EP3034315B1 - Sicherheitselement, verfahren zum herstellen desselben und mit dem sicherheitselement ausgestatteter datenträger - Google Patents

Sicherheitselement, verfahren zum herstellen desselben und mit dem sicherheitselement ausgestatteter datenträger Download PDF

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EP3034315B1
EP3034315B1 EP15003592.1A EP15003592A EP3034315B1 EP 3034315 B1 EP3034315 B1 EP 3034315B1 EP 15003592 A EP15003592 A EP 15003592A EP 3034315 B1 EP3034315 B1 EP 3034315B1
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EP
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layer
color
security element
shifting
lacquer
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Matthias Pfeiffer
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Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
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Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
    • B42D25/30—Identification or security features, e.g. for preventing forgery
    • B42D25/36—Identification or security features, e.g. for preventing forgery comprising special materials
    • B42D25/364—Liquid crystals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
    • B42D25/30—Identification or security features, e.g. for preventing forgery
    • B42D25/324—Reliefs

Definitions

  • the invention relates to an optically variable security element for securing valuables, comprising a transparent support and a layer structure arranged on the support, which starting from the support has a transparent embossing lacquer layer with an embossed relief structure, a color-shifting layer, a dark resist lacquer and a color-tilting liquid crystal layer.
  • the invention further relates to a method for producing such a security element and a data carrier with such a security element.
  • Data carriers such as valuables or identity documents, or other valuables, such as branded articles, are often provided with security elements for the purpose of security, which permit verification of the authenticity of the data carriers 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 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 color-shift effect is based on such thin-film elements on viewing angle-dependent Interference effects due to multiple reflections in the different sublayers of the element.
  • the path difference of the light reflected at the different layers depends on the one hand on the optical thickness of a dielectric spacer layer, which determines the distance between a semi-transparent absorber layer and a reflective layer, and on the other hand varies with the respective viewing angle. Since the path difference is on the order of the wavelength of the visible light, the result is an angle-dependent color impression for the viewer due to the extinction and amplification of certain wavelengths.
  • a suitable choice of material and thickness of the dielectric spacer layer a variety of different color shift effects can be designed.
  • the object of the invention is to provide a security element of the type mentioned above with high security against forgery and an attractive visual appearance.
  • a generic optically variable security element contains a transparent embossing lacquer layer with an embossed relief structure. It is preferred that the relief structure impressed into the embossing lacquer layer has a reflective Microstructure in the form of a mosaic of a variety (especially achromatic) reflecting mosaic elements, wherein the mosaic elements are characterized by the parameters size, outline, relief shape, reflectivity and spatial orientation.
  • Optically variable security elements with such a microstructure are known from the WO 2007/079851 A1 and from the WO 2011/066991 A2 known.
  • micromirror is also used below.
  • a micromirror-based security element provided with a color-shifting layer allows for dynamic reflection with a clear color change upon tilting of the security document-equipped value document.
  • the security element can also be equipped with additional functionalities, such as with demetallized text elements and / or picture elements (such as denomination of denomination of the bill) or with magnetic coding.
  • the optically variable security element according to the invention provides the viewer with a (in particular different) color-shift effect both in front-side plan view and in rear-side view of the security element when tilting the value document equipped with the security element.
  • the viewer perceives the color-tilting liquid-crystal layer applied to the dark resist coating.
  • the observer perceives the color-shifting layer present below the dark resist.
  • front here is the By the embossing lacquer layer is meant the side of the security element carrier.
  • the term “back side” refers to that side of the security element carrier which is opposite the side of the embossing lacquer layer.
  • Both the color-shifting liquid crystal layer and the color-shifting layer serve as reflection layers for the mosaic elements.
  • Thin-layer systems with a color-shift effect or layers of liquid-crystalline material, in particular of cholesteric liquid-crystalline material, are particularly suitable as the color-shifting layer.
  • the color-shifting layer can be designed in particular as a thin-layer system or thin-film interference coating.
  • the dielectric material for example, ZnS, SiO 2 , TiO 2 , MgF 2 or nitrocellulose can be used.
  • the color-shifting layer may also be formed as an interference filter, thin semitransparent metal layer with selective transmission by plasma resonance effects, nanoparticles, etc.
  • the color-shifting layer can in particular also be realized as a liquid-crystal layer, diffractive relief structure or sub-wavelength grating.
  • the color-shifting layer is in the form of a thin-layer system with a structure absorber, dielectric, reflector (formed in this order on the embossing lacquer layer).
  • the thin-layer system may have, for example, the layer sequence Cr (absorber) / SiO 2 (dielectric) / Al (reflector).
  • the color-tilting liquid-crystal layer applied to a dark resist coating is based in particular on cholesteric liquid-crystalline material.
  • Farbkippende liquid crystal layers are for example from GB 2 386 584 A known.
  • Polymeric liquid-crystalline layers can be produced, for example, by printing technology or by coating or laminating methods.
  • the dark resist can in particular contain a dye or a pigment.
  • a black resist is preferred.
  • the term "dark resist coating" can generally be understood to mean any dark, in particular black, color.
  • the dark resist is preferably resistant to an etchant, e.g. an etching solution.
  • the mosaic elements form a predetermined motif in that different groups of mosaic elements with different characteristic parameters reflect incident light into different spatial areas.
  • the mosaic elements have a lateral dimension below the resolution limit of the eye.
  • the mosaic elements preferably have a lateral dimension of less than 100 ⁇ m, particularly preferably less than 30 ⁇ m.
  • Such small mosaic elements can be produced on the one hand in established film technology due to the small profile associated with low profile depth, on the other hand creates the small element size a variety of possible arrangements for the mosaic elements, as described in more detail below together with the associated benefits.
  • the mosaic elements advantageously have a lateral dimension of more than 3 ⁇ m, preferably more than 5 ⁇ m. These dimensions ensure that wavelength-dependent light diffraction effects increase are negligible and that the incident light is achromatically reflected by the mosaic elements without disturbing color effects.
  • the mosaic elements expediently have a square, rectangular, round, oval, honeycomb-shaped or polygonal-limited outline shape.
  • the lateral dimensions of the mosaic elements in no direction are more than five times the dimension in one of the other directions.
  • the mosaic elements have a simple relief shape with exactly one reflection surface inclined towards the surface of the security element.
  • the angle of inclination of the reflection surface of the mosaic elements is expediently less than 90 °, preferably less than approximately 45 °.
  • the reflection surface of the mosaic elements may be flat or concave or convex.
  • the mosaic elements have relief shapes with two or more reflection surfaces inclined in different directions against the surface of the security element.
  • the mosaic elements may have a roof structure or a multi-sided pyramidal structure.
  • the angle of inclination of the reflection surfaces of the mosaic elements is expediently less than 90 °, preferably less than about 45 °, and the reflection surfaces of the mosaic elements can be both flat and concave or convex.
  • the mosaic elements in regions a simple relief shape with a central, inclined to the surface of the security element reflection surface (the so-called middle orientation).
  • the angles of inclination of the reflection surface of the mosaic elements have a substantially random variation by area-wise predetermined different average orientations.
  • a glittering effect results which is practically the same as the appearance of magnetically oriented pigments of optically variable security inks.
  • the mean orientation of the reflection surfaces (or facets) of different mosaic elements (or pixels) is selected analogously to the mean orientation of the pigments.
  • the glittering effect of such colors is based on the fact that the individual pigments do not reflect exactly in a given direction, but that there is a certain random variation of the reflection directions.
  • Optically variable security elements with such a microstructure are known from the WO 2011/066991 A2 known.
  • the variation of the reflection directions predetermined by the variation of the orientations of the facets of different pixels is preferably at least about 1 °, preferably at least about 3 °, particularly preferably at least about 10 °.
  • mosaic elements form retroreflectors, ie multi-reflective structures that reflect light incident from a certain angle range back into the direction of incidence.
  • the mosaic elements in this case have a cube corner structure with a relief shape of three reflecting surfaces which are substantially perpendicular to one another and face each other.
