WO2005105474A2 - Sicherheitselement und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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WO2005105474A2
WO2005105474A2 PCT/EP2005/004683 EP2005004683W WO2005105474A2 WO 2005105474 A2 WO2005105474 A2 WO 2005105474A2 EP 2005004683 W EP2005004683 W EP 2005004683W WO 2005105474 A2 WO2005105474 A2 WO 2005105474A2
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Winfried HOFFMÜLLER
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Giesecke & Devrient Gmbh
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    • Y10T428/2967—Synthetic resin or polymer
    • Y10T428/2969—Polyamide, polyimide or polyester

Definitions

  • the invention relates to a security element for securing valuables with an at least regionally present first optically active layer made of cholesteric liquid crystalline material.
  • the invention further relates to a method for producing such a security element, a security arrangement which comprises a separate display element in addition to such a security element, and a security paper and an object of value which are equipped with such a security element or such a security arrangement.
  • Valuables such as branded articles or documents of value, are often equipped with security elements for security purposes, which allow the authenticity of the valuables to be checked and which at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
  • optically variable elements are used as security elements, which give the viewer a different image impression, for example a different color impression, from different viewing angles.
  • a security element with a plastic-like layer made of a liquid crystal polymer is known from the publication EP 0435 029 A2, which shows a pronounced interplay of colors at room temperature.
  • the optically variable effects of the liquid crystal polymers can be combined with conventional colors by coloring any layers, creating patterns that only become visible when the security elements are tilted.
  • the dyes themselves can be incorporated in any layer or applied as a printed image.
  • the color shift effect of the liquid crystal layers always leads to a shift in the reflected light wavelength from the longer-wave range when viewed vertically to the shorter-wave range when viewing the layers at an acute angle due to the physical conditions.
  • the possibilities for creating different color shift effects are therefore limited.
  • a security element with a liquid crystal layer as an optically variable material is known from the publication EP 1 156 934 B1.
  • An exemplary embodiment is described with a register-containing arrangement of printing layers made of right-handed and left-handed liquid-crystalline material, which show the same appearance under normal lighting, so that information represented by the shape or the outline of the areas cannot be recognized. Only when the layers are viewed through a suitable polarization filter can the information be recognized by the difference in brightness between the printing layers. In order to achieve this effect, however, it is necessary to apply the liquid-crystalline layers with precise registration.
  • the object of the invention is to provide a security element of the type mentioned at the outset with a high level of security against forgery, which avoids the disadvantages of the prior art.
  • a second optically active layer which is present at least in some areas, is provided in a generic security element, the first and the second layer being arranged one above the other in an overlap area.
  • the first optically active layer selectively reflects light in a first wavelength range with a first circular polarization direction
  • the second optically active layer either itself or in the overlap region in cooperation with the first optically active layer selectively reflects light in a second wavelength range with a second circular polarization direction
  • the additive color mixing of the reflection spectra of the two optically active layers allows the generation of wider and unusual color shift effects.
  • the intensity of the total reflected light can also be increased by using the two opposite circular polarization directions.
  • Information that can only be read out using circular polarizers can also be encoded in one or more of the liquid crystal layers.
  • the second circular direction of polarization of the light which reflects the second optically active layer itself or in cooperation with the first optically active layer, is opposite to the first circular direction of polarization.
  • the wavelength range reflected by the second optically active layer corresponds to the first wavelength range.
  • the second optically active layer forms a phase-shifting layer.
  • the second layer advantageously forms a ⁇ / 2 layer for light from the first wavelength range.
  • the ⁇ / 2 layer is preferably formed from nematic liquid-crystalline material which, owing to the optical anisotropy of the aligned rod-shaped liquid crystals, enables the production of optically active layers.
  • the ⁇ / 2 layer can also be formed from a plurality of partial layers which are arranged one above the other and rotated in regions in the layer plane.
  • the partial layers are particularly advantageously formed by two ⁇ / 4 layers. By twisting the two ⁇ / 4 sub-layers differently in some areas, their influence on circularly polarized light can be used in a targeted manner, for example in order to generate coded halftone images.
  • a third optically active layer made of cholesteric liquid-crystalline material can advantageously be provided which, like the first optically active layer, selectively reflects light in the first wavelength range with the first circular polarization direction.
  • the ⁇ / 2 layer is arranged at least in regions between the first and the third optically active layer.
  • the second circular polarization direction of the light which reflects the second optically active layer itself or in cooperation with the first optically active layer, corresponds to the first circular polarization direction.
  • the wavelength range reflected by the second optically active layer differs from the first wavelength range in a likewise advantageous variant of the invention.
  • the second optically active layer is expediently formed from a cholesteric liquid-crystalline material, in particular in connection with the latter two inventive variants.
  • Different liquid crystals can be used for the first and second cholesteric liquid crystal layers.
  • the two layers can only differ in the helicity of the liquid crystal structure, as can be produced, for example, by using mirror-image twisters.
  • the first optically active layer only reflects light from the invisible part of the spectrum in a first viewing direction.
  • the first optically active layer preferably reflects visible light of a first color in a second viewing direction.
  • the second optically active layer In an advantageous embodiment, only reflects light from the invisible part of the spectrum in one or the second viewing direction. It also advantageously reflects light of a third color that is visible in one or the first viewing direction.
  • one of the two optically active layers emits infrared radiation as light from the invisible part of the spectrum, and the other of the two optically active layers as ultraviolet radiation as light from the invisible part of the spectrum Viewing direction reflected.
  • the second optically active layer can also be designed such that it is in the first Viewing direction visible light of a third color and reflected in the second viewing direction visible light of a different color from the third color.
  • the first optically active layer reflects visible light of a first color in a first viewing direction and visible light of a second color different from the first color in a second viewing direction.
  • the second optically active layer can then only reflect light from the invisible part of the spectrum in the second viewing direction and, if appropriate, light of a third color visible in the first viewing direction.
  • the second op- Table active layer in the first viewing direction visible light of a third color different from the first color and in the second viewing direction light of a fourth color different from the third color.
  • the first and / or the second and / or optionally the third optically active layer can be in the form of characters and / or patterns.
  • Further optically active layers made of nematic and / or cholesteric liquid-crystalline material can also be provided. At least one of the optically active layers made of cholesteric liquid crystalline material and / or optionally at least one layer made of nematic liquid crystalline material is expediently in the form of pigments which are embedded in a binder matrix. Such pigments are easier to print than liquid crystals from solution and do not place such high demands on the smoothness of the substrate. In addition, the pigment-based printing inks do not require any measures to promote alignment.
  • the optically active layers are arranged at least partially, preferably over the entire surface, on a dark, preferably black, background.
  • the dark background can itself be in the form of characters and / or patterns. In particular, it can be printed, produced by coloring a substrate or by the action of a laser beam on a substrate.
  • the optically active layers and possibly the dark background are present on a substrate in appropriate configurations.
  • the substrate is advantageously formed from paper or plastic.
  • the security element forms a security thread, a label or a transfer element.
  • the invention also encompasses a method for producing a security element of the type described, in which a first and a second optically active layer are applied to a carrier film, so that they are arranged one above the other in an overlap area, with the formation of the first optically active Layer a cholesteric liquid crystalline material is applied.
  • the two optically active layers can each be applied to a separate carrier film, in particular printed on, and then laminated on top of one another. This allows the optically active layers to be checked separately for suitability for further processing and, if necessary, separated out after application to the carrier film. Alternatively, the two optically active layers can also be applied in succession to the same carrier film.
  • the liquid crystalline material can be applied from a solvent or from the melt.
  • cholesteric liquid-crystalline material in particular can be applied in paste form as a UV-curable cholesteric mixture, such a system neither including typical solvents nor based on a melt or pigments, but instead containing further UV-curable lacquers.
