 forms another optically variable information, in this case the value "10" ( Fig. 7 (b) ).
- the second local defects 104 are the same in all embossing elements 102 of the second subset and are also all introduced at the same location within the basic shape of the embossing elements 102.
- FIG. 7 (c) shows the grid of the embossing elements with both local defects 34 and 104.
- the viewer Due to the arrangement of the local defects 34, 104 on opposite flanks of the embossing elements 32, 102, the viewer collectively perceives the defects 34, 104 from opposite viewing directions 16, 106, the defects 34, 104 each contrasting with the defect-free embossing elements 30 and the optically variable information "PL". (from direction 16) or "10" (from direction 106) make visible. From other viewing directions, the viewer also looks in the defect-prone embossing elements 32,102 on unchanged areas of the basic shape, so that from these directions no contrast between the defective embossed elements 32,102 and the defect-free embossing elements 30 is formed and the optically variable information is not visible. It is understood that because of the flat representation of the drawing there, unlike in a real, three-dimensional security element, due to the lack of spatial depth and thus lack of dependence of the visual impression of the viewing direction both defects 34,104 are always visible.
- the first and second subset need not be disjoint, but may have common elements such that there are embossing elements 108 provided with both a first defect 34 and a second defect 104.
- FIG. 8 (a) shows by way of illustration a simple square grid consisting of a plurality of square tiles 110.
- Each tile 110 includes an embossing element 112, in the embodiment an embossing element with a circular base, so that the embossing elements 112 are arranged in a square grid.
- the clearer presentation is only in the FIGS. 8 (a) and (b) each one of the embossing elements 112 drawn.
- R W 325 microns.
- Plotted line border of the tiles serves only to illustrate the shape and size of the tiles and usually corresponds to no physical structure of the security element.
- the invention is not limited to square grid.
- Fig. 8 (b) a rectangular grid of a plurality of rectangular tiles 116, each tile 116 includes an embossing element 118 in the embodiment with elliptical base. Again, only one of the embossing elements 118 is shown.
- hexagonal grids with hexagonal tiles 120 are also suitable, as in FIG Fig. 8 (c) shown.
- triangular tiles 122 are possible, as in Fig. 8 (d) illustrated.
- Even more complex tile forms come into consideration, such as the cross-shaped tiles 124 of Fig. 8 (e) , The tile form does not define the shape of the contained or the base of the embossing elements. This can rather be freely chosen within the scope of the invention.
- FIG. 14 shows a further embodiment, a security element 220, in which the local defects 34 of the defective embossed elements 32 are formed in the form of characters or patterns.
- the embossing elements 30, 32 are hemispherical hollow spheres in this embodiment, which are arranged in a regular grid, here a square grid of the raster period R p .
- the local defects 34 are in the embodiment in FIG Form of the letter sequence "PL" formed.
- the local defects also form a regular square grid whose raster period R D, however, is slightly, for example 2%, larger than the raster period R P of the embossing elements. Accordingly, the relative position of the local defects 34 on the embossment element base shapes slowly changes with the location. Due to the two slightly different grid of the embossing elements and the local defects, the viewing direction, from which a local defect 34 is visible, thus also changes slowly with the location and creates visually impressive moire effects.
- the security element 230 of the Fig. 15 shows a modification of the embodiment of Fig. 14
- the local defects 34 of the defective embossed elements 32 are designed in the form of the letter sequence "PL" and are arranged in a defect grid deviating slightly from the embossing element grid, so that the relative position of the local defects 34 on the embossing elements 32 slowly shifts.
- the embossing elements 32 of the security element 230 have a random size distribution in a certain size interval.
- the local defects 34 scale with the basic shapes of the embossing elements 32 so that the relative proportions of defects 34 and fundamental shapes are not affected by the size variation.
- FIG. 9 shows a modification of the embodiment of FIGS. 2 and 3 , wherein the security element 130 of the Fig. 9 in contrast to the design described above, has a transparent film 132 as a carrier substrate.
- a transparent film 132 Over the reflection layer 26 with the embossing elements 30, 32 may optionally also be applied a transparent resist layer 134, which also fills the recesses of the embossing elements.
- the subset of the defective embossed elements 32 generates an optically variable information that can be seen against the background of the defect-free embossing elements 30, both on the top side and on the bottom side, respectively, from certain viewing directions, in this case from the viewing direction 16 or 136.
- a security element 130 may be provided, for example, in a window area or through opening of a banknote or other value document.
- the security element 140 includes a carrier substrate 20 made of paper, the first main surface is provided with a flat, shiny metallic mirror layer 142.
- an embossing lacquer layer 144 is arranged, in which a grid of embossing elements 146 in the form of hemispherical depressions is impressed.
- the optically active elements are not formed by mirrors, but by lenses 162 which are arranged above a plane on the support substrate 20 coated reflective layer 164.
- the lenses 162 were imprinted into an embossing lacquer layer 166 in the desired pattern, with a subset of lenses 168 on the lens surface being provided with local defects 170, which are shown in FIG Fig. 11 are schematically indicated by dots.
- the defects 170 may in particular be formed by embossing substructures in the lens surfaces 168 so that the shape of the defects 170 can already be written into the embossing mold for the lenses 162, 168 at the time of origination.
- the layer thickness of the embossing lacquer layer 166 is selected and matched to the lens shape such that the lenses 162, 168 have a spacing of half the focal length f / 2 from the planar reflection layer 164.
- the planar reflection layer 164 forms a plane mirror through which the lenses 162, 168 self-image their lens surface and thereby make the presence or absence of the defects 170 in the respective lenses observable as a function of viewing angle.
- the folding of the beam path through the plane mirror 164 is for vertical viewing through the beam path 172 in FIG Fig. 11 illustrated.
- the security element is configured for verification using a self-luminous display, such as the display of a smartphone or a computer monitor.
- the security element 180 shown there has a translucent carrier substrate 182 in the form of a polyester film, which may optionally be colored.
- a grid of refractive optical elements which are formed by embossing elements 184,186 identical basic shape.
- the grid of refractive optical elements 184, 186 contains at least one optically variable information that can be detected here by fluoroscopy with a self-illuminating display 200 without auxiliary means.
- the optically variable information is formed by a subset of embossing elements 186, in which at least one local defect 188 is introduced into the identical basic shape, by means of which the visual appearance of the defect-embossed embossing element 186 is changed depending on the viewing angle.
- the depressions of the embossing elements 184, 186 are filled with a transparent lacquer 190, which may also have a different refractive index than the carrier substrate 182.
- the defects 188 result in a fade out and / or a change due to the change in the light beams emanating from the display 190 the display, which indicates the authenticity of the security element.
- FIG. 13 shows a banknote 210 having a paper substrate 212 and a through opening 214 which is provided with a security element 180 of the type shown in FIG Fig. 12 shown type is closed on one side.
- the banknote 210 is placed on a self-illuminating display 200 and the optically variable information is retrieved thereby.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft Sicherheitselemente zur Darstellung zumindest einer optisch variablen Information, Verfahren zur Herstellung solcher Sicherheitselemente und einen Datenträger mit derartigen Sicherheitselementen.
- Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit des Datenträgers gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen.
- Eine besondere Rolle bei der Echtheitsabsicherung spielen Sicherheitselemente mit betrachtungswinkelabhängigen Effekten, da diese selbst mit modernsten Kopiergeräten nicht reproduziert werden können. Die Sicherheitselemente werden dabei mit optisch variablen Elementen ausgestattet, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln und beispielsweise je nach Betrachtungswinkel einen anderen Farb- oder Helligkeitseindruck und/ oder ein anderes graphisches Motiv zeigen.
- Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art mit hoher Nachahmungssicherheit und attraktivem visuellem Erscheinungsbild anzugeben, das idealerweise auch von Laien einfach auf Echtheit geprüft werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Nach einem ersten Aspekt der Erfindung enthält ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art
- ein Trägersubstrat mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Hauptflächen,
- eine auf der ersten Hauptfläche angeordnete Reflexionsschicht, und
- ein in oder über der Reflexionsschicht vorliegendes Raster optisch wirksamer Elemente, die durch Prägeelemente identischer Grundform gebildet sind,
- wobei das Raster optisch wirksamer Elemente zumindest eine, bei gerichteter Beleuchtung ohne Hilfsmittel in Reflexion erkennbare, optisch variable Information enthält, die durch eine Teilmenge der Prägeelemente gebildet ist, bei der in die identische Grundform zumindest ein lokaler Defekt eingebracht ist, durch den das optische Erscheinungsbild des defektbehafteten Prägeelements betrachtungswinkelabhängig verändert ist.