  • the three reflection surfaces define an optical axis, which is given for a cube corner structure by the spatial diagonal of the associated cube.
  • the thus defined optical axis preferably points in a preselected direction for each mosaic element so that one or more image motifs can be displayed, as described in more detail below.
  • the mosaic itself preferably represents a raster image of a plurality of pixels, each pixel being formed by one or more achromatically reflective mosaic elements.
  • the brightness of the pixels of the raster image can be determined by one or more of the parameters size, contour shape, relief shape, reflectivity and spatial orientation of the mosaic elements of the respective pixel, or by the number of mosaic elements with certain characteristic parameters in the respective pixel.
  • a further information is encoded in the arrangement of the mosaic elements within a pixel.
  • the mosaic of the security element can also reflect two or more different image motifs in different spatial areas, so that a tilt or movement image is created for the viewer with a corresponding movement of the security element.
  • the mosaic may also reflect an enlarging or reducing contour of an image motif in different spatial areas, so that a pump image is created for the viewer with a corresponding movement of the security element. If the mosaic reflects at least two views of an image motif in different spatial regions, a stereo image of the image motif is created for the viewer at a preselected viewing distance.
  • the parameters size, outline shape, relief shape, reflectivity and spatial orientation of the mosaic elements may be selected such that one or all of the motif images for the viewer are visible in the planar orientation of the security element.
  • these parameters may also be selected such that one or all of the motif images appear to the viewer only when a preselected deformation of the security element occurs.
  • a security element may additionally include information in the form of patterns, characters, or encodings formed by nonreflective areas within the mosaic.
  • the achromatically reflecting microstructures can also be combined with holographic or hologram-like diffraction structures, or with incorporated magnetic materials, with incorporated phosphorescent, fluorescent or other luminescent substances, with specifically adjusted conductivity, in particular through a specifically set thickness of a metallic reflection layer, with color shift effects or colored embossing lacquer and be provided.
  • the invention also includes a method for producing a security element of the type described, in which the surface profile of the microstructure is embossed in a lacquer layer, and the embossed lacquer layer with a color-shifting layer, a dark resist and a color-tilting liquid crystal layer is coated.
  • the surface profile is thereby preferably embossed in a UV-curable lacquer layer and the lacquer layer cured after embossing.
  • thermoplastic embossing As thermoplastic embossing z. As thermoplastic plastic materials into consideration, in which by means of a suitable embossing tool under the action of heat, the surface profile of the invention is impressed. Very common are z. B. thermoplastics, which are provided by means of a nickel die as embossing tool at a temperature of about 130 ° C with the microstructure according to the invention.
  • the invention further comprises a data carrier, in particular a value document, such as a banknote, an identity card or the like, which is equipped with a security element of the type described.
  • a data carrier in particular a value document, such as a banknote, an identity card or the like, which is equipped with a security element of the type described.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a banknote 10, with two Security elements 12 and 16 is equipped with achromatisch reflective microstructures each according to an embodiment of the invention.
  • the first security element in this case represents a security thread 12 in the form of a so-called "pendulum thread".
  • the pendulum thread 12 has window regions 14 which protrude on the front side of the banknote 10 on the surface.
  • the shuttle thread 12 window portions 18 (shown in phantom), which emerge on the back of the bill 10 on the surface.
  • the window areas on both sides can be offset relative to the front or back, or partially overlapping or completely overlapping.
  • the second security element is formed by an affixed in a window portion of the banknote 10 security element 16 of any shape.
  • the banknote 10 may e.g. are based on a transparent plastic substrate, wherein the banknote in the region of the applied security element 16 neither on the front side, nor on the back has an ink, so that the area for the viewer is recognizable as a transparent window area.
  • the applied in the transparent window area security element 16 may form in this way a see-through security element that provides the viewer when viewed in incident light from the front, when viewed in incident light from the back, and when viewed in transmitted light each have a different subject.
  • the banknote 10 may alternatively be based on a foil / paper / foil composite substrate, wherein the central paper layer in the region of the applied security element 16 has a (in particular transparent) Adhesive or filler filled) recess.
  • Foil / paper / foil composite substrates are made of WO 2004/028825 A2 known.
  • the banknote 10 is based on a paper / foil / paper composite substrate, the outer paper layers each having a recess in the region of the applied security element 16 (see, for example, FIGS WO 2006/066431 A1 ).
  • the banknote 10 is based on a paper substrate which has a continuous recess in the region of the applied security element 16.
  • the continuous recess is covered on at least one side of the paper substrate by the applied security element 16 (see eg WO 2011/015622 A1 ).
  • the security element 20 includes a raster image 22 of a plurality of pixels 24, each pixel 24 containing a plurality of achromatically reflecting micromirrors 26-1, 26-2, as for two of the pixels 24 in FIG Fig. 2 indicated.
  • the micromirrors are characterized by the parameters size, outline shape, relief shape, reflectivity and spatial orientation and reflect incident light 28 in accordance with the specifications of this parameter set, each in a specific spatial region 30.
  • the micromirrors 26-1 and 26-2 of FIG Fig. 2 each have a square base area A, thus a square outline shape, and a lateral extent of 15 ⁇ 15 ⁇ m 2 .
  • the micromirrors also have a simple relief shape with a single flat reflecting surface 32, which includes a certain inclination angle ⁇ with the surface of the security element.
  • the security element 20 is now viewed from the spatial direction into which the first micromirrors 26-1 reflect, the pixels with the first micromirrors 26-1 appear bright, while the pixels with the second micromirrors 26-2 appear dark, so that corresponding to the arrangement the pixels 24, a "black and white" raster image with the desired image content is created.
  • the micromirrors 26-1, 26-2 it is ensured in the selected dimensions of the micromirrors 26-1, 26-2 that the micromirrors are so small that they can not be resolved by the naked eye, so that each pixel 24 appears to the viewer as a uniform surface.
  • the micromirrors are so large that wavelength-dependent light diffraction effects are negligible. The incident light is therefore achromatically reflected by the micromirrors 26-1, 26-2 without disturbing color effects.
  • the pixels of the raster images are filled in the simplest case with similar micromirrors.
  • the grid points each have a size of 100 .mu.m.times.100 .mu.m and contain 100 micromirrors with a base area of 10 .mu.m.times.10 .mu.m.
  • "Dark" pixels can also be achieved by a random orientation of the individual micromirrors in this pixel, as this less light is directed in the spatial directions preferred by other pixels.
  • FIG. 3 shows by way of illustration the layer structure of a security film 40 according to the invention with an achromatically reflecting micromirror structure before being applied to a substrate.
  • a photosensitive UV lacquer layer 44 is applied homogeneously to a carrier film 42 and embossed in the shape of the desired surface relief. Subsequently, the embossed resist layer is cured by irradiation with UV light, and a light-reflecting layer structure 45 (to be described later in connection with FIGS FIG. 5 described in detail) applied. If a thermoplastic material is used instead of the UV lacquer layer 44, the surface relief at an elevated temperature, for. B. 130 ° C, molded in the thermoplastic and the thermoplastic material provided after curing with the light-reflecting layer structure 45.
  • the finished structure is then applied via an adhesive layer 48 to a in Fig. 3 not shown substrate applied.
  • the substrate may be, for example, a value document substrate, in particular a security paper.
  • the carrier foil 42 can subsequently be removed.
  • the reflective layer structure 45 is covered by the UV varnish 44, which is the protection of the embossed surface structure before impression and unwanted duplication serves.
  • the higher the refractive index of the lacquer layer compared to the surrounding air means that the angle of inclination ⁇ required for a specific deflection of the incident light can be selected to be smaller than for uncovered mirror surfaces. Therefore, the profile height h can be made smaller, which facilitates the manufacturing process.
  • Fig. 3 to recognize the surface relief shown there contains two types of micromirrors 46 with the same inclination angle ⁇ , but different spatial orientation. For example, when the security element is viewed vertically and when suitably illuminated, both micromirror types appear to be equally bright. If the observer tilts the security element to the right or left, the image motif formed by the micromirrors 46 emerges once in positive representation and once in negative representation.