  • the liquid crystalline material is then physically dried, aligned and hardened to remove the solvent. The alignment can be done directly via the carrier film or via so-called
  • liquid Crystalline material can be cross-linked, for example by means of ultraviolet radiation or by means of an electron beam (ESH).
  • ESH electron beam
  • the liquid crystalline material can also be fixed by adding certain additives.
  • both carrier films are advantageously removed. This is done in particular via separating layers or by using a laminating adhesive, the adhesion of which to the carrier film is less than its adhesion with respect to the associated optically active layer.
  • a full-surface auxiliary layer can be applied to the optically active layer on the carrier film, the adhesion of which to the carrier film is less than its liability with respect to the optically active layer, in order to enable separation.
  • the laminating adhesive can be applied over the entire surface, while at the same time preventing uncontrolled sticking.
  • the auxiliary layer is advantageously a UV lacquer layer.
  • the cholesteric liquid crystal layers can advantageously be formed by combining a nematic liquid crystal system with a twister.
  • the two cholesteric liquid crystal layers can be formed by combining a nematic liquid crystal system with coordinated first and second twisters, so that the liquid crystals of the first and second layers are arranged in helical structures that are mirror images of one another.
  • the invention also includes a security arrangement for security papers, valuables and the like with a security element of the type described or a security element that can be produced according to the described method, as well as a separate display element which, in cooperation with the security element, has a color shift effect and / or a polarization effect and / or Brightness effect or an intensity enhancement for the viewer.
  • the security element is designed without a dark background layer, while the separate display element comprises a dark, preferably black, background.
  • the security element can also comprise a dark background layer.
  • the separate display element comprises a linear or circular polarizer, with which the coloring and / or polarization effects of the security element can be made visible.
  • the security element has a layer of cholesteric liquid-crystalline material and a layer of nematic liquid-crystalline material which are arranged one above the other in an overlap area.
  • the separate display element comprises a layer of cholesteric liquid-crystalline material, which, in cooperation with the security element, makes it possible for the viewer to see an intensity enhancement in certain areas.
  • the invention comprises a security arrangement for security papers, valuables and the like with a security element that has at least one layer of liquid crystalline material, which is arranged at least in regions on a transparent carrier film, and a separate display element that, in cooperation with the security element, has a color shift effect for the user Makes the viewer recognizable and includes a dark, preferably black background.
  • the invention further comprises an object of value, such as a branded article, a document of value or the like, with a security element or a security arrangement of the type described.
  • object of value can in particular be a security paper, a document of value or a product packaging.
  • security element is advantageously arranged in a window area of the valuable object.
  • a flexible object of value is particularly preferred, in which the security element and the display element can be placed on top of one another by bending or folding the object of value for self-authentication.
  • Valuable objects in the sense of the present invention are, in particular, banknotes, shares, ID cards, credit cards, bonds, certificates, vouchers, checks, high-quality admission tickets, but also other papers that are susceptible to forgery, such as passports and other identification documents, as well as product security elements such as labels, seals, packaging and the same.
  • the term “valuable object” includes all such objects, documents and product security means.
  • security paper Under the term “security paper”, the preliminary stage, which is not yet fit for circulation, becomes a valuable asset. document understood, which in addition to the security element may have other authenticity features, such as luminescent substances provided in the volume. Security paper is usually in an almost endless form and will be processed at a later date.
  • a method for checking the authenticity of a security element, a security arrangement or a valuable object of the type described above it is checked whether there is a predetermined color shift effect and / or whether there is a predetermined polarization effect and / or whether there is a predetermined brightness effect.
  • the authenticity of the tested element is then assessed on the basis of the test result.
  • 1 shows a schematic representation of a banknote with an embedded security thread and a glued-on transfer element, in each case according to one exemplary embodiment of the invention
  • 2 shows the general layer structure of a security element according to the invention in cross section
  • FIG. 3 shows a security element according to an embodiment of the invention in cross section
  • FIG. 5 shows a representation as in FIG. 4 of a security element according to a further exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 6 shows a security element according to yet another exemplary embodiment of the invention with a circular polarizer for reading the coded information
  • FIG. 7 shows a representation as in FIG. 6 of a security element according to a further exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 9 shows a security element according to the principle of FIG. 8 when illuminated with right circularly polarized light
  • 10 shows a further security element based on the principle of FIG. 8 with a ⁇ / 2 layer divided into two ⁇ / 4 layers
  • FIG. 11 shows a security element according to a further exemplary embodiment of the invention, in which both the color effects and the polarization effects of the liquid crystal layers are used, with (a) the layer structure of the security element and (b) and (c) the situation when viewed by different Shows circular polarizers, and
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a bank note 10 which has two security elements 12 and 16, each of which is formed according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the first security element represents a security thread 12 which emerges from certain window areas 14 on the surface of the banknote 10, while it is embedded in the areas in between inside the banknote 10.
  • the second security element is formed by a glued-on transfer element 16 of any shape.
  • Fig. 2 shows the basic layer structure of the security elements 12 and 16 in cross section.
  • a smooth film 20, for example a PET film of good surface quality, is provided with an absorbent, dark background layer 22.
  • Two or more, generally n optically active layers 24-1, 24-2,... 24-n made of liquid-crystalline material are applied to this background layer 22.
  • the liquid crystal layers 24-1, 24-2,... 24-n can each have different, but also partially the same light-polarizing or phase-shifting properties.
  • Alignment layers and / or adhesive layers 26 can be provided between the liquid crystal layers, which serve to align the liquid crystals in the liquid crystal layers or to connect the individual liquid crystalline layers and to compensate for unevenness in the background.
  • At least one of the liquid-crystalline layers 24-1, 24-2,... 24-n consists of a cholesteric liquid-crystalline material and selectively reflects light in a first wavelength range with a first circular polarization direction.
  • the overlap region with the first layer is arranged one above the other, selectively reflects light in a second wavelength region with a second circular polarization direction, either itself or in cooperation with the first layer.
  • the dark background layer 22 is not part of the security element.
  • the liquid crystal layers 24- 1, 24-2, ... 24-n and any alignment and adhesive layers 26 are then applied directly to the film 20.
  • FIG 3 shows a security element 30 according to an embodiment of the invention, in which a first cholesteric liquid crystal layer 32 and an second cholesteric liquid crystal layer 34 are arranged on an absorbent, preferably black background layer 22. Due to the interaction of the two liquid crystal layers 32 and 34, the security element 30 has a novel color shift effect, which gives the viewer a color impression that changes with the viewing direction. When viewed vertically, the security element 30 appears to the viewer in the exemplary embodiment blue / violet (reflected radiation 301), while viewed from an acute angle it offers a red color impression (reflected radiation 302).
  • This new type of color change in which the color impression of the security element changes when tilting from short-wave to longer-wave light, is due to the fact that the first liquid crystal layer 32 has blue light (arrow 321) in the vertical viewing direction and shorter-wave UV radiation (arrow 322) the acute-angled viewing direction reflects.
  • the second liquid crystal layer 34 is designed such that it reflects infrared radiation (arrow 341) in the vertical viewing direction and shorter-wave red light (arrow 342) in the acute-angle viewing direction.
  • the two lie outside the visible spectral range Reflection components 321 and 342 do not contribute to the color impression of the security element, so that the observer sees a blue color impression 301 when viewed vertically and a long-wave red color impression 302 when viewed at an acute angle.
  • the first and second liquid crystal layers 32 and 34 can each be printed on a smooth PET film of good surface quality. All printing processes suitable for liquid-crystalline layers, such as gravure printing, flexographic printing, knife coating, curtain or blade techniques, are suitable as printing processes.
  • the quality and the color spectrum of the individual layers can already be checked at this production stage and, if necessary, rejects can be sorted out.