- Die Forderung, dass die Prägeelemente identische Grundform aufweisen bedeutet dabei, dass die defektfreie Grundform der Prägeelemente identisch ist, lässt aber zu, dass die Prägeelemente unterschiedliche Größe aufweisen. Die Grundformen der Prägeelemente sind im mathematischen Sinn daher ähnlich zueinander aber nicht notwendigerweise kongruent. In vorteilhaften Gestaltungen sind die Grundformen der Prägeelemente allerdings sogar kongruent, weisen neben identischer Form also auch gleiche Größe auf. In anderen Gestaltungen weisen die Prägeelemente bei identischer Grundform beispielsweise eine zufällige Größenverteilung innerhalb eines bestimmten Größenintervalls auf. Wie weiter unten genauer erläutert skaliert in diesem Fall die Größe der lokalen Defekte vorzugweise mit der Größe der Prägeelemente, so dass die relativen Proportionen trotz unterschiedlicher absoluter Größen erhalten sind.
- Die optisch wirksamen Elemente können als reflektive oder refraktive optische Elemente ausgebildet sein. Insbesondere sind die optisch wirksamen Elemente so ausgebildet, dass sie keine optisch diffraktive Wirkung aufweisen.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die optisch wirksamen Elemente durch gewölbte Strukturen gebildet, insbesondere durch konkav gewölbte oder konvex gewölbte Strukturen. Die gewölbten Strukturen bilden dabei zusammen mit der Reflexionsschicht mit Vorteil Hohlspiegel (konkav gewölbte Spiegel) oder Wölbspiegel (konvex gewölbte Spiegel). Die gewölbten Strukturen können insbesondere sphärisch gekrümmt, astigmatisch oder rinnenförmig ausgebildet sein. Die Rinnen können dabei geradlinig oder gekrümmt verlaufen. Auch die Ausbildung der gewölbten Strukturen als Fresnelstrukturen kommt in Betracht. Die Defekte sind in diesem Fall mit Vorteil auf einem oder mehreren der ringförmigen Bereiche der Fresnelstruktur angeordnet. Daneben können die optisch wirksamen Elemente auch durch pyramidenförmige Strukturen gebildet sein. Die Grundfläche eines pyramidenförmigen optisch wirksamen Elements kann ein beliebiges Polygon, insbesondere ein Dreieck, Viereck oder Sechseck sein. Alle genannten Formen können als Vertiefungen oder Erhebungen ausführt sein.
- In zweckmäßigen Gestaltungen sind die Prägeelemente durch Vertiefungen gebildet. Dabei kann es sich in manchen Gestaltungen anbieten, die defektbehafteten Prägeelemente zusätzlich von der Grundfläche abzusenken, um die optisch variable Information deutlicher, beispielsweise in Form einer Konturlinie sichtbar zu machen. Entsprechend können bei der Ausbildung als Erhebungen die defektbehafteten Prägeelemente zusätzlich gegenüber der Grundfläche erhöht sein.
- In einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung sind die optisch wirksamen Elemente durch über der Reflexionsschicht angeordnete Linsen gebildet, wobei die Linsen vorzugsweise im Abstand von im Wesentlichen einer halben Fokuslänge über der Reflexionsschicht angeordnet sind. Die lokalen Defekte sind dabei vorteilhaft in die Linsenoberfläche integriert. Die Reflexionsschicht ist bei dieser Ausgestaltung mit Vorteil eben und bildet einen Planspiegel. Wie weiter unten genauer erläutert, kann ein derartiges Sicherheitselement wesentlich dünner als herkömmliche Linsengestaltungen mit vergleichbarem optischem Eindruck ausgebildet werden, da durch die Spiegelebene die fokale Ebene der Linse auf der Linse selbst liegt.
- In zweckmäßigen Gestaltungen weisen die Prägeelemente Vertiefungen auf, die mit einem transparenten oder transluzenten Material, insbesondere einem transparenten oder transluzenten Lack aufgefüllt sind. Das transparente oder transluzente Material kann auch in Form einer die Reflexionsschicht vollständig bedeckenden Deckschicht vorliegen. Die Befüllung der Vertiefungen erfolgt vorzugsweise drucktechnisch, insbesondere im Siebdruckoder Flexodruckverfahren, wobei mit Vorteil ein bei erhöhter Temperatur oder unter UV-Bestrahlung aushärtender Lack verwendet wird.
- Die lokalen Defekte sind in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung jeweils durch eine Auswölbung, eine Einwölbung, eine Aussparung, insbesondere eine Demetällisierung, oder eine Modifikation der Oberflächenstruktur der Grundform der Prägeelemente gebildet. Die Modifikation kann beispielsweise in einer Schwärzung oder einer anderen Verfärbung, oder in einer Änderung der Reflexionseigenschaften (glatt/rau, höhere/niedrigere Reflektivität) bestehen. Auch durch das lokale Vorsehen von Mikro- oder Nanostrukturen, wie etwa Hologrammen, Mottenaugenstrukturen oder Subwellenlängengittern kann eine Modifikation der Oberflächenstruktur erreicht werden.
- Mit besonderem Vorteil stellen die lokalen Defekte Prägesubstrukturen innerhalb der Prägeelemente dar, die vorzugsweise gleichzeitig mit den Prägeelementen erzeugt worden sind. Dies ermöglicht eine besonders effektive Herstellung, da die Erzeugung der Prägeelemente und der lokalen Defekte dann nur einen Arbeitsschritt erfordert. Zudem ist eine perfekte Passerung von Prägeelementen und Defekten sichergestellt, selbst wenn beispielsweise herstellungsbedingte Dimensionsschwankungen im Prägeelementraster auftreten.
- In vorteilhaften Gestaltungen nehmen die lokalen Defekte nur einen kleinen Teil der Oberfläche der Grundform der Prägeelemente ein, insbesondere weniger als 33%, vorzugsweise sogar weniger als 10%. Dadurch wird zum einen ein scharf definierter Sichtbarkeitsbereich für die optisch variable Information geschaffen, zum anderen können auch mehrere verschiedene optisch variable Informationen in einem Prägeelementraster untergebracht werden.
- Die lokalen Defekte sind vorzugsweise von der Grundfläche der Prägeelemente beabstandet, so dass alle Prägeelemente einen an die Grundfläche angrenzenden, umlaufenden defektfreien Bereich aufweisen. Dadurch wird insbesondere sichergestellt, dass die optisch variable Information nicht bereits ohne gerichtete Beleuchtung oder aus allen Betrachtungswinkeln sichtbar ist. Die optische Variabilität und der Kopierschutzeffekt werden auf diese Weise verstärkt.
- Weiter sind die lokalen Defekte vorteilhaft azentrisch innerhalb der Grundform angeordnet. Insbesondere sind die lokalen Defekte außerhalb des Mittelpunkts der Grundform auf einer der Flanken der Grundform angeordnet.
- In vorteilhaften Gestaltungen ist die Form der lokalen Defekte in allen Prägeelementen der Teilmenge gleich und/ oder sind die lokalen Defekte in allen Prägeelementen der Teilmenge an derselben Stelle der Grundform der Prägeelemente eingebracht. Neben der Form kann dabei auch die Größe der lokalen Defekte gleich sein, nämlich insbesondere dann, wenn die Größe der Prägeelemente der Teilmenge gleich ist. Variiert dagegen die Größe der Prägeelemente, so skaliert vorzugsweise die Größe der lokalen Defekte mit der Größe der Prägeelemente, so dass die relativen Proportionen von Defekten und Prägeelementen unverändert bleiben.
- Alternativ kann sich auch die Gestalt oder Farbe der Defekte über die Fläche des Prägeelementrasters langsam verändern. Auch in diesem Fall skaliert die Größe der Defekte vorteilhaft mit der Größe der Prägeelemente. Weiter kann auch vorgesehen sein, dass sich die Defektposition innerhalb der Grundform langsam verändert, so dass sich auch die Betrachtungsrichtung, aus der die Defekte sichtbar sind, langsam verändert. Eine langsame Veränderung bedeutet dabei, dass sich die Betrachtungsrichtung, aus der ein Defekt sichtbar ist, von einem Prägeelement zum nächsten nur um einen kleinen Winkel, nämlich um 4° oder weniger, vorzugsweise sogar nur um 2° oder weniger verändert. Je nach Art der Positionsänderung werden die an unterschiedlichen Positionen angeordneten Defekte nacheinander beim Kippen oder Drehen des Sicherheitselements sichtbar.
- Die Prägeelemente der Teilmenge und die lokalen Defekte können auch jeweils in einem periodischen Raster angeordnet sein, deren Rasterperioden sich geringfügig unterscheiden und/ oder die gegeneinander gedreht sind, so dass Schwebungseffekte und/ oder Moireeffekte entstehen können. Dabei unterscheiden sich die Rasterperioden mit Vorteil um weniger als 10%, insbesondere weniger als 5% oder sogar weniger als 2%. Sind die Raster gegeneinander gedreht, beträgt die Verdrehung mit Vorteil weniger als 5°, insbesondere weniger als 2° oder sogar weniger als 1°.
- Die lokalen Defekte sind vorzugsweise in Form von Zeichen oder Mustern ausgebildet.
