EP2939845B1

EP2939845B1 - Durchsichtssicherheitselement mit mikrostrukturen

Info

Publication number: EP2939845B1
Application number: EP15001325.8A
Authority: EP
Inventors: Manfred Heim; Marius Dichtl; Michael Rahm
Original assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2018-05-02
Anticipated expiration: 2027-10-16
Also published as: CN101528474B; DE102006050047A1; EP2091756B1; WO2008049533A2; CN101528474A; RU2452627C2; RU2009119034A; US8534708B2; WO2008049533A3; US20100194091A1; EP2091756A2; EP2939845A3; EP2939845A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Durchsichtssicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen mit zumindest einer Mikrostruktur mit einem in Durchsicht betrachtungswinkelabhängigen visuellen Erscheinungsbild.
Datenträger, wie etwa Wert- oder Ausweisdokumente, oder andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Die Sicherheitselemente können beispielsweise in Form eines in eine Banknote eingebetteten Sicherheitsfadens, eines Aufreißfadens für Produktverpackungen, eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens, einer Abdeckfolie für eine Banknote mit einer durchgehenden Öffnung oder eines selbsttragenden Transferelements ausgebildet sein, wie etwa einem Patch oder einem Etikett, das nach seiner Herstellung auf ein Wertdokument aufgebracht wird.
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.
Aus der Druckschrift DE 44 21407 C1 ist ein Sicherheitselement zur Sicherung von Wertdokumenten mit einer beugungsoptisch wirksamen Mikrostruktur bekannt, wobei im Wesentlichen nur die vorspringenden Bereiche der Mikrostruktur mit einer Beschichtung, beispielsweise einer Metallschicht, versehen sind.
Die Druckschrift WO 2007/128426 A2 , veröffentlicht am 15.11.2007, beschreibt ein Sicherheitselement für Sicherheitspapiere und Wertdokumente mit einer lasermarkierbaren transparenten oder transluzenten Markierungsschicht, in die durch Einwirkung von Laserstrahlung visuell erkennbare Kennzeichnungen in Form von Mustern, Buchstaben, Zahlen oder Bildern eingebracht sind, die jeweils eine Lamellenstruktur aus einer Vielzahl von im Wesentlichen parallel verlaufenden, sich in die Tiefe der Markierungsschicht erstreckenden Lamellen umfassen.
Die Druckschrift JP 2005 043980 befasst sich mit einer optischen Struktur zur Verwendung als Authentifizierungsmedium, bei der aus einem transparenten Material bestehende Mikroprismen mit rechteckigem oder trapezförmigem Querschnitt in einem Abstand zueinander parallel auf einem Basismaterial angeordnet sind. Auf einer oder zwei der seitlichen oder oberen Flächen der Mikroprismen ist eine lichtreflektierende oder lichtstreuende Schicht ausgebildet.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Durchsichtssicherheitselement der eingangs genannten Art anzugeben, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll das Durchsichtssicherheitselement als Sicherheitsmerkmal eine leicht erkennbare optische Information aufweisen, die einen hohen Fälschungsschutz bietet und die für die Echtheitsprüfung keine besonderen Beleuchtungsbedingungen benötigt.
Diese Aufgabe wird durch das Durchsichtssicherheitselement mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der Erfindung ist bei einem gattungsgemäßen Durchsichtssicherheitselement die zumindest eine Mikrostruktur aus einer Anordnung einer Vielzahl von Strukturelementen mit einem charakteristischen Strukturabstand von 1 µm oder mehr gebildet. Darüber hinaus weist das Durchsichtssicherheitselement erfindungsgemäß eine Gesamtdicke von 50 µm oder weniger auf.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung einer Vielzahl von Strukturelementen kann es sich um eine regelmäßige, unregelmäßige oder bereichsweise regelmäßige Anordnung handeln. Von der Erfindung ist damit jede Anordnung einer Vielzahl von Strukturelementen umfasst, die einen Strukturabstand von 1 µm oder mehr aufweist.
Bevorzugt weist das Durchsichtssicherheitselement ein transparentes oder transluzentes Substrat und eine auf dem Substrat aufgebrachte Markierungsschicht auf, die die zumindest eine Mikrostruktur enthält.
Grundsätzlich kann für das Durchsichtssicherheitselement jedes transparente oder transluzente Substrat verwendet werden. Dabei muss die Lichtdurchlässigkeit zumindest so groß sein, dass im Durchlicht das betrachtungswinkelabhängige Erscheinungsbild vom Betrachter wahrgenommen werden kann. Der Einsatz eines zusätzlichen Beleuchtungsmittels zur Verbesserung der Erkennbarkeit des Erscheinungsbilds durch den Betrachter ist denkbar, wenngleich die Dicke des Materials erfindungsgemäß so gewählt ist, dass das optisch variable Erscheinungsbild des Durchsichtssicherheitselements auch ohne Hilfsmittel möglich ist.
Als Substrat ist demnach Papier, insbesondere Baumwoll-Velinpapier, grundsätzlich denkbar. Selbstverständlich kann auch Papier eingesetzt werden, welches einen Anteil x polymeren Materials im Bereich von 0 < x < 100 Gew.-% enthält.
Besonders bevorzugt ist es aber, wenn das Substrat ein Kunststoff, insbesondere eine Kunststofffolie, z. B. eine Folie aus Polyethylen (PE), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylennaphthalat (PEN), Polypropylen (PP) oder Polyamid (PA) ist. Die Folie kann ferner monoaxial oder biaxial gereckt sein. Die Reckung der Folie führt unter anderem dazu, dass sie polarisierende Eigenschaften erhält, die als weiteres Sicherheitsmerkmal genutzt werden können. Die zur Ausnutzung dieser Eigenschaften erforderlichen Hilfsmittel, wie Polarisationsfilter, sind dem Fachmann bekannt.
Zweckmäßig kann es auch sein, wenn das Substrat ein mehrschichtiger Verbund, insbesondere ein Verbund mehrerer unterschiedlicher Folien (Kompositverbund), ist. Die Folien des Verbundes können dabei z. B. aus den vorstehend genannten Kunststoffmaterialien gebildet sein. Ein solcher Verbund zeichnet sich durch eine außerordentlich große Stabilität aus, was für die Haltbarkeit des Sicherheitselements von großem Vorteil ist. Auch können diese Verbundmaterialien in bestimmten Klimaregionen der Erde mit großem Vorteil eingesetzt werden.
Alle als Substrat eingesetzten Materialien können Zusatzstoffe aufweisen, die als Echtheitsmerkmale dienen. Dabei ist in erster Linie an Lumineszenzstoffe zu denken, die im sichtbaren Wellenlängenbereich vorzugsweise transparent sind und im nicht sichtbaren Wellenlängenbereich durch ein geeignetes Hilfsmittel, z. B. eine UV- oder IR-Strahlung emittierende Strahlungsquelle, angeregt werden können, um eine sichtbare oder zumindest detektierbare Lumineszenz zu erzeugen. Selbstverständlich kann auch die Markierungsschicht, also z. B. die für die Mikrostruktur eingesetzten Lacke oder Farben, die vorstehend genannten Zusatzstoffe aufweisen.
In einer vorteilhaften Erfindungsvariante stellt die Markierungsschicht des Durchsichtssicherheitselements eine gefärbte Prägelackschicht dar, deren bei der Prägung stehen gelassenen, d. h. nicht geprägten Bereiche die Strukturelemente der zumindest einen Mikrostruktur bilden.
Bei einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante ist die Markierungsschicht des Durchsichtssicherheitselements eine transparente oder transluzente Prägelackschicht, die geprägte und nachfolgend mit gefärbtem Material gefüllte Vertiefungen aufweist, die die Strukturelemente der zumindest einen Mikrostruktur bilden. Die Vertiefungen können jede beliebige Gestalt oder Umrissform aufweisen. Für diese Vertiefungen wird im Weiteren auch der Begriff "Gräben" gebraucht.