  • Fig. 4 shows the layer structure of a security thread 50 with an achromatically reflecting micromirror structure.
  • a UV lacquer layer 54 is applied to a PET film 52, embossed in the form of the desired surface relief, hardened and coated with a light-reflecting layer structure 56 (described below in connection with FIGS FIG. 5 described in detail) provided.
  • the layer structure thus obtained is then laminated by means of a laminating adhesive 58 onto a second PET film 60, which is provided with a machine-readable security feature in the form of transparent magnetic features 62.
  • the security thread is coated on both sides with heat sealing lacquer 64.
  • Transparent magnetic features are eg from the EP 1 497 141 B1 known.
  • the micromirrors can be embodied in a multiplicity of configurations in order to reflect the incident light to varying degrees into different spatial regions (as in the US Pat FIG. 5 of the WO 2007/079851 A1 ).
  • the light-reflecting layer structure (with the reference number 45 in the FIG. 3 and reference number 56 in the FIG. 4 ) contains a Cr layer as an absorber 451, a SiO 2 layer as a dielectric 452, an Al layer as a reflector 453, a black resist 454, and a color-tilting liquid crystal layer 455.
  • the color-tilting liquid crystal layer 455 is based on a polymer liquid crystal material such as eg from the GB 2 386 584 A is known.
  • FIG. 6c shows an alternative embodiment of the in the FIGS. 3 and 4 shown security element in which a recess in the form of a pattern or in the form of characters within the formed by the thin film system "absorber (451) dielectric (452) reflector (453)" color-shifting layer is present.
  • the color-tilting liquid crystal layer 455 is schematically illustrated in the form of a solid line "suspended" in the region of the recess (this indicates that the liquid-crystal layer 455 is obtainable over the entire surface by means of a coating method).
  • Figures 6a and 6b show the individual steps in the production of the in the FIG. 6c shown layer structure.
  • the embossing lacquer 44 has the Cr absorber 451, the dielectric SiO 2 layer 452, and the Al reflector 453, each of which is obtainable by vapor deposition. On through the layers 451, 452 and 453 formed color-shifting thin-film element, a black resist coating 454 is partially printed.
  • a demetallization step is carried out in which the areas of the color-shifting thin-film element (451, 452, 453) not protected by resist varnish 454 are washed off, for example by means of etching solution.
  • the color-tilting liquid-crystal layer 455 is applied over the whole area by a coating process.
  • the Indian FIG. 6c shown layer structure has only in the areas outside of the recess on color shift effects.
  • Fig. 7 shows a further, alternative embodiment of a security element with a recess within the color-shifting layer, wherein the absorber layer 451 contained in the color-shifting layer additionally has recesses 456.
  • the recesses 456 can be produced, for example, by a washing method, an etching method or by means of laser radiation.
  • the recesses 456 can be produced after the application of all layers by means of actinic radiation, for example by means of a suitable laser.
  • the notches 456 may be used to generate additional information, such as characters or patterns.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen, mit einem transparenten Träger und einem auf dem Träger angeordneten Schichtaufbau, der ausgehend vom Träger eine transparente Prägelackschicht mit einer eingeprägten Reliefstruktur, eine farbkippende Schicht, einen dunklen Resistlack und eine farbkippende Flüssigkristallschicht aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Sicherheitselements und einen Datenträger mit einem solchen Sicherheitselement.
  • 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. 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.
  • In diesem Zusammenhang ist bekannt, Sicherheitselemente mit mehrschichtigen Dünnschichtelementen einzusetzen, deren Farbeindruck sich für den Betrachter mit dem Betrachtungswinkel ändert (im Folgenden als Farbkippeffekt bezeichnet). Der Farbkippeffekt beruht bei solchen Dünnschichtelementen auf betrachtungswinkelabhängigen Interferenzeffekten durch Mehrfachreflexionen in den verschiedenen Teilschichten des Elements. Der Wegunterschied des an den verschiedenen Schichten reflektierten Lichts hängt einerseits von der optischen Dicke einer dielektrischen Abstandsschicht ab, die den Abstand zwischen einer semitransparenten Absorberschicht und einer Reflexionsschicht festlegt, und variiert andererseits mit dem jeweiligen Betrachtungswinkel. Da der Wegunterschied in der Größenordnung der Wellenlänge des sichtbaren Lichts liegt, ergibt sich aufgrund von Auslöschung und Verstärkung bestimmter Wellenlängen ein winkelabhängiger Farbeindruck für den Betrachter. Durch eine geeignete Wahl von Material und Dicke der dielektrischen Abstandsschicht können eine Vielzahl unterschiedlicher Farbkippeffekte gestaltet werden.
  • Das Dokument WO 03/053713 A1 offenbart ein Sicherheitselement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art mit hoher Fälschungssicherheit und attraktivem visuellen Erscheinungsbild anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
    • Zusammenfassung der Erfindung
    1. 1. (Erster Aspekt der Erfindung) Optisch variables Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen, mit einem transparenten Träger und einem auf dem Träger angeordneten Schichtaufbau, der ausgehend vom Träger in der Reihenfolge die folgenden Schichten aufweist:
      • eine transparente Prägelackschicht mit einer eingeprägten Reliefstruktur;
      • eine farbkippende Schicht;
      • einen dunklen Resistlack; und
      • eine farbkippende Flüssigkristallschicht.
    2. 2. (Bevorzugte Ausgestaltung) Sicherheitselement nach Absatz 1, wobei die in die Prägelackschicht eingeprägte Reliefstruktur eine reflektierende Mikrostruktur in Form eines Mosaiks aus einer Vielzahl reflektierender Mosaikelemente ist, die durch die Parameter Größe, Umrissform, Reliefform, Reflexionsvermögen und räumliche Ausrichtung charakterisierbar sind und die ein vorbestimmtes Motiv bilden, indem verschiedene Gruppen von Mosaikelementen mit unterschiedlichen charakteristischen Parametern einfallendes Licht in unterschiedliche Raumbereiche reflektieren, wobei die Mosaikelemente eine laterale Abmessung 1 unterhalb der Auflösungsgrenze des Auges aufweisen.
    3. 3. (Bevorzugte Ausgestaltung) Sicherheitselement nach Absatz 2, wobei bei Betrachtung des Sicherheitselements von der Seite des transparenten Trägers her, die dem auf dem transparenten Träger angeordneten Schichtaufbau gegenüberliegt, die Mosaikelemente als Reflexionsschicht die farbkippende Schicht aufweisen.
    4. 4. (Bevorzugte Ausgestaltung) Sicherheitselement nach Absatz 3, wobei die farbkippende Schicht ein Dünnschichtsystem ist, aufweisend einen Absorber, ein Dielektrikum und einen Reflektor, die in der Reihenfolge auf der Prägelackschicht angeordnet sind.
    5. 5. (Bevorzugte Ausgestaltung) Sicherheitselement nach einem der Absätze 2 bis 4, wobei bei Betrachtung des Sicherheitselements von der dem auf dem transparenten Träger angeordneten Schichtaufbau zugewandten Seite her die Mosaikelemente als Reflexionsschicht die farbkippende Flüssigkristallschicht aufweisen.
    6. 6. (Bevorzugte Ausgestaltung) Sicherheitselement nach einem der Absätze 1 bis 5, wobei registergenau zueinander angeordnete Aussparungen in der farbkippenden Schicht und im dunklen Resistlack, und optional in der farbkippenden Flüssigkristallschicht, vorhanden sind.
    7. 7. (Zweiter Aspekt der Erfindung) Verfahren zum Herstellen eines optisch variablen Sicherheitselements zur Absicherung von Wertgegenständen gemäß einem der Absätze 1 bis 6, umfassend
      • a) das Bereitstellen eines transparenten Trägers, der eine transparente Prägelackschicht mit einer eingeprägten Reliefstruktur aufweist;
      • b) das Aufbringen einer farbkippenden Schicht auf die Prägelackschicht;
      • c) das Bedrucken der farbkippenden Schicht mit einem dunklen Resistlack;
      • e) das Aufbringen einer farbkippenden Flüssigkristallschicht auf den dunklen Resistlack.
