EP3284612A1 - Optically variable security element with a thin film element - Google Patents
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- EP3284612A1 EP3284612A1 EP17001368.4A EP17001368A EP3284612A1 EP 3284612 A1 EP3284612 A1 EP 3284612A1 EP 17001368 A EP17001368 A EP 17001368A EP 3284612 A1 EP3284612 A1 EP 3284612A1
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- security element
- dielectric spacer
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- 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, which is provided in a feature area with a thin-film element with a color shift effect, which has an interference layer structure with at least one printed dielectric spacer layer.
- the invention also relates to a method for producing such a security element and a correspondingly equipped data carrier.
- 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 thereby equipped with optically variable elements that give the viewer a different image impression under different viewing angles and, for example, show a different color or brightness impression and / or another graphic motif depending on the viewing angle.
- the thin-film elements include an ultrathin dielectric layer, which is typically disposed between an absorber layer and a reflective layer is. Due to the interference conditions, the thin-film elements essentially show only spectral colors as interference colors. Even in cases where two reflection maxima are in the visible spectral range, the wavelengths of these reflection maxima are in a physically predetermined distance or ratio and can not be set as desired.
- the production of the dielectric layer which is only a few hundred nanometers thin, represents the major technological challenge.
- the customary production of the thin dielectric layers by a vacuum vapor deposition process is a time-consuming and expensive process.
- there have been extensive attempts to use printed dielectric spacer layers Large area can be set by the choice of the printing cylinder and the solid of the paint a desired layer thickness.
- the layer thickness of the printed dielectric can be varied macroscopically, ie on a length scale of a few millimeters. By such a variation of the layer thickness but also the color impression can be changed only on a macroscopic length scale.
- the present invention seeks to provide a security element of the type mentioned with improved color representation, and in particular allows color changes in a confined space and the generation of mixed colors.
- the above-mentioned dissolution restrictions can be overcome since, by suitable printing, thickness variations of the dielectric spacer layer can be produced on a length scale, which are given by the dimensions of the embossed structure and can therefore lie in the micrometer range.
- the printed dielectric spacer layer has a greater layer thickness in the lower-lying planar surface sections than in the upper-lying planar surface sections.
- the relationship applies with particular advantage that, for two planar surface sections with a height difference ⁇ , the layer thickness of the dielectric spacer layer of the deeper surface section is greater by k * ⁇ than the layer thickness of the dielectric layer Distance layer of the higher-lying surface portion, where k is a shrinkage factor for the shrinkage of the dielectric spacer layer in drying, which is between 0.05 and 1.
- the embossed structure is formed, at least in a subregion, by a binary structure or a multilevel structure with n different height levels, where n is preferably between 3 and 8.
- flanks of the embossed structure are advantageously uncoated or are coated with a non-interference-capable layer structure.
- a reflection layer can be removed from the flanks or converted so that an interference-capable layer structure no longer arises on the flanks.
- the lateral dimensions of the flat surface portions are advantageously in at least one spatial direction below 150 microns, in particular between about 5 microns and about 100 microns.
- the lateral dimensions of the flat surface sections lie below the resolution limit of the human even in both lateral spatial directions Auges, preferably below 150 microns, in particular between about 5 microns and about 100 microns.
- the flat surface sections advantageously form elongated strips or rectangular pixel elements.
- the height differences between two flat surface sections are expediently between 50 nm and 5000 nm, preferably between 300 nm and 3000 nm.
- the layer thickness of the embossing lacquer layer is advantageously between 500 nm and 10 ⁇ m, preferably between 1500 nm and 6000 nm.
- the dielectric spacer layer is advantageously formed by a thixotropic lacquer, ie a lacquer whose viscosity is reduced by mechanical stress and increases again after the end of the stress with a certain time constant.
- the paint may contain additives which produce or enhance the thixotropic behavior or serve to adjust the time constant with which the viscosity increases again.
- Particularly suitable lacquers are nitrocellulose lacquers, for example the Senocell® product line from Weilburger, which already exhibit thixotropic behavior without additives.
- leveling additives which reduce the surface tension of the varnish can be used as additives.
- flow control additives examples include polyacrylate-based additives, such as Byk 361N from Byk Additives & Instruments, or also silicone surface additives, such as polyether-modified dimethylpolysiloxane or polyether-modified polydimethylsiloxane.
- the interference layer structure of the thin-film element may be a sequence of dielectric layers with different refractive index or may also be formed as a metallic / dielectric multilayer structure.
- the interference layer structure comprises a reflection layer, an absorber layer and an intermediate layer are particularly preferred comprising the reflective layer and the absorber layer disposed dielectric spacer layer.
- the layer order is arbitrary, so that both the reflection layer and the absorber layer can first be applied to the embossed structure.
- the layer thicknesses of the printed dielectric spacer layer are advantageously between 100 nm and 1000 nm, preferably between 300 nm and 600 nm. As described in more detail below, a thixotropic lacquer can first be applied in a higher layer thickness. The layer thicknesses mentioned result after drying and, if appropriate, shrinkage of the lacquer as layer thicknesses of the finished dielectric spacer layer.
- the different interference colors generated by the planar surface sections form at least one mixed color when viewing the feature region.
- colors which are obtained by mixing two or more primary colors are referred to as mixed colors or true colors.
- planar surface sections represent microimage elements in a microoptical representation arrangement, in particular a moiré magnification arrangement, or picture elements in a lenticular screen.
- the embossed structure can contain a subarea with four or more different height levels, in which the interference colors complement one another when viewed without aids to a non-colored, in particular silvery, appearance.
- the individual interference colors can be made visible, so that the subarea can be used as a security feature of higher level.
- the embossed structure may also include a portion of anti-reflection elements, such as moth-eye structures, in which the reflection is highly suppressed and therefore appears dark when viewed.
- the embossed structure may include a non-contact, flat portion in which a conventional interference layer structure is formed.
- the non-sensitive subregion may be combined with a binary or multilevel structure of the type described above, such that the non-sensitive subregion and the binary or multilevel structure under normal illumination, such as daylight, have the same color but different spectral composition.
- a light source of special spectral signature for example a fluorescent lamp or LED lamp, or when viewed through a color filter, the colors of the non-sensitive subregion or the binary or multilevel structure appear different due to their different spectral composition.
- the non-sensitive subregion and the region of the binary or multilevel structure can be arranged in particular in the form of patterns, characters or a coding and form a hidden security feature.
- a thixotropic lacquer is used for printing the dielectric spacer layer, which is optionally provided with additives.
- suitable coatings and additives are already mentioned above.
- the thixotropic paint is mechanically stressed, for example stirred, in an advantageous process procedure prior to printing.
- the thixotropic lacquer remains thin after the mechanical stress for a certain time and runs after printing as desired from the higher-lying surface sections in the lower-lying surface sections.
- the viscosity increases again with a certain time constant, which can be adjusted by the addition of additives in a wide range.
- the time constant is advantageously set so that after printing the layer thicknesses in the flat surface portions of different height level can match as much as possible before the paint loses its fluidity.
- the varnish of the dielectric spacer layer is advantageously dried, thereby reducing the layer thickness of the dielectric spacer layer in the planar surface portions of the embossed structure.