- In vorteilhaften Gestaltungen beträgt der Abstand benachbarter optisch wirksamer Elemente zumindest in einer Raumrichtung nicht mehr als 20%, vorzugsweise nicht mehr als 10%, besonders bevorzugt nicht mehr als 5% der kleinsten Abmessung der Grundfläche der Prägeelemente.
- Die Grundfläche der Prägeelemente weist je nach Anwendung typischerweise ein kleinste Abmessung von 2 µm bis 2000 µm auf. Ist die Prägeschicht, also die Schicht, in der das Raster der Prägeelemente ausgebildet ist, eine Folie oder folienbasiert, liegt die kleinste Abmessung vorzugsweise zwischen 5 µm und 500 µm, insbesondere zwischen 10 µm und 300 µm. Die Prägetiefe, bzw. im Fall von Erhebungen die Prägehöhe, liegt typischerweise zwischen 3 µm und 200 µm.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die optisch wirksamen Elemente unterschiedliche Größe auf, wobei vorzugsweise die Größe der lokalen Defekte in der Teilmenge der Prägeelemente mit der Größe der Grundform der Prägeelemente skaliert. Die Größe der optisch wirksamen Elemente kann dabei regelmäßig oder auch unregelmäßig, beispielsweise gemäß einer Zufallsverteilung variieren.
- Das Sicherheitselement kann auch mehrere optisch variable Informationen darstellen, die jeweils durch eine mit Defekten versehene Teilmenge der Prägeelemente gebildet sind. Dabei sind vorzugsweise in unterschiedlichen Teilmengen unterschiedliche Defekte vorgesehen und/ oder sind in unterschiedlichen Teilmengen Defekte an unterschiedlichen Stellen der Grundform der Prägeelemente eingebracht. Beispielsweise können zwei Informationen durch an gegenüberliegenden Flanken der Prägeelemente angeordnete Defekte kodiert werden, so dass die jeweiligen Informationen nur aus im Wesentlichen gegenüberliegenden Betrachtungsrichtungen sichtbar sind.
- Neben Kippbildern mit sich abwechselnden Bildmotiven lassen sich auf diese Weise auch Bewegungsbilder erzeugen, bei denen sich ein Bildmotiv beim Kippen oder Drehen des Sicherheitselements zu bewegen oder zu verändern, beispielsweise zu vergrößern oder verkleinern scheint. Eindrucksvoll sind auch Gestaltungen, bei denen ein Bildmotiv beim Kippen oder Drehen des Sicherheitselements entgegen der Intuition seine Position beizubehalten scheint. In diesem Fall führt das Bildmotiv eine in dem Raster kodierte Bewegung aus, die die Bewegung des Sicherheitselements durch das Kippen oder Drehen gerade kompensiert, so dass das Bildmotiv im Ergebnis ortsfest zu bleiben scheint.
- In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält das Trägersubstrat ein Stichtiefdruckmerkmal, das passergenau zu dem Raster optisch wirksamer Elemente angeordnet ist. Wie weiter unter erläutert, lässt sich dies durch die Erzeugung von Stichtiefdruckmerkmal und Prägeelementraster in einem gemeinsamen Druck- und Prägeschritt erreichen.
- Das Trägersubstrat kann aus Papier, insbesondere Baumwollvelinpapier, Kunststoff oder einem aus verschiedenen Materialien bestehenden Verbund bestehen.
- Die Reflexionsschicht weist eine möglichst hohe Reflexion auf, wobei vorzugsweise 30% oder mehr der reflektierten Intensität auf die gerichtete Reflexion entfällt. Die Reflexionsschicht kann insbesondere durch eine Schicht mit metallischen Pigmenten, beispielsweise Silberpigmenten, in einem Bindemittel gebildet sein. Die Reflexionsschicht wird in diesem Fall vorzugsweise mittels Siebdruck aufgebracht. Die Reflexionsschicht kann auch durch eine metallische oder metallbedampfte Folie gebildet sein, oder durch einen applizierten Metallpatch in Form einer metallisierten, z. B. mit Aluminium oder Silber bedampften Kalt- oder Heißprägefolie. Auch ein- oder mehrschichtige hochreflektierende Schichten oder farbige Schichten hoher Oberflächengüte können reflektierend wirken und damit erfindungsgemäß als Reflexionsschicht eingesetzt werden.
- Das Raster der optisch wirksamen Elemente ist vorzugsweise in zumindest einer Raumrichtung periodisch. Die Symmetrie des Rasters ist vorteilhaft ausgewählt aus der Gruppe Quadrat-Gitter, Rechteck-Gitter, Rauten-Gitter, Sechseck-Gitter und Parallelogramm-Gitter.
- Bei periodischen Anordnungen haben benachbarte optisch wirksame Elemente in einer Gitterrichtung einen festen Mittelpunktsabstand a (Abstand der Mittelpunkte der benachbarten optisch wirksamen Elemente). Neben solchen periodischen Anordnungen kommen auch aperiodische Anordnungen der optisch wirksamen Elemente in Betracht, bei denen der Mittelpunktsabstand benachbarter Elemente durch a + rnd(b,c) gegeben ist, wobei rnd(b,c) eine Zufallszahl im Intervall [b, c] bezeichnet. Beispielsweise kann a = 325 µm und die Zufallszahl aus dem Intervall [-20 µm, + 50 µm] gewählt sein, so dass der Mittelpunktsabstand benachbarter Elemente zufällig im Bereich [305 µm, 375 µm] variiert.
- Weiter kann der Mittelpunktsabstand benachbarter optisch wirksamer Elemente in einer Gitterrichtung auch selbst mit dem Ort variieren, a = a(x,y). Periodische Variationen des Mittelpunktsabstands führen dabei zu Übergittern, die auch als Schwebung der Gitterperiode betrachtet werden kann. Ist beispielsweise
so ändert sich der Mittelpunktsabstand a benachbarter Elemente in x-Richtung periodisch zwischen (a0 - a1) und (a0 +a1) und zwar im vorstehenden Beispiel mit einer Übergitterperiode von aÜG =10*a0. Vorzugsweise ist a1 viel kleiner als a0 und a0 viel kleiner als aÜG. Viel kleiner bedeutet dabei einen Faktor von 3 oder mehr, insbesondere von 5 oder mehr, bei der Übergitterperiode sogar vorteilhaft von 10 oder mehr. Es versteht sich, dass auch andere Übergitterperioden in Betracht kommen, ebenso gleiche oder unterschiedliche Übergitterperioden in verschiedenen Gitterrichtungen. - Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements zur Darstellung zumindest einer optisch variablen Information, bei dem
- ein Trägersubstrat mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Hauptflächen bereitgestellt wird,
- auf der ersten Hauptfläche eine Reflexionsschicht angeordnet wird,
- in oder über der Reflexionsschicht ein Raster optisch wirksamer Elemente erzeugt wird, die durch Prägeelemente identischer Grundform gebildet werden, und
- eine Teilmenge der Prägeelemente mit zumindest einem lokalen Defekt in der identischen Grundform versehen wird, durch den das optische Erscheinungsbild des defektbehafteten Prägeelements betrachtungswinkelabhängig verändert ist, so dass das Raster optisch wirksamer Elemente zumindest eine, bei gerichteter Beleuchtung ohne Hilfsmittel in Reflexion erkennbare, optisch variable Information aufweist.
- Die Reflexionsschicht kann drucktechnisch, vorzugsweise im Flexodruckoder Siebdruckverfahren, auf das Trägersubstrat aufgebracht werden. Das Trägersubstrat kann ein raues Substrat, etwa ein Papier- oder Baumwollvelinpapiersubstrat, aber auch auf ein glattes Substrat, wie etwa ein Polymersubstrat oder eine Folie eines mehrschichtigen Verbunds, insbesondere eines Verbunds mehrerer unterschiedlicher Folien oder eines Papier-Folien Verbunds, sein.
- Die Prägung der Prägeelemente bzw. Prägestrukturen erfolgt vorzugsweise im Stichtiefdruck, insbesondere durch Blindprägung. Durch gleichzeitige Verwendung von farbführendem Stichtiefdruck und einer farblosen Blindprägung an derselben Stichmaschine ist es möglich, auf dem Trägersubstrat verschiedene Designs in verschiedenen Teilbereichen des Substrats passergenau zu integrieren. Insbesondere ist es möglich, die in dieser Anmeldung beschriebenen, in Blindprägung erzeugten Prägeelemente ohne Passerschwankungen zu weiteren Designs oder Sicherheitsmerkmalen des Trägersubstrats zu erzeugen. Eine solche passergenaue Anordnung ist nicht nachstellbar, wenn die Produktionsschritte getrennt ablaufen und verleiht dem Sicherheitselement daher eine außerordentlich hohe Fälschungssicherheit.