    8. 8. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Absatz 7, wobei der dunkle Resistlack im Schritt c) bereichsweise auf die farbkippende Schicht aufgedruckt wird und zwischen den Schritten c) und e) der folgende Schritt d) durchgeführt wird:
      • d) Entfernen der farbkippenden Schicht in den Bereichen, in denen die farbkippende Schicht nicht mit dunklem Resistlack versehen ist, durch Auswaschen mittels eines Ätzmittels, mittels eines Waschverfahrens oder mittels Laserstrahlung. Als Ätzmittel kann insbesondere ein Lösungsmittel eingesetzt werden.
      Insbesondere kann in dem Fall, dass die farbkippende Schicht ein Dünnschichtsystem ist, aufweisend einen Absorber, ein Dielektrikum und einen Reflektor, die in der Reihenfolge auf der Prägelackschicht angeordnet sind, im Schritt d) so vorgegangen werden, dass in den Bereichen, in denen die farbkippende Schicht nicht mit dunklem Resistlack versehen ist, jede der drei Schichten Absorber/Dielektrikum/Reflektor entfernt wird. Alternativ kann lediglich eine Schicht entfernt werden, z.B. lediglich die Absorber-Schicht. Das Entfernen der Absorber-Schicht kann z.B. mittels eines Waschverfahrens, mittels eines Ätzverfahrens oder mittels Laserstrahlung erfolgen.
    9. 9. (Dritter Aspekt der Erfindung) Datenträger mit einem Sicherheitselement nach einem der Absätze 1 bis 6.
    10. 10. (Bevorzugte Ausgestaltung) Datenträger nach Absatz 9, wobei das Sicherheitselement in einem transparenten Fensterbereich des Datenträgers angeordnet ist.
    11. 11. (Bevorzugte Ausgestaltung) Datenträger nach Absatz 9 oder 10, wobei der Datenträger ein Wertdokument, wie etwa eine Banknote, insbesondere eine Papierbanknote, Polymerbanknote oder Folienverbundbanknote, oder Ausweiskarte oder Passdatenseite ist.
    Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Gemäß der Erfindung enthält ein gattungsgemäßes optisch variables Sicherheitselement eine transparente Prägelackschicht mit einer eingeprägten Reliefstruktur. Es wird bevorzugt, dass die in die Prägelackschicht eingeprägte Reliefstruktur eine reflektierende Mikrostruktur in Form eines Mosaiks aus einer Vielzahl (insbesondere achromatisch) reflektierender Mosaikelemente ist, wobei die Mosaikelemente durch die Parameter Größe, Umrissform, Reliefform, Reflexionsvermögen und räumliche Ausrichtung charakterisiert sind. Optisch variable Sicherheitselemente mit einer solchen Mikrostruktur sind aus der WO 2007/079851 A1 und aus der WO 2011/066991 A2 bekannt.
  • Anstelle der Formulierung "Mikrostruktur in Form eines Mosaiks aus einer Vielzahl (insbesondere achromatisch) reflektierender Mosaikelemente" wird nachstehend auch der Begriff "Mikrospiegel" verwendet.
  • Ein mikrospiegelbasiertes Sicherheitselement, das mit einer farbkippenden Schicht (wie z.B. einem sogenannten metallischen "ColourShift"-Aufbau) versehen ist, ermöglicht beim Kippen des mit dem Sicherheitselement ausgestatteten Wertdokuments eine dynamische Reflexion mit eindeutigem Farbwechsel. Das Sicherheitselement lässt sich zudem mit zusätzlichen Funktionalitäten ausstatten, wie z.B. mit demetallisierten Textelementen und/oder Bildelementen (wie z.B. die Bezeichnung der jeweiligen Denomination der Banknote) oder mit magnetischer Codierung.
  • Das erfindungsgemäße optisch variable Sicherheitselement bietet dem Betrachter sowohl in vorderseitiger Draufsicht, als auch in rückseitiger Draufsicht auf das Sicherheitselement beim Kippen des mit dem Sicherheitselement ausgestatteten Wertdokuments einen (insbesondere unterschiedlichen) Farbkippeffekt. Bei vorderseitiger Draufsicht auf das Sicherheitselement nimmt der Betrachter die auf dunklem Resistlack aufgebrachte farbkippende Flüssigkristallschicht wahr. Bei rückseitiger Draufsicht nimmt der Betrachter die unterhalb des dunklen Resistlacks vorliegende farbkippende Schicht wahr. Mit "Vorderseite" wird hierbei die durch die Prägelackschicht gebildete Seite des Sicherheitselement-Trägers gemeint. Mit "Rückseite" wird hierbei die durch die der Prägelackschicht gegenüberliegende Seite des Sicherheitselement-Trägers bezeichnet.
  • Sowohl die farbkippende Flüssigkristallschicht, als auch die farbkippende Schicht dienen als Reflexionsschichten für die Mosaikelemente. Als die farbkippende Schicht kommen insbesondere Dünnschichtsysteme mit Farbkippeffekt oder Schichten aus flüssigkristallinem Material, insbesondere aus cholesterischem flüssigkristallinem Material, in Betracht.
  • Die farbkippende Schicht kann insbesondere als Dünnschichtsystem bzw. Dünnfilm-Interferenzbeschichtung ausgebildet sein. Dabei kann z.B. eine Schichtfolge Metallschicht - dielektrische Schicht - Metallschicht oder eine Schichtfolge aus mindestens drei dielektrischen Schichten, wobei die Brechzahl der mittleren Schicht geringer ist als die Brechzahl der beiden anderen Schichten, verwirklicht werden. Als dielektrisches Material kann z.B. ZnS, SiO2, TiO2, MgF2 oder Nitrocellulose verwendet werden. Die farbkippende Schicht kann auch als Interferenzfilter, dünne semitransparente Metallschicht mit selektiver Transmission durch Plasmaresonanzeffekte, Nanopartikel, etc. ausgebildet sein. Die farbkippende Schicht kann insbesondere auch als Flüssigkristallschicht, diffraktive Reliefstruktur oder Sub-Wellenlängengitter realisiert sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung liegt die farbkippende Schicht in Form eines Dünnschichtsystems mit einem Aufbau Absorber, Dielektrikum, Reflektor (in dieser Reihenfolge auf der Prägelackschicht ausgebildet) vor. Das Dünnschichtsystem kann z.B. die Schichtenfolge Cr (Absorber)/SiO2 (Dielektrikum)/Al (Reflektor) aufweisen.
  • Die auf dunklem Resistlack aufgebrachte farbkippende Flüssigkristallschicht basiert insbesondere auf cholesterischem flüssigkristallinen Material. Farbkippende Flüssigkristallschichten sind z.B. aus der GB 2 386 584 A bekannt. Polymere flüssigkristalline Schichten können z.B. drucktechnisch oder durch Beschichtungs- oder Laminierverfahren erzeugt werden.
  • Der dunkle Resistlack kann insbesondere einen Farbstoff oder ein Pigment enthalten. Ein schwarzer Resistlack wird bevorzugt. Unter dem Begriff "dunkler Resistlack" kann allgemein jede dunkle, insbesondere schwarze Farbe verstanden werden. Der dunkle Resistlack ist bevorzugt resistent gegenüber einem Ätzmittel, z.B. einer Ätzlösung.
  • Die Mosaikelemente bilden ein vorbestimmtes Motiv, indem verschiedene Gruppen von Mosaikelementen mit unterschiedlichen charakteristischen Parametern einfallendes Licht in unterschiedliche Raumbereiche reflektieren. Darüber hinaus weisen die Mosaikelemente eine laterale Abmessung unterhalb der Auflösungsgrenze des Auges auf.