- the reduction in thickness during drying depends largely on the solids content of the paint.
- the solids content of the paint forming the dielectric spacer layer is between 3% and 100%, in particular between 5% and 50%.
- the lacquer used can be physically drying, but also crosslinkable. It is also possible that the paint undergoes an increase in viscosity after passing through irradiation and only then is a complete physical drying carried out.
- the paint can be a one-component system, a two-component system or even a multicomponent system.
- the paint can cure by a crosslinking reaction, in particular by irradiation, for example with UV light.
- the lacquer used can advantageously be metallized so that a metallic reflection or absorber layer can be applied to the printed and dried lacquer.
- the printing of the lacquer for the dielectric spacer layer can be carried out by any printing method, for example by gravure printing or by spraying the lacquer.
- the invention also includes a data carrier with a security element of the type described or with a security element that can be produced by a described method.
- the data carrier may in particular be a value document, such as a banknote, in particular a paper banknote, a polymer banknote or a composite film banknote, a stock, a bond, a deed, a coupon, a check, a high-quality ticket, but also to an ID card, such as a credit card, a bank card, a cash card, an authorization card, an identity card or Passpersonalticiansseite act.
- Fig. 1 shows a schematic representation of a banknote 10, with a security element 12 according to the invention in the form of a glued transfer element is provided with color shift effect.
- the security element 12 exhibits a color-shift effect between two mixed colors (also called true colors in the context of this description) and, unlike conventional color-shift elements, is not limited to a color change between spectral colors or specific, fixed combinations of spectral colors.
- the invention is not limited to transfer elements and banknotes, but can be used in all types of security elements, such as labels on goods and packaging or in the security of documents, ID cards, passports, credit cards, health cards and the like.
- security threads or security strips may also be considered.
- FIGS Fig. 2 The construction of a security element according to the invention and the realization of the color shift effect with mixed colors will now be described with reference to FIGS Fig. 2 explained in more detail, showing a security element 20 according to the invention in a perspective view.
- the security element 20 contains a substrate 22, for example a PET film, on which an embossing lacquer layer 24 has been applied in a feature area and provided with an embossed structure 26.
- the embossed structure 26 represents a binary structure which has essentially vertical flanks 28 and planar surface sections 30 at two different height levels.
- the lateral dimension of the planar surface portions is in a spatial direction that is in Fig. 2 is referred to as the x-direction, only 10 microns, so it is far below the resolution limit of the human eye.
- the in Fig. 2 when y direction the dimension of the planar surface portions 30 is several millimeters or even centimeters.
- the flat surface portions 30 form in the embodiment, therefore, elongated, narrow strips.
- a thin-film element 40 is applied with an interference layer 42, which essentially only the flat surface portions 30, but not the steep flanks 28 coated, so that no flares from the flanks 28 in the finished security element.
- the interference layer structure 42 in the exemplary embodiment consists of a vapor-deposited aluminum reflection layer 44, a printed dielectric spacer layer 46 and a vapor-deposited chromium absorber layer 48. While the reflection layer 44 and the absorber layer 48 have the same layer thickness in the entire feature region of the security element, the dielectric spacer layer 46 is in formed at different heights flat surface portions 32, 34 formed with different thicknesses layer thickness.
- the layer thickness of the dielectric spacer layer 46 in the exemplary embodiment in the lower lying planar surface portions 32 is about 700 nm, while in the higher lying planar surface portions 34 is only about 500 nm. Since the interference color of a thin film element is substantially given by the layer thickness of the dielectric spacer layer, the interference layer structure 42 generates different interference colors in the planar surface portions 32 and 34. Because of the small width of the surface portions 32, 34 of only 10 microns, these different interference colors can be resolved when viewed without tools but not as individual colors, but form by additive color mixing a uniform mixed color.
- an embossing lacquer layer 24 is applied to the substrate 22 of the security element 20 and the embossed structure 26 already described in the form of a binary structure is embossed into it.
- the embossed structure 26 is vapor-deposited with a reflective layer 44, for example a 50 nm thick aluminum reflective layer, as in FIG Fig. 3 (a) shown.
- flanks 28 of the embossing structure 26 need not be perfectly perpendicular to the flat surface portions 32, 34. Rather, a sufficiently steep angle, for example 70 ° or more or 80 ° or more, is sufficient, which leads to a significantly lower layer thickness on the flanks during vapor deposition.
- a possible flank coating can also be removed by an etching step or converted so that the appearance of the finished security element 20 is not disturbed by reflections from the flanks 28.
- a paint 50 is applied to the coated embossed structure for forming the dielectric spacer layer, which exhibits a thixotropic behavior, which is therefore thin after application for a certain period of time and runs well, but whose viscosity then increases sharply and finally prevents further flow.
- the thixotropic paint 50 is stirred, for example, before printing, so that the viscosity of the paint 50 is greatly reduced by the shear forces occurring.
- the thin-bodied paint 50 is applied quickly in a printing process or by means of nozzle application with a constant surface density on the imprinted with the reflective layer 44 embossed structure 26, as in Fig. 3 (b) shown.
- the thixotropic enamel 50 is given sufficient time to bleed and restore the original, higher viscosity. After the waiting time of the paint 50 is practically no longer flowable, so that there is no compensation in the subsequent change in the layer thickness by the drying process.
- the coated lacquer 50 is now physically dried, as a result of which the layer thickness of the lacquer 50 in both surface sections 32, 34 is uniformly reduced.
- the extent of the thickness reduction depends largely on the solids content of the paint, but also on the density of the paint before and after drying.
- the solids content in the exemplary embodiment is 20%, so that the layer thickness d 1 or d 2 present after the course is reduced to approximately 1/5 during the drying process.
- an absorber layer 48 of chromium is evaporated on the dielectric spacer layer 46, as in FIG Fig. 3 (e) shown to complete the interference layer structures in the surface areas 32, 34.
- the relief structure 26 can also have a multilevel structure with three, four or more different height levels and the same or different height differences.
- the degree of shrinkage of the paint can be adjusted by the solids content in a wide range. Only the average thickness of the dielectric spacer layer is determined by the areal density of the applied paint. Overall, the designer gets a great deal of freedom in selecting and combining different color-shift effects with mixed colors.
- the layer thicknesses e i for the dielectric spacer layer 46 are formed after vapor deposition of the aluminum reflective layer 44, the application of a well-proceeding varnish, the running of the varnish and the subsequent drying of the varnish.
- four different interference layer colors are formed on the narrowest space 66, which blends for a viewer into a non-colored, silvery shiny appearance.
- the individual colors of the small interference layer structures of the strips 64-1, 64-2, 64-3, 64-4 can be made visible and thus distinguished from a purely metallic appearing security element.
- the fine structure of the security element 60 can thus be used as a higher-level security feature.
- the specific design and arrangement of the strips can also represent information that is hidden under normal viewing and only visible under high magnification.
- a thin-film element with adjacent metameric colors can be produced which, for example, look identical in daylight but clearly differ from one another under artificial light or under a color filter.
- Fig. 5 shows for this purpose a security element 70, on the substrate 22 an embossing lacquer layer 24 is applied, which has in a first portion 72 in the manner described above an embossed binary structure with two planar surface portions 74-1, 74-2 at two height levels. In a second portion 76, the embossing lacquer layer is flat without relief.
