EP4633957A1

EP4633957A1 - Optisch variables sicherheitselement mit 5-schicht-stapel, datenträger und herstellungsverfahren

Info

Publication number: EP4633957A1
Application number: EP23840624.3A
Authority: EP
Inventors: Thomas Happ; Axel Sauer
Original assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2022-12-14
Filing date: 2023-12-13
Publication date: 2025-10-22
Also published as: DE102022133325A1; WO2024125720A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement (20), insbesondere Sicherheitsfolie oder Sicherheitsfaden, mit einem 5-Schicht-Stapel (21), der in dieser Reihenfolge eine erste Absorber schicht (23), eine erste dielektrische Abstandsschicht (24), eine zweite Absorberschicht (25), eine zweite dielektrische Abstandsschicht (26) und eine Reflexionsschicht (27) umfasst. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die erste und die zweite dielektrische Abstandsschicht (24, 26) unterschiedliche Schichtdicke aufweisen, um eine spezifische IR-Reflexionssignatur des Sicherheitselements zu erzeugen.

Description

Optisch variables Sicherheitselement mit 5-Schicht-Stapel, Datenträger und Herstellungsverfahren

Die Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement mit einem 5-Schicht-Sta- pel, der in dieser Reihenfolge eine erste Absorber schicht, eine erste dielektrische Abstandsschicht, eine zweite Absorberschicht, eine zweite dielektrische Abstandsschicht und eine Reflexionsschicht umfasst. Die Erfindung betrifft auch einen Datenträger mit einem solchen Sicherheitselement, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Sicherheitselements .

Datenträger, wie etwa Wert- oder Ausweisdokumente, oder andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel und Verpackungen oder Umverpackungen hochwertiger 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. Dabei kommen oft farbkippende Sicherheitselemente zum Einsatz, die einen Stapel aus dünnen, gut schichtdickenkontrollierten Schichten aufweisen, um winkelabhängige Interferenzfarben bzw. Farbwechsel hervorzurufen.

Die Absicherungsfunktion optisch variabler Sicherheitselemente kann erhöht werden, wenn diese zusätzlich maschinenlesbar ausgebildet sind. Beim Einsatz auf Banknoten können die Sicherheitselemente dann sowohl von einem menschlichen Nutzer visuell, als auch sensorisch auf langsamen Einzahlungsgeräten und auf schnellen Banknoten- Bearbeitungsmaschinen geprüft werden. Bei Banknoten-Bearbeitungsmaschinen kann eine zusätzliche Prüfung sowohl die Erkennung von gefälschten Banknoten als auch die Zustandsbewertung echter Banknoten verbessern. Die farbkippenden Sicherheitselemente bestehen meist aus einem 3-Schicht-Resonator aus einer Chrom-Absorberschicht, einer dielektrischen Abstandsschicht aus SiCb und eine Aluminium-Reflektorschicht. Die Schichtstapel weisen in Reflexion Interferenzma- xima nicht nur im visuell sichtbaren Spektralbereich, sondern auch im nahen Infrarot auf, welche für die maschinelle Echtheitsprüfung verwendet werden können. Die Inter- ferenzmaxima im Sichtbaren und im nahen Infrarot sind dabei über die Dicke der SiCb- Abstandsschicht intrinsisch aneinander gekoppelt.

Aus der EP 0472371 Al ist auch ein Doppelresonator mit einem 5-Schicht-Stapel bekannt, bei dem auf einer Reflektorschicht zwei Perioden aus Absorberschicht und dielektrischer Abstandsschicht angeordnet sind, um Peaks im Reflexionsspektrum zu unterdrücken.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art mit erhöhter Fälschungssicherheit anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß der Erfindung ist bei einem gattungsgemäßen Sicherheitselement vorgesehen, dass die erste und die zweite dielektrische Abstandsschicht unterschiedliche Schichtdicke aufweisen, um eine spezifische IR-Reflexions-signatur des Sicherheitselements zu erzeugen.

Gegenüber der Verwendung eines herkömmlichen 3-Schicht-Stapels eröffnet der Einsatz eines Doppelresonators mit 5 Schichten zusätzliche Design-Freiheitsgrade, die es erlauben, einerseits im sichtbaren Spektralbereich einen gewünschten oder bewährten Farbkippeffekt beizubehalten und andererseits im nahen Infrarot eine gegenüber herkömmlichen 3-Schichtaufbauten modifizierte, spezifische Infrarot-Reflexionssignatur zu erzeugen. Die spezifische Signatur wird dabei insbesondere durch die unterschiedliche Dicke der beiden dielektrischen Abstandsschichten bereitgestellt. Bevorzugt unterscheiden sich die unterschiedlichen Dicken der beiden dielektrischen Abstandsschichten dabei um mehr als 10% der Dicke der dünneren der beiden dielektrischen Abstandsschichten.