  • Bevorzugt weisen die Mosaikelemente eine laterale Abmessung von weniger als 100 µm, insbesondere bevorzugt weniger als 30 µm auf. Derart kleine Mosaikelemente lassen sich aufgrund der mit der geringen Größe verbundenen geringen Profiltiefe einerseits in etablierter Folientechnologie herstellen, andererseits erschafft die geringe Elementgröße eine Vielzahl an möglichen Anordnungen für die Mosaikelemente, wie nachfolgend zusammen mit den jeweils verbundenen Vorteilen genauer geschildert.
  • Die Mosaikelemente weisen vorteilhaft eine laterale Abmessung von mehr als 3 µm, vorzugsweise von mehr als 5 µm auf. Durch diese Abmessungen ist sichergestellt, dass wellenlängenabhängige Lichtbeugungseffekte zu vernachlässigen sind und dass das einfallende Licht von den Mosaikelementen ohne störende Farbeffekte achromatisch reflektiert wird.
  • Zweckmäßig weisen die Mosaikelemente eine quadratische, rechteckige, runde, ovale, wabenförmige oder polygonal begrenzte Umrissform auf. Die lateralen Abmessungen der Mosaikelemente betragen mit Vorteil in keiner Richtung mehr als das Fünffache der Abmessung in einer der anderen Richtungen.
  • In einer vorteilhaften Erfindungsvariante weisen die Mosaikelemente eine einfache Reliefform mit genau einer gegen die Oberfläche des Sicherheitselements geneigten Reflexionsfläche auf. Der Neigungswinkel der Reflexionsfläche der Mosaikelemente beträgt dabei zweckmäßig weniger als 90°, bevorzugt weniger als etwa 45°. Die Reflexionsfläche der Mosaikelemente kann flach oder auch konkav oder konvex gewölbt sein.
  • In anderen ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvarianten weisen die Mosaikelemente Reliefformen mit zwei oder mehr in verschiedene Richtungen gegen die Oberfläche des Sicherheitselements geneigten Reflexionsflächen auf. Insbesondere können die Mosaikelemente eine Dachstruktur oder eine mehrseitige pyramidale Struktur aufweisen. Auch bei dieser Variante beträgt der Neigungswinkel der Reflexionsflächen der Mosaikelemente zweckmäßig weniger als 90°, vorzugsweise weniger als etwa 45°, und die Reflexionsflächen der Mosaikelemente können sowohl flach als auch konkav oder konvex gewölbt sein.
  • In einer weiteren vorteilhaften Erfindungsvariante weisen die Mosaikelemente bereichsweise eine einfache Reliefform mit einer mittleren, gegen die Oberfläche des Sicherheitselements geneigten Reflexionsfläche auf (die sogenannte mittlere Orientierung). Die Neigungswinkel der Reflexionsfläche der Mosaikelemente weisen eine im Wesentlichen zufällige Variation um bereichsweise vorgegebene unterschiedliche mittlere Orientierungen auf. Auf diese Weise ergibt sich ein Glitzereffekt, der dem Erscheinungsbild magnetisch ausgerichteter Pigmente optisch variabler Sicherheitsfarben praktisch gleicht. Hierzu wird die mittlere Orientierung der Reflexionsflächen (bzw. Facetten) unterschiedlicher Mosaikelemente (bzw. Pixel) analog zur mittleren Orientierung der Pigmente gewählt. Der Glitzereffekt solcher Farben beruht darauf, dass die einzelnen Pigmente nicht exakt in eine vorgegebene Richtung reflektieren, sondern dass eine gewisse zufällige Variation der Reflexionsrichtungen vorliegt. Optisch variable Sicherheitselemente mit einer solchen Mikrostruktur sind aus der WO 2011/066991 A2 bekannt. Vorzugsweise beträgt die durch die Variation der Orientierungen der Facetten unterschiedlicher Pixel vorgegebene Variation der Reflexionsrichtungen mindestens etwa 1°, bevorzugt mindestens etwa 3°, besonders bevorzugt mindestens etwa 10°.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Erfindungsvariante bilden Mosaikelemente Retroreflektoren, also mehrfach reflektierende Strukturen, die aus einem gewissen Winkelbereich einfallendes Licht in die Einfallsrichtung zurückreflektieren. Insbesondere weisen die Mosaikelemente dabei eine Würfeleckstruktur mit einer Reliefform aus drei im Wesentlichen aufeinander senkrecht stehenden und einander zugewandten Reflexionsflächen auf. Die drei Reflexionsflächen definieren eine optische Achse, die für eine Würfeleckstruktur durch die Raumdiagonale des zugehörigen Würfels gegeben ist. Die so definierte optische Achse zeigt vorzugsweise für jedes Mosaikelement in eine vorgewählte Richtung, so dass ein oder mehrere Bildmotive dargestellt werden können, wie weiter unten genauer beschrieben.
  • Das Mosaik selbst stellt bevorzugt ein Rasterbild aus einer Mehrzahl von Bildpunkten dar, wobei jeder Bildpunkt durch ein oder mehrere achromatisch reflektierende Mosaikelemente gebildet ist. Die Helligkeit der Bildpunkte des Rasterbilds kann dabei durch einen oder mehrere der Parameter Größe, Umrissform, Reliefform, Reflexionsvermögen und räumliche Ausrichtung der Mosaikelemente des jeweiligen Bildpunkts bestimmt sein, oder auch durch die Anzahl der Mosaikelemente mit bestimmten charakteristischen Parametern in dem jeweiligen Bildpunkt.
  • Bei einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Sicherheitselements ist in der Anordnung der Mosaikelemente innerhalb eines Bildpunktes eine weitere Information codiert.
  • Erfindungsgemäß kann das Mosaik des Sicherheitselements auch zwei oder mehr unterschiedliche Bildmotive in unterschiedliche Raumbereiche reflektieren, so dass für den Betrachter bei entsprechender Bewegung des Sicherheitselements ein Kipp- oder Bewegungsbild entsteht. In einer anderen Gestaltung kann das Mosaik auch eine sich vergrößernde oder verkleinernde Umrisslinie eines Bildmotivs in unterschiedliche Raumbereiche reflektieren, so dass für den Betrachter bei entsprechender Bewegung des Sicherheitselements ein Pumpbild entsteht. Reflektiert das Mosaik zumindest zwei Ansichten eines Bildmotivs in unterschiedliche Raumbereiche, so entsteht für den Betrachter in einem vorgewählten Betrachtungsabstand ein Stereobild des Bildmotivs.
  • In allen beschriebenen Gestaltungen können die Parameter Größe, Umrissform, Reliefform, Reflexionsvermögen und räumliche Ausrichtung der Mosaikelemente so gewählt sein, dass eines oder alle der Motivbilder für den Betrachter bei ebener Ausrichtung des Sicherheitselements sichtbar sind. Diese Parameter können alternativ oder zusätzlich auch so gewählt sein, dass eines oder alle der Motivbilder für den Betrachter erst bei einer vorgewählten Verformung des Sicherheitselements erscheinen.
  • Neben den Ausführungsformen, bei denen der Betrachter das Sicherheitselement selbst betrachtet, kommen auch Gestaltungen infrage, bei denen die Parameter Größe, Umrissform, Reliefform, Reflexionsvermögen und räumliche Ausrichtung der Mosaikelemente so gewählt sind, dass das Sicherheitselement eines oder alle der Motivbilder bei vorgewählter Beleuchtung auf eine Auffangfläche vorgewählter Geometrie projiziert.
  • Die erfindungsgemäßen Sicherheitselemente können mit weiteren Sicherheitsmerkmalen kombiniert sein. Beispielsweise kann ein Sicherheitselement zusätzlich Informationen in Form von Mustern, Zeichen oder Codierungen aufweisen, die durch nichtreflektierende Bereiche innerhalb des Mosaiks gebildet sind. Auch können die achromatisch reflektierenden Mikrostrukturen mit holographischen oder hologrammähnlichen Beugungsstrukturen kombiniert, oder mit eingearbeiteten magnetischen Stoffen, mit eingearbeiteten phosphoreszierenden, fluoreszierenden oder sonstigen lumineszierenden Stoffen, mit gezielt eingestellter Leitfähigkeit, insbesondere durch eine gezielt eingestellte Dicke einer metallischen Reflexionsschicht, mit Farbkippeffekten oder gefärbtem Prägelack und dergleichen versehen sein.
  • Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements der beschriebenen Art, bei dem das Oberflächenprofil der Mikrostruktur in eine Lackschicht geprägt wird, und die geprägte Lackschicht mit einer farbkippenden Schicht, einem dunklen Resistlack und einer farbkippenden Flüssigkristallschicht beschichtet wird. Das Oberflächenprofil wird dabei bevorzugt in eine UV-härtbare Lackschicht geprägt und die Lackschicht nach der Prägung ausgehärtet.
  • Das erfindungsgemäße Oberflächenprofil der Mikrostruktur kann grundsätzlich in alle bekannten Materialien eingebracht werden, die dem Prägeverfahren zugänglich sind. Neben den bereits erwähnten und bevorzugten UV-härtbaren Lacken können deshalb z. B. auch thermoplastische Prägelacke Verwendung finden. Als thermoplastische Prägelacke kommen z. B. thermoplastische Kunststoffmaterialien in Betracht, in die mittels eines geeigneten Prägewerkzeugs unter Einwirken von Wärme das erfindungsgemäße Oberflächenprofil eingeprägt wird. Sehr verbreitet sind z. B. thermoplastische Kunststoffe, die mittels einer Nickelmatrize als Prägewerkzeug bei einer Temperatur von ca. 130 °C mit der erfindungsgemäßen Mikrostruktur versehen werden.
  • Die Erfindung umfasst weiter einen Datenträger, insbesondere ein Wertdokument, wie eine Banknote, eine Ausweiskarte oder dergleichen, der mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art ausgestattet ist.
  • Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem eingebetteten Sicherheitsfaden und einem aufgeklebten Sicherheitselement,
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Prinzips erfindungsgemäßer Sicherheitselemente;
    Fig. 3
    den Schichtaufbau einer erfindungsgemäßen Sicherheitsfolie vor dem Applizieren auf ein Substrat,
    Fig. 4
    den Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Sicherheitsfadens im Querschnitt,
    Fig. 5
    den in der Figur 3 gezeigten Bereich "B" in Vergrößerung, um die farbkippende Schicht, den dunklen Resistlack und die farbkippende Flüssigkristallschicht zu veranschaulichen;
    Fig. 6
    eine alternative Ausführungsform eines Sicherheitselements mit einer Aussparung innerhalb der farbkippenden Schicht (siehe Figur 6c) und ein Herstellungsverfahren (siehe Figuren 6a und 6b);
    Fig. 7
    eine weitere, alternative Ausführungsform eines Sicherheitselements mit einer Aussparung innerhalb der farbkippenden Schicht, wobei die in der farbkippenden Schicht enthaltene Absorberschicht zusätzlich Aussparungen aufweist.
  • Die Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote erläutert. Fig. 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die mit zwei Sicherheitselementen 12 und 16 mit achromatisch reflektierenden Mikrostrukturen jeweils nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattet ist. Das erste Sicherheitselement stellt dabei einen Sicherheitsfaden 12 in Form eines sogenannten "Pendelfadens" dar. Der Pendelfaden 12 hat Fensterbereiche 14, die auf der Vorderseite der Banknote 10 an der Oberfläche hervortreten. Darüber hinaus hat der Pendelfaden 12 Fensterbereiche 18 (gestrichelt dargestellt), die auf der Rückseite der Banknote 10 an der Oberfläche hervortreten. Die Fensterbereiche auf beiden Seiten können dabei bezogen auf Vorder- bzw. Rückseite versetzt oder teilweise überlappend oder gänzlich überlappend ausgeführt sein.
  • Das zweite Sicherheitselement ist durch ein in einem Fensterbereich der Banknote 10 aufgeklebtes Sicherheitselement 16 beliebiger Form gebildet.
  • Die Banknote 10 kann z.B. auf einem transparenten Kunststoff-Substrat basieren, wobei die Banknote im Bereich des applizierten Sicherheitselements 16 weder auf der Vorderseite, noch auf der Rückseite eine Druckfarbe aufweist, sodass der Bereich für den Betrachter als transparenter Fensterbereich erkennbar ist. Das in dem transparenten Fensterbereich applizierte Sicherheitselement 16 kann auf diese Weise ein Durchsichtssicherheitselement bilden, das für den Betrachter bei Betrachtung im Auflicht von der Vorderseite, bei Betrachtung im Auflicht von der Rückseite, und bei Betrachtung im Durchlicht jeweils ein unterschiedliches Motiv bereitstellt.
  • Die Banknote 10 kann alternativ auf einem Folie/Papier/Folie-Verbundsubstrat beruhen, wobei die zentrale Papierschicht im Bereich des applizierten Sicherheitselements 16 eine (insbesondere mit transparentem Klebstoff oder Füllstoff gefüllte) Aussparung aufweist. Folie/Papier/Folie-Verbundsubstrate sind aus der WO 2004/028825 A2 bekannt.
  • Gemäß einer weiteren Alternative beruht die Banknote 10 auf einem Papier/Folie/Papier-Verbundsubstrat, wobei die äußeren Papierschichten im Bereich des applizierten Sicherheitselements 16 jeweils eine Aussparung aufweisen (siehe z.B. die WO 2006/066431 A1 ).
  • Gemäß einer weiteren Alternative beruht die Banknote 10 auf einem Papiersubstrat, das im Bereich des applizierten Sicherheitselements 16 eine durchgehende Aussparung aufweist. Die durchgehende Aussparung wird auf zumindest einer Seite des Papiersubstrats vom applizierten Sicherheitselement 16 abgedeckt (siehe z.B. die WO 2011/015622 A1 ).
  • Das Prinzip erfindungsgemäßer Sicherheitselemente wird nun mit Bezug auf die schematische Darstellung der Fig. 2 erläutert. Das Sicherheitselement 20 enthält ein Rasterbild 22 aus einer Mehrzahl von Bildpunkten 24, wobei jeder Bildpunkt 24 eine Mehrzahl achromatisch reflektierender Mikrospiegel 26-1, 26-2 enthält, wie für zwei der Bildpunkte 24 in Fig. 2 angedeutet. Die Mikrospiegel sind durch die Parameter Größe, Umrissform, Reliefform, Reflexionsvermögen und räumliche Ausrichtung charakterisiert und reflektieren einfallendes Licht 28 entsprechend den Vorgaben dieses Parametersatzes jeweils in einen bestimmten Raumbereich 30.
  • Beispielsweise weisen die Mikrospiegel 26-1 und 26-2 der Fig. 2 jeweils eine quadratische Grundfläche A, mithin eine quadratische Umrissform, und eine laterale Ausdehnung von 15 x 15 µm2 auf. Die Mikrospiegel haben darüber hinaus eine einfache Reliefform mit einer einzigen, flachen Reflexionsfläche 32, die einen bestimmten Neigungswinkel α mit der Oberfläche des Sicherheitselements einschließt.
  • In ersten Bildpunkten liegen dabei Mikrospiegel 26-1 einer ersten Art vor, bei denen die Reflexionsfläche 32 einen Neigungswinkel von α = 30° zur Oberfläche des Sicherheitselements aufweist. Bei einer lateralen Ausdehnung von 1 = 15 µm ergibt sich bei diesem Neigungswinkel eine Strukturhöhe h von h = 1*tan(α) = 8,7 µm für die Mikrospiegel 26-1. In zweiten Bildpunkten liegen Mikrospiegel 26-2 einer zweiten Art vor, deren Reflexionsfläche 32 nicht gegen die Oberfläche des Sicherheitselements geneigt ist (ausgedrückt durch Neigungswinkel α = 0°).