Bei einer weiteren, ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante ist die Markierungsschicht des Durchsichtssicherheitselements eine Druckschicht mit Bereichen hoher Lichtdurchlässigkeit und mit Bereichen niedriger Lichtdurchlässigkeit, wobei die Bereiche niedriger Lichtdurchlässigkeit die Strukturelemente der zumindest einen Mikrostruktur bilden.
Nach noch einer weiteren vorteilhaften Erfindungsvariante ist die Markierungsschicht des Durchsichtssicherheitselements eine Mikrotiefdruckschicht mit Bereichen hoher Lichtdurchlässigkeit und mit Bereichen niedriger Lichtdurchlässigkeit, wobei die Bereiche niedriger Lichtdurchlässigkeit die Strukturelemente der zumindest einen Mikrostruktur bilden. Die Eigenschaften derartiger Mikrotiefdruckschichten und Verfahren zu ihrer Herstellung werden weiter unten genauer beschrieben.
Das Durchsichtssicherheitselement weist vorzugsweise eine Gesamtdicke von 20 µm oder weniger, besonders bevorzugt von 3 µm bis 10 µm, auf. Die Strukturelemente der Mikrostruktur weisen zweckmäßig einen charakteristischen Strukturabstand von 5 µm oder mehr auf. Weiter ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Strukturelemente jeweils eine Strukturgröße von 1 µm oder mehr, vorzugsweise von 3 µm oder mehr, aufweisen. Für das Profil der Strukturelemente werden Höhen-zu-Breiten-Verhältnisse von etwa 1:5 bis hin zu etwa 5:1 als vorteilhaft und von etwa 1:1 bis hin zu etwa 5:1 als besonders vorteilhaft angesehen.
Gemäß der Erfindung ist zumindest eine von gegebenenfalls mehreren Mikrostrukturen durch eine Lamellenstruktur aus einer Vielzahl von im Wesentlichen parallel verlaufenden Lamellen gebildet. Das visuelle Erscheinungsbild der Mikrostrukturen ändert sich dann beim Drehen
oder Kippen des Sicherheitselements durch die sich relativ zu den parallelen Lamellen verändernde Blickrichtung.
Erfindungsgemäß sind bei dem Sicherheitselement mehrere durch Lamellenstrukturen gebildete Mikrostrukturen vorgesehen, die sich in einem oder mehreren der Parameter laterale Orientierung, Farbe, Breite, Höhe, Reliefform und Abstand unterscheiden. Die sich unterscheidenden Lamellenstrukturen sind dabei in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung angeordnet, die insbesondere beim Drehen oder Kippen des Sicherheitselements erscheinen, sich verändern oder verschwinden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist zumindest eine von gegebenenfalls mehreren Mikrostrukturen durch eine Vielzahl von Vertiefungen mit einer erhöhten Lichtdurchlässigkeit in einer Markierungsschicht gebildet, so dass sich das visuelle Erscheinungsbild der Mikrostruktur beim Drehen oder Kippen des Sicherheitselements durch die sich relativ zu den Vertiefungen ändernde Blickrichtung verändert. Die Vielzahl von Vertiefungen können dabei mit Vorteil in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung angeordnet sein, die insbesondere beim Drehen oder Kippen des Sicherheitselements erscheinen, sich verändern oder verschwinden.
Gemäß der Erfindung sind die Strukturelemente in Teilbereichen mit einer opaken, transparenten, semitransparenten, reflektierenden oder absorbierenden Beschichtung versehen. Die Beschichtung kann dabei einschichtig oder mehrschichtig und mit besonderem Vorteil als Dünnschichtelement mit Farbkippeffekt, d.h. optisch variabel ausgebildet sein. Als Beispiel für einschichtige Dünnschichtelemente sind an erster Stelle Beschichtungen aus sogenannten Perlglanzpigmenten zu erwähnen. Mehrschichtige Dünnschichtelemente werden im Allgemeinen als
rein dielektrische Dünnschichtstrukturen oder metallisch/ dielektrische Mehrlagenstrukturen ausgebildet. Bei den mehrschichtigen Dünnschichtelementen sind gegenwärtig dreischichtige Interferenzschichtaufbauten (metallisch/dielektrische Dreilagenstruktur) besonders bevorzugt.
Des Weiteren können die Strukturelemente in Teilbereichen mit einer metallischen Beschichtung, mit einer lichtabsorbierenden Mottenaugenstruktur oder auch mit einer diffraktiven Struktur versehen sein, welche wesentliche Teile des einfallenden Lichts vom Betrachter weg beugt.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Strukturelemente eine asymmetrisch angeordnete Beschichtung, Mottenaugenstruktur oder diffraktive Struktur aufweisen. Im Falle einer Beschichtung kann die asymmetrische Anordnung auf den Strukturelementen z. B. durch eine Schrägbedampfung erreicht werden.
Das erfindungsgemäße Durchsichtssicherheitselement kann mit Vorteil weitere Sicherheitselemente aufweisen, um die Fälschungssicherheit weiter zu erhöhen. Beispielsweise kann es sich bei dem zusätzlichen Sicherheitselement um eine transparente oder semitransparente Beschichtung handeln, die ein- oder mehrschichtig aufgebaut ist. Bei den zusätzlichen Beschichtungen können optisch variable Schichten, insbesondere Interferenzschichten, mit Vorteil eingesetzt werden. Dem Fachmann sind rein dielektrische Dünnschichtstrukturen, metallisch/dielektrische Mehrlagenstrukturen sowie die jeweils für die Schichten dieser Interferenzschichtsysteme eingesetzten Materialien hinreichend bekannt. Selbstverständlich kann ein zusätzliches Sicherheitselement auch als Teil des erfindungsgemäßen Durchsichtssicherheitselements aufgefasst werden, insbesondere wenn, wie im Fall der bereits erwähnten Dünnschichtelemente mit Farbkippeffekt, das weitere Sicherheitselement (Interferenzschichtstruktur) auf oder unter der Mikrostruktur angeordnet ist. In jedem Fall ergibt sich durch das synergistische Zusammenwirken der Mikrostruktur mit dem weiteren Sicherheitselement eine deutliche Erhöhung der Fälschungssicherheit und eine Aufwertung des optischen Erscheinungsbildes des erfindungsgemäßen Durchsichtssicherheitselements. Die zusätzliche Beschichtung kann der Mikrostruktur des Durchsichtssicherheitselements überlagert oder unterlegt sein. Ein besonders eindrucksvoller, zusätzlicher optisch variabler Effekt kann z. B. erhalten werden, wenn die zusätzliche optisch variable Beschichtung zwischen dem transparenten oder transluzenten Substrat und der die Mikrostruktur enthaltenden Markierungsschicht angeordnet ist. Das synergistische Zusammenwirken der optisch variablen Mikrostruktur und der zusätzlichen optisch variablen Beschichtung erhöht die Fälschungssicherheit des Durchsichtssicherheitselements erheblich.
Die zusätzliche Beschichtung kann zumindest bereichsweise maschinell lesbare Eigenschaften aufweisen. Auch weist die zusätzliche Beschichtung mit Vorteil magnetische, elektrisch leitende oder lumineszierende Eigenschaften auf.