Die Verwendung unterschiedlicher Dicken der beiden dielektrischen Abstandsschichten im 5-Schicht- Aufbau führt dazu, dass sich der Verlauf des Reflexionsspektrums im nahen Infrarot gerade besonders stark von dem Reflexionsspektrum eines 3-Schicht- Aufbaus mit vergleichbarem Farbkippeffekt im sichtbaren Spektralbereich unterscheidet.

Ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement kann dann im sichtbaren Spektralbereich dieselbe Funktionalität wie ein herkömmliches Sicherheitselement mit 3-Schichtaufbau zeigen, durch seine spezifische IR- Reflexions Signatur aber bei der maschinellen Echtheitsprüfung von einem herkömmlichen Sicherheitselement unterscheidbar sein. Durch eine unterschiedliche Verteilung auf die beiden dielektrischen Abstandsschichten lassen sich bei gleicher Gesamtdicke des Dielektrikums mehrere verschiedene spezifische IR- Reflexionssignaturen erzeugen. Bei geschickter Wahl des Dickenverhältnisses und des Herstellungsverfahrens können die erfindungsgemäßen Sicherheitselemente auch bessere Eigenschaften, insbesondere höhere Farbreinheit und brillantere Farben, als Sicherheitselemente mit herkömmlichen 3-Schichtaufbauten und vergleichbarem Farbkippeffekt aufweisen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die erste und zweite dielektrische Abstandsschicht ein Dickenverhältnis im Verhältnis kleiner ganzer Zahlen wie etwa 2:1 (bzw. 1:2) oder etwa 3:1 (bzw. 1:3) oder etwa 4:1 (bzw. 1:4) auf, da damit bei brillanter Farbwirkung im sichtbaren Spektralbereich besonders ausgeprägte Modulationen und damit ein besonders charakteristischer Spektralverlauf im nahen Infrarot erzielt werden. Als besonders vorteilhaft hat sich bei den Versuchen der Erfinder für diesen Zweck ein Dickenverhältnis von etwa 2:1 bzw. 1:2 herausgestellt. Mit einem solchen Verhältnis konnten die attraktivsten Spektren im sichtbaren Spektralbereich und die markantesten Unterschiede im nahen Infrarot erreicht werden.

Die dickere der beiden dielektrischen Abstandsschichten liegt bevorzugt in einem Dickenbereich zwischen 200 nm und 600 nm, da in diesem Dickenbereich Interferenzfarben mit der größten Sättigung erreicht werden können. Bei einer Schichtdicke der dickeren Schicht von weniger von 200 nm liegen die Reflexionsmaxima bereits sehr nahe am Rand des sichtbaren Spektralbereichs, bei einer Schichtdicke der dickeren Schicht von mehr als 600 nm ergeben sich viele Maxima im sichtbaren Spektralbereich, die ebenfalls zu einer reduzierten Sättigung führen. Dickere Schichten sind zudem in Bezug auf die Produzierbarkeit und die Wirtschaftlichkeit bei der Produktion nachteilig.

Weiter hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die näher an der Reflexionsschicht liegende dielektrische Abstandsschicht die dünnere der beiden Abstandsschichten darstellt. Ist der 5-Schicht-Stapel auf einem Substrat aufgebracht, so ist vorteilhaft die dünnere dielektrische Abstandsschicht die substratferne und die dickere dielektrische Abstandsschicht die substratnahe dielektrische Abstandsschicht. Bei einer solchen Abfolge von dicker und dünner Schicht wurden von den Erfindern besonders ausgeprägte Extremwerte in den Reflexionsspektren gefunden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste und/ oder zweite dielektrische Abstandsschicht aus einem anorganischen Material gebildet, vorzugsweise aus einem der Materialien SiCh, AI3O2, MgF2, CaF2 und SiON. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind beide dielektrische Abstandsschichten aus SiC>2 gebildet.

In weiteren, vorteilhaften Ausgestaltungen ist mit Vorteil zumindest eine der dielektrischen Abstandsschichten aus einem polymerbasierten Material gebildet, vorzugsweise aus einem Material auf Basis von Nitrocellulose, Epoxy-, Polyester-, Kolophonium-, Ac- rylat-, Alkyd-, Melamin-, PVA-, PVC-, Isocyanat- oder Urethansystemen. In einer be- sonders bevorzugten Ausgestaltung ist eine, beispielsweise die erste, dielektrische Abstandsschicht aus SiCb und eine, beispielsweise die zweite, dielektrische Abstandsschicht aus einem polymerbasierten Material gebildet.