- a mixed color results in the first partial region 72 as an interference color and a spectral color, for example a green, in the second partial region 76.
- the relative width of the planar surface sections 74-1, 74-2 and the difference in height between the surface sections can now be selected such that the daylight reflection in the first partial region 72 also shows the green of the second partial region 76, but not as a spectral color, but as Mixed color of blue (interference color in the area portions 74-1) and yellow (interference color in the area portions 74-2).
- the portions 72 and 76 appear in daylight with hue green.
- the different spectral composition can be made visible by illuminating the security element 70 with a light source having a different spectral signature, for example with a fluorescent lamp or an LED lamp, or by viewing through a color filter.
- the partial regions 72, 76 then appear with different color or brightness and can be clearly distinguished by the observer and, for example, show previously hidden patterns, characters or codes.
Abstract
Die Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement (20) zur Absicherung von Wertgegenständen, das in einem Merkmalsbereich mit einem Dünnschichtelement (40) mit Farbkippeffekt versehen ist, welches einen Interferenzschichtaufbau (42) mit zumindest einer aufgedruckten dielektrischen Abstandsschicht (46) aufweist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass - das Sicherheitselement (20) im Merkmalsbereich eine Prägestruktur (26) mit steilen Flanken (28) und ebenen Flächenabschnitten (32, 34) auf zumindest zwei Höhenstufen aufweist, - wobei die lateralen Abmessungen der ebenen Flächenabschnitte (32, 34) in zumindest einer Raumrichtung unterhalb der Auflösungsgrenze des menschlichen Auges liegen, und dass - die aufgedruckte dielektrische Abstandsschicht (26) in den ebenen Flächenabschnitten (32, 34) unterschiedlicher Ebenenhöhe unterschiedliche große Schichtdicke (e 1 , e 2 ) aufweist und so unterschiedliche Interferenzfarben erzeugt.The invention relates to an optically variable security element (20) for protecting valuables, which is provided in a feature area with a color shift thin film element (40) having an interference layer structure (42) with at least one printed dielectric spacer layer (46). According to the invention, it is provided that in the feature area, the security element (20) has an embossed structure (26) with steep flanks (28) and flat surface sections (32, 34) on at least two height levels, - wherein the lateral dimensions of the planar surface portions (32, 34) lie in at least one spatial direction below the resolution limit of the human eye, and that - The printed dielectric spacer layer (26) in the flat surface portions (32, 34) of different levels height different large layer thickness (e 1, e 2) and thus produces different interference colors.
Description
Die Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen, das in einem Merkmalsbereich mit einem Dünnschichtelement mit Farbkippeffekt versehen ist, welches einen Interferenzschichtaufbau mit zumindest einer aufgedruckten dielektrischen Abstandsschicht aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sicherheitselements und einen entsprechend ausgestatteten Datenträger.The invention relates to an optically variable security element for securing valuables, which is provided in a feature area with a thin-film element with a color shift effect, which has an interference layer structure with at least one printed dielectric spacer layer. The invention also relates to a method for producing such a security element and a correspondingly equipped data carrier.
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.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 thereby equipped with optically variable elements that give the viewer a different image impression under different viewing angles and, for example, show a different color or brightness impression and / or another graphic motif depending on the viewing angle.
Dabei werden oft Sicherheitselemente mit mehrschichtigen Dünnschichtelementen eingesetzt, deren Farbeindruck sich für den Betrachter mit dem Betrachtungswinkel ändert (im Folgenden als Farbkippeffekt bezeichnet). Als für den Farbeffekt hauptsächlich verantwortliche Schicht enthalten die Dünnschichtelemente eine ultradünne Dielektrikumsschicht, die typischerweise zwischen einer Absorberschicht und einer Reflexionsschicht angeordnet ist. Aufgrund der Interferenzbedingungen zeigen die Dünnschichtelemente als Interferenzfarben im Wesentlichen nur Spektralfarben. Auch in Fällen, in denen zwei Reflexionsmaxima im sichtbaren Spektralbereich liegen, stehen die Wellenlängen dieser Reflexionsmaxima in einem physikalisch vorgegebenen Abstand bzw. Verhältnis zueinander und können nicht nach Wunsch eingestellt werden.Security elements with multilayer thin-film elements are often used whose color impression changes with the viewing angle for the viewer (referred to below as the color-shift effect). As the layer mainly responsible for the color effect, the thin-film elements include an ultrathin dielectric layer, which is typically disposed between an absorber layer and a reflective layer is. Due to the interference conditions, the thin-film elements essentially show only spectral colors as interference colors. Even in cases where two reflection maxima are in the visible spectral range, the wavelengths of these reflection maxima are in a physically predetermined distance or ratio and can not be set as desired.
Bei der Herstellung der Dünnschichtelemente stellt die Erzeugung der nur wenige hundert Nanometer dünnen Dielektrikumsschicht die wesentliche technologische Herausforderung dar. Die übliche Herstellung der dünnen Dielektrikumsschichten durch ein Vakuumaufdampfverfahren ist ein zeitaufwendiger und teurer Prozess. Es gibt daher seit einiger Zeit umfangreiche Versuche, gedruckte dielektrische Abstandsschichten einzusetzen. Großflächig kann dabei durch die Wahl des Druckzylinders und des Festkörpers des Lacks eine gewünschte Schichtdicke eingestellt werden. Durch geeignete Zylinderauslegung kann die Schichtdicke des gedruckten Dielektrikums makroskopisch, also auf einer Längenskale von einigen Millimetern variiert werden. Durch eine solche Variation der Schichtdicke kann aber auch der Farbeindruck nur auf einer makroskopischen Längenskala verändert werden.In the manufacture of the thin-film elements, the production of the dielectric layer, which is only a few hundred nanometers thin, represents the major technological challenge. The customary production of the thin dielectric layers by a vacuum vapor deposition process is a time-consuming and expensive process. For some time, therefore, there have been extensive attempts to use printed dielectric spacer layers. Large area can be set by the choice of the printing cylinder and the solid of the paint a desired layer thickness. By suitable cylinder design, the layer thickness of the printed dielectric can be varied macroscopically, ie on a length scale of a few millimeters. By such a variation of the layer thickness but also the color impression can be changed only on a macroscopic length scale.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art mit verbesserter Farbdarstellung anzugeben, und das insbesondere Farbänderungen auf engstem Raum und auch die Erzeugung von Mischfarben ermöglicht.Proceeding from this, the present invention seeks to provide a security element of the type mentioned with improved color representation, and in particular allows color changes in a confined space and the generation of mixed colors.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is solved by the features of the independent claims. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Gemäß der Erfindung ist bei einem gattungsgemäßen Sicherheitselement vorgesehen, dass
- das Sicherheitselement im Merkmalsbereich eine Prägestruktur mit steilen Flanken und ebenen Flächenabschnitten auf zumindest zwei Höhenstufen aufweist,
- wobei die lateralen Abmessungen der ebenen Flächenabschnitte in zumindest einer Raumrichtung unterhalb der Auflösungsgrenze des menschlichen Auges liegen, und dass
- die aufgedruckte dielektrische Abstandsschicht in den ebenen Flächenabschnitten unterschiedlicher Ebenenhöhe unterschiedliche große Schichtdicke aufweist und so unterschiedliche Interferenzfarben erzeugt.