Bei dem zusätzlichen Sicherheitselement kann es sich aber mit Vorteil auch um Beugungsstrukturen, kinematische Strukturen oder Mattstrukturen handeln. Z. B. können Hologramme als Beugungsstrukturen Verwendung finden, die mit einer transparenten oder semitransparenten Metallschicht oder hochbrechenden dielektrischen Beschichtung versehen sind. Auch bei diesen zusätzlichen Sicherheitselementen wird die Fälschungssicherheit besonders dadurch erhöht, dass das zusätzliche Sicherheitselement der Mikrostruktur des Durchsichtssicherheitselements entweder überlagert oder unterlegt ist, oder praktisch ohne räumlichen Abstand neben der Mikrostruktur angeordnet ist.
Das zusätzliche Sicherheitselement kann auch in Form einer Flüssigkristallschicht, insbesondere als cholesterische oder nematische Flüssigkristallschicht, oder in Form einer mehrschichtigen Anordnung cholesterischer und/ oder nematischer Flüssigkristalle ausgebildet sein. Auch die Ausbildung des zusätzlichen Sicherheitselements als Druckelement ist möglich. Das Druckelement kann mit Vorteil eine Farbe enthalten, die im infraroten (IR) oder ultravioletten Wellenlängenbereich absorbiert und/ oder emittiert (Fluoreszenz oder Phosphoreszenz), was die maschinelle Detektion ermöglicht. Auch kann das Druckelement optisch variable oder irisierende Pigmente enthalten.
Schließlich ist auch eine nichtbeugende oder beugende Linsenstruktur, z. B. eine Fresnellinsenanordnung, als zusätzliches Sicherheitselement mit der erfindungsgemäßen Mikrostruktur kombinierbar.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung eines Durchsichtssicherheitselements der beschriebenen Art, bei dem das Durchsichtssicherheitselement mit zumindest einer Mikrostruktur mit einem in Durchsicht betrachtungswinkelabhängigen visuellen Erscheinungsbild versehen wird, die zumindest eine Mikrostruktur aus einer Anordnung einer Vielzahl von Strukturelementen mit einem charakteristischen Strukturabstand von 1 µm oder mehr gebildet wird und das Durchsichtssicherheitselement mit einer Gesamtdicke von 50 µm oder weniger erzeugt wird.
Die zumindest eine Mikrostruktur wird in Form einer regelmäßigen, unregelmäßigen oder bereichsweise regelmäßigen Anordnung einer Vielzahl von Strukturelementen gebildet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mit Vorteil auf ein transparentes oder transluzentes Substrat eine Markierungsschicht aufgebracht, in der die zumindest eine Mikrostruktur ausgebildet wird.
Gemäß einer Verfahrensvariante wird als Markierungsschicht eine gefärbte Prägelackschicht aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt, und die Prägelackschicht wird mittels Prägetechniken so strukturiert, dass die bei der Prägung stehen gelassenen, d. h. nicht geprägten Bereiche die Strukturelemente der zumindest einen Mikrostruktur bilden.
Bei einer anderen Verfahrensvariante wird als Markierungsschicht eine transparente oder transluzente Prägelackschicht aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt, und es werden in die Prägelackschicht mittels Prägetechniken Vertiefungen eingebracht. Die Vertiefungen in der Prägelackschicht werden dann mit gefärbtem Material, beispielsweise einer Druckfarbe, gefüllt, so dass die gefüllten Vertiefungen die Strukturelemente der zumindest einen Mikrostruktur bilden. Die Vertiefungen können eine beliebige Form aufweisen und werden nachfolgend auch als "Gräben" bezeichnet.
Bei einer weiteren Verfahrensvariante wird als Markierungsschicht eine Druckschicht mit Bereichen hoher Lichtdurchlässigkeit und mit Bereichen niedriger Lichtdurchlässigkeit aufgebracht, wobei die Bereiche niedriger Lichtdurchlässigkeit die Strukturelemente der zumindest einen Mikrostruktur bilden.
Grundsätzlich sind verschiedene Verfahren denkbar, mit denen ein erfindungsgemäßes Durchsichtssicherheitselement hergestellt werden kann. Es wird im Weiteren daher nicht näher auf die an sich bekannten Verfahren eingegangen.
Als besonders vorteilhafte Verfahrensvariante soll hier aber das Mikrotiefdruckverfahren genannt werden, bei dem die Mikrostruktur auf das Substrat aufgebracht wird, indem

a) eine Werkzeugform bereitgestellt wird, deren Oberfläche eine Anordnung von Erhebungen und Vertiefungen in Gestalt der gewünschten Mikrostruktur aufweist,
b) die Vertiefungen der Werkzeugform mit einem härtbaren farbigen oder farblosen Lack befüllt werden,
c) das Substrat für eine gute Verankerung des farbigen oder farblosen Lacks vorbehandelt wird,
d) die Oberfläche der Werkzeugform mit dem Substrat in Kontakt gebracht wird,
e) der in Kontakt mit dem Substrat stehende Lack in den Vertiefungen der Werkzeugform gehärtet und dabei mit dem Substrat verbunden wird, und
f) die Oberfläche der Werkzeugform wieder von dem Substrat entfernt wird, so dass der mit dem Substrat verbundene, gehärtete Lack aus den Vertiefungen der Werkzeugform gezogen wird.

Für weitere Ausgestaltungen dieses Mikrotiefdruckverfahrens und der damit verbundenen Vorteile wird auf die deutsche Patentanmeldung 10 2006 029 852.7 verwiesen. Für das Mikrotiefdruckverfahren ist es insbesondere bevorzugt, wenn die Vertiefungen der Werkzeugform in Schritt b) mit einem strahlungshärtenden Lack befüllt werden und der Lack in Schritt e) durch Beaufschlagung mit Strahlung, insbesondere mit UV-Strahlung, gehärtet wird. Ferner kann der Lack mit Vorteil in den Vertiefungen der Werkzeugform vor dem In-Kontakt-Bringen des Schritts d) vorgehärtet werden.
Vorteilhafterweise wird die Mikrostruktur der Werkzeugform durch Mikrostrukturelemente mit einer Strichstärke zwischen etwa 1 µm und etwa 10 µm gebildet. Auch ist es bevorzugt, wenn die Mikrostruktur der Werkzeugform durch Mikrostrukturelemente mit einer Strukturtiefe zwischen etwa 1 µm und etwa 10 µm, vorzugsweise zwischen etwa 1 µm und etwa 5 µm gebildet wird.
In einer zweckmäßigen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Durchsichtssicherheitselement mit einer Gesamtdicke von 20 µm oder weniger, bevorzugt von 3 µm bis 10 µm, erzeugt.
Ferner wird erfindungsgemäß zumindest eine Mikrostruktur durch eine Lamellenstruktur aus einer Vielzahl von im Wesentlichen parallel verlaufenden Lamellen gebildet.
In einer Weiterbildung des beschriebenen Verfahrens werden die Strukturelemente in Teilbereichen mit einer opaken, transparenten, semitransparenten, reflektierenden oder absorbierenden Beschichtung versehen, insbesondere mit einer metallischen Beschichtung, einer Mottenaugenstruktur oder einer diffraktiven Struktur.
Die Erfindung umfasst auch ein Sicherheitspapier für die Herstellung von Sicherheits- oder Wertdokumenten, wie Banknoten, Schecks, Ausweiskarten, Urkunden oder dergleichen, sowie einen Datenträger, insbesondere einen Markenartikel, ein Wertdokument oder dergleichen, wobei das Sicherheitspapier bzw. der Datenträger mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art ausgestattet sind.