- In einer vorteilhaften Verfahrensvariante stellen die Defekte Prägesubstrukturen dar, die in einem Prägeschritt gleichzeitig mit den Prägeelementen erzeugt werden. In einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Verfahrensvariante werden die Defekte durch Laserbeaufschlagung defektfreier Prägeelemente erzeugt.
- In einem zweiten Aspekt der Erfindung enthält ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art
- ein zumindest bereichsweise transparentes oder transluzentes Trägersubstrat, und
- ein in einem transparenten oder transluzenten Bereich des Trägersubstrats vorliegendes Raster refraktiver optischer Elemente, die durch Prägeelemente identischer Grundform gebildet sind,
- wobei das Raster refraktiver optischer Elemente zumindest eine, bei Durchleuchtung mit einem selbstleuchtenden Display ohne Hilfsmittel erkennbare, optisch variable Information enthält, die durch eine Teilmenge der Prägeelemente gebildet ist, bei der in die identische Grundform zumindest ein lokaler Defekt eingebracht ist, durch den das optische Erscheinungsbild des defektbehafteten Prägeelements betrachtungswinkelabhängig verändert ist.
- Das zumindest bereichsweise transparente oder transluzente Trägersubstrat kann aus einer transparenten oder transluzenten Folie bestehen, oder auch aus Papier, das partiell ausgespart und mit einer transparenten oder transluzenten Folie verschlossen ist. Als transparente oder transluzente Folie kommt beispielsweise eine Folie aus Polyamid, Polyester, Polyethylen oder biaxial orientiertem Polypropylen in Betracht. Die Folie kann auch gefärbt sein.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung des zweiten Erfindungsaspekts sind die refraktiven optischen Elemente durch gewölbte Strukturen gebildet, insbesondere durch konkav gewölbte oder konvex gewölbte Strukturen. Die gewölbten Strukturen können dabei insbesondere sphärisch gekrümmt, astigmatisch oder rinnenförmig ausgebildet sein. Die Rinnen können dabei geradlinig oder gekrümmt verlaufen. Auch die Ausbildung der gewölbten Strukturen als Fresnelstrukturen kommt in Betracht. Die Defekte sind in diesem Fall mit Vorteil auf einem oder mehreren der ringförmigen Bereiche der Fresnelstruktur angeordnet. Daneben können die refraktiven optischen Elemente auch durch pyramidenförmige Strukturen gebildet sein. Die Grundfläche eines pyramidenförmigen refraktiven optischen Elements kann ein beliebiges Polygon, insbesondere ein Dreieck oder ein Viereck sein. Alle genannten Formen können als Vertiefungen oder Erhebungen ausführt sein.
- In zweckmäßigen Gestaltungen weisen die Prägeelemente Vertiefungen auf, die mit einem transparenten oder transluzenten Material, insbesondere einem transparenten oder transluzenten Lack aufgefüllt sind. Das transparente oder transluzente Material kann, muss aber nicht denselben Brechungsindex wie der transparente oder transluzente Bereich des Trägersubstrats haben. Die Befüllung der Vertiefungen erfolgt vorzugsweise drucktechnisch, insbesondere im Siebdruck- oder Flexodruckverfahren, wobei mit Vorteil ein bei erhöhter Temperatur oder unter UV-Bestrahlung aushärtender Lack verwendet wird.
- Bezüglich der Form, Größe, Eigenschaften und Herstellung der lokalen Defekte gelten die im Zusammenhang mit dem ersten Erfindungsaspekt gemachten Ausführungen. Insbesondere sind die lokalen Defekte mit Vorteil jeweils durch eine Auswölbung, eine Einwölbung, eine Aussparung, oder eine Modifikation der Oberflächenstruktur der Grundform der Prägeelemente gebildet. Mit besonderem Vorteil stellten die lokalen Defekte Prägesubstrukturen innerhalb der Prägeelemente dar, die insbesondere gleichzeitig mit den Prägeelementen erzeugt sind.
- Auch für die Form, Größe, Eigenschaften und Herstellung der Prägeelemente und die Möglichkeit, mehrere optisch variable Informationen in dem Sicherheitselement vorzusehen, gelten die im Zusammenhang mit dem ersten Erfindungsaspekt gemachten Ausführungen.
- Im zweiten Erfindungsaspekt enthält die Erfindung weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements zur Darstellung zumindest einer optisch variablen Information, bei dem
- ein zumindest bereichsweise transparentes oder transluzentes Trägersubstrat bereitgestellt wird,
- in einem transparenten oder transluzenten Bereich des Trägersubstrats ein Raster refraktiver optischer Elemente erzeugt wird, die durch Prägeelemente identischer Grundform gebildet werden, und
- eine Teilmenge der Prägeelemente mit zumindest einem lokalen Defekt in der identischen Grundform versehen wird, durch den das optische Erscheinungsbild des defektbehafteten Prägeelements betrachtungswinkelabhängig verändert ist, so dass das Raster refraktiver optischer Elemente zumindest eine, bei Durchleuchtung mit einem selbstleuchtenden Display ohne Hilfsmittel erkennbare, optisch variable Information aufweist.
- Für die Prägung der Prägeelemente, die Erzeugung der Defekte und die Auffüllung von Vertiefungen mit einem transparenten oder transluzenten Material gelten ebenfalls die im Zusammenhang mit dem ersten Erfindungsaspekt gemachten Ausführungen.
- Die Erfindung enthält weiter einen Datenträger mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art. Bei dem Datenträger kann es sich insbesondere um ein Wertdokument, wie eine Banknote, insbesondere eine Papierbanknote, eine Polymerbanknote oder eine Folienverbundbanknote, aber auch um eine Ausweiskarte, wie etwa eine Kreditkarte, eine Bankkarte, eine Barzahlungskarte, eine Berechtigungskarte, einen Personalausweis oder eine Passpersonalisierungsseite handeln. Das Sicherheitselement kann in einer vorteilhaften Erfindungsvariante insbesondere in oder über einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung des Datenträgers angeordnet sein.
- 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
- in schematischer Darstellung eine Banknote mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement zur Darstellung einer optischen variablen Information,
- Fig. 2
- schematisch eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement,
- Fig. 3
- schematisch das Sicherheitselement der
Fig. 2 im Querschnitt, - Fig. 4
- einige Grundformen von Prägeelementen, die geeignete optisch wirksame Elemente bilden können,
- Fig. 5
- einige Ausgestaltungen der in die Grundform der Prägeelemente eingebrachten lokalen Defekte,
- Fig. 6
- ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die in der Reflexionsschicht vorliegenden Prägeelemente durch Pyramiden mit quadratischer Grundfläche gebildet sind,
- Fig. 7
- ein Sicherheitselement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem zwei unterschiedliche optisch variable Informationen kodiert sind, wobei in (a) und (b) jeweils nur die ersten bzw. zweiten lokalen Defekte dargestellt sind, und (c) das Raster der Prägeelemente mit beiden lokalen Defekten zeigt,
- Fig. 8
- in (a) bis (e) einige Ausgestaltungen periodischer Raster für die Anordnung der optisch wirksamen Elemente,
- Fig. 9
- ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement, das eine transparente Folie als Trägersubstrat aufweist,
- Fig. 10
- ein Sicherheitselement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- Fig. 11
- ein Sicherheitselement, bei dem die optisch wirksamen Elemente durch Linsen gebildet sind,
- Fig. 12
- ein Sicherheitselement nach einem weiteren Erfindungsaspekt, das mithilfe eines selbstleuchtenden Displays verifiziert werden kann,
- Fig. 13
- eine Banknote mit einem Papiersubstrat und einer durchgehenden Öffnung, die mit einem Sicherheitselement der in
Fig. 12 gezeigten Art einseitig verschlossen ist, und - Fig. 14, 15
- schematische Aufsichten auf Sicherheitselemente nach weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung.
- Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten erläutert.
Figur 1 zeigt dazu eine Banknote 10 mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement 12 zur Darstellung einer optischen variablen Information. Bei gerichteter Beleuchtung des Sicherheitselements 12, etwa mit Tageslicht öder dem Licht einer Taschenlampe, erscheint für einen Betrachter 14 aus einer vorbestimmten Betrachtungsrichtung 16 eine in dem Sicherheitselement kodierte Information 18, im Ausführungsbeispiel die Buchstabenfolge "PL". Aus anderen Betrachtungsrichtungen erscheint das Sicherheitselement 12 dagegen mit einem homogenen metallisch reflektierenden Erscheinungsbild. Durch dieses betrachtungswinkelabhängige Erscheinungsbild stellt das Sicherheitselement 12 einen wirksamen Kopierschutz dar, da sein Erscheinungsbild mit heutigen Kopiergeräten nicht reproduziert werden kann. - Der Aufbau und die Funktionsweise eines Sicherheitselements 12 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun mit Bezug auf
Figuren 2 und 3 näher erläutert, wobeiFig. 2 schematisch eine Aufsicht undFig. 3 einen Querschnitt des Sicherheitselements 12 zeigen. - Das Sicherheitselement 12 enthält ein Trägersubstrat 20 mit einer ersten Hauptfläche 22 und einer gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche 24. Im Ausführungsbeispiel besteht das Trägersubstrat 20 aus Papier, es kann jedoch in anderen Gestaltungen auch durch eine Folie oder einen Papier-Folien-Verbund gebildet sein. Auf der ersten Hauptfläche 22 ist eine metallisch glänzende Spiegelschicht 26 angeordnet, die beispielsweise durch eine mittels Siebdruck aufgebrachte Schicht aus silberfarbenen Pigmenten gebildet ist. Alternativ kann die Spiegelschicht beispielsweise auch durch eine farbige Beschichtung hoher Oberflächengüte gebildet sein, welche ebenfalls reflektierend wirkt.