- the security element in the feature area has an embossed structure with steep flanks and flat surface sections on at least two height levels,
- wherein the lateral dimensions of the planar surface portions lie in at least one spatial direction below the resolution limit of the human eye, and that
- the printed dielectric spacer layer has different large layer thicknesses in the flat surface sections of different plane height and thus generates different interference colors.
Durch das Vorsehen einer Prägestruktur mit unterschiedlichen Ebenenhöhen können die eingangs genannten Auflösungsbeschränkungen überwunden werden, da sich durch geeignetes Aufdrucken Dickenvariationen der dielektrischen Abstandsschicht auf einer Längenskala erzeugen lassen, die durch die Abmessungen der Prägestruktur gegeben sind und daher im Mikrometerbereich liegen können.By providing an embossing structure with different plane heights, the above-mentioned dissolution restrictions can be overcome since, by suitable printing, thickness variations of the dielectric spacer layer can be produced on a length scale, which are given by the dimensions of the embossed structure and can therefore lie in the micrometer range.
Mit Vorteil weist die aufgedruckte dielektrische Abstandsschicht in den tiefer liegenden ebenen Flächenabschnitten eine größere Schichtdicke auf als in den höher liegenden ebenen Flächenabschnitten. Dabei gilt mit besonderem Vorteil die Beziehung, dass für zwei ebene Flächenabschnitte mit einer Höhendifferenz Δ die Schichtdicke der dielektrischen Abstandsschicht des tiefer liegenden Flächenabschnitts um k*Δ größer ist als die Schichtdicke der dielektrischen Abstandsschicht des höher liegenden Flächenabschnitts, wobei k einen Schrumpfungsfaktor für die Schrumpfung der dielektrischen Abstandsschicht beim Trocknen ist, der zwischen 0,05 und 1 liegt.Advantageously, the printed dielectric spacer layer has a greater layer thickness in the lower-lying planar surface sections than in the upper-lying planar surface sections. In this case, the relationship applies with particular advantage that, for two planar surface sections with a height difference Δ, the layer thickness of the dielectric spacer layer of the deeper surface section is greater by k * Δ than the layer thickness of the dielectric layer Distance layer of the higher-lying surface portion, where k is a shrinkage factor for the shrinkage of the dielectric spacer layer in drying, which is between 0.05 and 1.
Diese Beziehung gilt insbesondere auch dann wenn die Prägestruktur ebene Flächenabschnitte auf mehr als zwei unterschiedlichen Höhenstufen enthält. Beispielsweise erfüllen die Schichtdicken e1, e2, e3 der dielektrischen Abstandsschichten auf ebenen Flächenabschnitten mit Höhen h1 < h2 < h3 dann die Beziehungen:
Besonders bevorzugt ist die Prägestruktur zumindest in einem Teilbereich durch eine Binärstruktur oder eine Multilevelstruktur mit n verschiedenen Höhenstufen gebildet, wobei n vorzugsweise zwischen 3 und 8 liegt.Particularly preferably, the embossed structure is formed, at least in a subregion, by a binary structure or a multilevel structure with n different height levels, where n is preferably between 3 and 8.
Die Flanken der Prägestruktur sind vorteilhaft unbeschichtet oder sind mit einem nicht-interferenzfähigen Schichtaufbau beschichtet. Beispielsweise kann eine Reflexionsschicht nach dem Aufbringen in einem Ätzschritt von den Flanken entfernt oder so umgewandelt werden, dass auf den Flanken kein interferenzfähiger Schichtaufbau mehr entsteht.The flanks of the embossed structure are advantageously uncoated or are coated with a non-interference-capable layer structure. For example, after application in a etching step, a reflection layer can be removed from the flanks or converted so that an interference-capable layer structure no longer arises on the flanks.
Die lateralen Abmessungen der ebenen Flächenabschnitte liegen mit Vorteil in zumindest einer Raumrichtung unterhalb von 150 µm, insbesondere zwischen etwa 5 µm und etwa 100 µm. In einer vorteilhaften Ausgestaltung liegen die lateralen Abmessungen der ebenen Flächenabschnitte sogar in beiden lateralen Raumrichtungen unterhalb der Auflösungsgrenze des menschlichen Auges, bevorzugt unterhalb von 150 µm, insbesondere zwischen etwa 5 µm und etwa 100 µm. Die ebenen Flächenabschnitte bilden mit Vorteil langgestreckte Streifen oder rechteckige Pixelelemente.The lateral dimensions of the flat surface portions are advantageously in at least one spatial direction below 150 microns, in particular between about 5 microns and about 100 microns. In an advantageous embodiment, the lateral dimensions of the flat surface sections lie below the resolution limit of the human even in both lateral spatial directions Auges, preferably below 150 microns, in particular between about 5 microns and about 100 microns. The flat surface sections advantageously form elongated strips or rectangular pixel elements.
Die Höhenunterschiede zwischen zwei ebenen Flächenabschnitten liegen zweckmäßig zwischen 50 nm und 5000 nm, bevorzugt zwischen 300 nm und 3000 nm. Die Schichtdicke der Prägelackschicht liegt mit Vorteil zwischen 500 nm und 10 µm, bevorzugt zwischen 1500 nm und 6000 nm.The height differences between two flat surface sections are expediently between 50 nm and 5000 nm, preferably between 300 nm and 3000 nm. The layer thickness of the embossing lacquer layer is advantageously between 500 nm and 10 μm, preferably between 1500 nm and 6000 nm.
Die dielektrische Abstandsschicht ist vorteilhaft durch einen thixotropen Lack gebildet, also einen Lack, dessen Viskosität durch mechanische Beanspruchung reduziert wird und nach Beendigung der Beanspruchung mit einer gewissen Zeitkonstante wieder zunimmt. Der Lack kann hierzu Additive enthalten, die das thixotrope Verhalten erzeugen oder verstärken oder der Einstellung der Zeitkonstante dienen, mit der die Viskosität wieder zunimmt. Als Lacke kommen insbesondere Nitrocelluloselacke, etwa der Produktlinie Senocell® von Weilburger in Betracht, die bereits ohne Additive thixotropes Verhalten zeigen. Als Additive können insbesondere Verlaufsadditive eingesetzt werden, die die Oberflächenspannung des Lacks reduzieren. Beispiele solcher Verlaufsadditive sind Additive auf Basis von Polyacrylat, wie etwa Byk 361N von Byk Additives & Instruments, oder auch Silikon-Oberflächenadditive, wie polyethermodifiziertes Dimethylpolysiloxan oder polyethermodifiziertes Polydimethylsiloxan.The dielectric spacer layer is advantageously formed by a thixotropic lacquer, ie a lacquer whose viscosity is reduced by mechanical stress and increases again after the end of the stress with a certain time constant. For this purpose, the paint may contain additives which produce or enhance the thixotropic behavior or serve to adjust the time constant with which the viscosity increases again. Particularly suitable lacquers are nitrocellulose lacquers, for example the Senocell® product line from Weilburger, which already exhibit thixotropic behavior without additives. In particular, leveling additives which reduce the surface tension of the varnish can be used as additives. Examples of such flow control additives are polyacrylate-based additives, such as Byk 361N from Byk Additives & Instruments, or also silicone surface additives, such as polyether-modified dimethylpolysiloxane or polyether-modified polydimethylsiloxane.