  • the liquid crystal layers 32 and 34 are then laminated onto the base layer 22 or the first liquid crystal layer 32 with the aid of commercially available laminating adhesives.
  • the smoothness of the surface influences the degree of gloss of the security element.
  • the laminating adhesive can be used to compensate for unevenness in the substrate, such as can occur when building a typical security thread 12, so that a good shine can also be achieved for such security elements.
  • the carrier foils can be removed. This can, for example, via so-called separation or Release layers take place. These are in particular UV lacquers or waxes that can be activated mechanically or thermally. NEN. When using separating layers, these can be structured on the surface in order to locally promote or prevent alignment of the liquid crystals during application. A different orientation of the liquid crystals in some areas means that motifs such as characters or patterns can be introduced into the liquid crystal layers even when applied over the entire surface.
  • a laminating adhesive whose adhesion to the carrier film is less than its adhesion to the liquid crystal layer in order to prevent film tear.
  • the adhesion of the liquid crystals to the carrier film must also be less than the adhesion of the adhesive to the liquid crystals in order to enable separation.
  • the adhesion of the adhesive to the layer to which the system is to be transferred must be better than the adhesion of the liquid crystals to the carrier film. It also has to be better than the adhesive's adhesion to the carrier film. The above requirements for the laminating adhesive are particularly important when the liquid crystal layer to be transferred is not formed over the entire surface.
  • the second liquid crystal layer 34 is laminated in an analogous manner onto the first liquid crystal layer 32, which is now on top of the composite.
  • the liquid crystal layers can in each case be laminated one on top of the other, printed on top of one another or applied in another way on top of one another. where appropriate, alignment layers or adhesive layers, not shown, can be provided between the layers.
  • FIG. 4 Another embodiment of the invention is shown schematically in FIG. 4.
  • a first cholesteric liquid crystal layer 42 is applied to an absorbent, preferably black background layer 22 and a second cholesteric liquid crystal layer 44 is applied thereon.
  • the first liquid crystal layer 42 is only applied to the substrate 22 in some areas and forms a motif due to the shape or the outline of the applied areas, in the exemplary embodiment a coat of arms 46.
  • the second liquid crystal layer 44 has an entire surface of the first liquid crystal layer 42 or in the uncovered areas on the background layer 22.
  • the two liquid crystal layers are matched to one another in such a way that the crest motif 46 is clearly visible to the viewer when the security element is viewed vertically (FIG. 4 (b)) and disappears when the security element 40 is tilted, that is to say when changing from vertical to acute-angle viewing, as in FIG Fig. 4 (c) indicated by the dashed outline.
  • the disappearance of the coat of arms motif 46 is achieved in that the liquid crystal layer 42 applied in regions shows a color shift effect from blue (arrow 421) to ultraviolet (arrow 422) when tilted, while the second liquid crystal layer 44 has a color shift effect alternating between two colors of the visible spectral range, and for example, varies between red (arrow 441) and green (arrow 442).
  • a color impression 401 results in the overlap area 48 of the two layers, which is given by the additive color mixing of the blue light 421 of the first liquid crystal layer 42 and the red light 441 of the second liquid crystal layer 44, while outside of the overlap area only that red color impression of the second liquid crystal layer 44 can be seen.
  • the color contrast in the reflected light 401 clearly shows the coat of arms motif 46 for the viewer.
  • the first liquid crystal layer 42 in the overlap region 48 reflects ultraviolet light lying outside the visible spectral range to the viewer.
  • the liquid crystal layer 42 thus does not contribute to the color impression 402 of the security element 40 either in the overlap area 48 or outside the overlap area.
  • the motif is therefore not recognizable from an acute viewing angle, and the viewer has the impression that the heraldic motif 46 disappears from the vertical when the security element 40 is tilted.
  • a security element 50 can be produced with a motif that appears when tilted, as illustrated in FIG. 5.
  • the liquid crystal layer 52 applied in regions is formed such that it shows a color shift effect from infrared (arrow 521) to red (arrow 522) when tilted.
  • the second liquid crystal layer 54 again shows a color shift effect between two colors of the visible spectral range and varies, for example, between cyan (arrow 541) and violet (arrow 542).
  • the motif 56 is not recognizable when viewed vertically in the reflected light 501, since at most invisible infrared radiation is reflected in the perpendicular viewing direction by the first liquid crystal layer 52.
  • the viewer can only recognize the motif when the security element 50 is tilted, since the first liquid crystal layer 52 in the overlap area 58 then reflects red light to the viewer, and the motif 56 in the reflected light 502 thus stands out from the violet color impression outside the overlap area 58.
  • FIGS. 6 to 11 show further exemplary embodiments of the invention in which, in addition to the color shift effect, above all the special light-polarizing properties of the liquid crystal layers are used.
  • the direction of polarization of the light is indicated in these figures by additional arrow symbols on the propagation vectors of the light.
  • circular polarization in which the circular movement of the electric field strength vector takes place clockwise from the viewpoint of an observer to whom the light wave approaches, is referred to as right-hand circular polarization, and the opposite polarization is referred to as left-hand circular polarization.
  • the security element 60 of FIG. 6 contains two cholesteric liquid crystal layers 62 and 64 which are applied on a dark background layer 22.
  • the two liquid crystal layers 62 and 64 have the same color reflection spectrum, but differ in the orientation of the reflected circular polarization. While the first liquid crystal layer 62 reflects left circularly polarized light in the exemplary embodiment, the second liquid crystal layer 64 reflects right circularly polarized light. Left circularly polarized light is emitted by the second liquid crystal layer 64, on the other hand, let through without substantial absorption. It goes without saying that the polarization directions given serve only for illustration and can of course also be chosen differently within the scope of the invention.
  • Such a reverse selective reflection can be achieved, for example, in that the two cholesteric liquid crystal layers 62 and 64 are produced from the same nematic liquid crystal system using twists that are mirror images of one another. In this way, a mirror-image helical arrangement of the rod-shaped liquid crystal molecules in the two liquid crystal layers can be achieved, so that one layer reflects right-polarized light and the other layer reflects left-hand circular polarization.
  • the color of the light reflected by the liquid crystal layers depends on the viewing direction and, for example, changes from red to green when changing from perpendicular to acute-angled viewing.
  • the first liquid crystal layer 62 is only in regions in the form of a motif, for example a lettering, or a pattern. If the security element 60 is viewed without aids, the color shift effect of the second liquid crystal layer 64 appears primarily. In the overlap area 68 of the two layers, the motif can be seen with the same color impression, but with a brightness that is higher than its surroundings, since light of both circular polarization directions is reflected in the overlap area 68, while only right-hand circularly polarized light is reflected outside, as indicated by the arrows 70 of the reflected light displayed.
  • a circular polarizer 72 which only lets through left-hand circularly polarized light, the motif formed by the first liquid crystal layer 62 emerges with a strong brightness contrast, since the circular polarizer 72 completely absorbs the right-hand circularly polarized light reflected by the second liquid crystal layer 64 fades.
  • a circular polarizer 72 can be formed, for example, by a linear polarizer and a ⁇ / 4 plate connected downstream.
  • the second liquid crystal layer 64 or both liquid crystal layers 62, 64 can be present in the form of motifs in an analogous manner.
  • a motif in the second liquid crystal layer 64 can accordingly be made clearly visible with the aid of a circular polarizer, which transmits right circularly polarized light.
  • the motifs can easily be displayed in one or both layers.
  • FIG. 7 shows a security element 80 with a first cholesteric liquid crystal layer 82 and a ⁇ / 2 layer 84, which is partially applied to the liquid crystal layer 82 and contains nematic liquid crystals.
  • nematic liquid crystals optically active layers can be produced along the main crystal axes due to the different refractive indices of the rod-shaped liquid crystals.