Durch die beschriebenen Maßnahmen wird sichergestellt, dass die erfindungsgemäßen Durchsichtssicherheitselemente dünn genug sind, um auch im Bereich von Wertdokumenten eingesetzt werden zu können und dass sie mit den vorgeschlagenen Verfahren auch wirtschaftlich in den erforderlichen hohen Stückzahlen hergestellt werden können. Der Strukturabstand von 1 µm oder mehr, bzw. die Strukturgröße von 1 µm oder mehr stellt sicher, dass die Mikrostrukturen weitgehend achromatisch, also ohne störende Farbaufspaltung wirken. Die optisch variablen Effekte können daher auch bei ungünstigen Beleuchtungsverhältnissen problemlos erkannt werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Durchsichtssicherheitselement lassen sich vorteilhafterweise eine Reihe von sogenannten Bewegungseffekten erzielen, die einerseits die Fälschungssicherheit weiter verbessern, andererseits für den Betrachter visuell sehr ansprechend sind. Dadurch, dass das Durchsichtssicherheitselement in eine Vielzahl von Bereichen unterteilt ist, in denen Mikrostrukturen mit unterschiedlichem betrachtungswinkelabhängigen Kippeffekt angeordnet sind, lassen sich Bewegungseffekte erzielen, die auch als Flip-, Lauf- oder Pumpeffekte bezeichnet werden. Bei diesen Effekten nimmt der Betrachter beim Verkippen des Durchsichtssicherheitselements aufgrund des auf definierte Weise wechselnden optischen Eindrucks eine scheinbare Bewegung der beobachteten Struktur wahr.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Zur besseren Anschaulichkeit wird in den Figuren auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Darstellung verzichtet.
Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen Durchsichtssicherheitselement,
Fig. 2: einen Querschnitt durch ein Durchsichtssicherheitselement mit Jalousiebild,
Fig. 3: einen Querschnitt durch ein Durchsichtssicherheitselement mit Jalousiebild, bei dem die Lamellen in Trapezform ausgebildet sind,
Fig. 4: in (a) und (b) Zwischenschritte bei der Herstellung eines Durchsichtssicherheitselements nach einem illustrierenden Beispiel,
Fig. 5: eine schematische Aufsicht auf ein Durchsichtssicherheitselement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 6: ein Ausschnitt der Banknote der Fig. 1 mit einem erfindungsgemäßen Durchsichtssicherheitselement, in dem die Denomination der Banknote als optisch variables Element wiederholt ist,
Fig. 7: einen Querschnitt durch ein Durchsichtssicherheitselement mit einer Markierungsschicht, die ein Muster aus Vertiefungen enthält,
Fig. 8: beispielhaft einige Gestaltungen für Vertiefungen, die der Markierungsschicht jeweils eine definierte erhöhte Lichtdurchlässigkeit verleihen, wobei (a) Vertiefungen verschiedener Breite und Tiefe und (b) Vertiefungen mit verschiedenen Umrissformen und Größen zeigt,
Fig. 9: ein Durchsichtssicherheitselement mit einer symmetrischen Lamellenstruktur, die mit einer asymmetrischen opaken Beschichtung versehen ist,
Fig. 10: ein Sicherheitselement ähnlich dem der Fig. 9, bei dem die Strukturelemente weitere Flächen unterschiedlicher Neigung aufweisen,
Fig. 11: ein Sicherheitselement ähnlich dem der Fig. 9 und Fig.10 mit Oberflächenstrukturen mit Flächen unterschiedlicher Neigung und einer symmetrischen Metallbeschichtung, wobei das Durchsichtsbild unter senkrechtem Auftreffwinkel des Metalldampfes wirksam wird,
Fig. 12: ein Sicherheitselement ähnlich dem der Fig. 9 bis Fig. 11, bei dem die Strukturelemente in Teilbereichen mit lichtabsorbierenden Mottenaugenstrukturen versehen sind,
Fig. 13: ein Durchsichtssicherheitselement mit auf gegenüberliegenden Oberflächen eines Substrats mit einem vorbestimmten Versatz angeordneten Durchsichtsmasken, wobei das Motiv der Durchsichtsmasken nur aus einer bestimmten Betrachtungsrichtung in Durchsicht visuell erkennbar ist (a), während das Durchsichtssicherheitselement aus anderen Betrachtungsrichtungen opak erscheint (b),
Fig. 14: eine schematische Aufsicht auf ein Durchsichtssicherheitselement nach noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Fig. 15: einen Querschnitt durch ein Sicherheitselement, das mit einer optisch variablen Beschichtung versehene Mikrostrukturelemente aufweist.

Die Erfindung wird nun am Beispiel eines Sicherheitselements für eine Banknote erläutert. Fig. 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10 mit einem Durchsichtssicherheitselement 12 mit einem Jalousiebild, das über einem Durchsichtsbereich 14, etwa einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung der Banknote 10, angeordnet ist. Die durchgehende Öffnung kann nach der Herstellung des Substrats der Banknote 10, z. B. durch Stanzen oder Laserstrahlschneiden erzeugt werden. Es ist aber auch denkbar, die durchgehende Öffnung während der Herstellung des Banknotensubstrats zu erzeugen, wie dies in der WO 03/054297 A2 beschrieben ist.
Wie nachfolgend genauer ausgeführt, zeigt das Jalousiebild des Durchsichtssicherheitselements 12 je nach Betrachtungsrichtung ein unterschiedliches visuelles Erscheinungsbild. Beispielsweise kann das Sicherheitselement 12 bei senkrechter Durchsicht strukturlos und hell erscheinen, während beim Kippen oder Drehen der Banknote dunkle Kennzeichnungen in Form vom Mustern, Zeichen oder Codierungen hervortreten. In anderen Gestaltungen sind die Kennzeichnungen bereits bei senkrechter Durchsicht sichtbar und verschwinden oder verändern sich beim Drehen oder Kippen der Banknote. Wesentlich für den Einsatz des Durchsichtssicherheitselements 12 bei der Banknote 10 oder anderen Wertpapieren ist seine geringe Gesamtdicke von weniger als 50 µm. Vorzugsweise weist das Durchsichtssicherheitselement sogar eine noch geringere Schichtdicke von nur etwa 20 µm oder sogar von nur etwa 3 µm bis 10 µm auf. Die Erfindung stellt mehrere Möglichkeiten bereit, optisch ansprechende Jalousiebilder mit derart geringen Gesamtdicken zu erzeugen.
Eine erste Möglichkeit, ein dünnes Durchsichtssicherheitselement mit Jalousiebild herzustellen, ist anhand des Querschnitts durch das Sicherheitselement 12 in Fig. 2 illustriert. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird zunächst eine dünne Schicht eines farbigen Prägelacks 22 auf ein transparentes Substrat 20 aufgebracht. Die Prägelackschicht 22 wird dann mittels Prägetechniken so strukturiert, dass eine Lamellenstruktur aus einer Vielzahl von im Wesentlichen parallel verlaufenden, einzeln stehenden Lamellen 24 gebildet wird.
Bei Betrachtung parallel zu den Lamellen 24, also in Blickrichtung 26, erscheint das Sicherheitselement 12 in Durchsicht im Wesentlichen transparent. Kippt der Betrachter das Sicherheitselement 12 dagegen aus der parallelen Blickrichtung heraus, beispielsweise in Blickrichtung 28, so versperren ihm die Lamellen 24 die Durchsicht, d. h. das Sicherheitselement 12 erscheint für den Betrachter opak.
Die Lamellenstruktur stellt eine regelmäßige Anordnung einer Vielzahl von Lamellen 24 mit einem charakteristischen Strukturabstand dar, der erfindungsgemäß bei 1 µm oder mehr liegt, so dass die Lamellen 24 im sichtbaren Spektralbereich keine Farbaufspaltung durch wellenlängenabhängige Beugungseffekte bewirken. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 liegt der Abstand benachbarter Lamellen 24 bei 5 µm, die Strukturgröße, also die Breite der einzelnen Lamellen bei 2,5 µm. Die Höhe der geprägten Lamellen 24 beträgt 5 µm, so dass sich ein Höhen-zu-Breiten-Verhältnis von 2:1 ergibt. Im Allgemeinen liegt dieses Verhältnis zwischen ca. 1:5 und ca. 5:1, vorzugsweise um oder oberhalb von 1:1 bis zu ca. 5:1.