Der Interferenzschichtaufbau des Dünnschichtelements kann eine Abfolge dielektrischer Schichten mit unterschiedlichem Brechungsindex sein oder kann auch als metallisch/ dielektrische Mehrlagenstruktur ausgebildet sein. Besonders bevorzugt sind derzeit Gestaltungen, bei denen der Interferenzschichtaufbau eine Reflexionsschicht, eine Absorberschicht und eine zwischen der Reflexionsschicht und der Absorberschicht angeordnete dielektrische Abstandsschicht umfasst. Dabei ist die Schichtreihenfolge beliebig, es kann also sowohl die Reflexionsschicht als auch die Absorberschicht zuerst auf der Prägestruktur aufgebracht sein.The interference layer structure of the thin-film element may be a sequence of dielectric layers with different refractive index or may also be formed as a metallic / dielectric multilayer structure. At present, configurations in which the interference layer structure comprises a reflection layer, an absorber layer and an intermediate layer are particularly preferred comprising the reflective layer and the absorber layer disposed dielectric spacer layer. In this case, the layer order is arbitrary, so that both the reflection layer and the absorber layer can first be applied to the embossed structure.
Die Schichtdicken der aufgedruckten dielektrischen Abstandsschicht liegen vorteilhaft zwischen 100 nm und 1000 nm, bevorzugt zwischen 300 nm und 600 nm. Wie weiter unten genauer beschrieben, kann dabei zunächst ein thixotroper Lack in einer höheren Schichtdicke aufgebracht werden. Die genannten Schichtdicken ergeben sich nach der Trocknung und gegebenenfalls Schrumpfung des Lacks als Schichtdicken der fertigen dielektrischen Abstandsschicht.The layer thicknesses of the printed dielectric spacer layer are advantageously between 100 nm and 1000 nm, preferably between 300 nm and 600 nm. As described in more detail below, a thixotropic lacquer can first be applied in a higher layer thickness. The layer thicknesses mentioned result after drying and, if appropriate, shrinkage of the lacquer as layer thicknesses of the finished dielectric spacer layer.
In einer vorteilhaften Erfindungsvariante bilden die von den ebenen Flächenabschnitten erzeugten unterschiedlichen Interferenzfarben bei Betrachtung des Merkmalsbereichs zumindest eine Mischfarbe. Als Mischfarben oder Echtfarben werden im Rahmen dieser Beschreibung Farben bezeichnet, die sich durch Mischung von zwei oder mehr Grundfarben ergeben.In an advantageous variant of the invention, the different interference colors generated by the planar surface sections form at least one mixed color when viewing the feature region. In the context of this description, colors which are obtained by mixing two or more primary colors are referred to as mixed colors or true colors.
In einer ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante stellen die ebenen Flächenabschnitte Mikrobildelemente in einer mikrooptischen Darstellungsanordnung, insbesondere einer Moire-Vergrößerungsanordnung, oder Bildelemente in einem Linsenrasterbild dar.In a likewise advantageous variant of the invention, the planar surface sections represent microimage elements in a microoptical representation arrangement, in particular a moiré magnification arrangement, or picture elements in a lenticular screen.
Die Prägestruktur kann einen Teilbereich mit vier oder mehr unterschiedlichen Höhenstufen enthalten, in dem sich die Interferenzfarben bei Betrachtung ohne Hilfsmittel zu einem nicht-farbigen, insbesondere silbrigen Erscheinungsbild ergänzen. Mit einer starken Lupe oder einem Mikroskop können die einzelnen Interferenzfarben allerdings sichtbar gemacht werden, so dass der Teilbereich als Sicherheitsmerkmal höherer Stufe eingesetzt werden kann.The embossed structure can contain a subarea with four or more different height levels, in which the interference colors complement one another when viewed without aids to a non-colored, in particular silvery, appearance. However, with a strong magnifying glass or a microscope, the individual interference colors can be made visible, so that the subarea can be used as a security feature of higher level.
Die Prägestruktur kann auch einen Teilbereich mit Antireflexionselementen, wie etwa Mottenaugenstrukturen enthalten, in dem die Reflexion stark unterdrückt ist und der daher bei Betrachtung dunkel erscheint.The embossed structure may also include a portion of anti-reflection elements, such as moth-eye structures, in which the reflection is highly suppressed and therefore appears dark when viewed.
Weiter kann die Prägestruktur einen relieffreien, flachen Teilbereich enthalten, in dem ein herkömmlicher Interferenzschichtaufbau ausgebildet ist. Der relieffreie Teilbereich kann insbesondere mit einer Binär- oder Multilevelstruktur der oben beschriebenen Art so kombiniert sein, dass der relieffreie Teilbereich und die Binär- oder Multilevelstruktur bei normaler Beleuchtung, wie etwa Tageslicht, dieselbe Farbe, allerdings mit unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung, zeigen. Durch Beleuchtung mit einer Lichtquelle besonderer spektraler Signatur, beispielsweise einer Leuchtstofflampe oder LED-Lampe, oder bei Betrachtung durch ein Farbfilter erscheinen die Farben des relieffreien Teilbereichs bzw. der Binär- oder Multilevelstruktur dagegen aufgrund ihrer unterschiedlichen spektralen Zusammensetzung unterschiedlich. Der relieffreie Teilbereich und der Bereich der Binär- oder Multilevelstruktur können dabei insbesondere in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung angeordnet sein und ein verstecktes Sicherheitsmerkmal bilden.Further, the embossed structure may include a non-contact, flat portion in which a conventional interference layer structure is formed. In particular, the non-sensitive subregion may be combined with a binary or multilevel structure of the type described above, such that the non-sensitive subregion and the binary or multilevel structure under normal illumination, such as daylight, have the same color but different spectral composition. On the other hand, by illuminating with a light source of special spectral signature, for example a fluorescent lamp or LED lamp, or when viewed through a color filter, the colors of the non-sensitive subregion or the binary or multilevel structure appear different due to their different spectral composition. The non-sensitive subregion and the region of the binary or multilevel structure can be arranged in particular in the form of patterns, characters or a coding and form a hidden security feature.
Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zum Herstellen eines optisch variablen Sicherheitselements zur Absicherung von Wertgegenständen, bei dem
- in einem Merkmalsbereich des Sicherheitselements eine Prägestruktur mit steilen Flanken und ebenen Flächenabschnitten auf zumindest zwei Höhenstufen erzeugt wird, wobei die lateralen Abmessungen der ebenen Flächenabschnitte in zumindest einer Raumrichtung unterhalb der Auflösungsgrenze des menschlichen Auges liegen,
- die Prägestruktur mit einem Dünnschichtelement mit Farbkippeffekt versehen wird, wobei das Dünnschichtelement mit einem Interferenzschichtaufbau erzeugt wird und dabei zumindest eine dielektrische Abstandsschicht aufgedruckt wird, und
- die aufgedruckte dielektrische Abstandsschicht verlaufen gelassen wird, so dass sich die Schichtdicken in den ebenen Flächenabschnitten unterschiedlicher Höhenstufe einander angleichen.