- In der Spiegelschicht 26 wurde dann durch einen Prägeschritt ein Raster optisch wirksamer Elemente erzeugt, die durch Prägeelemente 30, 32 mit jeweils identischer Grundform gebildet sind. Die Prägeelemente 30, 32 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel Hohlkugelabschnitte, so dass zusammen mit der Spiegelschicht 26 ein Raster aus Hohlspiegeln identischer Grundform gebildet ist. Im Ausführungsbeispiel weisen die Prägeelemente 30, 32 jeweils einen Durchmesser von 300 µm, eine Prägetiefe von etwa 75 µm auf, und sind in einem Quadratraster mit einer Rasterweite Rw (
Fig. 8 ) von 325 µm angeordnet. Der Abstand zwischen benachbarten Prägeelementen ergibt sich dabei aus der Differenz der Rasterweite Rw des Quadratrasters und des Durchmessers der Prägeelemente 30, 32 (der hier der kleinsten Abmessung der Grundfläche der Prägeelemente 30, 32 entspricht) und beträgt im Ausführungsbeispiel 25 µm. - In eine Teilmenge von Prägeelementen, nämlich in die in den
Figuren 2 und 3 mit dem Bezugszeichen 32 bezeichneten Prägeelemente, wurde durch Laserdemetallisierung jeweils auf einer Flanke lokale Defekte 34 eingebracht, durch die das optische Erscheinungsbild der Prägeelemente 32 betrachtungswinkelabhängig verändert ist. Im Ausführungsbeispiel verringert die Demetallisierung lokal das Reflexionsvermögen der verspiegelten Flanken signifikant, so dass die Prägeelemente 32 je nach Betrachtungsrichtung mit deutlich unterschiedlicher Helligkeit erscheinen. Wie insbesondere ausFig. 2 erkennbar, bildet die Teilmenge der defektbehafteten Prägeelemente 32 die gewünschte optisch variable Information, vorliegend die Buchstabenfolge "PL". Im Ausführungsbeispiel sind die lokalen Defekte 34 dabei in allen Prägeelementen 32 der Teilmenge gleich und sind zudem alle an derselben Stelle innerhalb der Grundform der Prägeelemente 32 eingebracht. - Aus der Betrachtungsrichtung 16 nimmt der Betrachter 14 die auf der linken Flanke der Prägeelemente 32 eingebrachten Defekte 34 kollektiv wahr, so dass die defektbehafteten Prägeelemente 32 einen Kontrast mit den defektfreien Prägeelementen 30 bilden und die optisch variable Information "PL" sichtbar machen. Aus anderen Betrachtungsrichtungen, wie etwa der Betrachtungsrichtung 36 blickt der Betrachter 14 dagegen auch bei den defektbehafteten Prägeelementen 32 auf unveränderte Bereiche der Grundform, so dass aus diesen Richtungen kein Kontrast zwischen den defektbehafteten Prägeelementen 32 und den defektfreien Prägeelementen 30 entsteht und die optisch variable Information nicht sichtbar ist. Beim Wechsel der Betrachtungsrichtung bzw. beim Drehen oder Kippen des Sicherheitselements 12 entsteht so ein leicht erkennbarer und sicher abrufbarer Informationswechsel.
- Zum Schutz der Prägeelemente 30, 32 vor Verschmutzung und Abformung sind die Vertiefungen der Prägeelemente darüber hinaus mit einem transparenten Lack 38 aufgefüllt.
-
Figur 4 zeigt zur Illustration einige Grundformen von Prägeelementen, die geeignete optisch wirksame, insbesondere reflektive oder refraktive optische Elemente bilden können. Es versteht sich, dass in einem Sicherheitselement nicht nur ein Prägeelement, sondern jeweils ein Raster aus einer Vielzahl solcher Prägeelemente vorgesehen ist und dass eine Teilmenge der Prägeelemente zusätzlich mit lokalen Defekten versehen ist. Die Prägeelemente derFig. 4 sind in eine Prägeschicht 40 eingeprägt, die beispielsweise durch ein mit einer Reflexionsschicht versehenes Trägersubstrat, durch eine transparente oder transluzente Folie oder durch eine auf einer Reflexionsschicht vorliegende Prägelackschicht gebildet sein kann. - Die Prägeelemente 42 wurden bereits bei den
Figuren 2 und 3 beschrieben und sind durch kugelabschnittsförmige Vertiefungen in der Prägeschicht 40 gebildet. Die Prägeelemente 44, 46 stellen ebenfalls Vertiefungen in der Prägeschicht 40 dar, allerdings mit parabelförmigem statt kugelförmigem Vertiefungsquerschnitt. Das Prägeelement 44 illustriert eine rotationssymmetrische Gestaltung mit kreisförmiger Grundfläche, während das Prägeelement 46 eine rinnenförmige Gestaltung zeigt. Die Rinnen können dabei geradlinig oder gekrümmt verlaufen. Auch Prägeelemente mit elliptischer Grundfläche und parabelförmigem Vertiefungsquerschnitt sind möglich. Die Prägeelemente 44-K, 46-K sind Abwandlung der Prägeelemente 44,46, bei denen der parabelförmige Vertiefungsquerschnitt in eine Richtung verkippt ist, so dass eine asymmetrische Gestaltung entsteht. Der Verkippungswinkel liegt dabei mit Vorteil zwischen 5° und 40°, insbesondere zwischen 5° und 30°. - Neben gerundeten Grund- und Seitenflächen kommen auch polygonale Grund- und Seitenflächen für die Prägeelemente in Betracht, wie beispielhaft anhand des pyramidenförmigen Prägeelements 48 gezeigt. Die Grundfläche eines pyramidenförmigen Prägeelements 48 kann dabei ein beliebiges Polygon, insbesondere ein Dreieck oder ein Viereck sein, während die Seitenflächen jeweils durch Dreiecke gebildet sind.
- Die Prägeelemente können nicht nur Vertiefungen bilden, sondern auch durch Erhebungen aus der Prägeschicht 40 gebildet sein, wie durch das halbkugelförmige Prägeelement 50 illustriert. Als Erhebungen kommen in invertierter Form dieselben geometrischen Formen wie für die Vertiefungen in Frage. Alle gezeigten Formen können auch in einer abgeschnittenen Geometrie vorliegen, beispielsweise in Form eines abgeschnittenen Kugelabschnitts oder eines abgeschnittenen Paraboloids, oder auch in Form eines Kegel- oder Pyramidenstumpfes. Die Schnittebene kann dabei parallel zur Grundfläche des Prägeelements liegen, kann aber auch mit dieser einen Winkel einschließen, der typischerweise zwischen 15° und 45° liegt.
- Die Grundfläche der Prägeelemente weist je nach Anwendung typischerweise ein kleinste Abmessung von 2 µm bis 300 µm, in manchen Anwendungen auch bis 2000 µm auf. Ist die Prägeschicht eine Folie oder folienbasiert, liegt die kleinste Abmessung vorzugsweise zwischen 5 µm und 50 µm, insbesondere zwischen 10 µm und 30 µm. Die Prägetiefe, bzw. im Fall von Erhebungen die Prägehöhe, liegt typischerweise zwischen 3 µm und 200 µm.
- In einer reflektierenden Prägeschicht 40 werden durch die Prägeelemente 42 bis 50 gewölbte Spiegel als reflektive optische Elemente gebildet, wobei die Prägeelemente 42-48 Hohlspiegel und die Prägeelemente 50 Wölbspiegel darstellen. Rinnenförmige Prägeelemente, wie etwa die Prägeelemente 46 und 46-K erzeugen zylindrische Hohl- oder Wölbspiegel, die insbesondere für die praktisch wichtigen Kipp- oder Bewegungseffekte eingesetzt werden können, bei denen nur ein Kippen um eine Achse vorgesehen ist.