Die Reflexionsschicht ist zweckmäßig aus Aluminium oder einem Metall mit unbuntem Erscheinungsbild und hohem Reflexionsgrad im Sichtbaren gebildet. Beispielsweise kann die Reflexionsschicht aus einem der Metalle Ti, Ta, Zn, Mo, W, Ni, Ir, Pd gebildet sein.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der 5-Schicht-Stapel auf einer Trägerfolie angeordnet, vorzugsweise in einer solchen Orientierung, dass die erste Absorberschicht die der Trägerfolie nächstliegende Schicht des Schichtstapels darstellt. Die Trägerfolie kann beispielsweise durch eine PET-Folie gebildet sein und ist mit Vorteil transparent, so dass die Betrachtung durch die Trägerfolie hindurch erfolgen kann.

Die Trägerfolie kann unstrukturiert oder auch strukturiert ausgebildet sein, wobei der 5-Schicht-Stapel insbesondere auch auf der strukturierten Seite der Trägerfolie aufgebracht sein kann. Mit Vorteil ist die Trägerfolie mit mikrooptischen Strukturen, insbesondere mit geprägten mikrooptischen Strukturen, versehen, vorzugsweise mit einem Mikrospiegelarray und/ oder nanooptischen Strukturen, wie etwa Hologrammen. Die mikrooptischen Strukturen können zusätzlich zu dem Farbkippeffekt weitere Effekte erzeugen, beispielsweise Bewegungseffekte, Motivwechseleffekte, 3D-Effekte oder dergleichen. Die Erfinder haben in ihren Versuchen erkannt, dass die mikrooptischen Strukturen zwar mikroskopisch lokal modifizierte Betrachtungswinkel erzeugen, jedoch die Maschinenlesbarkeit des Sicherheitselements im nahen Infrarot kaum stören.

Die Erfindung enthält auch einen Datenträger mit einem optisch variablen Sicherheitselement der oben beschriebenen Art. Bei dem Datenträger kann es sich insbesondere um ein Wertdokument, wie eine Banknote, insbesondere eine Papierbanknote, eine Po- lymerbanknote oder eine Folienverbundbanknote, um eine Aktie, eine Anleihe, eine Urkunde, einen Gutschein, einen Scheck, ein Sigel, eine Steuerbanderole, eine hochwertige Eintrittskarte, aber auch um eine Ausweiskarte, wie etwa eine Kreditkarte, eine Bankkarte, eine Barzahlungskarte, eine Berechtigungskarte, einen Personalausweis oder eine Passpersonalisierungsseite handeln.

Die Erfindung enthält weiter ein Verfahren zum Herstellen eines optisch variablen Sicherheitselements der beschriebenen Art, bei dem auf einem Substrat ein 5-Schicht-Sta- pel mit der Schichtreihenfolge erste Absorber schicht, erste dielektrische Abstandsschicht, zweite Absorber schicht, zweite dielektrische Abstandsschicht und Reflexionsschicht aufgebracht wird, und bei dem die erste und die zweite dielektrische Abstandsschicht in unterschiedlicher Schichtdicke aufgebracht werden, um eine spezifische IR- Reflexionssignatur des Sicherheitselements zu erzeugen. Das Substrat kann insbesondere die oben genannte Trägerfolie darstellen.

Die erste Absorberschicht, die erste dielektrische Abstandsschicht, die zweite Absorberschicht und die zweite dielektrische Abstandsschicht werden bei einer vorteilhaften Verfahrensführung in einer Inline- Anlage aufgebracht, ohne das Vakuum zu verlassen.

Mit Vorteil werden die erste und zweite Absorberschicht durch Elektronenstrahlverdampfung oder Sputterabscheidung, insbesondere durch DC-Magnetronsputtern aufgebracht.

Ebenfalls mit Vorteil werden die erste und/ oder zweite dielektrische Abstandsschicht durch Elektronenstrahlverdampfen oder RF-Sputtern bzw. reaktivem Pulsed-DC Magnetronsputtern aufgebracht.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung stellt die zweite dielektrische Abstandsschicht eine polymerbasierte Dielektrikumsschicht dar, die durch Aufdrucken oder durch Schlitzdüsenbeschichtung im Durchlaufbetrieb aufgebracht wird. 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 zwei Sicherheitselementen nach Ausführungsbeispielen der Erfindung,

Fig. 2 schematisch den Aufbau eines Sicherheitselements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 den Aufbau eines herkömmlichen Sicherheitselements mit 3-Schicht-Re- sonator,