  • a ⁇ / 2 layer is obtained for the wavelength range in which the first liquid crystal layer 82 selectively reflects.
  • the first liquid crystal layer 82 reflects light with a preselected circular polarization direction, for example left-hand circularly polarized light.
  • the security element 80 reflects light with the opposite polarization direction, that is to say right circularly polarized light in the exemplary embodiment, since the incident unpolarized light is not influenced by the ⁇ / 2 layer 84, the polarization direction of the reflected by the first liquid crystal layer 82, left-hand circularly polarized light from the ⁇ / 2 layer 84, however, is reversed in its polarization orientation by the path difference between the ordinary and the extraordinary beam.
  • the motif formed by the ⁇ / 2 layer 84 can hardly be recognized, since the security element reflects essentially the same amount of light in the covered and uncovered areas and the unarmed eye cannot distinguish the circular polarization direction of the light.
  • the security element 80 is viewed through a circular polarizer 92 which transmits only right-hand circularly polarized light, the motif formed in the ⁇ / 2 layer 84 emerges with a clear contrast.
  • the image parts 88 covered by the ⁇ / 2 layer 84 appear light, the uncovered image parts 86 appear dark.
  • a reverse (negative) image impression results when using a circular polarizer that transmits only left circular polarized light.
  • the circular polarizer 92 can be formed, for example, by a linear polarizer with a ⁇ / 4 plate connected downstream.
  • a nematic liquid crystal layer in the form of a motif can first be printed on a smooth PET film of good surface quality in a layer thickness which is selected such that for the wavelength range in which the first liquid crystal layer 82 selectively reflects, receives a ⁇ / 2 layer. After physical drying to remove the solvent, the liquid crystal layer is crosslinked by means of ultraviolet radiation. A layer of cholesteric liquid-crystalline material is then printed over the entire area of the PET film coated with nematic liquid-crystalline material. After physical drying, this layer is also crosslinked using ultraviolet radiation.
  • the two-layer liquid crystal structure produced in this way is then laminated onto the base layer 22 by means of commercially available laminating adhesives via the cholesteric liquid crystal layer now on top, which forms an absorbent base.
  • an absorbent base can be provided, for example, by a security thread, which can also have further security elements.
  • the carrier film can finally be removed.
  • This can be done, for example, via separating layers. These are in particular UV varnishes or waxes that can be activated mechanically or thermally. If no separating layer is provided, the cholesteric liquid crystal layer printed over the entire surface can also serve as an auxiliary layer between the laminating adhesive and the PET film and thus prevent the film tear that would otherwise occur when the PET film was peeled off, which can occur particularly when layers that are not fully coated are transferred , The same auxiliary function can also be applied over the entire surface. Apply a layer of UV varnish or another suitable material that can be easily removed from the carrier film. Since the full-surface application prevents, among other things, uncontrolled gluing by the laminating adhesive, the laminating adhesive can be printed on the entire surface.
  • the security element has a three-layer liquid crystal structure in which a ⁇ / 2 layer is arranged between two cholesteric liquid crystal layers with the same light-polarizing properties.
  • the security element 100 has a layer sequence applied to a dark, preferably black background layer 22, which consists of a first cholesteric liquid crystal layer 102, a ⁇ / 2 layer 104 and a second cholesteric liquid crystal layer 106.
  • the light polarizing properties of the first and second liquid crystal layers 102 and 106 are identical, so that the two layers reflect light in the same preselected wavelength range and with the same preselected circular polarization direction. All layers can be applied over the entire surface or only in certain areas in order to form different or complementary motifs such as characters or patterns.
  • the reflection properties of the various possible layer sequences are illustrated in FIG. 8. It is assumed that the two cholesteric liquid crystal layers 102 and 106 are left-hand circularly polarized. reflect light and the security element is illuminated with non-polarized light.
  • first area HO in which only the first liquid crystal layer 102 is present, left circularly polarized light is reflected.
  • the security element in a second region 112, in which the first liquid crystal layer 102 is covered by the ⁇ / 2 layer 104, the security element, as already explained in connection with FIG. 7, reflects right circularly polarized light.
  • the upper liquid crystal layer 106 In a third region 114, in which all three layers are present, the upper liquid crystal layer 106 reflects left-hand circularly polarized light and transmits right-hand circularly polarized light. The transmitted light is converted by the ⁇ / 2 layer 104 into left circularly polarized light, which is then reflected by the first liquid crystal layer 102.
  • the reflected light is converted again by the ⁇ / 2 layer 104 into right circularly polarized light, which is transmitted by the second liquid crystal layer 106.
  • the layer sequence 102, 104, 106 thus also reflects right-hand circularly polarized light in addition to left-hand circularly polarized light, as shown in FIG. 8.
  • the upper liquid crystal layer 106 reflects left-hand circularly polarized light.
  • the transmitted right circularly polarized light is also transmitted by the lower liquid crystal layer 102 and absorbed in the background layer 22.
  • the security element thus reflects only left-hand circularly polarized light in this area.
  • the numerous possible variations due to the different layer sequences allow a multitude of possible uses for security elements, only a few of which are explained in more detail by way of example.
  • ⁇ / 2 layer 104 comprises a layer sequence of a first cholesteric liquid crystal layer 102, a ⁇ / 2 layer 104 and a second cholesteric liquid crystal layer which is applied on a black background layer 22 106.
  • ⁇ / 2 layer 104 is designed in the form of a motif, while the first and second liquid crystal layers 102 and 106 are applied over the entire surface.
  • the motif of the ⁇ / 2 layer 104 appears with the same color impression as its surroundings, but is due to the reflection of both the left-hand circular and the right-hand circularly polarized light in the areas 126 due to the essentially double reflection The amount of light is already recognizable without tools. If the security element 120 is further illuminated by a circular polarizer 122 with right circularly polarized light, the motif appears to the viewer 124 with a high contrast without any additional aids, since the right circularly polarized light reflects in the areas 126 in which all three layers overlap is transmitted in regions 128 without ⁇ / 2 layer 104 from the upper and lower liquid crystal layers 106 and 102 and is absorbed in the black background layer 22.
  • FIG. 10 shows a security element 130 according to a further exemplary embodiment of the invention, which essentially with regard to its layer sequence how the security element 120 of FIG. 9 is constructed.
  • the intermediate layer 132 of the security element 130 is made up of two ⁇ / 4 partial layers 134 and 136, which can be locally twisted relative to one another in the layer plane.
  • right-hand circularly polarized light is therefore - analogous to sub-area 128 of FIG. 9 - transmitted by the layer sequence and finally absorbed by the background layer 22.
  • the intermediate layer 132 causes a certain proportion of right-hand circularly polarized light to reflect from the layer sequence becomes.
  • the size of the reflected portion decreases continuously with increasing angle of rotation.
  • the ⁇ / 2 layer can of course also be replaced by two ⁇ / 4 partial layers , These ⁇ / 4 sublayers can also be locally rotated in relation to one another in the layer plane.
  • FIG. 11 shows an exemplary embodiment in which both the color effects and the polarization effects of the liquid crystal layers are used.
  • FIG. 11 (a) shows the structure of a security element 150 with an absorbent background layer 22, a first cholesteric liquid crystal layer 152 and a second cholesteric liquid crystal layer 154 applied thereon.
  • the first liquid crystal layer 152 has a first color shift effect, for example from green to blue, and moreover only reflects light of a preselected circular polarization direction, for example right-hand circularly polarized light.
  • the second liquid crystal layer 154 has a second color shift effect, for example from magenta to green, and moreover only reflects light of the circular polarization direction opposite to the first liquid crystal layer, in the exemplary embodiment, left circular polarized light. If the security element 150 is viewed with illumination with unpolarized light and without aids, the two color shift effects overlap due to additive color mixing of the reflected light.