-
Figur 5 illustriert einige Ausgestaltungen der in die Grundform der Prägeelemente eingebrachten lokalen Defekte. Der einfacheren Darstellung halber gehtFig. 5 dabei wieFig. 3 von Prägeelementen mit halbkugelförmigen Vertiefungen aus, die in einer Reflexionsschicht 26 vorliegen. Dabei ist das erste Prägeelement 60 mit einer lokalen Auswölbung 62 versehen, das zweite Prägeelement 64 mit einer lokalen Einwölbung 66, das dritte Prägeelement 68 mit einer lokalen Aussparung 70 in Form einer Demetallisierung der metallischen Reflexionsschicht 26, und das vierte Prägeelement 72 mit einem lokalen Modifikationsbereich 74, in dem das visuelle Erscheinungsbild der Reflexionsschicht 26 verändert ist. Der Modifikationsbereich 74 kann beispielsweise durch eine Schwärzung oder eine andere Verfärbung gebildet sein, oder auch durch einen Bereich mit unterschiedlichen Reflexionseigenschaften, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher lokaler Rauigkeit der Reflexionsschicht. Im Modifikationsbereich 74 können auch Mikro- oder Nanostrukturen vorliegen, wie etwa Hologramme, Mottenaugenstrukturen oder Subwellenlängengitter, die ebenfalls das Erscheinungsbild des Modifikationsbereichs 74 lokal verändern. - Bei allen Prägeelementen 60, 64, 68, 72 erstrecken sich die lokalen Defekte 62, 66, 70, 74 jeweils nicht bis zur Grundfläche 76 der Prägeelemente, so dass alle Prägeelemente einen an die Grundfläche 76 angrenzenden, umlaufenden defektfreien Bereich 78 aufweisen.
- Die lokalen Defekte weisen meist einen Durchmesser bzw. eine kleinste Abmessung von 10 µm oder mehr auf. Typischerweise liegt der Durchmesser bzw. die kleinste Abmessung bei 5 µm bis 100 µm, wobei sich versteht, dass die Größe der Defekte in der Regel auf die Größe der Prägeelemente abgestimmt ist. Vorzugsweise nimmt jeder der lokalen Defekte weniger als 33% oder sogar weniger als 10% der Oberfläche der Grundform der Prägeelemente ein.
- Bei dem Ausführungsbeispiel der
Fig. 6 sind die in der Reflexionsschicht 26 vorliegenden Prägeelemente 80 durch Pyramiden mit quadratischer Grundfläche gebildet. Eine Teilmenge von Prägeelementen 82 weist als lokale Defekte in einer der Seitenflächen 84 eine Riffelung 86 auf, die zu einer starken Streuung des Lichts führt. Die anderen Seitenflächen 88 sind glatt und reflektieren das Licht daher gerichtet. Durch das unterschiedliche Reflexionsverhalten bilden die defektbehafteten Prägeelemente 82 aus der Betrachtungsrichtung 90 einen deutlichen Kontrast mit den defektfreien Prägeelementen 80 und machen dadurch die gewünschte optisch variable Information sichtbar. - Indem für unterschiedliche Informationen verschiedene Seitenflächen genutzt werden, können in einem solchen Raster aus jeder der vier Himmelsrichtungen unterschiedliche optisch variable Informationen sichtbar werden. Allgemein können in einer Pyramide mit n-eckiger Grundfläche bis zu n unterschiedliche optisch variable Informationen kodiert sein, die aus einer jeweils unterschiedlichen Raumrichtung sichtbar werden. Die defektfreien Pyramiden bilden dabei den Hintergrund, vor dem die defektbehafteten Pyramiden zur Bildung der optisch variablen Information jeweils mit Kontrast erscheinen.
- In einer weiteren, hier nicht gezeigten Ausgestaltung erstrecken sich die als Riffelung 86 in der Seitenfläche 84 einer Teilmenge von Prägeelementen 82 vorliegenden lokalen Defekte jeweils nicht bis zur Grundfläche der Prägeelemente, so dass die Prägeelemente der Teilmenge einen an die Grundfläche angrenzenden, umlaufenden defektfreien Bereich aufweisen.
-
Figur 7 zeigt ein Sicherheitselement 100 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem zwei unterschiedliche optisch variable Informationen kodiert sind. Das Sicherheitselement 100 ist dabei grundsätzlich wie das Sicherheitselement 12 derFiguren 2 und 3 aufgebaut, insbesondere weist eine erste Teilmenge von Prägeelementen 32 auf einer Flanke erste lokale Defekte 34 auf, die zusammen die erste optisch variable Information, vorliegend die Buchstabenfolge "PL" ergeben (Fig. 7(a) ). Zusätzlich sind in einer zweiten Teilmenge von Prägeelementen 102 auf der gegenüberliegenden Flanke zweite lokale Defekte 104 eingebracht, durch die das optische Erscheinungsbild der Prägeelemente 102 betrachtungswinkelabhängig verändert ist. Die Teilmenge von defektbehafteten Prägeelementen 102 bildet dabei eine andere optisch variable Information, vorliegend die Wertzahl "10" (Fig. 7(b) ). Auch die zweiten lokalen Defekte 104 sind in allen Prägeelementen 102 der zweiten Teilmenge gleich und sind zudem alle an derselben Stelle innerhalb der Grundform der Prägeelemente 102 eingebracht. - Der Deutlichkeit halber sind in
Fig. 7(a) und 7(b) jeweils nur die ersten bzw. zweiten lokalen Defekte 34 bzw. 104 und die dadurch gebildete optisch variable Information dargestellt.Figur 7(c) zeigt das Raster der Prägeelemente mit beiden lokalen Defekten 34 und 104. - Aufgrund der Anordnung der lokalen Defekte 34,104 an gegenüberliegenden Flanken der Prägeelemente 32,102 nimmt der Betrachter die Defekte 34, 104 jeweils aus gegenüberliegenden Betrachtungsrichtungen 16,106 kollektiv wahr, wobei die Defekte 34,104 jeweils einen Kontrast mit den defektfreien Prägeelementen 30 bilden und die optisch variable Information "PL" (aus Richtung 16) bzw. "10" (aus Richtung 106) sichtbar machen. Aus anderen Betrachtungsrichtungen blickt der Betrachter auch in den defektbehafteten Prägeelementen 32,102 auf unveränderte Bereiche der Grundform, so dass aus diesen Richtungen kein Kontrast zwischen den defektbehafteten Prägeelementen 32,102 und den defektfreien Prägeelementen 30 entsteht und die optisch variablen Informationen somit nicht sichtbar sind. Es versteht sich, dass wegen der ebenen Darstellung der Zeichnung dort, anders als in einem realen, dreidimensionalen Sicherheitselement, aufgrund der fehlenden räumlichen Tiefe und der dadurch fehlenden Abhängigkeit des visuellen Eindrucks von der Betrachtungsrichtung stets beide Defekte 34,104 gleichzeitig zu sehen sind.
- Wie aus
Fig. 7(c) auch hervorgeht, müssen die erste und zweite Teilmenge nicht disjunkt sein, sondern können gemeinsame Elemente aufweisen, so dass es Prägeelemente 108 gibt, die sowohl mit einem ersten Defekt 34, als auch mit einem zweiten Defekt 104 versehen sind. - Die optisch wirksamen Elemente sind in vorteilhaften Ausgestaltungen in einem periodischen Raster angeordnet.
