EP4665591A1 - Sicherheitselement mit farbkippendem dünnschichtaufbau - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement (20) zur Absicherung von Wertdokumenten mit einem farbkippenden Dünnschichtaufbau, der eine Absorberschic ht (22), eine Reflexionsschicht (24) und eine zwischen der Absorberschicht und der Reflexionsschicht angeordnete dielektrische Abstandsschicht (28) umfasst. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass zwischen der dielektrischen Abstandsschicht (26) und der Reflexionsschicht (24) eine ultradünne Haftvermittlerschicht (28) mit einer Dicke zwischen 1 nm und 10 nm angeordnet ist.

Description

Sicherheitselement mit farbkippendem Dünnschichtaufbau Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement zur Absicherung von Wertdo- kumenten mit einem farbkippenden Dünnschichtaufbau, der eine Absorber- schicht, eine Reflexionsschicht und eine zwischen der Absorberschicht und der Reflexionsschicht angeordnete dielektrische Abstandsschicht umfasst. Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertge- genstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicher- heitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Die Sicherheitselemente können beispielsweise in Form eines in eine Bank- note eingebetteten Sicherheitsfadens, einer Abdeckfolie für eine Banknote mit Loch, eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens, eines selbsttragenden Transferelements oder auch in Form eines direkt auf ein Wertdokument auf- gedruckten Merkmalsbereichs ausgebildet sein. Eine besondere Rolle bei der Echtheitsabsicherung spielen Sicherheitsele- mente mit betrachtungswinkelabhängigem Erscheinungsbild, da diese selbst mit modernsten Kopiergeräten nicht reproduziert werden können. Dazu sind die Sicherheitselemente mit optisch variablen Elementen ausgestattet, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen un- terschiedlichen Bildeindruck vermitteln und beispielsweise je nach Betrach- tungswinkel einen anderen Farb- oder Helligkeitseindruck und/oder ein an- deres grafisches Motiv zeigen. Zu diesem Zweck werden oft Sicherheitselemente mit mehrschichtigen Dünnschichtelementen eingesetzt, deren Farbeindruck sich für den Betrach- ter mit dem Betrachtungswinkel ändert (im Folgenden als Farbkippeffekt be- zeichnet). Der Farbkippeffekt beruht bei solchen Dünnschichtelementen auf betrachtungswinkelabhängigen Interferenzeffekten durch Mehrfachreflexio- nen in den verschiedenen Teilschichten des Elements. Der Wegunterschied des an den verschiedenen Schichten reflektierten Lichts hängt einerseits von der optischen Dicke einer dielektrischen Abstandsschicht ab, die den Ab- stand zwischen einer semitransparenten Absorberschicht und einer Reflexi- onsschicht festlegt, und variiert andererseits mit dem jeweiligen Betrach- tungswinkel. Da der Wegunterschied in der Größenordnung der Wellen- länge des sichtbaren Lichts liegt, ergibt sich aufgrund von Auslöschung und Verstärkung bestimmter Wellenlängen ein winkelabhängiger Farbeindruck für den Betrachter. Durch eine geeignete Wahl von Material und Dicke der am Interferenzeffekt beteiligten Schichten können eine Vielzahl unterschied- licher Farbkippeffekte erzeugt werden. Bekannte Dünnschichtelemente mit einer Schichtenfolge aus Absorber- schicht, dielektrischer Abstandsschicht und Reflexionsschicht neigen aller- dings zu einer hohen Spaltneigung in Abhängigkeit von der Dicke der die- lektrischen Abstandsschicht und auch in Abhängigkeit von einem gegebe- nenfalls verwendeten, unter der Schichtenfolge des Dünnschichtelements an- geordneten Prägelack. Insbesondere können durch eine zu geringe Haftung des Reflexionsschichtmaterials auf der dielektrischen Abstandsschicht Prob- leme bei der Herstellung, vor allem aber auch bei der Umlaufbeständigkeit der mit den Dünnschichtaufbauten ausgestatteten Sicherheitselemente auf- treten. Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheit- selement der eingangs genannten Art mit verbessertem Spaltschutz und ho- her Umlaufbeständigkeit anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche ge- löst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Gemäß der Erfindung ist bei einem gattungsgemäßen Sicherheitselement vorgesehen, dass zwischen der dielektrischen Abstandsschicht und der Re- flexionsschicht eine ultradünne Haftvermittlerschicht mit einer Dicke zwi- schen 1 nm und 10 nm angeordnet ist. Die Erfinder haben überraschend ge- funden, dass die Haftung zwischen der dielektrischen Abstandsschicht und der Reflexionsschicht durch eine solche zusätzliche Haftvermittlerschicht, insbesondere eine Chromschicht oder eine Titanschicht signifikant verbessert wird und die mit der Spaltneigung herkömmlicher Dreischichtaufbauten verbundenen Probleme überwunden werden können. Gleichzeitig hat eine ultradünne Haftvermittlerschicht im genannten Dickenbereich nur einen ge- ringfügigen Einfluss auf die Farbwirkung und den Farbkippeffekt des Dünn- schichtaufbaus. Falls erforderlich kann dieser geringfügige Einfluss durch eine Anpassung der Schichtdicke der dielektrischen Abstandsschicht ausge- glichen werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Absorberschicht durch eine Chromschicht gebildet, die vorteilhaft eine Schichtdicke zwischen 2 nm und 10 nm, beispielsweise von etwa 6 nm aufweist. Die Reflexionsschicht ist vorteilhaft durch eine Aluminiumschicht gebildet, insbesondere durch eine opake Aluminiumschicht. Die Aluminiumschicht kann eine Schichtdicke zwischen 5 nm und 200 nm, insbesondere zwischen 30 nm und 100 nm aufweisen. Die dielektrische Abstandsschicht ist mit Vorteil durch eine SiO₂ -Schicht ge- bildet. Die Schichtdicke der dielektrischen Abstandsschicht ist dabei so ge- wählt, dass ein gewünschter Farbkippeffekt, also ein erster Farbeindruck bei senkrechter Betrachtung und ein zweiter, unterschiedlicher Farbeindruck bei schräger Betrachtung erreicht wird. Die ultradünne Haftvermittlerschicht ist mit Vorteil durch eine Chrom- schicht oder eine Titanschicht gebildet, vorzugsweise durch eine Chrom- o- der Titanschicht einer Dicke zwischen 1 nm und 4 nm. Gegenwärtig ist die Verwendung von Chrom für die Haftvermittlerschicht besonders bevorzugt. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Schichtdicke der ultradünnen Chrom- oder Titanschicht von 3 nm herausgestellt. Bei einer bevorzugten Gestaltung stellt der farbkippende Dünnschichtaufbau einen Vierschichtaufbau dar, der in dieser Reihenfolge eine Absorberschicht aus Chrom, eine dielektrische Abstandsschicht aus SiO₂, die genannte, ultra- dünne Chromschicht und eine Reflexionsschicht aus Aluminium enthält. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der farbkippende Dünnschichtaufbau auf einer mit einer Reliefstruktur versehenen Prägelack- schicht aufgebracht. Die Reliefstruktur ist dabei mit Vorteil eine diffraktive Struktur, insbeson- dere ein Hologramm, ein holographisches Gitterbild oder eine hologram- mähnliche Beugungsstruktur, eine achromatische Struktur, insbesondere eine Mattstruktur, oder eine Mikrospiegelanordnung oder eine Blazegitter mit einem sägezahnartigen Furchenprofil oder eine Fresnellinsenanordnung, oder ist durch eine Kombination von zwei oder mehr der genannten Struktu- ren gebildet. Das Sicherheitselement ist vorzugsweise ein Sicherheitsfaden, ein Sicher- heitsstreifen, ein Patch oder ein Etikett. Die Erfindung enthält auch einen Datenträger, insbesondere ein Wertdoku- ment, mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art. Bei dem Daten- träger kann es sich insbesondere um ein Wertdokument, wie eine Banknote, insbesondere eine Papierbanknote, eine Polymerbanknote oder eine Folien- verbundbanknote, um eine Aktie, eine Anleihe, eine Urkunde, einen Gut- schein, einen Scheck, eine hochwertige Eintrittskarte, aber auch um eine Ausweiskarte, wie etwa eine Kreditkarte, eine Bankkarte, eine Barzahlungs- karte, eine Berechtigungskarte, einen Personalausweis oder eine Passperso- nalisierungsseite handeln. Das Sicherheitselement kann insbesondere in ei- nem Fensterbereich des Datenträgers angeordnet sein. Die Erfindung enthält weiter ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheit- selements der beschriebenen Art, bei dem auf ein Substrat eine Absorber- schicht, eine dielektrische Abstandsschicht und eine Reflexionsschicht aufge- bracht werden, und bei dem zwischen der dielektrischen Abstandsschicht und der Reflexionsschicht eine ultradünne Haftvermittlerschicht mit einer Dicke zwischen 1 nm und 10 nm aufgebracht, insbesondere aufgesputtert wird. Das Substrat kann insbesondere durch eine Trägerfolie oder durch eine be- reits beschichtete, beispielsweise mit einer geprägten Prägelackschicht verse- hene Trägerfolie gebildet sein. Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfol- gend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulich- keit zu erhöhen. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit zwei erfin- dungsgemäßen Sicherheitselementen, Fig. 2 ein Sicherheitselement nach einem Ausführungsbeispiel der Er- findung schematisch im Querschnitt, und Fig. 3 ein Sicherheitselement nach einem weiteren Ausführungsbei- spiel der Erfindung, bei dem ein farbkippender Dünnschicht- aufbau mit einer Reliefstruktur kombiniert ist. Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Bankno- ten erläutert. Figur 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Bank- note 10, die mit zwei erfindungsgemäßen Sicherheitselementen 12 und 14 versehen ist. Das erste Sicherheitselement stellt einen Sicherheitsfaden 12 dar, der auf die Oberfläche der Banknote aufgebracht ist. Der Sicherheitsfa- den kann natürlich auch durch einen Fenstersicherheitsfaden gebildet sein, der an bestimmten Fensterbereichen an der Oberfläche der Banknote hervor- tritt, während er in den dazwischen liegenden Bereichen im Inneren der Banknote eingebettet ist. Das zweite Sicherheitselement ist durch ein aufgeklebtes Transferelement 14 beliebiger Form gebildet, das in einem Fensterbereich 16 der Banknote 10 an- geordnet ist und dort beispielsweise eine durchgehende Öffnung der Bank- note abdeckt. Das Transferelement kann allerdings auch über einem opaken oder einem transluzenten Materialbereich der Banknote angeordnet sein. Der besondere Aufbau erfindungsgemäßer Sicherheitselemente, etwa des Si- cherheitsfadens 12 oder des Transferelements 14, wird nun mit Bezug auf Fig. 2 näher erläutert, die ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement 20 sche- matisch im Querschnitt zeigt. Das Sicherheitselement 20 enthält einen vierschichtigen farbkippenden Dünnschichtaufbau mit einer Absorberschicht 22 aus Chrom, einer Reflexi- onsschicht 24 aus Aluminium und einer zwischen der Absorberschicht 22 und der Reflexionsschicht 24 angeordneten dielektrischen Abstandsschicht 26 aus SiO₂. Als Besonderheit ist zur Haftverbesserung zwischen der die- lektrischen Abstandsschicht 26 und der Reflexionsschicht 24 eine ultradünne Chromschicht 28 mit einer Dicke zwischen 1 nm und 10 nm, insbesondere zwischen 1 nm und 4 nm angeordnet, so dass insgesamt ein Vierschichtauf- bau entsteht. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass sich durch eine solche, zusätzli- che ultradünne Chromschicht 28 die Haftung zwischen der Abstandsschicht 26 und der Reflexionsschicht 24 signifikant verbessert lässt und die mit der Spaltneigung herkömmlicher Dreischichtaufbauten verbundenen Probleme reduziert oder sogar vollständig überwunden werden können. Als besonders wirksam hat sich dabei eine Schichtdicke der ultradünnen Chromschicht 28 von etwa 3 nm herausgestellt. Durch die Anwesenheit der zusätzlichen, in gewissem Maße lichtabsorbie- renden Chromschicht 28 verschiebt sich zwar die Farbwirkung der ur- sprünglichen Schichtenfolge aus Absorber 24, Dielektrikum 26 und Reflektor 28 geringfügig, diese Verschiebung kann jedoch, falls gewünscht, ohne wei- teres durch eine Anpassung der Schichtdicke der dielektrischen Abstands- schicht 26 ausgeglichen werden. Dadurch kann ein erfindungsgemäßer Dünnschichtaufbau mit derselben Farbwirkung wie ein herkömmlicher Dünnschichtaufbau, allerdings mit signifikant verbessertem Spaltschutz be- reitgestellt werden. Es versteht sich, dass der prinzipielle Schichtaufbau der Fig. 2 je nach An- wendungsfall um weitere, an sich bekannte Schichten, wie etwa einer Schutzschicht, einer Klebeschicht oder einer Prägelackschicht, ergänzt wer- den kann. Anstelle einer ultradünnen Chromschicht kann auch eine ultra- dünne Titanschicht zur Haftverbesserung eingesetzt werden. Figur 3 zeigt ein Sicherheitselement 30 nach einem weiteren Ausführungs- beispiel der Erfindung, bei dem der farbkippende Dünnschichtaufbau mit ei- ner Reliefstruktur, wie etwa einer Mikrospiegelanordnung kombiniert ist. Das Sicherheitselement 30 enthält eine Trägerfolie 32, beispielsweise eine transparente, farblose PET-Folie, auf die eine Prägelackschicht 34 aufge- bracht und mit einer Reliefprägung 36 versehen wurde. Die Reliefprägung 36 kann beispielsweise eine Mikrospiegelanordnung zur Erzeugung eines gewünschten optischen Effekts darstellen. Auf die geprägte Prägelackschicht 34 wurden dann, wie bei Fig. 2 grundsätz- lich bereits beschrieben, eine Absorberschicht 22 aus Chrom, eine dielektri- sche