  • each of the liquid crystal layers 152, 154 can also be replaced by a combination of a ⁇ / 2 layer with a cholesteric layer which is mirror image of the original layer.
  • FIG. 12 shows a banknote 160 for explanation, which is equipped with a two-part security arrangement comprising a security element 162 and a display element 164.
  • the security element 162 and the display element 164 are arranged on the bank note 160 such that they come to lie on one another when the bank note is folded along the center line 166, as shown in FIG. 12 (b).
  • FIG. 12 (b) shows that such an arrangement of the security element 162 and the display element 164 is not imperative and that the elements 162, 164 can of course also be arranged at other locations on the banknote 160, as long as it is ensured that they fold towards one another when the banknote is folded come to lie.
  • the security element 162 consists of a cholesteric layer sequence applied to a transparent film and / or nematic liquid crystal layers, as shown in FIG. 2, but without the dark background layer 22.
  • the layers can be applied over the entire area or even only in regions in order to form different or complementary motifs.
  • the sequence of layers as such can also be present on the transparent film in the form of a motif.
  • the security element 162 is present in a window of the banknote 160 which is produced or punched out by papermaking and, when the banknote is unfolded, appears essentially transparent and unobtrusive in incident light or transmitted light.
  • the dark background layer which is essential for the recognizability of the described coloring or polarization effects, is provided by the separate display element 164 and can be formed, for example, by a commercially available printing ink printed on one side of the banknote. Only when the bank note is folded, as in FIG. 12 (b), so that the security element 162 comes to rest on the display element 164, can the intended coloring and / or polarization effects be recognized. In the exemplary embodiment, after folding the banknote 160, a previously unrecognizable coat of arms motif 168 appears. It goes without saying that there may also be a motif in the display element 164, in particular in addition to the motif in the security element 162, the two motifs possibly supplementing one another and thereby forming a coding.
  • the security element 162 is present as one of the security elements described above, including the dark background layer 22, and the display element 164 contains a circular polarizer, which is formed, for example, by a linear polarizer and a ⁇ / 4 plate connected downstream.
  • the above-described recognition mechanisms for the motifs introduced into the security element 162 when viewed by a circular polarizer can then be implemented by folding the banknote 160, so that the user can self-authenticate the security element and thus the banknote 160 without additional aids.
  • the security element 162 consists of a layer sequence applied to a dark background layer, as shown in FIG. 7, which comprises a first cholesteric liquid crystal layer and a ⁇ / 2 layer applied to this area, which contains nematic liquid crystals .
  • the security element 162 can be formed here, for example, by a glued-on transfer element or a security thread. In the unfolded position of the banknote, the security element 162 essentially shows only a color shift effect in the incident light. The motif formed by the ⁇ / 2 layer, however, is hardly recognizable.
  • the display element 164 is present in a papermaking or punched-out window of the banknote 160 and consists of a cholesteric liquid crystal layer applied to a transparent film, the light-polarizing properties of which are identical to those of the first cholesteric liquid crystal layer of the security element 162. In particular, the two layers reflect light in the same preselected wavelength range and with the same preselected circular polarization direction.
  • the display element 164 appears in the unfolded
  • the position of the banknote in incident light or transmitted light is essentially transparent and unobtrusive.
  • the motif of the ⁇ / 2 layer under normal illumination with unpolarized light has an increased brightness compared to its surroundings due to the reflection of light from both circular polarization directions and can therefore be recognized without further aids. A motif that was not or hardly recognizable before then appears clearly.
  • the security element consists of a liquid crystal layer applied to a transparent film.
  • the security element like the security element of the self-authenticating security arrangement shown in FIG. 12, is present in a window manufactured or punched out by papermaking, for example a bank note.
  • the liquid crystal layer applied in areas in the form of a motif appears transparent and inconspicuous both in incident light and in transmitted light and is essentially indistinguishable from the surrounding transparent film.
  • a separate display element which is arranged elsewhere on the banknote in such a way that the security element comes to rest on it when the banknote is folded, the color-tilting effects typical of liquid crystals can be achieved by providing a dark, preferably black background layer be made visible.
  • a background layer can be provided, for example, by printing one side of the banknote with a commercially available printing ink.
  • the exemplary embodiments for the self-authenticating security arrangement can also be provided on a document made of plastic, such as a plastic banknote.
  • the transparent window is preferably formed by an unprinted area of the document.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement (30) zur Absicherung von Wertgegenständen mit einer zumindest bereichsweise vorliegenden ersten optisch aktiven Schicht (32) aus einem cholesterischen flüssigkristallinen Material. Erfindungsgemäß ist eine zumindest bereichsweise vorliegende zweite optisch aktive Schicht (34) vorgesehen, wobei die erste und die zweite Schicht (32, 34) in einem Überlappungsbereich übereinander angeordnet sind. Die erste optisch aktive Schicht (32) reflektiert dabei selektiv Licht in einem ersten Wellenlängenbereich mit einer ersten zirkularen Polarisations­richtung, und die zweite optisch aktive Schicht (34) reflektiert entweder selbst oder im Überlappungsbereich in Zusammenwirkung mit der ersten optisch aktiven Schicht (32) selektiv Licht in einem zweiten Wellenlängenbe­ reich mit einer zweiten zirkularen Polarisationsrichtung.

Description

Sicherheitselement und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement zur Absicherung von Wertge- genständen mit einer zumindest bereichsweise vorliegenden ersten optisch aktiven Schicht aus cholesterischem flüssigkristallinem Material. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Sicherheitselements, eine Sicherheitsanordnung, die neben einem solchen Sicherheitselement ein separates Darstellungselement umfasst, sowie ein Sicher- heitspapier und einen Wertgegenstand, die mit einem solchen Sicherheitselement oder einer solchen Sicherheitsanordnung ausgestattet sind.
Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel oder Wertdokumente, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen ausgestattet, die eine Überprüfung der Echtheit des Wertgegenstands gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen.
Vielfach werden als Sicherheitselemente optisch variable Elemente eingesetzt, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen Bildeindruck, beispielsweise einen unterschiedlichen Farbeindruck vermitteln. Aus der Druckschrift EP 0435 029 A2 ist ein solches Sicherheitselement mit einer kunststoffähnlichen Schicht aus einem Flüssigkristallpolymer bekannt, die bei Zimmertemperatur ein ausgeprägtes Farbwechselspiel zeigt. Die optisch variablen Effekte der Flüssigkristallpolymere lassen sich durch Einfärben beliebiger Schichten mit herkömmlichen Farben kombinieren, wodurch sich Muster erzeugen lassen, die erst beim Verkippen der Sicherheitselemente sichtbar werden. Die Farbstoffe selbst können in einer beliebigen Schicht eingebracht oder als Druckbild aufgebracht sein. Bei den beschriebenen Sicherheitselementen führt der Farbkippeffekt der Flüssigkristallschichten aufgrund der physikalischen Gegebenheiten stets zu einer Verschiebung der reflektierten Lichtwellenlänge vom längerwelligen Bereich bei senkrechter Betrachtung zum kürzerwelligen Bereich bei Be- trachtung der Schichten unter einem spitzen Winkel. Die Möglichkeiten zur Erzeugung unterschiedlicher Farbkippeffekte sind daher begrenzt.