- In a feature region of the security element, an embossed structure with steep flanks and flat surface sections is produced on at least two height levels, wherein the lateral dimensions the planar surface sections lie in at least one spatial direction below the resolution limit of the human eye,
- the embossed structure is provided with a thin-film element with a color-shift effect, wherein the thin-film element is produced with an interference layer structure and thereby at least one dielectric spacer layer is printed, and
- the printed dielectric spacer layer is allowed to pass, so that the layer thicknesses in the planar surface sections of different height level are equal to each other.
Vorzugsweise wird dabei zum Aufdrucken der dielektrischen Abstandsschicht ein thixotroper Lack eingesetzt, der gegebenenfalls mit Additiven versehen ist. Konkrete Beispiele für geeignete Lacke und Additive sind weiter oben bereits genannt.Preferably, a thixotropic lacquer is used for printing the dielectric spacer layer, which is optionally provided with additives. Concrete examples of suitable coatings and additives are already mentioned above.
Um die Viskosität des Lacks zu verringern wird der thixotrope Lack bei einer vorteilhaften Verfahrensführung vor dem Aufdrucken mechanisch beansprucht, beispielsweise gerührt. Der thixotrope Lack bleibt nach der mechanischen Beanspruchung für eine gewisse Zeit dünnflüssig und verläuft nach dem Aufdrucken wie gewünscht von den höher liegenden Flächenabschnitten in die tiefer liegenden Flächenabschnitte. Nach Beendigung der mechanischen Beanspruchung nimmt die Viskosität mit einer bestimmten Zeitkonstante wieder zu, die durch den Zusatz von Additiven in weitem Bereich eingestellt werden kann. Konkret wird die Zeitkonstante dabei mit Vorteil so eingestellt, dass sich nach dem Aufdrucken die Schichtdicken in den ebenen Flächenabschnitten unterschiedlicher Höhenstufe möglichst weitgehend einander angleichen können bevor der Lack seine Fließfähigkeit verliert. Nach dem Verlaufenlassen wird der Lack der dielektrischen Abstandsschicht mit Vorteil getrocknet und dadurch die Schichtdicke der dielektrischen Abstandsschicht in den ebenen Flächenabschnitten der Prägestruktur reduziert. Die Dickenreduktion beim Trocknen hängt maßgeblich vom Festkörperanteil des Lacks ab. Mit Vorteil liegt der Festkörperanteil des die dielektrische Abstandsschicht bildenden Lacks zwischen 3% und 100%, insbesondere zwischen 5% und 50%.In order to reduce the viscosity of the paint, the thixotropic paint is mechanically stressed, for example stirred, in an advantageous process procedure prior to printing. The thixotropic lacquer remains thin after the mechanical stress for a certain time and runs after printing as desired from the higher-lying surface sections in the lower-lying surface sections. After completion of the mechanical stress, the viscosity increases again with a certain time constant, which can be adjusted by the addition of additives in a wide range. Specifically, the time constant is advantageously set so that after printing the layer thicknesses in the flat surface portions of different height level can match as much as possible before the paint loses its fluidity. After passing, the varnish of the dielectric spacer layer is advantageously dried, thereby reducing the layer thickness of the dielectric spacer layer in the planar surface portions of the embossed structure. The reduction in thickness during drying depends largely on the solids content of the paint. Advantageously, the solids content of the paint forming the dielectric spacer layer is between 3% and 100%, in particular between 5% and 50%.
Der verwendete Lack kann physikalisch trocknend, aber auch vernetzbar sein. Es ist auch möglich, dass der Lack nach dem Verlaufen durch Bestrahlung einen Viskositätsanstieg erfährt und erst danach eine vollständige physikalische Trocknung durchgeführt wird. Der Lack kann ein Einkomponentensystem, ein Zweikomponentensystem oder auch ein Mehrkomponentensystem sein. Der Lack kann durch eine Vernetzungsreaktion aushärten, insbesondere durch Bestrahlung, beispielsweise mit UV-Licht.The lacquer used can be physically drying, but also crosslinkable. It is also possible that the paint undergoes an increase in viscosity after passing through irradiation and only then is a complete physical drying carried out. The paint can be a one-component system, a two-component system or even a multicomponent system. The paint can cure by a crosslinking reaction, in particular by irradiation, for example with UV light.
Der verwendete Lack ist mit Vorteil metallisierbar, so dass eine metallische Reflexions- oder Absorberschicht auf den aufgedruckten und getrockneten Lack aufgebracht werden kann.The lacquer used can advantageously be metallized so that a metallic reflection or absorber layer can be applied to the printed and dried lacquer.
Das Aufdrucken des Lacks für die dielektrische Abstandsschicht kann durch beliebige Druckverfahren, beispielsweise im Tiefdruckverfahren oder durch Aufdüsen des Lacks erfolgen.The printing of the lacquer for the dielectric spacer layer can be carried out by any printing method, for example by gravure printing or by spraying the lacquer.
Die Erfindung enthält schließlich auch einen Datenträger mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art oder mit einem Sicherheitselement, das nach einem beschriebenen Verfahren herstellbar ist. Bei dem Datenträger kann es sich insbesondere um ein Wertdokument, wie eine Banknote, insbesondere eine Papierbanknote, eine Polymerbanknote oder eine Folienverbundbanknote, um eine Aktie, eine Anleihe, eine Urkunde, einen Gutschein, einen Scheck, eine hochwertige Eintrittskarte, aber auch um eine Ausweiskarte, wie etwa eine Kreditkarte, eine Bankkarte, eine Barzahlungskarte, eine Berechtigungskarte, einen Personalausweis oder eine Passpersonalisierungsseite handeln.Finally, the invention also includes a data carrier with a security element of the type described or with a security element that can be produced by a described method. The data carrier may in particular be a value document, such as a banknote, in particular a paper banknote, a polymer banknote or a composite film banknote, a stock, a bond, a deed, a coupon, a check, a high-quality ticket, but also to an ID card, such as a credit card, a bank card, a cash card, an authorization card, an identity card or Passpersonalisierungsseite act.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.Further exemplary embodiments and advantages of the invention are explained below with reference to the figures, in the representation of which a representation true to scale and proportion has been dispensed with in order to increase the clarity.
Es zeigen:
- Fig.1
- eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement in Form eines aufgeklebten Transferelements mit Farbkippeffekt,
- Fig. 2
- ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement in perspektiver Ansicht,
- Fig. 3
- in (a) bis (e) Zwischenschritte bei der Herstellung des Sicherheitselements der
Fig. 2 , und - Fig. 4 und 5
- jeweils einen Teilbereich von Sicherheitselementen nach weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung im Querschnitt.
- Fig.1
- a schematic representation of a banknote with a security element according to the invention in the form of a glued transfer element with color shift effect,
- Fig. 2
- a security element according to the invention in a perspective view,
- Fig. 3
- in (a) to (e) intermediate steps in the production of the security element of
Fig. 2 , and - 4 and 5
- in each case a subarea of security elements according to further embodiments of the invention in cross section.
Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten erläutert.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf Transferelemente und Banknoten beschränkt ist, sondern bei allen Arten von Sicherheitselementen eingesetzt werden kann, beispielsweise bei Etiketten auf Waren und Verpackungen oder bei der Absicherung von Dokumenten, Ausweisen, Pässen, Kreditkarten, Gesundheitskarten und dergleichen. Bei Banknoten und ähnlichen Dokumenten kommen neben Transferelementen beispielsweise auch Sicherheitsfäden oder Sicherheitsstreifen in Betracht.It is understood that the invention is not limited to transfer elements and banknotes, but can be used in all types of security elements, such as labels on goods and packaging or in the security of documents, ID cards, passports, credit cards, health cards and the like. For banknotes and similar documents, in addition to transfer elements, for example, security threads or security strips may also be considered.
Der Aufbau eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements und das Zustandekommen des Farbkippeffekts mit Mischfarben werden nun mit Bezug auf die
Das Sicherheitselement 20 enthält ein Substrat 22, beispielsweise eine PET-Folie, auf der in einem Merkmalsbereich eine Prägelackschicht 24 aufgebracht und mit einer Prägestruktur 26 versehen wurde. Die Prägestruktur 26 stellt im Ausführungsbeispiel eine Binärstruktur dar, die im Wesentlichen senkrechte Flanken 28 und ebene Flächenabschnitte 30 auf zwei unterschiedlichen Höhenstufen aufweist. Die laterale Abmessung der ebenen Flächenabschnitte beträgt in einer Raumrichtung, die in
Auf die Prägestruktur 26 ist ein Dünnschichtelement 40 mit einem Interferenzschichtaufbau 42 aufgebracht, der im Wesentlichen nur die ebenen Flächenabschnitte 30, nicht aber die steilen Flanken 28 beschichtet, so dass von den Flanken 28 im fertigen Sicherheitselement keine störende Reflexion ausgeht. Der Interferenzschichtaufbau 42 besteht im Ausführungsbeispiel aus einer aufgedampften Aluminium-Reflexionsschicht 44, einer aufgedruckten dielektrischen Abstandschicht 46 und einer aufgedampften Chrom-Absorberschicht 48. Während die Reflexionsschicht 44 und die Absorberschicht 48 im gesamten Merkmalsbereich des Sicherheitselements dieselbe Schichtdicke aufweisen, ist die dielektrische Abstandsschicht 46 in den auf unterschiedlicher Höhe liegenden ebenen Flächenabschnitten 32, 34 mit unterschiedlich großer Schichtdicke ausgebildet.On the embossed
Konkret beträgt die Schichtdicke der dielektrischen Abstandschicht 46 im Ausführungsbeispiel in den tiefer liegenden ebenen Flächenabschnitten 32 rund 700 nm, während sie in den höher liegenden ebenen Flächenabschnitten 34 nur rund 500 nm beträgt. Da die Interferenzfarbe eines Dünnschichtelements im Wesentlichen durch die Schichtdicke der dielektrischen Abstandschicht gegeben ist, erzeugt der Interferenzschichtaufbau 42 in den ebenen Flächenabschnitten 32 und 34 unterschiedliche Interferenzfarben. Wegen der geringen Breite der Flächenabschnitte 32, 34 von nur 10 µm können diese unterschiedliche Interferenzfarben bei der Betrachtung ohne Hilfsmittel jedoch nicht als Einzelfarben aufgelöst werden, sondern bilden durch additive Farbmischung eine einheitliche Mischfarbe.Specifically, the layer thickness of the
Durch reine Drucktechnik lassen sich auf einer Längenskala von etwa 10 µm unterschiedlichen Schichtdicken der dielektrischen Abstandsschicht nicht gezielt erzeugen. Zur Herstellung des Sicherheitselements 20 der
Zunächst wird auf das Substrat 22 des Sicherheitselements 20 eine Prägelackschicht 24 aufgebracht und in diese die bereits beschriebene Prägestruktur 26 in Form einer Binärstruktur eingeprägt. Der Höhenunterschied der jeweils 10 µm breiten ebenen Flächenabschnitte 32, 34 beträgt im Ausführungsbeispiel dabei Δ =1 µm. Die Prägestruktur 26 wird mit einer Reflexionsschicht 44, beispielsweise einer 50 nm dicken Aluminium-Reflexionsschicht bedampft, wie in
In der Praxis müssen die Flanken 28 der Prägestruktur 26 nicht perfekt senkrecht auf den ebenen Flächenabschnitten 32, 34 stehen. Vielmehr genügt ein ausreichend steiler Winkel, beispielsweise 70° oder mehr oder 80° oder mehr, der bei einer Bedampfung zu einer signifikant geringeren Schichtdicke auf den Flanken führt. Eine eventuelle Flankenbeschichtung kann zudem durch einen Ätzschritt entfernt oder so umgewandelt werden kann, dass das Erscheinungsbild des fertigen Sicherheitselements 20 nicht durch Reflexionen von den Flanken 28 gestört wird.In practice, the
Anschließend wird auf die beschichtete Prägestruktur zur Bildung der dielektrischen Abstandsschicht ein Lack 50 aufgebracht, der ein thixotropes Verhalten zeigt, der also nach dem Aufbringen für einen gewissen Zeitraum dünnflüssig ist und gut verläuft, dessen Viskosität dann aber stark ansteigt und schließlich ein weiteres Verfließen verhindert. Der thixotrope Lack 50 wird beispielsweise vor dem Aufdrucken gerührt, so dass durch die dabei auftretenden Scherkräfte die Viskosität des Lacks 50 stark reduziert wird. Der nunmehr dünnflüssige Lack 50 wird rasch in einem Druckverfahren oder mittels Düsenauftrag mit konstanter Flächendichte auf die mit der Reflexionsschicht 44 bedampfte Prägestruktur 26 aufgebracht, wie in
Nach dem Aufbringen verläuft der noch dünnflüssige Lack 50 von den höher liegenden zu den tiefer liegenden Flächenabschnitten (Pfeile 52) und gleicht dadurch die Höhenunterschiede zwischen den ebenen Flächenabschnitten 32, 34 aus, wie in
Dem thixotropen Lack 50 wird ausreichend Zeit zu Verlaufen und zur Wiederherstellung der ursprünglichen, höheren Viskosität gegeben. Nach Ablauf der Wartezeit ist der Lack 50 praktisch nicht mehr fließfähig, so dass es bei der nachfolgenden Änderung der Schichtdicke durch den Trocknungsvorgang zu keinem Ausgleich mehr kommt.The
Der verlaufene Lack 50 wird nunmehr physikalisch getrocknet, wodurch die Schichtdicke des Lacks 50 in beiden Flächenabschnitten 32,34 gleichmäßig reduziert wird. Das Ausmaß der Dickenreduktion hängt maßgeblich vom Festkörperanteil des Lacks, aber auch von der Dichte des Lacks vor und nach der Trocknung ab. Beispielsweise beträgt der Festkörperanteil im Ausführungsbeispiel 20%, so dass die nach dem Verlauf vorliegende Schichtdicke d1 bzw. d2 beim Trocknungsprozess auf etwa 1/5 reduziert wird. Im Ausführungsbeispiel ergibt sich so eine dielektrische Abstandsschicht 46, die in den höher liegenden Flächenabschnitten 34 eine Schichtdicke von e1 = d1/5 = 500 nm und in den tiefer liegenden Flächenabschnitten 32 eine Schichtdicke von e2 = d2/5 = 700 nm aufweist, wie in