Das in der Fig. 2 gezeigte Rechteck-Profil der Lamellen 24 stellt eine Idealisierung der tatsächlichen Verhältnisse in einer geprägten Lackschicht dar. In der Praxis sind die Übergänge an den Ober- und Unterkanten der Lamellen in gewissen Maß abgerundet und die Flanken der Lamellen 24 nicht völlig senkrecht. Auch eine gezielte Ausbildung der Lamellen 24 in Trapezform mit Flanken einer von 90° verschiedenen Steigung, wie etwa in Fig. 3 gezeigt, kommt in Betracht. Die Steigung der Flanken liegt dabei vorzugsweise zwischen etwa 70° und etwa 85°. Auch hier werden in der Praxis die Übergänge an den Ober- und Unterkanten der Lamellen nicht völlig scharf, sondern etwas gerundet verlaufen.
Die Helligkeit des Sicherheitselements 12 in Durchsicht kann durch das Verhältnis von Lamellenbreite zu Lamellenabstand in weitem Rahmen eingestellt werden. Auch der Farbeindruck kann durch die Farbe des Prägelacks und des transparenten bzw. transluzenten Substrats weitgehend frei gewählt werden.
Anstelle eines gefärbten Prägelacks 22 kann auch eine Schicht eines farblosen Prägelacks 32 auf das Substrat 20 aufgebracht werden, wie in Fig. 4 gezeigt. Der farblose Prägelack 32 wird dann zunächst mit einem Prägewerkzeug so strukturiert, dass Vertiefungen oder Gräben 34 in Form des gewünschten Jalousiebilds entstehen, wie in Fig. 4(a) illustriert. Nachfolgend werden die Vertiefungen 34 mit Farbe 36 gefüllt, wie in Fig. 4(b) dargestellt, um ein Jalousiebild mit dem gewünschten Farbeindruck zu erzeugen.
Der Einsatz der Prägetechnik erlaubt neben der Herstellung von Jalousiefolien mit einer sehr geringen Gesamtdicke von 50 µm oder weniger, auch in einfacher Weise die Erzeugung von lokal unterschiedlich orientierten Lamellenstrukturen auf demselben Sicherheitselement. Fig. 5 zeigt zur Illustration eine schematische Aufsicht auf ein Durchsichtssicherheitselement 40 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Sicherheitselement 40 weist in einem ersten Bereich 42 eine erste Lamellenstruktur auf, deren parallele Lamellen 44 in der Ansicht der Fig. 5 senkrecht verlaufen. In zweiten Bereichen 46 ist eine zweite Lamellenstruktur vorgesehen, die gleiche Lamellenbreite und gleichen Lamellenabstand wie die erste Lamellenstruktur aufweist, deren ebenfalls parallele Lamellen 48 jedoch im rechten Winkel zu den Lamellen 44 orientiert sind.
Bei senkrechter Betrachtung in Durchsicht unterscheiden sich die Bereiche 42 und 46 in ihrem visuellen Erscheinungsbild aufgrund ihrer gleichen Flächendeckung praktisch nicht, das Sicherheitselement 40 erscheint strukturlos und hell. Wird das Sicherheitselement nun um einen gewissen Winkel nach rechts oder links gekippt (Kipprichtung 50), so versperren die verkippten Lamellen 44 dem Betrachter die Durchsicht, während die Zwischenräume der parallelen Lamellen 48 in den Bereichen 46 nach wie vor eine Durchsicht erlauben. Für den Betrachter treten somit helle Kreise 46 vor einem dunklen Hintergrund 42 hervor.
Kippt der Betrachter das Sicherheitselement andererseits nach vorne oder hinten (Kipprichtung 52), so versperren die jetzt verkippten Lamellen 48 die Durchsicht, während die Zwischenräume der Lamellen 44 den Bereich 42 lichtdurchlässig halten. Der Betrachter sieht nun dunkle Kreise 46 vor einem hellen Hintergrund 42.
In einer nicht weiter abgebildeten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Sicherheitselement von Fig. 5 eine zusätzliche transparente oder semitransparente, z. B. optisch variable Beschichtung aufweist, die z. B. zwischen dem Substrat und der Mikrostruktur oder auf der Mikrostruktur angeordnet ist. Durch diese Maßnahme wird die Fälschungssicherheit des in Fig. 5 gezeigten Sicherheitselements weiter erhöht.
Das einfache geometrische Muster der Fig. 5 kann selbstverständlich auf komplexere Muster, Zeichen oder Codierungen erweitert werden. Beispielsweise kann die Denomination 16 der Banknote 10 zur Echtheitsabsicherung in dem Durchsichtssicherheitselement 12 in Gestalt von Bereichen 60, 62 mit verschiedener Lamellenorientierung wiederholt werden, wie in Fig. 6 gezeigt. Wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel erläutert, erscheint das Durchsichtssicherheitselement 12 bei senkrechter Betrachtung strukturlos, während beim Kippen der Banknote je nach Kipprichtung die Ziffernfolge "10" hell vor dunklem Hintergrund oder dunkel vor hellem Hintergrund hervortritt.
Ein weiteres Durchsichtssicherheitselement nach noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 14 gezeigt. Das Sicherheitselement 140 der Fig. 14 weist grundsätzlich eine ähnliche Struktur wie die Sicherheitselemente der Fig. 5 und Fig. 6 auf, weshalb auf die zu diesen Figuren gemachten Ausführungen Bezug genommen wird.
Der wesentliche Unterschied des Durchsichtssicherheitselementes 140 in Bezug auf die Durchsichtssicherheitselemente der Fig. 5 und Fig. 6 besteht darin, dass die Bereiche unterschiedlich orientierter Lamellenstrukturen deutlich weniger scharf voneinander abgegrenzt sind. Während beispielsweise die Bereiche 42 und 46 des Sicherheitselements 40 der Fig. 5 senkrecht zueinander angeordnet sind, weisen die Lamellen 141,147 des Sicherheitselements 140 der Fig. 14 in den meisten Bereichen lediglich einen nicht geradlinigen Verlauf auf, wobei die Unterschiede in der Verlaufsrichtung benachbarter Bereiche relativ gering sind. Wie aus Fig. 14 ersichtlich ist, weisen die mäanderförmigen Lamellen 141 in den Bereichen 144 und 145 hingegen einen Verlauf auf, der von der in Fig. 14 von oben nach unten verlaufenden Vorzugsrichtung, welche durch die Lamellen 147 des Bereichs 143 vorgegeben ist, deutlich abweicht.
Bei senkrechter Betrachtung in Durchsicht unterscheiden sich die Bereiche 143 sowie 144 und 145 in ihrem visuellen Erscheinungsbild aufgrund ihrer gleichen Flächendeckung praktisch nicht, das Sicherheitselement 140 erscheint im Wesentlichen strukturlos und hell. Wird das Sicherheitselement 140 allerdings um einen gewissen Winkel nach rechts oder links gekippt (Kipprichtung 150), so verstellen die verkippten Lamellen 147 dem Betrachter die Durchsicht, während die Zwischenräume der Lamellen 141 in den Bereichen 144 und 145 zumindest teilweise eine Durchsicht in erheblichem Umfang erlauben. Im Unterschied zu den beim Verkippen des Sicherheitselements 40 der Fig. 5 sehr scharf voneinander abgegrenzten Bereichen 42 und 46 ergibt sich zwischen den Bereichen 142,143,146 sowie 144,145 des Sicherheitselements 140 der Fig. 14 ein kontinuierlicher Übergang in Bezug auf die Orientierung der Lamellen (Krümmung), wodurch auch beim Kippen in der Richtung 150 die Bereiche 144 und 145 sich weniger stark von den Bereichen 142,143 und 146 absetzen. Für den Betrachter ergeben sich somit beim Verkippen des Sicherheitselements 140 Bereiche mit geringerer Transparenz, die graduell in Bereiche mit im Wesentlichen unveränderter Transparenz übergehen. Die Bereiche geringer Transparenz gehen beim verkippten Sicherheitselement 140 für den Betrachter demnach relativ gleichmäßig in die helleren Bereiche über.