Aus der Druckschrift EP 1 156 934 Bl ist ein Sicherheitselement mit einer Flüssigkristallschicht als optisch variablem Material bekannt. Es wird ein Ausführungsbeispiel mit passerhaltiger Anordnung von Druckschichten aus rechtsdrehendem und linksdrehendem flüssigkristallinem Material beschrieben, die bei normaler Beleuchtung das gleiche Erscheinungsbild zeigen, so dass eine durch die Form bzw. den Umriss der Bereiche dargestellte Information nicht erkannt werden kann. Erst bei Betrachtung der Schichten durch einen geeigneten Polarisationsfilter kann die Information durch den Helligkeitsunterschied zwischen den Druckschichten erkannt werden. Um diesen Effekt zu erzielen, ist allerdings eine passergenaue Aufbringung der flüssigkristallinen Schichten erforderlich.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art mit hoher Fälschungssicherheit anzugeben, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch das Sicherheitselement mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein Verfahren zu seiner Herstellung, eine Sicherheitsanordnung und ein Wertgegenstand mit einem solchen Sicherheitsele- ment sind in den nebengeordήeteή Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter anspräche .
Gemäß der Erfindung ist bei einem gattungsgemäßen Sicherheitselement eine zumindest bereichsweise vorliegende zweite optisch aktive Schicht vorgesehen, wobei die erste und die zweite Schicht in einem Überlappungsbereich übereinander angeordnet sind. Die erste optisch aktive Schicht reflektiert dabei selektiv Licht in einem ersten Wellenlängenbereich mit einer ersten zirkularen Polarisationsrichtung, während die zweite optisch aktive Schicht entweder selbst oder im Uberlappungsbereich in Zusammenwirkung mit der ersten optisch aktiven Schicht Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich mit einer zweiten zirkularen Polarisationsrichtung selektiv reflektiert.
Dadurch lassen sich neuartige, die lichtpolarisierenden oder phasenschiebenden Eigenschaften der Flüssigkristallschichten ausnutzende Effekte erzielen, die die vorteilhafte Fälschungssicherheit bekannter Sicherheitselemente beibehalten oder sogar erhöhen. Wie nachfolgend im Detail erläutert, erlaubt die additive Farbmischung der Reflexionsspektren der beiden optisch aktiven Schichten die Erzeugung breiterer und ungewöhnlicher Farbkippef- fekte. Auch lässt sich die Intensität des insgesamt reflektierten Lichts durch die Nutzung der beiden gegenläufigen zirkularen Polarisationsrichtungen erhöhen. In eine oder mehrere der Flüssigkristallschichten können darüber hinaus Informationen codiert werden, die sich nur unter Verwendung von Zirkularpolarisatoren auslesen lassen. In einer vorteilhaften Erfindungsvariante ist die zweite zirkuläre Polarisationsrichtung des Lichts, das die zweite optisch aktive Schicht selbst oder in Zusammenwirkung mit der ersten optisch aktiven Schicht reflektiert, gegenläufig zur ersten zirkularen Polarisationsrichtung. In einer ebenfalls vor- teilhaften Variante der Erfindung entspricht der von der zweiten optisch aktiven Schicht reflektierte Wellenlängenbereich dem ersten Wellenlängenbereich.
Die zweite optisch aktive Schicht bildet gemäß einer bevorzugten Ausge- staltung eine phasenschiebende Schicht. Mit Vorteil bildet die zweite Schicht eine λ/2-Schicht für Licht aus dem ersten Wellenlängenbereich. Dabei ist die λ/2-Schicht vorzugsweise aus nematischem flüssigkristallinem Material gebildet, das aufgrund der optischen Anisotropie der ausgerichteten stäbchen- förmigen Flüssigkristalle die Herstellung optisch aktiver Schichten ermög- licht.
Um den Effekt der λ/2-Schicht gebietsweise abzuschwächen und/oder neue Effekte zu erzeugen, kann die λ/2-Schicht auch aus mehreren übereinander angeordneten und bereichsweise gegeneinander in der Schichtebene ver- drehten Teilschichten gebildet sein. Besonders vorteilhaft sind die Teilschichten dabei durch zwei λ/4-Schichten gebildet. Durch eine bereichsweise unterschiedliche Verdrehung der beiden λ/4-Teilschichten lässt sich ihr Ein- fluss auf zirkulär polarisiertes Licht gezielt einsetzen, um beispielsweise codierte Halbtonbilder zu erzeugen.
In den Ausgestaltungen mit λ/2-Schicht kann mit Vorteil eine dritte optisch aktive Schicht aus cholesterischem flüssigkristallinem Material vorgesehen sein, die wie die erste optisch aktive Schicht Licht in dem ersten Wellenlängenbereich mit der ersten zirkularen Polarisationsrichtung selektiv reflektiert. Die λ/2-Schicht ist dabei zumindest bereichsweise zwischen der ersten und der dritten optisch aktiven Schicht angeordnet.
Nach einer weiteren bevorzugten Erfindungsvariante entspricht die zweite zirkuläre Polarisationsrichtung des Lichts, das die zweite optisch aktive Schicht selbst oder in Zusammenwirkung mit der ersten optisch aktiven Schicht reflektiert, der ersten zirkularen Polarisationsrichtung. Der von der zweiten optisch aktiven Schicht reflektierte Wellenlängenbereich unterscheidet sich in einer ebenfalls vorteilhaften Variante der Erfindung von dem ersten Wellenlängenbereich.
Insbesondere in Verbindung mit den beiden letztgenannten Erfindungsvari- anten ist die zweite optisch aktive Schicht zweckmäßig, wie die erste optisch aktive Schicht, aus einem cholesterischen flüssigkristallinen Material gebildet. Dabei können für die erste und zweite cholesterische Flüssigkristallschicht verschiedene Flüssigkristalle zum Einsatz kommen. Die beiden Schichten können sich aber auch nur durch die Helizität der Flüssigkristall- Struktur unterscheiden, wie sie beispielsweise durch Verwendung spiegelbildlicher Verdriller erzeugt werden kann.
In allen beschriebenen Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass die erste optisch aktive Schicht in eine erste Betrachtungsrichtung nur Licht aus dem nicht sichtbaren Teil des Spektrums reflektiert. Dagegen reflektiert die erste optisch aktive Schicht in eine zweite Betrachtungsrichtung vorzugsweise sichtbares Licht einer ersten Farbe. Auch die zweite optisch aktive Schicht reflektiert in einer vorteilhaften Ausgestaltung in eine oder die zweite Betrachtungsrichtung nur Licht aus dem nicht sichtbaren Teil des Spektrums. Auch sie reflektiert mit Vorteil in eine oder die erste Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer dritten Farbe.
Insgesamt kann dann in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen sein, dass eine der beiden optisch aktiven Schichten als Licht aus dem nicht sichtbaren Teil des Spektrums Infrarotstrahlung, und die andere der beiden optisch aktiven Schichten als Licht aus dem nicht sichtbaren Teil des Spektrums Ultraviolettstrahlung in die entsprechende Betrachtungsrichtung reflektiert.
Wenn die erste optisch aktive Schicht in eine erste Betrachtungsrichtung nur Licht aus dem nicht sichtbaren Teil des Spektrums und gegebenenfalls in eine zweite Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer ersten Farbe reflektiert, so kann die die zweite optisch aktive Schicht auch so ausgebildet sein, dass sie in die erste Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer dritten Farbe und in die zweite Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer von der dritten Farbe verschiedenen vierten Farbe reflektiert.
In anderen Ausgestaltungen reflektiert die erste optisch aktive Schicht in eine erste Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer ersten Farbe und in eine zweite Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer von der ersten Farbe unterschiedlichen zweiten Farbe. Die zweite optisch aktive Schicht kann dann in die zweite Betrachtungsrichtung nur Licht aus dem nicht sichtbaren Teil des Spektrums und gegebenenfalls in die erste Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer dritten Farbe reflektieren. Alternativ reflektiert die zweite op- tisch aktive Schicht in die erste Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer von der ersten Farbe verschiedenen dritten Farbe und in die zweite Betrachtungsrichtung Licht einer von der dritten Farbe verschiedenen vierten Farbe.