Fig. 4 das Reflexionsspektrum des herkömmlichen 3-Schicht- Aufbaus der Fig. 3 im Vergleich zu dem Reflexionsspektrum des erfindungsgemäßen 5- Schicht- Aufbaus nach Fig. 2,

Fig. 5 die Reflexions Spektren zweier erfindungsgemäßer Sicherheitselemente mit 5-Schicht-Stapel, jeweils nach dem Prinzip der Fig. 2,

Fig. 6 einen Vergleich der Reflexionsspektren eines herkömmlichen 3-Schicht- Aufbaus mit einem erfindungsgemäßen 5-Schicht- Aufbau, jeweils bei senkrechter und schräger Beleuchtung, und Fig. 7 einen Vergleich eines Reflexionsspektrums eines Farbkipp-Schichtstapels auf einem unstrukturierten PET- Superstrat und eines Reflexionsspektrums desselben Schichtstapels auf einem mit geprägten Mikrospiegeln versehenen PET- Superstrat.

Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten erläutert. Figur 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die mit zwei Sicherheitselementen 12 und 14 nach Ausführungsbeispielen der Erfindung versehen ist. Das erste Sicherheitselement stellt einen Sicherheitsfaden 12 dar, der auf der Oberfläche der Banknote aufgebracht, oder teilweise in das Substrat der Banknote eingebettet sein kann.

Das zweite Sicherheitselement ist durch ein aufgeklebtes Transferelement 14 beliebiger Form gebildet. Das Sicherheitselement 14 kann auch in Form einer Abdeckfolie ausgebildet sein, die über einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung der Banknote angeordnet ist. Es versteht sich allerdings, dass die Erfindung nicht auf Transferelemente und Sicherheitsfäden auf 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.

Der Aufbau und das Erscheinungsbild erfindungsgemäßer Sicherheitselemente im Vergleich zu herkömmlichen Sicherheitselementen werden nun mit Bezug auf die Figuren 2 bis 7 näher erläutert.

Figur 2 zeigt schematisch den Aufbau eines Sicherheitselements 20 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei dem Sicherheitselement 20 ist auf eine 12 gm dicke PET-Trägerfolie 22 ein 5-Schicht-Stapel 21 aufgebracht, der ausgehend von der Trägerfolie 22 in dieser Reihenfolge eine 3 nm dicke erste Absorberschicht 23 aus Chrom, eine 140 nm dicke erste dielektrische Abstandsschicht 24 aus SiO?, eine 5 nm dicke zweite Absorberschicht 25 aus Chrom, eine 280 nm dicke zweite dielektrische Abstandsschicht

26 aus SiCb, und eine opake, 50 nm dicke Reflexions schicht 27 aus Aluminium umfasst.

Figur 4 zeigt einen Vergleich der Reflexionsspektren des erfindungsgemäßen 5-Schicht- Aufbaus der Fig. 2 mit einem herkömmlichen 3-Schicht- Aufbau nach Fig. 3. Bei dem herkömmlichen Sicherheitselement 30 ist auf eine 12 gm dicke PET-Trägerfolie 32 ein 3- Schicht-Stapel 31 aufgebracht, der ausgehend von der Trägerfolie 32 in dieser Reihenfolge eine 5 nm dicke Absorberschicht 33 aus Chrom, eine 400 nm dicke dielektrische Abstandsschicht 34 aus SiCb und eine opake, 50 nm dicke Reflexionsschicht 37 aus Aluminium umfasst.

Dabei sind bei dem 5-Schicht-Stapel 21 die Schichtdicken so gewählt, dass die Summe der Schichtdicken der beiden dielektrischen Abstandsschichten 24, 26 gleich der Schichtdicke der einzelnen dielektrischen Abstandsschicht 34 des 3-Schicht- Aufbaus ist. Dies sorgt dafür, dass die beiden unterschiedlichen Schichtstapel ein möglichst vergleichbares Reflexionsspektrum im sichtbaren Spektralbereich aufweisen. Die Schichtdicken der PET-Trägerfolien 22, 32 und der opaken Reflexionsschichten 27, 37 sind jeweils gleich.