Beim Verkippen in einer zur Richtung 150 im Wesentlichen senkrechten Richtung 152 halten die Zwischenräume der Lamellen 147 den Bereich 143 lichtdurchlässig, während die jetzt verkippten Lamellen 141 der Bereiche 144,145 die Durchsicht im Wesentlichen versperren. Entsprechend sieht der Betrachter nun dunkle Bereiche 144,145, die kontinuierlich in die hellen Bereiche 142,143 und 146 übergehen.
Ein gemäß Fig.14 ausgebildetes Sicherheitselement 140 weist eine sehr hohe Fälschungssicherheit auf, da die kompliziert geschwungenen Lamellenstrukturen nicht aus einzelnen, möglicherweise verfügbaren Lamellenfolien zusammengesetzt oder ohne Weiteres nachgestellt werden können. Ferner werden die kontinuierlichen Hell-/ Dunkelübergänge von einem Betrachter als visuell sehr ansprechend empfunden.
Auch das Sicherheitselement von Fig. 14 kann eine optisch variable Beschichtung aufweisen, die z. B. zwischen dem Substrat und der Mikrostruktur oder auf der Mikrostruktur angeordnet ist. Die Fälschungssicherheit eines solchen nicht weiter dargestellten Sicherheitselements wird durch eine solche Maßnahme weiter erhöht.
Die Durchsichtssicherheitselemente können anstelle von Jalousiebildern, deren Mikrostrukturen durch parallele Lamellen gebildet sind, auch andere Mikrostrukturen, beispielsweise Mikrostrukturen aus einer Vielzahl von Vertiefungen mit erhöhter Lichtdurchlässigkeit enthalten.
Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass die im Wesentlichen parallele Anordnung der Lamellen zumindest in Bereichen durch eine nichtparallele Anordnung ersetzt ist, was im Ergebnis einer Erhöhung der Fälschungssicherheit des Sicherheitselements gleichkommt, da solche Strukturen technisch nur sehr schwer nachgestellt werden können.
Zur Illustration zeigt Fig. 7 ein Durchsichtssicherheitselement 70, bei dem auf ein transparentes Substrat 72 zunächst eine durchgehende dunkle Prägelackschicht 74 aufgebracht ist. In die Prägelackschicht 74 sind eine Vielzahl von Vertiefungen 76 eingeprägt, in denen die Lichtdurchlässigkeit der Prägelackschicht 74 aufgrund der lokal verringerten Schichtdicke erhöht ist. Die Vertiefungen 76 sind dabei so angeordnet, dass sie in Durchsicht betrachtet zusammen ein Motiv bilden, das blickwinkelabhängig erscheint und verschwindet.
Durch die hohe Auflösung der Prägetechnik und die geringen Schichtdicken lassen sich sehr feine Gestaltungen und komplexe Motive realisieren. Die Darstellung der Motive ist dabei nicht auf Zweitondarstellungen (hell/ dunkel) beschränkt, vielmehr können, wie nachfolgend beschrieben, auch Halbtondarstellungen realisiert werden. Um unerwünschte Farbaufspaltungen zu vermeiden, liegt auch bei den Gestaltungen, bei denen die Mikrostrukturen eine Vielzahl von Vertiefungen umfassen, der charakteristische Abstand der Vertiefungen erfindungsgemäß bei 1 µm oder mehr. Die lateralen Abmessungen der Vertiefungen betragen vorteilhaft ebenfalls etwa 1 µm oder mehr.
Durch unterschiedliche Dichte (Anzahl der Vertiefungen einer bestimmten Form pro Flächenelement), Tiefe oder auch durch unterschiedliche Form und Größe der Vertiefungen 76 lassen sich unterschiedliche Graustufen im visuellen Eindruck verwirklichen. Figuren 8(a) und (b) zeigen hierzu beispielhaft einige Gestaltungen für Vertiefungen 76a, 76b, 76c verschiedener Breite und Tiefe sowie für Vertiefungen 78 mit verschiedenen Umrissformen und Größen, die der Prägelackschicht jeweils eine definierte erhöhte Lichtdurchlässigkeit verleihen und daher zum Aufbau von Halbtonbildern eingesetzt werden können. Realistisch wirkende Halbtonbilder können im Allgemeinen bereits mit wenigen Graustufen erzeugt werden, so dass eine geringe Anzahl an unterschiedlichen Vertiefungsformen, -größen und -tiefen ausreichend ist.
Die Herstellung der Mikrostrukturen (Lamellen oder Vertiefungen) kann wie beschrieben durch Prägen, insbesondere durch Prägen in einen UVhärtbaren Prägelack oder einen thermoplastischen Lack erfolgen. Als Farben für die Prägelacke können lösliche Farbstoffe, aber auch Pigmentfarbstoffe eingesetzt werden.
Alternativ können zur Herstellung der Mikrostrukturen auch Drucktechniken verwendet werden, die in der Lage sind, sehr fein strukturiert opake und nichtopake Bereiche aneinanderzureihen. Die gewünschten Effekte können bei ausreichend geringer Gesamtdicke mit jeder Drucktechnik erhalten werden, die in der Lage ist, eine ca. 3 µm bis 20 µm dicke Schicht mit Vertiefungen oder Gräben mit Durchmessern zwischen 1 µm und 30 µm herzustellen.
Besonders vorteilhaft kann die in der ebenfalls anhängigen deutschen Patentanmeldung 10 2006 029 852.7 beschriebene Mikrotiefdrucktechnik zum Einsatz kommen, die die Vorteile von Druck- und Prägetechnologien vereint. Kurz zusammengefasst wird bei der Mikrotiefdrucktechnik eine Werkzeugform bereitgestellt, deren Oberfläche eine Anordnung von Erhebungen und Vertiefungen in Gestalt der gewünschten Mikrostruktur aufweist. Die Vertiefungen der Werkzeugform werden mit einem härtbaren farbigen oder farblosen Lack befüllt, und der zu bedruckende Träger wird für eine gute Verankerung des Lacks vorbehandelt. Dann wird die Oberfläche der Werkzeugform mit dem Träger in Kontakt gebracht und der in Kontakt mit dem Träger stehende Lack in den Vertiefungen der Werkzeugform gehärtet und dabei mit dem Träger verbunden. Anschließend wird die Oberfläche der Werkzeugform wieder von dem Träger entfernt, so dass der mit dem Träger verbundene, gehärtete Lack aus den Vertiefungen der Werkzeugform gezogen wird.
Für eine ausführlichere Darstellung des Mikrotiefdruckverfahrens und der damit verbundenen Vorteile wird auf die genannte deutsche Patentanmeldung 10 2006 029 852.7 verwiesen. Die Strukturelemente der Mikrostrukturen, beispielsweise die Lamellen der Figuren 2 bis 6 oder die Vertiefungen der Figuren 7 und 8, können in Teilbereichen auch mit einer opaken, einer reflektierenden oder einer absorbierenden Beschichtung versehen sein.
Mittels Strukturelementen lokal unterschiedlicher Geometrie bzw. mittels Strukturelementen mit Oberflächen unterschiedlicher Neigung können auf diese Weise ebenfalls Durchsichtsbilder erzeugt werden, deren Sichtbarkeit vom Betrachtungswinkel abhängt.