In allen Ausgestaltungen kann die die erste und/oder die zweite und/oder gegebenenfalls die dritte optisch aktive Schicht in Form von Zeichen und/oder Mustern vorliegen. Auch können weitere optisch aktive Schichten aus nematischem und/oder cholesterischem flüssigkristallinem Material vorgesehen sein. Zumindest eine der optisch aktiven Schichten aus cholesteri- schem flüssigkristallinem Material und/oder gegebenenfalls zumindest eine Schicht aus nematischem flüssigkristallinem Material liegt zweckmäßig in Form von Pigmenten vor, welche in eine Bindemittelmatrix eingebettet sind. Solche Pigmente sind einfacher zu drucken als Flüssigkristalle aus Lösung und stellen keine so hohen Anforderungen an die Glätte des Untergrunds. Darüber hinaus benötigen die pigmentbasierten Druckfarben keine die Ausrichtung fördernden Maßnahmen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die optisch aktiven Schichten zumindest teilweise, vorzugsweise vollflächig, auf einem dunklen, vorzugswei- se schwarzen Untergrund angeordnet. Der dunkle Untergrund kann dabei selbst in Form von Zeichen und/oder Mustern vorliegen. Er kann insbesondere gedruckt, durch Einfärben eines Substrats oder durch Einwirkung eines Laserstrahls auf ein Substrat erzeugt sein.
Die optisch aktiven Schichten und gegebenenfalls der dunkle Untergrund liegen in zweckmäßigen Ausgestaltungen auf einem Substrat vor. Das Substrat ist dabei mit Vorteil aus Papier oder Kunststoff gebildet. In vorteilhaften Ausgestaltungen bildet das Sicherheitselement einen Sicherheitsfaden, ein Etikett oder ein Transferelement.
Die Erfindung umf asst auch ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheits- elements der beschriebenen Art, bei dem auf eine Trägerfolie eine erste und eine zweite optisch aktive Schicht aufgebracht werden, so dass sie in einem Überlappungsbereich übereinander angeordnet sind, wobei zur Ausbildung der ersten optisch aktiven Schicht ein cholesterisches flüssigkristallines Material aufgebracht wird. Die beiden optisch aktiven Schichten können dabei jeweils auf einer separaten Trägerfolie aufgebracht, insbesondere aufgedruckt werden und dann übereinander auflaminiert werden. Dies gestattet es, die optisch aktiven Schichten bereits nach dem Aufbringen auf die Trägerfolie separat auf Eignung zur Weiterverarbeitung zu prüfen und gegebenenfalls auszusondern. Alternativ können die beiden optisch aktiven Schichten auch nacheinander auf derselben Trägerfolie aufgebracht werden.
Das flüssigkristalline Material kann aus einem Lösungsmittel oder aus der Schmelze aufgebracht werden. Ferner kann insbesondere cholesterisches flüssigkristallines Material in pastöser Form als UV-härtbare cholesterische Mischung aufgebracht werden, wobei ein solches System weder typische Lösungsmittel einschließt noch auf einer Schmelze oder Pigmenten basiert, sondern stattdessen weitere UV-härtbare Lacke enthält. Je nach angewandtem Verfahren wird das flüssigkristalline Material anschließend zur Entfernung des Lösungsmittels physikalisch getrocknet, ausgerichtet und gehärtet. Die Ausrichtung kann direkt über die Trägerfolie oder über so genannte
Ausrichtungs- bzw. Alignmentschichten, durch Ausübung von Scherkräften, mithilfe elektrostatischer Methoden usw. erfolgen. Zur Härtung des flüssig- kristallinen Materials kann dieses vernetzt werden, beispielsweise mittels ultravioletter Strahlung oder mittels Elektronenstrahl (ESH). Das flüssigkristalline Material kann aber auch durch Zugabe bestimmter Additive fixiert werden.
Mit Vorteil werden nach dem Aufbringen aller optisch aktiven Schichten die eine oder gegebenenfalls beide Trägerfolien entfernt. Dies geschieht insbesondere über Trennschichten oder durch Verwendung eines Laminierkleb- stoffes, dessen Haftung zur Trägerfolie geringer ist, als seine Haftung in Be- zug auf die zugehörige optisch aktive Schicht.
Alternativ kann auf die auf der Trägerfolie vorliegende optisch aktive Schicht eine vollflächige Hilfsschicht aufgebracht werden, deren Haftung zur Trägerfolie geringer ist als ihre Haftung in Bezug auf die optisch aktive Schicht, um die Trennung zu ermöglichen. Dadurch lässt sich der Laminier- klebstoff vollflächig aufbringen, wobei gleichzeitig unkontrolliertes Verkleben verhindert wird. Die Hilfsschicht ist dabei mit Vorteil ein UV-Lackschicht.
Die Ausbildung der cholesterischen Flüssigkristallschichten kann mit Vorteil durch Kombination eines nematischen Flüssigkristallsystems mit einem Verdriller geschehen. Dabei können die beiden cholesterischen Flüssigkristallschichten durch Kombination eines nematischen Flüssigkristallsystems mit aufeinander abgestimmten ersten und zweiten Verdrillern gebildet wer- den, so dass sich die Flüssigkristalle der ersten und zweite Schicht in zueinander spiegelbildlichen Helixstrukturen anordnen.- Die Erfindung enthält ferner eine Sicherheitsanordnung für Sicherheitspapiere, Wertgegenstände und dergleichen mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art oder einem nach dem beschriebenen Verfahren herstellbaren Sicherheitselement sowie einem separaten Darstellungselement, das in Zu- sammenwirkung mit dem Sicherheitselement einen Farbkippeffekt und/ oder einen Polarisationseffekt und/oder einen Helligkeitseffekt bzw. eine Intensitätsverstärkung für den Betrachter erkennbar macht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Sicherheitselement dabei ohne dunkle Untergrundschicht ausgebildet, während das separate Darstellungselement einen dunklen, vorzugsweise schwarzen Untergrund umf asst.
In einer anderen, ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung kann das Sicherheitselement auch eine dunkle Untergrundschicht umfassen. Das separate Dar- Stellungselement umf asst in dieser Ausgestaltung einen Linear- oder Zirkularpolarisator, mit dem die Färb- und/oder Polarisationseffekte des Sicherheitselements sichtbar gemacht werden können.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Sicherheitselement eine Schicht aus cholesterischem flüssigkristallinem Material sowie eine Schicht aus nematischem flüssigkristallinem Material auf, die in einem Überlappungsbereich übereinander angeordnet sind. Das separate Darstellungselement umfasst in dieser Ausgestaltung eine Schicht aus cholesterischem flüssigkristallinem Material, das in Zusammenwirkung mit dem Si- cherheitselement eine bereichsweise Intensitätsverstärkung für den Betrachter erkennbar macht. Ferner umfasst die Erfindung eine Sicherheitsanordnung für Sicherheitspapiere, Wertgegenstände und dergleichen mit einem Sicherheitselement, das zumindest eine Schicht aus flüssigkristallinem Material aufweist, die zumindest bereichsweise auf einer transparenten Trägerfolie angeordnet ist, und einem separaten Darstellungselement, das in Zusammenwirkung mit dem Sicherheitselement einen Farbkippeffekt für den Betrachter erkennbar macht und einen dunklen, vorzugsweise schwarzen Untergrund umfasst.
Die Erfindung umfasst weiter einen Wertgegenstand, wie einen Markenarti- kel, ein Wertdokument oder dergleichen, mit einem Sicherheitselement oder einer Sicherheitsanordnung der beschriebenen Art. Der Wertgegenstand kann insbesondere ein Sicherheitspapier, ein Wertdokument oder eine Produktverpackung sein. Das Sicherheitselement ist dabei mit Vorteil in einem Fensterbereich des Wertgegenstands angeordnet.