Die Reflexionsspektren der beiden Aufbauten wurden mit Hilfe der Software IMD berechnet (David L. Windt, "IMD — Software for modeling the optical properties of multilayer films", Computers in Physics 12, 360 (1998)). Dabei wurden unter Verwendung optischer Konstanten, insbesondere von Brechungs- und Extinktionsindizes aus der Literatur, die verschiedenen Materialien als Einzelschichten in einem Schichtstapel modelliert und mit Hilfe der Fresnel-Gleichungen die resultierenden Reflexions- und Transmissionsspektren berechnet. Die Einfallswinkel, Schichtdicken und Schichtgrenzübergänge fließen ebenfalls in die Berechnung mit ein. Figur 4 zeigt in dem Diagramm 40 das Reflexionsspektrum 42 des herkömmlichen 3- Schicht- Aufbaus der Fig. 3 mit durchgezogenen Linien im Vergleich zu dem Reflexionsspektrum 44 des erfindungsgemäßen 5-Schicht- Aufbaus nach Fig. 2 mit gestrichelten Linien. Beide Reflexionsspektren wurden für senkrechten Lichteinfall 28 (s. Fig. 2) berechnet. Aufgetragen ist im Diagramm 40 die Reflektivität in Abhängigkeit von der Wellenlänge im sichtbaren Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm und im nahen Infrarot von 780 nm bis 2000 nm.

Im sichtbaren Spektralbereich zeigen die beiden Reflexionsspektren 42, 44 bei etwa 460 nm einen gemeinsamen, dominanten Reflexionspeak 46, die Reflexions Spektren unterscheiden sich aber im nahen Infrarot bei Wellenlängen oberhalb von 700 nm fundamental voneinander. Während der herkömmliche 3-Schicht- Aufbau im nahen Infrarot ein weiteres Reflexionsmaximum 48 bei etwa 930 nm aufweist, ist dieses beim erfindungsgemäßen 5-Schicht- Aufbau stark unterdrückt und die Reflexion weist dort sogar ein Minimum 50 auf, während sich ein breites Nebenmaximum 52 bei etwa 1200 nm ausbildet.

Bei weitgehend identischer Funktionalität im sichtbaren Spektralbereich zeigt der erfindungsgemäße 5-Schicht- Aufbau damit einen stark abweichenden, charakteristischen Spektralverlauf im nahen Infrarot. Dieser abweichende Spektralverlauf kann mit Reflexions- bzw. Remissionssensoren wie sie typischerweise auf Banknotenbearbeitungsmaschinen eingesetzt werden, geprüft und als zusätzliches Echtheitsmerkmal verwendet werden.

Neben dem ohne Hilfsmittel prüfbaren Humanmerkmal, nämlich dem Farbkippeffekt im sichtbaren Spektralbereich, stellt das Sicherheitselement 20 somit zugleich ein charakteristisches maschinenlesbares Echtheitsmerkmal für eine Prüfung im infraroten Spektralbereich bereit.

Die Echtheitsprüfung mit Remissions- bzw. Reflexionssensoren kann sowohl mit einfachen Sensoren mit nur wenigen, beispielsweise zwei, Prüf- Wellenlängen erfolgen, wie sie beispielsweise in Einzahlungsautomaten verwendet werden, als auch mit aufwendigeren Sensoren mit höherer Spektralauflösung, wie sie insbesondere in größeren Bearbeitungsmaschinen eingesetzt werden.

Um möglichst ausgeprägte Extremwerte in den Reflexionsspektren und somit brillante Farben zu erhalten, ist eine Abstimmung der Schichtdicken der beiden dielektrischen Abstandsschichten 23, 25 vorteilhaft. Ein besonders ansprechendes Erscheinungsbild wird erhalten, wenn das Dickenverhältnis der dielektrischen Abstandsschichten wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bei etwa 2:1 liegt, da die konstruktive und destruktive Interferenz im sichtbaren Spektralbereich dann maximal ausfällt, was zu einem visuell eindrucksvollen, brillanten Farbeindruck führt.

Weiterhin sind insbesondere Dickenverhältnisse der dielektrischen Abstandsschichten im Verhältnis kleiner ganzer Zahlen wie bspw. etwa 2:1 (bzw. 1:2) oder etwa 3:1 (bzw. 1:3) oder etwa 4:1 (bzw. 1:4) besonders vorteilhaft, da damit besonders ausgeprägte Modulationen und damit ein besonders charakteristischer Spektralverlauf im nahen Infrarot erzielt werden, bei gleichzeitig brillanter Farbwirkung im sichtbaren Spektralbereich.

Besonders ausgeprägte Extremwerte in den Reflexionsspektren ergeben sich, wenn die substratnahe dielektrische Abstandsschicht die dickere der beiden Abstandsschichten darstellt. Figur 5 zeigt zur Illustration in dem Diagramm 60 die Reflexions Spektren 62, 64 zweier erfindungsgemäßer Sicherheitselemente mit 5-Schicht-Stapel nach dem Prinzip der Fig. 2. Bei beiden Varianten beträgt das Dickenverhältnis der beiden dielektrischen Abstandsschichten 2:1 und die Summe der Schichtdicken 600 nm, die Aufbauten unterscheidet sich lediglich durch die Abfolge der dickeren und der dünneren dielektrischen Abstandsschicht.