Zur Illustration zeigt das Ausführungsbeispiel der Fig. 9 ein Sicherheitselement 80 mit einer Lamellenstruktur aus einer Vielzahl im Wesentlichen paralleler, transparenter Lamellen 82, die, wie oben beschrieben, mithilfe einer Prägelackschicht, einer Druckschicht oder einer Mikrotiefdruckschicht gebildet sind. Die symmetrische Lamellenstruktur 82 ist asymmetrisch mit einer opaken Beschichtung 84 versehen, wie in Fig. 9 gezeigt. Dabei kann die asymmetrische Beschichtung z. B. durch schräges Bedampfen mittels eines an sich bekannten Bedampfungsverfahrens, z. B. Physical Vapor Deposition (PVD), erfolgen. Der für die Schrägbedampfung vorgesehene Partikeldampf trifft dann unter einem schrägen, d. h. bezüglich der Substratoberfläche nicht senkrechten Winkel, auf die Mikrostrukturelemente bzw. die Substratoberfläche auf. Aufgrund der Asymmetrie der Beschichtung ist aus der Betrachtungsrichtung 88 eine Durchsicht durch die transparenten Lamellen 82 möglich, während die opake Beschichtung 84 auf den Lamellen 82 aus der Betrachtungsrichtung 86 die Durchsicht versperrt, so dass Sicherheitselement 80 im gezeigten Teilbereich aus der Betrachtungsrichtung 86 opak erscheint. Durch geeignete Anordnung der Lamellen 82 und der Beschichtung 84 lässt sich so beispielsweise ein Durchsichtsbild erzeugen, das erst beim Kippen des Sicherheitselements in die Betrachtungsrichtung 88 sichtbar wird.
Auch das Ausführungsbeispiel der Fig. 10 zeigt eine Mikrostruktur 90 mit symmetrisch ausgebildeten Mikrostrukturelementen und mit einer z. B. mittels Schrägbedampfung erzeugten asymmetrischen Beschichtung 92, bei der die Mikrostrukturelemente allerdings weitere Flächen unterschiedlicher Neigung 94, 96 aufweisen, und so die Designfreiheit für die Gestaltung der Durchsichtsbilder erhöhen.
Mithilfe von Oberflächenstrukturen 100 mit Flächen unterschiedlicher Neigung lassen sich auch Durchsichtsbilder erzeugen, die mittels Beschichtung 102 unter senkrechtem Auftreffwinkel des Partikeldampfes, insbesonderes des Metalldampfes wirksam werden, wie anhand des Ausführungsbeispiels der Fig. 11 illustriert.
Anstelle einer opaken oder reflektierenden Beschichtung kann auch eine Absorptionsstruktur auf den einzelnen Strukturelementen vorgesehen sein. Beispielsweise zeigt Fig. 12 ein Sicherheitselement 110 mit einer Mikrostruktur 112 mit verschiedenen Strukturelementen, die in Teilbereichen mit sogenannten Mottenaugenstrukturen 114 versehen sind, die effektive Lichtfallen für das einfallende Licht darstellen.
In anderen Gestaltungen sind die Strukturelemente der Mikrostruktur 112 mit Beugungsgittern versehen, die wesentliche Anteile des unter einem gewissen Winkel einfallenden Lichts in Richtungen außerhalb der Betrachtungsrichtung beugen. Auch durch eine derartige Kombination einer geometrischen Mikrostruktur mit einer charakteristischen Elementgröße von 3 µm bis 50 µm mit einer Beugungsstruktur mit einer charakteristischen Elementgröße von ca. 300 nm bis ca. 1000 nm lassen sich effektive Durchsichtskippeffekte verwirklichen.
Es versteht sich, dass die Strukturen, falls gewünscht, zusätzlich senkrecht oder schräg mit einer spiegelnden Schicht oder mit einer Schicht mit sich von den Strukturelementen deutlich unterscheidendem Brechungsindex versehen sein können.
Ein solches Durchsichtssicherheitselement mit einer zusätzlichen Beschichtung ist in Fig. 15 gezeigt. Das Sicherheitselement 160 der Fig. 15 weist eine auf einem transparenten bzw. transluzenten Material 161, z. B. eine Kunststofffolie aus PET, aufgebrachte Mikrostruktur 170 auf, welche wiederum aus einer Vielzahl an Mikrostrukturelementen 162 und 163 sowie einer darüber angeordneten optisch variablen Beschichtung mit Schichten 164,165 und 166 gebildet wird. Wie aus Fig. 15 zu erkennen ist, bilden die symmetrisch zu der Symmetrieebene 169 angeordneten Mikrostrukturelemente 162 bzw. 163 eine sägezahnförmige Reliefstruktur. Die Reliefstruktur kann auch als Gitterstruktur mit verhältnismäßig kleinem Gitterwinkel α aufgefasst werden. Im gezeigten Beispiel beträgt der Gitterwinkel α ca. 20°, wenngleich noch kleinere Winkel bis ca. 5° oder größere Winkel bis hin zu ca. 45° denkbar sind. Bei der in Fig. 15 gezeigten Ausführungsform beträgt die Höhe h der einzelnen Gitterlinien ca. 5 µm.
Über der Mikrostruktur ist eine dreischichtige optisch variable Beschichtung angeordnet. Die einzelnen Schichten 164,165 und 166 wurden durch Bedampfen aus einer im Wesentlichen senkrecht zur Substratoberfläche orientierten Richtung aufgebracht. Idealerweise weisen die parallel zur Bedampfungsrichtung angeordneten Flanken 167 der Reliefstruktur keine optisch variable Beschichtung auf. Bei der dreilagigen Beschichtung mit Farbkippeffekt handelt es sich um eine metallisch/ dielektrische Struktur mit folgendem Aufbau. Auf die aus einem UV-Prägelack hergestellten Reliefstrukturen wird bevorzugt durch Bedampfung zunächst eine Schicht 164 aus Aluminium aufgebracht. Die Schicht dient als Reflektor und weist eine Schichtdicke von ca. 10 nm bis 100 nm, bevorzugt von ca. 30 nm auf. Darüber wird in der Regel ebenfalls durch Bedampfung eine Schicht aus SiO₂ mit einer Schichtstärke von 100 nm bis 1000 nm, besonders bevorzugt mit einer Schichtdicke von ca. 200 nm bis 600 nm aufgebracht. Die Dicke der SiO₂-Schicht legt den später für die Struktur vom Beobachter wahrzunehmenden Farbkippeffekt fest. Schließlich wird über der Schicht aus SiO₂ eine semitransparente Schicht aus Chrom aufgedampft, die eine Schichtdicke von ca. 3 nm bis 10 nm aufweist. Die so erhaltene Dreischicht-Struktur weist einen Farbkippeffekt von Grün (Aufsicht, Richtung 177) nach Magenta (schräger Betrachtungswinkel, Richtung 178,179) auf.
Die in Fig. 15 gezeigte Ausführungsform des Durchsichtssicherheitselements zeigt in Aufsicht (Richtung 177) für die mit den Mikrostrukturelementen 162 bzw. 163 versehenen Bereiche der Mikrostruktur 170 im Wesentlichen die gleiche Farbe für den Betrachter. Beim Verkippen des Sicherheitselements aus der senkrechten Betrachtungsrichtung 177 hin zu einer schrägen Betrachtungsrichtung 178 oder 179 ändert sich der Farbeindruck für die mit den Mikrostrukturelementen 162 bzw. 163 versehenen Bereiche des Sicherheitselements 160 aufgrund der dann unterschiedlichen Winkel zwischen eingestrahltem Licht und der auf den Mikrostrukturelementen 162 bzw. 163 vorhandenen Interferenzschichtanordnung mit den Schichten 164,165,166 hingegen deutlich, wobei die Ebene 169 eine scharfe Grenze zwischen den für den Betrachter unterschiedlich farbig wahrgenommenen Bereichen mit den Elementen 162 bzw. 163 darstellt.