Anschließend wird eine Absorberschicht 48 aus Chrom auf die dielektrische Abstandsschicht 46 aufgedampft, wie in
Auf die beschriebene Art und Weise können trotz des Aufbringens der dielektrischen Abstandsschicht mit nur einem Druckschritt und in nur einer nominellen Schichtdicke zwei oder mehr unterschiedliche Zielschichtdicken erzeugt werden. Anstelle einer Binärstruktur kann die Reliefstruktur 26 auch eine Multilevelstruktur mit drei, vier oder mehr unterschiedlichen Höhenstufen und gleichen oder unterschiedlich großen Höhendifferenzen aufweisen. Der Schrumpfungsgrad des Lacks kann durch den Festkörperanteil in weitem Bereich eingestellt werden. Lediglich die durchschnittliche Dicke der dielektrischen Abstandsschicht ist durch die Flächendichte des aufgebrachten Lacks festgelegt. Insgesamt erhält der Designer auf diese Weise eine große Freiheit bei der Auswahl und Kombination unterschiedlicher Farbkippeffekte mit Mischfarben.In the manner described, despite the deposition of the dielectric spacer layer with only one pressure step and in only a nominal layer thickness, two or more different target layer thicknesses can be produced. Instead of a binary structure, the
Sind in einem Bereich viele, insbesondere vier oder mehr unterschiedliche Höhenstufen bzw. Höhendifferenzen beteiligt, so können sich die auf engem Raum erzeugten individuellen Interferenzfarben zu einem nicht-farbigen, insbesondere silbrigen Erscheinungsbild ergänzen, wie im Ausführungsbeispiel der
Entsprechend bilden sich nach dem Aufdampfen der Aluminium-Reflexionsschicht 44, dem Aufbringen eines gut verlaufenden Lacks, dem Verlaufenlassen des Lacks und dem anschließenden Trocknen des Lacks vier unterschiedliche Schichtdicken ei für die dielektrische Abstandschicht 46 aus. Wie oben erläutert sind die Schichtdicken ei nicht unabhängig voneinander. Vielmehr gilt für i, j =1, ..., 4 und i < j
Mit einer starken Lupe oder einem Mikroskop können die individuellen Farben der kleinen Interferenzschichtaufbauten der Streifen 64-1, 64-2, 64-3, 64-4 allerdings sichtbar gemacht und so von einem rein metallisch erscheinenden Sicherheitselement unterschieden werden. Die Feinstruktur des Sicherheitselements 60 kann so als Sicherheitsmerkmal höherer Stufe verwendet werden. Die konkrete Ausgestaltung und Anordnung der Streifen kann auch eine Information darstellen, die bei normaler Betrachtung verborgen ist und nur unter starker Vergrößerung sichtbar wird.With a strong magnifying glass or a microscope, however, the individual colors of the small interference layer structures of the strips 64-1, 64-2, 64-3, 64-4 can be made visible and thus distinguished from a purely metallic appearing security element. The fine structure of the
Durch eine Kombination der beschriebenen Prägestruktur mit herkömmlichen Dünnschichtgestaltungen können weitere optische Effekte erzeugt werden. Beispielsweise kann durch geeignete Abstimmung ein Dünnschichtelement mit nebeneinander liegenden metameren Farben erzeugt werden, die beispielsweise bei Tageslicht identisch aussehen, sich bei Kunstlicht oder unter einem Farbfilter aber deutlich voneinander unterscheiden.By combining the described embossing structure with conventional thin-film designs, further optical effects can be produced. For example, by suitable tuning, a thin-film element with adjacent metameric colors can be produced which, for example, look identical in daylight but clearly differ from one another under artificial light or under a color filter.
Nach dem Erzeugen des bereits beschriebenen Interferenzschichtaufbaus 42 mit Reflexionsschicht 44, aufgedruckter dielektrischer Abstandsschicht 46 und Absorberschicht 48 ergibt sich so im ersten Teilbereich 72 als Interferenzfarbe eine Mischfarbe und im zweiten Teilbereich 76 eine Spektralfarbe, beispielsweise ein Grün. Die relative Breite der ebenen Flächenabschnitte 74-1, 74-2 und der Höhenunterschied zwischen den Flächenabschnitten kann nun so gewählt werden, dass sich bei Tageslichtbetrachtung im ersten Teilbereich 72 ebenfalls das Grün des zweiten Teilbereichs 76 zeigt, diesmal allerdings nicht als Spektralfarbe, sondern als Mischfarbe von Blau (Interferenzfarbe in den Flächenabschnitten 74-1) und Gelb (Interferenzfarbe in den Flächenabschnitten 74-2).After generating the
Da das menschliche Auge für die spektrale Zusammensetzung der Farbe nicht empfindlich ist, erscheinen die Teilbereiche 72 und 76 bei Tageslicht mit Farbton Grün. Die unterschiedliche spektrale Zusammensetzung kann allerdings durch eine Beleuchtung des Sicherheitselements 70 mit einer Lichtquelle mit anderer spektraler Signatur, beispielsweise mit einer Leuchtstofflampe oder einer LED-Lampe, oder auch durch Betrachten durch ein Farbfilter sichtbar gemacht werden. Die Teilbereiche 72, 76 erscheinen dann mit unterschiedlicher Farbe oder Helligkeit und können vom Betrachter klar unterschieden werden und beispielsweise zuvor verborgene Muster, Zeichen oder Codierungen zeigen.Since the human eye is not sensitive to the spectral composition of the color, the
- 1010
- Banknotebill
- 1212
- Sicherheitselementsecurity element
- 2020
- Sicherheitselementsecurity element
- 2222
- Substratsubstratum
- 2424
- PrägelackschichtEmbossing lacquer layer
- 2626
- Prägestrukturembossed structure
- 2828
- Flankenflanks
- 30, 32, 3430, 32, 34
- ebene Flächenabschnitteflat surface sections
- 4040
- Dünnschichtelementthin-film element
- 4242
- InterferenzschichtaufbauInterference layer structure
- 4444
- Reflexionsschichtreflective layer
- 4646
- dielektrische Abstandschichtdielectric spacer layer
- 4848
- Absorberschichtabsorber layer
- 5050
- thixotroper Lackthixotropic varnish
- 5252
- Verlaufen des LacksBleeding the paint
- 6060
- Sicherheitselementsecurity element
- 6262
- MultilevelstrukturMultilevel structure
- 64-1, 64-2, 64-3, 64-464-1, 64-2, 64-3, 64-4
- ebene Streifenflat stripes
- 7070
- Sicherheitselementsecurity element
- 7272
- erster Teilbereichfirst subarea
- 74-1, 74-274-1, 74-2
- ebene Flächenabschnitteflat surface sections
- 7676
- zweiter Teilbereichsecond subarea
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