Das durchgezogene Reflexionsspektrum 62 stellt das simulierte Reflexionsspektrum einer ersten Variante des 5-Schicht-Stapels dar, bei dem die substratnahe dielektrische Abstandsschicht 24 die dickere Abstandsschicht ist und durch eine 400 nm dicke SiC>2- Schicht gebildet ist, während die substratferne dielektrische Abstandsschicht 26 dünner ist und durch eine 200 nm dicke SiCh-Schicht gebildet ist.

Das gestrichelte Reflexionsspektrum 64 stellt das simulierte Reflexions Spektrum einer zweiten Variante des 5-Schicht-Stapels dar, bei dem die substratnahe dielektrische Abstandsschicht 24 die dünnere Abstandsschicht ist und durch eine 200 nm dicke SiC>2- Schicht gebildet ist, während die substratferne dielektrische Abstandsschicht 26 dicker ist und durch eine 400 nm dicke SiCh-Schicht gebildet ist. Die Trägerfolie 22, die Absorberschichten 23, 25 und die Reflexionsschicht 27 sind bei beiden Varianten gleich und wie bei Fig. 2 ausgebildet.

Wie aus den Reflexionsspektren 62, 64 ersichtlich, führt die erste Variante, bei der die substratnahe dielektrische Abstandsschicht die dickere Schicht darstellt, zu deutlich ausgeprägteren Minima, sowohl im sichtbaren, als auch im nahinfraroten Spektralbereich. Die erste Variante führt daher in zu brillanteren Farben im Sichtbaren und erlaubt eine einfachere Diskrimination im Infraroten und ist daher besonders bevorzugt.

Bei einer vorteilhaften Herstellung der erfindungsgemäßen 5-Schicht-Stapel können neben der modifizierten IR-Signatur auch schmalere Halbwertsbreiten der Interferenzma- xima erhalten werden.

Grundsätzlich kann die Herstellung der 5-Schicht-Stapel in den herkömmlichen, für die Produktion von Sicherheitselementen mit 3-Schicht- Aufbau verwendeten, Anlagen geschehen. Dabei wird einfach die Abscheidung der Absorberschicht, beispielsweise einer Chromschicht, sowie die Abscheidung der dielektrischen Abstandsschicht, beispielsweise der SiCb-Schicht, jeweils abwechselnd wiederholt, um einen Doppelresonator zu erzeugen. Als besonders vorteilhaft hat sich allerdings herausgestellt, die Herstellung in einer Inline-Anlage vorzunehmen, bei der in einem einzigen Durchlauf die dielektrische Abstandsschicht zusammen mit der Absorberschicht abgeschieden wird, insbesondere ohne das Vakuum zu verlassen. Bei den beschriebenen 5-Schicht- Aufbauten werden dabei sequenziell zunächst die erste Absorberschicht 23 aus Chrom auf das PET-Substrat 22 durch Elektronenstrahlverdampfung oder Sputterabscheidung, insbesondere DC- Magnetronsputtern vom Rohrtarget abgeschieden. In der nächsten Abscheidekammer wird bevorzugt durch Elektronenstrahlverdampfen die erste dielektrische Abstandsschicht 24 aus SiCh abgeschieden, gefolgt von einer weiteren Abscheidekammer für die zweite Absorberschicht 25 aus Chrom, sowie einer weiteren SiC>2 Verdampferkammer für die zweite dielektrische Abstandsschicht 26. Zuletzt wird in üblicher Weise die Reflexionsschicht 27 aus Aluminium aufgedampft. Die Inline-Herstellung der zweiten Ab- sorber-schicht und der zweiten dielektrischen Abstandsschicht ist auch aus wirtschaftlicher Sicht besonders vorteilhaft.

Das Diagramm 70 der Fig. 6 zeigt einen Vergleich der Reflexionsspektren eines herkömmlichen 3-Schicht- Aufbaus (schwarze Kurven 72, 74) mit einem erfindungsgemäßen 5-Schicht-Aufbau (graue Kurven 76, 78). Die durchgezogenen Linien 72, 76 zeigen dabei jeweils das Reflexionsspektrum bei senkrechtem Lichteinfall, die gestrichelten Linien 74, 78 bei schrägem Lichteinfall unter 45°.

Die Schichtdicken der Chromschichten bzw. der SiCb-Schichten betrugen dabei 5 nm Cr und 300 nm SiC>2 für den 3-Schicht Aufbau bzw. 2 nm Cr, 300 nm SiC>2, 5 nm Cr und 150 nm SiO2 für den 5-Schicht-Aufbau.