  • Wird das Sicherheitselement 20 nun aus der Raumrichtung betrachtet, in die die ersten Mikrospiegel 26-1 reflektieren, so erscheinen die Bildpunkte mit den ersten Mikrospiegeln 26-1 hell, die Bildpunkte mit den zweiten Mikrospiegeln 26-2 dagegen dunkel, so dass entsprechend der Anordnung der Bildpunkte 24 ein "schwarz-weißes" Rasterbild mit dem gewünschten Bildinhalt entsteht.
  • Bei den gewählten Abmessungen der Mikrospiegel 26-1, 26-2 ist einerseits sichergestellt, dass die Mikrospiegel so klein sind, dass sie vom bloßen Auge nicht aufgelöst werden können, dass somit jeder Bildpunkt 24 für den Betrachter als einheitliche Fläche erscheint. Andererseits sind die Mikrospiegel so groß, dass wellenlängenabhängige Lichtbeugungseffekte zu vernachlässigen sind. Das einfallende Licht wird daher von den Mikrospiegeln 26-1, 26-2 ohne störende Farbeffekte achromatisch reflektiert.
  • Die Bildpunkte der Rasterbilder sind im einfachsten Fall mit jeweils gleichartigen Mikrospiegeln gefüllt. Beispielsweise können die Rasterpunkte jeweils eine Größe von 100 µm x 100 µm aufweisen und 100 Mikrospiegel mit einer Grundfläche von 10 µm x 10 µm enthalten. "Dunkle" Bildpunkte können auch durch eine zufällige Ausrichtung der einzelnen Mikrospiegel in diesem Bildpunkt erreicht werden, da dadurch weniger Licht in die von anderen Bildpunkten bevorzugten Raumrichtungen gelenkt wird.
  • Die Herstellung von Sicherheitselementen mit Oberflächenprofilen, die derartige Mikrospiegel enthalten, stellt hohe Anforderungen an den Produktionsprozess. Fig. 3 zeigt zur Erläuterung den Schichtaufbau einer erfindungsgemäßen Sicherheitsfolie 40 mit einer achromatisch reflektierenden Mikrospiegelstruktur vor dem Applizieren auf ein Substrat.
  • Zur Herstellung der Sicherheitsfolie 40 wird eine lichtempfindliche UV-Lackschicht 44 homogen auf eine Trägerfolie 42 aufgebracht und in der Form des gewünschten Oberflächenreliefs geprägt. Anschließend wird die geprägte Lackschicht durch Bestrahlung mit UV-Licht gehärtet und ein lichtreflektierender Schichtaufbau 45 (der nachstehend im Zusammenhang mit der Figur 5 ausführlich beschrieben wird) aufgebracht. Sofern ein thermoplastisches Material anstelle der UV-Lackschicht 44 eingesetzt wird, wird das Oberflächenrelief bei einer erhöhten Temperatur, z. B. 130 °C, in dem Thermoplasten abgeformt und das thermoplastische Material nach dem Aushärten mit dem lichtreflektierenden Schichtaufbau 45 versehen.
  • Die fertige Struktur wird dann über eine Klebeschicht 48 auf ein in Fig. 3 nicht dargestelltes Substrat appliziert. Das Substrat kann z.B. ein Wertdokumentsubstrat, insbesondere ein Sicherheitspapier, sein. In einem optionalen Schritt kann die Trägerfolie 42 anschließend entfernt werden. Der spiegelnde Schichtaufbau 45 wird durch den UV-Lack 44 abgedeckt, was dem Schutz der geprägten Oberflächenstruktur vor Abformung und unerwünschter Vervielfältigung dient. Darüber hinaus führt der im Vergleich zur umgebenden Luft höhere Brechungsindex der Lackschicht dazu, dass der für eine bestimmte Ablenkung des einfallenden Lichts erforderliche Neigungswinkel α geringer als bei unbedeckten Spiegelflächen gewählt werden kann. Daher kann auch die Profilhöhe h kleiner gewählt werden, was den Herstellungsprozess erleichtert.
  • Wie aus Fig. 3 zu erkennen, enthält das dort gezeigte Oberflächenrelief zwei Arten von Mikrospiegeln 46 mit gleichem Neigungswinkel α, aber unterschiedlicher räumlicher Orientierung. Bei senkrechter Betrachtung des Sicherheitselements und bei geeigneter Beleuchtung erscheinen beide Mikrospiegelarten beispielsweise gleich hell. Kippt der Betrachter das Sicherheitselement nach rechts oder links, so tritt das von den Mikrospiegeln 46 gebildete Bildmotiv einmal in Positivdarstellung und einmal in Negativdarstellung hervor.
  • Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 zeigt den Schichtaufbau eines Sicherheitsfadens 50 mit einer achromatisch reflektierenden Mikrospiegelstruktur. Zur Herstellung des Sicherheitsfadens 50 wird eine UV-Lackschicht 54 auf eine PET-Folie 52 aufgebracht, in Form des gewünschten Oberflächenreliefs geprägt, gehärtet und mit einem lichtreflektierenden Schichtaufbau 56 (der nachstehend im Zusammenhang mit der Figur 5 ausführlich beschrieben wird) versehen. Die so erhaltene Schichtstruktur wird dann mittels eines Kaschierklebers 58 auf eine zweite PET-Folie 60 aufkaschiert, die mit einem maschinenlesbaren Sicherheitsmerkmal in Form von transparenten magnetischen Merkmalen 62 ausgestattet ist. Abschließend wird der Sicherheitsfaden beiderseitig mit Heißsiegellack 64 beschichtet. Transparente magnetische Merkmale sind z.B. aus der EP 1 497 141 B1 bekannt.
  • Die Mikrospiegel können erfindungsgemäß in einer Vielzahl von Ausgestaltungen ausgebildet werden, um das einfallende Licht in unterschiedlichem Ausmaß in unterschiedliche Raumbereiche zu reflektieren (wie z.B. in der Figur 5 der WO 2007/079851 A1 ) gezeigt.
  • In der Figur 5 wird der in der Figur 3 gezeigte Bereich "B" in Vergrößerung dargestellt, um den lichtreflektierenden Schichtaufbau 45 zu veranschaulichen. Der lichtreflektierende Schichtaufbau (mit der Bezugsnummer 45 in der Figur 3 und der Bezugsnummer 56 in der Figur 4) enthält eine Cr-Schicht als Absorber 451, eine SiO2-Schicht als Dielektrikum 452, eine Al-Schicht als Reflektor 453, einen schwarzen Resistlack 454 und eine farbkippende Flüssigkristallschicht 455. Die farbkippende Flüssigkristallschicht 455 beruht auf polymerem, flüssigkristallinen Material, wie es z.B. aus der GB 2 386 584 A bekannt ist.
  • Bei Betrachtung der in der Figur 3 gezeigten Sicherheitsfolie 40 von der dem auf dem transparenten Träger 42 angeordneten Schichtaufbau 45 zugewandten Seite her nimmt der Betrachter die farbkippende Flüssigkristallschicht 455 wahr.
  • Bei Betrachtung der in der Figur 3 gezeigten Sicherheitsfolie 40 von der Seite des transparenten Trägers 42 her, die dem auf dem transparenten Träger 42 angeordneten Schichtaufbau 45 gegenüberliegt, nimmt der Betrachter die durch das Dünnschichtsystem "Absorber(451)-Dielektrikum(452)-Reflektor(453)" gebildete farbkippende Schicht wahr. Auf diese Weise wird für den Betrachter von beiden Seiten der Sicherheitsfolie 40 ein unterschiedlicher Farbkippeffekt sichtbar.
  • Bei Betrachtung der in der Figur 4 gezeigten Sicherheitsfadens 50 von der dem auf dem transparenten Träger 52 angeordneten Schichtaufbau 56 zugewandten Seite her nimmt der Betrachter die farbkippende Flüssigkristallschicht 455 wahr.