Abstandsschicht 26 aus SiO₂, eine ultradünne Chromschicht 28 mit ei- ner Dicke zwischen 1 nm und 10 nm, insbesondere zwischen 1 nm und 4 nm, und eine Reflexionsschicht 24 aus Aluminium aufgebracht. Weiter sind eine einebnende Lackschicht 38 und weitere Schichten 40, beispielsweise eine Pri- merschicht und eine Klebeschicht zum Aufbringen des Sicherheitselements auf ein Zielsubstrat vorgesehen. Die Trägerfolie 32 kann nach dem Aufbrin- gen des Sicherheitselements auf das Zielsubstrat abgezogen werden, oder kann alternativ auch im Schichtaufbau verbleiben. Im erstgenannten Fall kann zusätzlich eine die Ablösung der Trägerfolie erleichternde Release- schicht zwischen der Trägerfolie 32 und der Prägelackschicht 34 vorgesehen sein. Das Sicherheitselement 30 der Fig. 3 ist auf Betrachtung von der Seite der Trägerfolie 32 her ausgelegt, da aus dieser Betrachtungsrichtung die Reflexi- onsschicht 24 die vom Betrachter am weitesten entfernte Schicht des Dünn- schichtaufbaus darstellt. Soll die Betrachtung von der gegenüberliegenden Seite des Sicherheitselements erfolgen, können die Schichten des Dünn- schichtaufbaus auch in umgekehrter Reihenfolge auf die Prägelackschicht 34 aufgebracht werden, also in der Reihenfolge Reflexionsschicht 24, haftungs- verbessernde ultradünne Chromschicht 28, dielektrische Abstandsschicht 26 und Absorberschicht 22. Die einebnende Lackschicht 38 und weitere Schich- ten 40 werden dann auf die Absorberschicht 22 aufgebracht. Auch bei dieser Ausgestaltung kann anstelle einer ultradünnen Chrom- schicht eine ultradünne Titanschicht zur Haftverbesserung eingesetzt wer- den. Bezugszeichenliste Banknote Sicherheitsfaden Transferelement Fensterbereich Sicherheitselement Absorberschicht Reflexionsschicht dielektrische Abstandsschicht ultradünne Chromschicht Sicherheitselement Trägerfolie Prägelackschicht Reliefprägung einebnende Lackschicht weitere Schichten

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Sicherheitselement zur Absicherung von Wertdokumenten mit einem farbkippenden Dünnschichtaufbau, der eine Absorberschicht, eine Reflexi- onsschicht und eine zwischen der Absorberschicht und der Reflexionsschicht angeordnete dielektrische Abstandsschicht umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der dielektrischen Abstandsschicht und der Reflexionsschicht eine ultradünne Haftvermittlerschicht mit einer Dicke zwischen 1 nm und 10 nm angeordnet ist. 2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberschicht durch eine Chromschicht gebildet ist. 3. Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht durch eine Aluminiumschicht gebildet ist. 4. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrische Abstandsschicht durch eine SiO₂ -Schicht gebildet ist. 5. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ultradünne Haftvermittlerschicht durch eine Chromschicht oder eine Titanschicht gebildet ist, vorzugsweise durch eine Chrom- oder Titanschicht einer Dicke zwischen 1 nm und 4 nm. 6. Sicherheitselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ultradünne Chrom- oder Titanschicht eine Dicke von 3 nm aufweist. 7. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der farbkippende Dünnschichtaufbau auf ei- ner mit einer Reliefstruktur versehenen Prägelackschicht aufgebracht ist. 8. Sicherheitselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reliefstruktur eine diffraktive Struktur, insbesondere ein Hologramm, ein holographisches Gitterbild oder eine hologrammähnliche Beugungs- struktur, eine achromatische Struktur, insbesondere eine Mattstruktur, oder eine Mikrospiegelanordnung oder eine Blazegitter mit einem sägezahnarti- gen Furchenprofil oder eine Fresnellinsenanordnung, oder eine Kombination von zwei oder mehr der genannten Strukturen bildet. 9. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement ein Sicherheitsfaden, ein Sicherheitsstreifen, ein Patch oder ein Etikett ist. 10. Datenträger, insbesondere Wertdokument, mit einem Sicherheitsele- ment nach einem der Ansprüche 1 bis 9. 11. Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem auf ein Substrat eine Absorberschicht, eine die- lektrische Abstandsschicht und eine Reflexionsschicht aufgebracht werden, und bei dem zwischen der dielektrischen Abstandsschicht und der Reflexi- onsschicht eine ultradünne Haftvermittlerschicht mit einer Dicke zwischen 1 nm und 10 nm aufgebracht, insbesondere aufgesputtert wird.