Wie in Fig. 6 ersichtlich, sind die Reflexionslinien im erfindungsgemäßen 5-Schichtsta- pel (graue Kurven 76, 78) den Reflexionslinien des 3-Schichtstapels sehr ähnlich, so dass sich im sichtbaren Spektralbereich visuell vergleichbare Farbeffekte ergeben. Die IR- Signatur des 5-Schicht- Aufbaus unterscheidet sich durch die Unterdrückung des NIR- Peaks bei 900 - 1000 nm allerdings dramatisch von der Signatur der herkömmlichen Gestaltungen mit 3-Schicht- Aufbau.

Bei einer weiteren vorteilhaften Herstellungsvariante wird eine herkömmliche, anorganische, erste dielektrische Abstandsschicht 24, wie beispielsweise eine aufgedampfte SiCb-Schicht, mit einer zweiten, dickeren, polymerbasierten dielektrischen Abstandsschicht 26 kombiniert. Letztere kann beispielsweise durch Aufdrucken, etwa mittels Tiefdruck, oder durch Schlitzdüsenbeschichtung im Durchlaufbetrieb her gestellt werden.

Diese Herstellungsvariante bietet gegenüber einer mehrfachen Vakuumbeschichtung reduzierte Prozessaufwände und reduzierte Anlagenkosten. Gleichzeitig können brillante Farbwechsel in Verbindung mit unkonventionellen IR-Reflexionsspektren erreicht werden. Für die polymerbasierte dielektrische Abstandsschicht kommt beispielsweise eine Beschichtung auf Basis von Nitrocellulose, Epoxy-, Polyester-, Kolophonium-, Ac- rylat-, Alkyd-, Melamin-, PVA-, PVC-, Isocyanat- oder Urethansystemen in Frage.

Wie oben dargestellt, können die erfindungsgemäßen 5-Schicht-Stapel beispielsweise mit geprägten mikrooptischen Strukturen kombiniert werden, um Bewegungseffekte, Motivwechsel, 3D-Effekte oder dergleichen zu erzeugen. Die mikro optischen Strukturen führen zwar zu einem lokal modifizierten Betrachtungswinkel, stören die Maschinenlesbarkeit des Sicherheitselements im nahen Infrarot aber kaum.

Figur 7 zeigt im Diagramm 80 den Vergleich eines gemessenen Reflexionsspektrums 82 eines Farbkipp-Schichtstapels auf einem unstrukturierten PET- Superstrat und eines gemessenen Reflexionsspektrums 84 desselben Schichtstapels auf einem mit geprägten Mikrospiegeln versehenen PET- Superstrat. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, haben die optischen Mikrospiegel-Strukturen nur einen quantitativen Einfluss auf das beobachtete Reflexionsspektrum, während qualitativ die wesentlichen Strukturen der Spektralcharakteristik erhalten bleiben. Die Spektralpositionen der Maxima und Minima sind zwar leicht ins Kurzwellige verschoben, dies ist aber auf die verkürzte effektive optische Weglänge aufgrund der Mikrospiegel zurückzuführen. Durch gezielte Anpassung des verwendeten Schichtstapels kann diese Verschiebung kompensiert werden, so dass unabhängig vom konkreten Design der Mikrospiegel ein fester Farbeindruck beziehungsweise eine feste Infrarot-Signatur einstellbar ist. Die ohnehin eher störenden Superstrat-Interferenzen bei größeren Infrarot-Wellenlän- gen werden durch die lokal unterschiedliche Reflexion der Mikrospiegel sogar unterdrückt.