  • Bei Betrachtung des in der Figur 4 gezeigten Sicherheitsfadens 50 von der Seite des transparenten Trägers 52 her, die dem auf dem transparenten Träger 52 angeordneten Schichtaufbau 56 gegenüberliegt, nimmt der Betrachter die durch das Dünnschichtsystem "Absorber(451)-Dielektrikum(452)-Reflektor(453)" gebildete farbkippende Schicht wahr. Auf diese Weise wird für den Betrachter von beiden Seiten des Sicherheitsfadens 50 ein unterschiedlicher Farbkippeffekt sichtbar.
  • Figur 6c zeigt eine alternative Ausführungsform des in den Figuren 3 und 4 gezeigten Sicherheitselements, bei der eine Aussparung in Form eines Musters oder in Form von Zeichen innerhalb der durch das Dünnschichtsystem "Absorber(451)-Dielektrikum(452)-Reflektor(453)" gebildeten farbkippenden Schicht vorliegt. Die farbkippende Flüssigkristallschicht 455 ist schematisch vereinfacht in Form einer durchzogenen, im Bereich der Aussparung "schwebenden" Linie dargestellt (damit wird zum Ausdruck gebracht, dass die Flüssigkristallschicht 455 vollflächig mittels eines Beschichtungsverfahrens erhältlich ist).
  • Figuren 6a und 6b zeigen die einzelnen Schritte bei der Herstellung des in der Figur 6c gezeigten Schichtaufbaus.
  • Gemäß der Figur 6a weist der Prägelack 44 den Cr-Absorber 451, die dielektrische SiO2-Schicht 452 und den Al-Reflektor 453 auf, die jeweils mittels Aufdampfen erhältlich sind. Auf das durch die Schichten 451, 452 und 453 gebildete farbkippende Dünnschichtelement wird bereichsweise ein schwarzer Resistlack 454 gedruckt.
  • Gemäß der Figur 6b wird ein Demetallisierungsschritt durchgeführt, in dem die nicht durch Resistlack 454 geschützten Bereiche des farbkippenden Dünnschichtelements (451, 452, 453) abgewaschen werden, z.B. mittels Ätzlösung.
  • Gemäß der Figur 6c wird im letzten Schritt die farbkippende Flüssigkristallschicht 455 durch ein Beschichtungsverfahren vollflächig aufgebracht.
  • Der in der Figur 6c gezeigte Schichtaufbau weist lediglich in den Bereichen außerhalb der Aussparung Farbkippeffekte auf.
  • Fig. 7 zeigt eine weitere, alternative Ausführungsform eines Sicherheitselements mit einer Aussparung innerhalb der farbkippenden Schicht, wobei die in der farbkippenden Schicht enthaltene Absorberschicht 451 zusätzlich Aussparungen 456 aufweist. Die Aussparungen 456 können z.B. durch ein Waschverfahren, ein Ätzverfahren oder mittels Laserstrahlung erzeugt werden. Insbesondere können die Aussparungen 456 nach dem Aufbringen aller Schichten mittels aktinischer Strahlung, z.B. mittels eines geeigneten Lasers, erzeugt werden. Mithilfe der Aussparungen 456 können zusätzliche Informationen, z.B. Zeichen oder Muster, erzeugt werden.

Claims (11)

  1. Optisch variables Sicherheitselement (12, 20, 40, 50) zur Absicherung von Wertgegenständen (10), mit einem Schichtaufbau (45,56), der in Reihenfolge die folgenden Schichten aufweist:
    - eine transparente Prägelackschicht (44, 54) mit einer eingeprägten Reliefstruktur;
    - eine farbkippende Schicht (451, 452, 453);
    - einen dunklen Resistlack (454); und
    - eine Flüssigkristallschicht (455),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Schichtaufbau auf einem transparenten Träger (42,52) angeordnet ist, dass die Reihenfolge der Schichten ausgeht vom Träger, und dass die Flüssigkristallschicht farbkippend ist.
  2. Sicherheitselement (12, 20, 40, 50) nach Anspruch 1, wobei die in die Prägelackschicht (44, 54) eingeprägte Reliefstruktur eine reflektierende Mikrostruktur in Form eines Mosaiks (24) aus einer Vielzahl reflektierender Mosaikelemente (26-1, 26-2) ist, die durch die Parameter Größe, Umrissform, Reliefform, Reflexionsvermögen und räumliche Ausrichtung charakterisierbar sind und die ein vorbestimmtes Motiv bilden, indem verschiedene Gruppen von Mosaikelementen (26-1, 26-2) mit unterschiedlichen charakteristischen Parametern einfallendes Licht in unterschiedliche Raumbereiche reflektieren, wobei die Mosaikelemente (26-1, 26-2) eine laterale Abmessung 1 unterhalb der Auflösungsgrenze des Auges aufweisen.
  3. Sicherheitselement (12, 20, 40, 50) nach Anspruch 2, wobei bei Betrachtung des Sicherheitselements (12, 20, 40, 50) von der Seite des transparenten Trägers (42, 52) her, die dem auf dem transparenten Träger (42, 52) angeordneten Schichtaufbau (45, 56) gegenüberliegt, die Mosaikelemente (26-1, 26-2) als Reflexionsschicht die farbkippende Schicht (451, 452, 453) aufweisen.
  4. Sicherheitselement (12, 20, 40, 50) nach Anspruch 3, wobei die farbkippende Schicht (451, 452, 453) ein Dünnschichtsystem ist, aufweisend einen Absorber (451), ein Dielektrikum (452) und einen Reflektor (453), die in der Reihenfolge auf der Prägelackschicht (44, 54) angeordnet sind.
  5. Sicherheitselement (12, 20, 40, 50) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei bei Betrachtung des Sicherheitselements (12, 20, 40, 50) von der dem auf dem transparenten Träger (42, 52) angeordneten Schichtaufbau (45, 56) zugewandten Seite her die Mosaikelemente (26-1, 26-2) als Reflexionsschicht die farbkippende Flüssigkristallschicht (455) aufweisen.
  6. Sicherheitselement (12, 20, 40, 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei registergenau zueinander angeordnete Aussparungen in der farbkippenden Schicht (451, 452, 453) und im dunklen Resistlack (454), und optional in der farbkippenden Flüssigkristallschicht (455), vorhanden sind.
  7. Verfahren zum Herstellen eines optisch variablen Sicherheitselements (12, 20, 40, 50) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend
    a) das Bereitstellen eines transparenten Trägers (42, 52), der eine transparente Prägelackschicht (44, 54) mit einer eingeprägten Reliefstruktur aufweist;
    b) das Aufbringen einer farbkippenden Schicht (451, 452, 453) auf die Prägelackschicht (44, 54);
    c) das Bedrucken der farbkippenden Schicht (451, 452, 453) mit einem dunklen Resistlack (454);
    e) das Aufbringen einer farbkippenden Flüssigkristallschicht (455) auf den dunklen Resistlack (454).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der dunkle Resistlack (454) im Schritt c) bereichsweise auf die farbkippende Schicht (451, 452, 453) aufgedruckt wird und zwischen den Schritten c) und e) der folgende Schritt d) durchgeführt wird:
    d) Entfernen der farbkippenden Schicht (451, 452, 453) in den Bereichen, in denen die farbkippende Schicht (451, 452, 453) nicht mit dunklem Resistlack (454) versehen ist, durch Auswaschen mittels eines Ätzmittels, mittels eines Waschverfahrens oder mittels Laserstrahlung.
  9. Datenträger (10) mit einem Sicherheitselement (12, 20, 40, 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
  10. Datenträger (10) nach Anspruch 9, wobei das Sicherheitselement (12, 20, 40, 50) in einem transparenten Fensterbereich des Datenträgers (10) angeordnet ist.
  11. Datenträger (10) nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Datenträger (10) ein Wertdokument, wie etwa eine Banknote, insbesondere eine Papierbanknote, Polymerbanknote oder Folienverbundbanknote, oder eine Ausweiskarte oder Passdatenseite ist.
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