Figur 8(a) zeigt zur Illustration ein einfaches Quadratraster, das aus einer Vielzahl quadratischer Kacheln 110 besteht. Jede Kachel 110 enthält ein Prägeelement 112, im Ausführungsbeispiel ein Prägeelement mit kreisförmiger Grundfläche, so dass auch die Prägeelemente 112 in einem Quadratraster angeordnet sind. Der klareren Darstellung halber ist nur in denFiguren 8(a) und (b) jeweils eines der Prägeelemente 112 eingezeichnet. Die Größe der Kacheln 110 bestimmt die Rasterweite Rw des Quadratrasters der Prägeelemente 112, beispielsweise beträgt die Rasterweite des inFig. 2 gezeigten Quadratrasters RW = 325 µm. Die inFig. 8 eingezeichnete Linienumrandung der Kacheln dient nur der Veranschaulichung der Form und Größe der Kacheln und entspricht in der Regel keiner physikalischen Struktur des Sicherheitselements. - Die Erfindung ist nicht auf Quadratraster beschränkt. Beispielsweise zeigt
Fig. 8(b) ein Rechteckraster aus einer Vielzahl rechteckiger Kacheln 116, wobei jede Kachel 116 im Ausführungsbeispiel ein Prägeelement 118 mit elliptischer Grundfläche enthält. Wieder ist nur eines der Prägeelemente 118 dargestellt. Neben rechtwinkligen Rastern kommen beispielsweise auch hexagonale Raster mit hexagonalen Kacheln 120 in Betracht, wie inFig. 8(c) gezeigt. Auch dreieckige Kacheln 122 sind möglich, wie inFig. 8(d) illustriert. Schließlich kommen auch komplexere Kachelformen in Betracht, wie etwa die kreuzförmigen Kacheln 124 derFig. 8(e) . Die Kachelform legt dabei nicht die Form der enthaltenen bzw. der Grundfläche der Prägeelemente fest. Diese kann vielmehr im Rahmen der Erfindung frei gewählt werden. -
Figur 14 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel ein Sicherheitselement 220, bei dem die lokalen Defekte 34 der defektbehafteten Prägeelemente 32 in Form von Zeichen oder Mustern ausgebildet sind. Die Prägeelemente 30, 32 sind in diesem Ausführungsbeispiel halbkugelförmige Hohlkugeln, die in einem regelmäßigen Raster, hier einem Quadratraster der Rasterperiode RP angeordnet sind. Die lokalen Defekte 34 sind im Ausführungsbeispiel in Form der Buchstabenfolge "PL" ausgebildet. Wie inFig. 14 dargestellt, bilden auch die lokalen Defekte ein regelmäßiges Quadratraster, dessen Rasterperiode RD allerdings geringfügig, beispielsweise 2% größer als die Rasterperiode RP der Prägeelemente ist. Entsprechend verändert sich die relative Position der lokalen Defekte 34 auf den Prägeelementgrundformen langsam mit dem Ort. Durch die beiden leicht unterschiedlichen Raster der Prägeelemente und der lokalen Defekte ändert sich die Betrachtungsrichtung, aus der ein lokaler Defekt 34 sichtbar ist, somit ebenfalls langsam mit dem Ort und es entstehen visuell eindrucksvolle Moireeffekte. - Das Sicherheitselement 230 der
Fig. 15 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels derFig. 14 . Auch bei dem Sicherheitselement 230 sind die lokalen Defekte 34 der defektbehafteten Prägeelemente 32 in Form der Buchstabenfolge "PL" ausgebildet und in einem geringfügig vom Prägeelementraster abweichen Defektraster angeordnet, so dass sich die relative Position der lokalen Defekte 34 auf den Prägeelementen 32 langsam verschiebt. Zusätzlich weisen die Prägeelemente 32 des Sicherheitselements 230 eine zufällige Größenverteilung in einem bestimmten Größenintervall auf. Wie inFig. 15 illustriert, skalieren die lokalen Defekte 34 mit den Grundformen der Prägeelemente 32, so dass die relativen Proportionen von Defekten 34 und Grundformen von der Größenvariation nicht beeinflusst wird. -
Figur 9 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels derFiguren 2 und 3 , wobei das Sicherheitselement 130 derFig. 9 im Unterschied zu der oben beschriebenen Gestaltung eine transparente Folie 132 als Trägersubstrat aufweist. Über der Reflexionsschicht 26 mit den Prägeelementen 30, 32 kann optional zudem eine transparente Lackschicht 134 aufgebracht sein, die auch die Vertiefungen der Prägeelemente ausfüllt. Auf diese Weise ist das Raster der Prägeelemente 30, 32 mit den Defekten 34 sowohl von der Oberseite als auch von der Unterseite des Sicherheitselements 130 her sichtbar, wobei die Prägeelemente für die Betrachtungsrichtung auf der Oberseite als Hohlspiegel und für die Betrachtungsrichtung auf der Unterseite als Wölbspiegel wirken. - Die Teilmenge der defektbehafteten Prägeelemente 32 erzeugt eine optisch variable Information, die sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite jeweils aus bestimmten Betrachtungsrichtungen, hier aus den Betrachtungsrichtung 16 bzw. 136, gegen den Hintergrund der defektfreien Prägeelemente 30 erkennbar ist. Ein derartiges Sicherheitselement 130 kann beispielsweise in einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung einer Banknote oder eines anderen Wertdokuments vorgesehen sein.
- Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung ist in
Fig.10 dargestellt. Das Sicherheitselement 140 enthält ein Trägersubstrat 20 aus Papier, dessen erste Hauptfläche mit einer ebenen, metallisch glänzenden Spiegelschicht 142 versehen ist. Auf der Spiegelschicht 142 ist eine Prägelackschicht 144 angeordnet, in die ein Raster von Prägeelementen 146 in Form halbkugelförmiger Vertiefungen eingeprägt ist. Die Vertiefungen der Prägelackschicht 144 sind mit einem transparenten Lack 148 gefüllt, dessen Brechungsindex sich von dem Brechungsindex der Prägelackschicht 144 um Δn = 0,1 oder mehr unterscheidet. Aufgrund des Brechungsindexunterschieds ist die Grenzfläche der Lackschichten 144,148 optisch wirksam. Ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel derFiguren 2 und 3 wurden in einer Teilmenge von Prägeelementen, nämlich in die in den Figuren mit dem Bezugszeichen 150 bezeichneten Prägeelemente, lokale Defekte 152 eingebracht, beispielsweise durch Laserbeaufschlagung, durch die das optische Erscheinungsbild der Prägeelemente 150 betrachtungswinkelabhängig verändert ist. - Bei dem in
Fig. 11 gezeigten Sicherheitselement 160 sind die optisch wirksamen Elemente nicht durch Spiegel, sondern durch Linsen 162 gebildet, die über einer auf dem Trägersubstrat 20 aufgebrachten ebenen Reflexionsschicht 164 angeordnet sind. Die Linsen 162 wurden in dem gewünschten Raster in eine Prägelackschicht 166 eingeprägt, wobei eine Teilmenge von Linsen 168 an der Linsenfläche mit lokalen Defekten 170 versehen wurde, welche inFig. 11 schematisch durch Punkte eingezeichnet sind. Die Defekte 170 können insbesondere durch Prägesubstrukturen in den Linsenoberflächen 168 gebildet sein, so dass die Gestalt der Defekte 170 bereits bei der Origination in die Prägeform für die Linsen 162,168 geschrieben werden kann. - Die Schichtdicke der Prägelackschicht 166 ist dabei so gewählt und auf die Linsenform abgestimmt, dass die Linsen 162,168 einen Abstand einer halben Fokuslänge f/2 zur ebenen Reflexionsschicht 164 aufweisen. Die ebene Reflexionsschicht 164 bildet einen Planspiegel, durch den die Linsen 162,168 ihre Linsenoberfläche selbst abbilden und dadurch das Vorhandsein oder Fehlen der Defekte 170 in den jeweiligen Linsen betrachtungswinkelabhängig erkennbar machen. Die Faltung des Strahlengangs durch den Planspiegel 164 ist für senkrechte Betrachtung durch den Strahlengang 172 in
Fig. 11 veranschaulicht. - Zudem kann durch die Integration der Defekte 170 in die Linsen 168 selbst eine perfekte Passerung zwischen den Linsen und den Defekten erreicht werden. Dadurch sinken die Anforderungen an die Dimensionsstabilität des Linsenrasters, da Schwankungen im Abstand bzw. der geometrischen Anordnung der Linsen die perfekte Passerung von Linsen und Defekten nicht beeinflussen. Darüber hinaus kann durch die Integration der Defekte in die Linsen gegenüber Gestaltungen, bei denen Linsen und Bildinformationselemente separat geprägt werden, ein Prägeschritt eingespart werden, so dass auch das Herstellungsverfahren einfach und kostengünstig umgesetzt werden kann.
- In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Sicherheitselement auf eine Verifikation mithilfe eines selbstleuchtenden Displays, wie etwa dem Display eines Smartphones oder eines Computermonitors eingerichtet.
- Mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der
Fig. 12 weist das dort gezeigte Sicherheitselement 180 ein transluzentes Trägersubstrat 182 in Form einer Polyesterfolie auf, die optional gefärbt sein kann. In das Trägersubstrat 182 wurde durch einen Prägeschritt ein Raster refraktiver optischer Elemente geprägt, die durch Prägeelemente 184,186 identischer Grundform gebildet sind. Ähnlich wie die oben beschriebenen reflektierenden Ausgestaltungen enthält das Raster refraktiver optischer Elemente 184,186 zumindest eine, hier allerdings bei Durchleuchtung mit einem selbstleuchtenden Display 200 ohne Hilfsmittel erkennbare, optisch variable Information. Die optisch variable Information ist durch eine Teilmenge von Prägeelementen 186 gebildet, bei denen in die identische Grundform zumindest ein lokaler Defekt 188 eingebracht ist, durch den das optische Erscheinungsbild des defektbehafteten Prägeelements 186 betrachtungswinkelabhängig verändert ist. Die Vertiefungen der Prägeelemente 184,186 sind mit einem transparenten Lack 190 aufgefüllt, der auch einen anderen Brechungsindex als das Trägersubstrat 182 aufweisen kann. - Wird das Sicherheitselement 180 auf ein selbstleuchtendes Display 200 aufgelegt, so führen die Defekte 188 durch die Veränderung der vom Display 190 ausgehenden Lichtstrahlen zu einem Ausblenden und/ oder einer Veränderung der Displayanzeige, durch die auf die Echtheit des Sicherheitselements geschlossen werden kann.