Bezugszeichenliste

10 Banknote

12 Sicherheitsfaden

14 Transferelement

20 Sicherheitselement

21 5-Schicht-Stapel

22 PET-Trägerfolie

23 erste Absorberschicht

24 erste dielektrische Abstandsschicht

25 zweite Absorberschicht

26 zweite dielektrische Abstandsschicht

27 Reflexionsschicht

30 herkömmliches Sicherheitselement

31 3-Schicht-Stapel

32 PET-Trägerfolie

33 Abs orber schicht

34 dielektrische Abstandsschicht

37 Reflexionsschicht

40 Diagramm

42 Reflexionsspektrum 3-Schicht-Stapel

44 Reflexionsspektrum 5-Schicht-Stapel

46 Reflexionspeak

48 weiteres Reflexionsmaximum

50 Minimum

52 Nebenmaximum

60 Diagramm

62 Reflexionsspektrum erste Variante

64 Reflexionsspektrum zweite Variante

70 Diagramm 72 Reflexionsspektrum 3-Schicht-Stapel, senkrecht

74 Reflexionsspektrum 3-Schicht-Stapel, schräg

76 Reflexionsspektrum 5-Schicht-Stapel, senkrecht

78 Reflexionsspektrum 5-Schicht-Stapel, schräg 80 Diagramm

82 Reflexionsspektrum auf unstrukturiertem Superstrat

84 Reflexionsspektrum auf strukturiertem Superstrat

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Optisch variables Sicherheitselement (20), insbesondere Sicherheitsfolie oder Sicherheitsfaden, mit einem 5-Schicht-Stapel (21), der in dieser Reihenfolge eine erste Absorberschicht (23), eine erste dielektrische Abstandsschicht (24), eine zweite Absorberschicht (25), eine zweite dielektrische Abstandsschicht (26) und eine Reflexions schicht (27) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite dielektrische Abstandsschicht (24, 26) unterschiedliche Schichtdicke aufweisen, um eine spezifische IR-Reflexionssignatur des Sicherheitselements zu erzeugen.

2. Sicherheitselement (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite dielektrische Abstandsschicht (24, 26) ein Dickenverhältnis von 4:1 oder 1:4 oder 3:1 oder 1:3 oder 2:1 oder 1:2, bevorzugt 2:1 oder 1:2 aufweisen.

3. Sicherheitselement (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dickere der beiden dielektrischen Abstandsschichten in einem Dickenbereich zwischen 200 nm und 600 nm liegt.

4. Sicherheitselement (20) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/ oder zweite dielektrische Abstandsschicht (24, 26) aus einem anorganischen Material gebildet ist, vorzugsweise aus einem der Materialien SiCh, AI3O2, MgF2, CaF2 und SiON, besonders bevorzugt, dass beide dielektrische Abstandsschichten aus SiC>2 gebildet sind.

5. Sicherheitselement (20) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der dielektrischen Abstandsschichten aus einem polymerbasierten Material gebildet ist, vorzugsweise aus einem Material auf Basis von Nitrocellulose, Epoxy-, Polyester-, Kolophonium-, Acrylat-, Alkyd-, Melamin-, PVA-, PVC-, Isocyanat- oder Urethansystemen, besonders bevorzugt, eine dielektrische Abstandsschicht aus SiO? und eine dielektrische Abstandsschicht aus einem polymerbasierten Material gebildet ist.

6. Sicherheitselement (20) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexions schicht (27) aus Aluminium oder einem der Metalle Ti, Ta, Zn, Mo, W, Ni, Ir, Pd gebildet ist.

7. Sicherheitselement (20) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der 5-Schicht-Stapel (21) auf einer Trägerfolie (22) angeordnet ist, vorzugsweise in einer solchen Orientierung, dass die erste Absorberschicht (23) die der Trägerfolie (22) nächstliegende Schicht des Schichtstapels darstellt.

8. Sicherheitselement (20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (22) mit mikrooptischen Strukturen, insbesondere mit geprägten mikrooptischen Strukturen versehen ist, vorzugsweise mit einem Mikrospiegelarray und/ oder nanooptischen Strukturen.

9. Datenträger (10) mit einem optisch variablen Sicherheitselement (20) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8.

10. Verfahren zum Herstellen eines optisch variablen Sicherheitselements (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem auf einem Substrat (22) ein 5-Schicht-Stapel (21) mit der Schichtreihenfolge erste Absorberschicht (23), erste dielektrische Abstandsschicht (24), zweite Absorberschicht (25), zweite dielektrische Abstandsschicht (26) und Reflexionsschicht (27) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite dielektrische Abstandsschicht (24, 26) in unterschiedlicher Schichtdicke aufgebracht werden, um eine spezifische IR-Reflexionssignatur des Sicherheitselements zu erzeugen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Absorberschicht (23), die erste dielektrische Abstandsschicht (24), die zweite Absorberschicht (25) und die zweite dielektrische Abstandsschicht (26) in einer Inline- Anlage aufgebracht werden, ohne das Vakuum zu verlassen.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Absorberschicht (23, 25) durch Elektronenstrahlverdampfung oder Sputter- abscheidung, insbesondere durch DC-Magnetronsputtern aufgebracht werden.

13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/ oder zweite dielektrische Abstandsschicht (24, 26) durch Elektronenstrahlverdampfen aufgebracht werden.

14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass die zweite dielektrische Abstandsschicht eine polymerbasierte Dielektrikumsschicht darstellt, die durch Aufdrucken oder durch Schlitzdüsenbeschichtung im Durchlaufbetrieb aufgebracht wird.