Das Sicherheitselement 160 ist durch die Überlagerung einer Reliefstruktur und einer Beschichtung mit Farbkippeffekt und sich den daraus ergebenden synergistischen Effekten außerordentlich fälschungssicher. Darüber hinaus ist ein solches optisch variables Sicherheitselement für den Betrachter sehr ansprechend, so dass ein Sicherheitselement gemäß dieser Ausführungsform einen besonders hohen Wiedererkennungswert hat.
Ein weiteres illustrierendes Beispiel ist in Fig. 13 illustriert. Das dort gezeigte Durchsichtssicherheitselement 120 weist ein transparentes oder transluzentes Substrat 122 mit einer ersten Oberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche auf, wobei als Mikrostruktur eine Durchsichtsmaske 124 auf die erste Oberfläche aufgebracht ist. Die Durchsichtsmaske 124 ist durch eine opake Schicht 126 mit lichtdurchlässigen Öffnungen 128 mit einer Größe unterhalb von 200 µm, vorzugsweise mit einer Größe von etwa 5 µm bis etwa 100 µm, gebildet, wobei die Anordnung der Öffnungen ein Motiv in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung bildet.
Eine deckungsgleiche Durchsichtsmaske 130 ist mit einem gewissen lateralen Versatz Δ von weniger als 100 µm, beispielsweise von nur 10 µm, auf die gegenüberliegende zweite Oberfläche des Substrats 122 aufgebracht.
Wie in Fig. 13(a) und Fig. 13(b) illustriert, kann durch geeignete Wahl der Größe der Öffnungen 128, der Dicke des Substrats 122 und des Versatzes Δ erreicht werden, dass das Motiv der Durchsichtsmasken 124,130 nur aus einer bestimmten Betrachtungsrichtung 132 in Durchsicht visuell erkennbar ist, während das Durchsichtssicherheitselement 120 aus anderen Betrachtungsrichtungen 134 opak erscheint.
Die opaken Schichten der Durchsichtsmasken können durch bekannte Druckverfahren, durch Prägen in Farbschichten, durch Prägen von Vertiefungen in transparenten Lack und anschließendes Füllen der Vertiefungen mit Farbe, durch Metallisierung/Demetallisierung und vorzugsweise durch die oben genannte Mikrotiefdrucktechnik nach der deutschen Patentanmeldung 10 2006 029 852.7 erzeugt werden. Auch ist es grundsätzlich denkbar, dass die Durchsichtsmaske auf einer Seite des Substrats z. B. durch eine Prägetechnik erhalten wird, die Durchsichtsmaske auf der anderen Seite des Substrats aber durch eine geeignete Metallisierungs- oder Demetallisierungstechnik. Bei der Demetallisierung können verschiedene Lasertechniken mit Vorteil eingesetzt werden, da mit ihnen Durchsichtsmasken hoher räumlicher Auflösung erhalten werden können.
Um den erforderlichen geringen Versatz der Durchsichtsmasken zu erreichen, können diese insbesondere gleichzeitig auf die sich gegenüberliegenden Oberflächen des Substrats aufgebracht werden. Werden die Durchsichtsmasken andererseits nacheinander aufgebracht, muss der Passerung der Mikrostrukturen, insbesondere ihre Anpassung an die Größe der Öffnungen 128, besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Werden größere Öffnungen 128 verwendet, so ist die Passerung weniger kritisch, so dass in diesem Fall auch Auftragungsverfahren mit größerem Passerspielraum zum Einsatz kommen können.
Auch für den Fall der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform ist es grundsätzlich denkbar, eine zusätzliche Beschichtung, z. B. eine optisch variable, semitransparente Dünnschichtanordnung, auf oder unter den Durchsichtsmasken anzuordnen. Mit Vorteil ist die zusätzliche Beschichtung genauso wie die Durchsichtsmaske strukturiert, weist also dasselbe Motiv auf, was z. B. durch Demetallisierungstechniken erreicht werden kann.
Sofern die Durchsichtsmasken nicht, wie in Fig. 13 gezeigt, deckungsgleich sind, sondern unterschiedliche Motive, d. h. unterschiedliche Bereiche der Transparenz aufweisen, lassen sich interessante Moire-Effekte und Effekte erzielen, die vom Kipp- bzw. Drehwinkel beim Kippen oder Drehen des Durchsichtssicherheitselements abhängen. Auf diese speziellen Effekte wird in der vorliegenden Anmeldung aber nicht weiter eingegangen.

Claims

Durchsichtssicherheitselement (40) für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen mit zumindest einer Mikrostruktur mit einem in Durchsicht betrachtungswinkelabhängigen visuellen Erscheinungsbild, wobei die zumindest eine Mikrostruktur aus einer Anordnung einer Vielzahl von Strukturelementen mit einem charakteristischen Strukturabstand von 1 µm oder mehr gebildet ist und wobei das Durchsichtssicherheitselement (40) eine Gesamtdicke von 50 µm oder weniger aufweist, wobei die Strukturelemente in Teilbereichen mit einer opaken, transparenten, semitransparenten, reflektierenden oder absorbierenden Beschichtung versehen sind, wobei die Strukturelemente eine Strukturgröße von 1 µm oder mehr aufweisen, wobei zumindest eine Mikrostruktur durch eine Lamellenstruktur aus einer Vielzahl von im Wesentlichen parallel verlaufender Lamellen (44,48) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere durch Lamellenstrukturen gebildete Mikrostrukturen vorgesehen sind, die sich in einem oder mehreren der Parameter laterale Orientierung, Farbe, Breite, Höhe, Reliefform und Abstand unterscheiden, und dass die sich unterscheidenden Lamellenstrukturen in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung angeordnet sind.
Durchsichtssicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchsichtssicherheitselement ein transparentes oder transluzentes Substrat und eine auf dem Substrat aufgebrachte Markierungsschicht aufweist, die die zumindest eine Mikrostruktur enthält.
Durchsichtssicherheitselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungsschicht eine gefärbte Prägelackschicht ist; oder die Markierungsschicht eine Mikrotiefdruckschicht mit Bereichen hoher Lichtdurchlässigkeit und mit Bereichen niedriger Lichtdurchlässigkeit ist.
Durchsichtssicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchsichtssicherheitselement eine Gesamtdicke von 20 µm oder weniger, bevorzugt von 3 µm bis 10 µm, aufweist; und/ oder die Strukturelemente einen charakteristischen Strukturabstand von 5 µm oder mehr aufweisen; und/ oder die Strukturelemente eine Strukturgröße von 3 µm oder mehr, aufweisen; und/oder die Strukturelemente ein Höhen-zu-Breiten-Verhältnis von etwa 1:5 bis zu etwa 5:1, besonders bevorzugt von etwa 1:1 bis zu etwa 5:1, aufweisen.
Durchsichtssicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mehrschichtig, insbesondere dreischichtig, ausgebildet ist und/ oder als Dünnschichtelement mit Farbkippeffekt ausgebildet ist.
Durchsichtssicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente in Teilbereichen mit einer metallischen Beschichtung versehen sind.
Durchsichtssicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente in Teilbereichen mit einer diffraktiven Struktur versehen sind, die wesentliche Teile des einfallenden Lichts in Richtungen außerhalb der Betrachtungsrichtung beugt.
Durchsichtssicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente eine asymmetrisch angeordnete Beschichtung, Mottenaugenstruktur oder diffraktive Struktur aufweisen.