-
Figur 13 zeigt eine Banknote 210 mit einem Papiersubstrat 212 und einer durchgehenden Öffnung 214, die mit einem Sicherheitselement 180 der inFig. 12 gezeigten Art einseitig verschlossen ist. Zur Verifikation wird die Banknote 210 auf ein selbstleuchtendes Display 200 aufgelegt und die optisch variable Information dadurch abgerufen. -
- 10
- Banknote
- 12
- Sicherheitselement
- 14
- Betrachter
- 16
- Betrachtungsrichtung
- 20
- Trägersubstrat
- 22, 24
- Hauptflächen
- 26
- Spiegelschicht
- 30, 32
- Prägeelemente
- 34
- lokale Defekte
- 36
- Betrachtungsrichtung
- 40
- Prägeschicht
- 42, 44, 46, 48, 50
- Prägeelemente
- 44-K, 46-K
- Prägeelemente
- 60, 64, 68, 72
- Prägeelemente
- 62
- Auswölbung
- 66
- Einwölbung
- 70
- Aussparung
- 74
- Modifikationsbereich
- 80, 82
- Prägeelemente
- 84, 88
- Seitenflächen
- 86
- Riffelung
- 90
- Betrachtungsrichtung
- 100
- Sicherheitselement
- 102, 108
- Prägeelemente
- 104
- lokale Defekte
- 106
- Betrachtungsrichtung
- 110
- quadratische Kacheln
- 112
- Prägeelement
- 116
- rechteckige Kacheln
- 118
- Prägeelement
- 120, 122, 124
- hexagonale, dreieckige, kreuzförmige Kacheln
- 130
- Sicherheitselement
- 132
- transparente Folie
- 134
- transparente Lackschicht
- 136
- Betrachtungsrichtung
- 140
- Sicherheitselement
- 142
- Spiegelschicht
- 144
- Prägelackschicht
- 146, 150
- Prägeelemente
- 148
- transparenter Lack
- 152
- lokale Defekte
- 160
- Sicherheitselement
- 162, 168
- Linsen
- 164
- Reflexionsschicht
- 166
- Prägelackschicht
- 168
- Linsenoberfläche
- 170
- lokale Defekte
- 172
- Strahlengang
- 180
- Sicherheitselement
- 182
- transluzentes Trägersubstrat
- 184, 186
- Prägeelemente
- 188
- lokale Defekte
- 190
- transparenter Lack
- 200
- selbstleuchtendes Display
- 210
- Banknote
- 212
- Papiersubstrat
- 214
- durchgehende Öffnung
- 220
- Sicherheitselement
- 230
- Sicherheitselement
- Rw
- Rasterweite
- RP, RD
- Rasterperiode
Claims (24)
- Sicherheitselement zur Darstellung zumindest einer optisch variablen Information, mit- einem Trägersubstrat mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Hauptflächen,- einer auf der ersten Hauptfläche angeordneten Reflexionsschicht, und- einem in oder über der Reflexionsschicht vorliegenden Raster optisch wirksamer Elemente, die durch Prägeelemente identischer Grundform gebildet sind,- wobei das Raster optisch wirksamer Elemente zumindest eine, bei gerichteter Beleuchtung ohne Hilfsmittel in Reflexion erkennbare, optisch variable Information enthält, die durch eine Teilmenge der Prägeelemente gebildet ist, bei der in die identische Grundform zumindest ein lokaler Defekt eingebracht ist, durch den das optische Erscheinungsbild des defektbehafteten Prägeelements betrachtungswinkelabhängig verändert ist.
- Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die optisch wirksamen Elemente so ausgebildet sind, dass sie keine optisch diffraktive Wirkung aufweisen.
- Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch wirksamen Elemente durch gewölbte Strukturen gebildet sind, insbesondere durch konkav oder konvex gewölbte Strukturen.
- Sicherheitselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gewölbten Strukturen sphärisch gekrümmt, astigmatisch oder rinnenförmig ausgebildet sind, und/ oder durch Fresnel-Strukturen gebildet sind.
- Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch wirksamen Elemente durch über der Reflexionsschicht angeordnete Linsen gebildet sind, wobei die Linsen vorzugsweise im Abstand von im Wesentlichen einer halben Fokuslänge über der Reflexionsschicht angeordnet sind.
- Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägeelemente Vertiefungen aufweisen, die vorzugsweise mit einem transparenten oder transluzenten Material aufgefüllt sind.
- Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die lokalen Defekte jeweils durch eine Auswölbung, eine Einwölbung, eine Aussparung, insbesondere eine Demetallisierung, oder eine Modifikation der Oberflächenstruktur der Grundform der Prägeelemente gebildet sind.
- Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die lokalen Defekte Prägesubstrukturen innerhalb der Prägeelemente darstellen.
- Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die lokalen Defekte jeweils weniger als 33%, vorzugsweise weniger als 10% der Oberfläche der Grundform der Prägeelemente einnehmen.
- Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die lokalen Defekte von der Grundfläche der Prägeelemente beabstandet sind, so dass alle Prägeelemente einen an die Grundfläche angrenzenden, umlaufenden defektfreien Bereich aufweisen.
- Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der lokalen Defekte in allen Prägeelementen der Teilmenge gleich ist und/ oder dass die lokalen Defekte in allen Prägeelementen der Teilmenge an derselben Stelle der Grundform der Prägeelemente eingebracht sind.
- Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägeelemente der Teilmenge und die lokalen Defekte jeweils in einem periodischen Raster angeordnet sind, deren Rasterperioden sich geringfügig unterscheiden und/oder die gegeneinander gedreht sind.
- Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die lokalen Defekte in Form von Zeichen oder Mustern ausgebildet sind.
- Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand benachbarter optisch wirksamer Elemente zumindest in einer Raumrichtung nicht mehr als 20%, vorzugsweise nicht mehr als 10%, besonders bevorzugt nicht mehr als 5% der kleinsten Abmessung der Grundfläche der Prägeelemente beträgt.
- Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch wirksamen Elemente unterschiedliche Größe aufweisen, wobei vorzugsweise die Größe der lokalen Defekte in der Teilmenge der Prägeelemente mit der Größe der Grundform der Prägeelemente skaliert.
- Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement mehrere optisch variable Informationen darstellt, die jeweils durch eine mit Defekten versehene Teilmenge der Prägeelemente gebildet sind, wobei vorzugsweise in unterschiedlichen Teilmengen unterschiedliche Defekte vorgesehen sind und/ oder in unterschiedlichen Teilmengen Defekte an unterschiedlichen Stellen der Grundform der Prägeelemente eingebracht sind.
- Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat ein Stichtiefdruckmerkmal enthält, das passergenau zu dem Raster optisch wirksamer Elemente angeordnet ist.
- Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements zur Darstellung zumindest einer optisch variablen Information, bei dem- ein Trägersubstrat mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Hauptflächen bereitgestellt wird,- auf der ersten Hauptfläche eine Reflexionsschicht angeordnet wird, und- in oder über der Reflexionsschicht ein Raster optisch wirksamer Elemente erzeugt wird, die durch Prägeelemente identischer Grundform gebildet werden,- eine Teilmenge der Prägeelemente mit zumindest einem lokalen Defekt in der identischen Grundform versehen wird, durch den das optische Erscheinungsbild des defektbehafteten Prägeelements betrachtungswinkelabhängig verändert ist, so dass das Raster optisch wirksamer Elemente zumindest eine, bei gerichteter Beleuchtung ohne Hilfsmittel in Reflexion erkennbare, optisch variable Information aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Defekte Prägesubstrukturen darstellen, die in einem Prägeschritt gleichzeitig mit den Prägeelementen erzeugt werden, oder dass die Defekte durch Laserbeaufschlagung defektfreier Prägeelemente erzeugt werden.
- Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung der Prägeelemente und gegebenenfalls der Prägesubstrukturen im Stichtiefdruckverfahren erfolgt.
- Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat mit einem Stichtiefdruckmerkmal versehen wird, das in einem Druck- und Prägeschritt gleichzeitig und passergenau mit den Prägeelementen und gegebenenfalls den Prägesubstrukturen erzeugt wird.
- Sicherheitselement zur Darstellung zumindest einer optisch variablen Information, mit- einem zumindest bereichsweise transparenten oder transluzenten Trägersubstrat, und- einem in einem transparenten oder transluzenten Bereich des Trägersubstrats vorliegenden Raster refraktiver optischer Elemente, die durch Prägeelemente identischer Grundform gebildet sind,- wobei das Raster refraktiver optischer Elemente zumindest eine, bei Durchleuchtung mit einem selbstleuchtenden Display ohne Hilfsmittel erkennbare, optisch variable Information enthält, die durch eine Teilmenge der Prägeelemente gebildet ist, bei der in die identische Grundform zumindest ein lokaler Defekt eingebracht ist, durch den das optische Erscheinungsbild des defektbehafteten Prägeelements betrachtungswinkelabhängig verändert ist.
- Datenträger mit einem Sicherheitselement nach wenigstens einem der Anspruch 1 bis 17 oder 22.
- Datenträger nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement in oder über einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung des Datenträgers angeordnet ist.
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