Besonders bevorzugt ist ein flexibler Wertgegenstand, bei dem das Sicherheitselement und das Darstellungselement durch Biegen oder Falten des Wertgegenstands zur Selbstauthentifizierung übereinander legbar sind.
Wertgegenstände im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Banknoten, Aktien, Ausweise, Kreditkarten, Anleihen, Urkunden, Gutscheine, Schecks, hochwertige Eintrittskarten, aber auch andere fälschungsgefähr- dete Papiere, wie Pässe und sonstige Ausweisdokumente, sowie Produktsicherungselemente, wie Etiketten, Siegel, Verpackungen und dergleichen. Der Begriff „Wertgegenstand" schließt im Folgenden alle derartigen Gegenstände, Dokumente und Produktsicherungsmittel ein. Unter dem Begriff „Sicherheitspapier" wird die noch nicht umlauffähige Vorstufe zu einem Wert- dokument verstanden, die neben dem Sicherheitselement weitere Echtheitsmerkmale, wie z.B. im Volumen vorgesehene Lumineszenzstoffe, aufweisen kann. Sicherheitspapier liegt üblicherweise in quasi endloser Form vor und wird zu einem späteren Zeitpunkt weiterverarbeitet.
Bei einem Verfahren zur Echtheitsprüfung eines Sicherheitselements, einer Sicherheitsanordnung oder eines Wertgegenstands der oben beschriebenen Art wird geprüft, ob ein vorbestimmter Farbkippeffekt vorliegt und/oder ob ein vorbestimmter Polarisationseffekt vorliegt und/oder ob ein vorbestimm- ter Helligkeitseffekt vorliegt. Die Echtheit des geprüften Elements wird dann auf Grundlage des Prüfungsergebnisses beurteilt. Vorteilhaft kann bei dem Prüfungsverfahren mithilfe eines Linear- oder Zirkularpolarisators zusätzlich eine in dem Sicherheitselement codierte Information gelesen werden und die Echtheit des geprüften Elements auf Grundlage des Leseergebnisses be- urteilt werden.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maß- stabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die An- schaulichkeit zu erhöhen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem einge- betteten Sicherheitsfaden und einem aufgeklebten Transferelement, jeweils nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 2 den allgemeinen Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements im Querschnitt,
Fig. 3 ein Sicherheitselement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt,
Fig. 4 in (a) den Querschnitt eines Sicherheitselements nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, in (b) eine Ansicht dieses Sicherheitselements bei senkrechter Betrachtung und in (c) eine Ansicht bei spitzwinkliger Betrachtung,
Fig. 5 eine Darstellung wie in Fig. 4 eines Sicherheitselements nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 6 ein Sicherheitselement nach noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Zirkularpolarisator zum Lesen der codierten Information,
Fig. 7 eine Darstellung wie in Fig. 6 eines Sicherheitselements nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 8 das Prinzip von Sicherheitselementen mit einem dreischichtigen Flüssigkristallaufbau, bei dem eine λ/2-Schicht zwischen zwei cholesterischen Flüssigkristallschichten angeordnet ist,
Fig. 9 ein Sicherheitselement nach dem Prinzip der Fig. 8 bei Beleuchtung mit rechtszirkular polarisiertem Licht, Fig. 10 ein weiteres Sicherheitselement nach dem Prinzip der Fig. 8 mit einer in zwei λ/4-Schichten unterteilten λ/2-Schicht,
Fig. 11 ein Sicherheitselement nach einem weiteren Ausführungsbei- spiel der Erfindung, bei dem sowohl die Farbeffekte als auch die Polarisationseffekte der Flüssigkristallschichten ausgenutzt werden, wobei (a) den Schichtaufbau des Sicherheitselemehts und (b) und (c) die Situation bei Betrachtung durch verschiedene Zirkularpolarisatoren zeigt, und
Fig. 12 in (a) eine schematische Darstellung einer Banknote mit einer erfindungsgemäßen Sicherheitsanordnung aus einem Sicherheitselement und einem Darstellungselement, und in (b) eine Aufsicht auf die gefaltete Banknote von (a) mit einer durch das Aufeinanderlegen der beiden Elemente sichtbar gemachten Bildinformation.
Die Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die zwei Sicherheits- elemente 12 bzw. 16 aufweist, die jeweils nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gebildet sind. Das erste Sicherheitselement stellt einen Sicherheitsfaden 12 dar, der an bestimmten Fensterbereichen 14 an der Oberfläche der Banknote 10 hervortritt, während er in den dazwischen liegenden Bereichen im Inneren der Banknote 10 eingebettet ist. Das zweite Sicherheitsele- ment ist durch ein aufgeklebtes Transferelement 16 beliebiger Form gebildet. Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Schichtaufbau der Sicherheitselemente 12 und 16 im Querschnitt. Eine glatte Folie 20, beispielsweise eine PET-Folie guter Oberflächenqualität, ist mit einer absorbierenden, dunklen Untergrundschicht 22 versehen. Auf diese Untergrundschicht 22 sind zwei oder mehr, im allgemeinen Fall n optisch aktive Schichten 24-1, 24-2, ... 24-n aus flüssigkristallinem Material aufgebracht. Wie nachfolgend im Detail beschrieben, können die Flüssigkristallschichten 24-1, 24-2, ... 24-n jeweils unterschiedliche, aber auch teilweise dieselben lichtpolarisierenden oder phasenschiebenden Eigenschaften aufweisen.
Zwischen den Flüssigkristallschichten können Alignmentschichten und/ oder Klebeschichten 26 vorgesehen sein, die der Ausrichtung der Flüssigkristalle in den Flüssigkristallschichten bzw. der Verbindung der einzelnen flüssig- kristallinen Schichten und dem Ausgleich von Unebenheiten des Unter- grunds dienen.
Nach der Erfindung besteht zumindest eine der flüssigkristallinen Schichten 24-1, 24-2, ... 24-n aus einem cholesterischen flüssigkristallinen Material und reflektiert selektiv Licht in einem ersten Wellenlängenbereich mit einer ers- ten zirkularen Polarisationsrichtung. Eine zweite Schicht, die in einem
Überlappungsbereich mit der ersten Schicht übereinander liegend angeordnet ist, reflektiert selektiv Licht in einem zweiten Wellenlangenbereich mit einer zweiten zirkularen Polarisationsrichtung, entweder selbst oder in Zusammenwirkung mit der ersten Schicht.
In manchen Ausführungsformen der Erfindung ist die dunkle Untergrundschicht 22 nicht Teil des Sicherheitselements. Die Flüssigkristallschichten 24- 1, 24-2, ... 24-n und eventuelle Alignment- und Klebeschichten 26 sind dann direkt auf der Folie 20 aufgebracht. Ebenso ist es in manchen Ausführungsformen vorteilhaft, die Folie 20 nach dem Aufbringen des fertigen Sicherheitselements auf einen Wertgegenstand zu entfernen, wie weiter unten ge- nauer erläutert.
Fig.3 zeigt ein Sicherheitselement 30 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem auf eine absorbierende, vorzugsweise schwarze Untergrundschicht 22 eine erste cholesterische Flüssigkristallschicht 32 und auf dieser eine zweite cholesterische Flüssigkristallschicht 34 angeordnet sind. Durch das Zusammenspiel der beiden Flüssigkristallschichten 32 und 34 weist das Sicherheitselement 30 einen neuartigen Farbkippeffekt auf, der dem Betrachter einen sich mit der Betrachtungsrichtung ändernden Farbeindruck vermittelt. Bei senkrechter Betrachtung erscheint das Sicherheitsele- ment 30 dem Betrachter im Ausführungsbeispiel blau/violett (reflektierte Strahlung 301), während es aus spitzem Winkel betrachtet einen roten Farbeindruck bietet (reflektierte Strahlung 302).
Dieses neuartige Farbwechselspiel, bei dem der Farbeindruck des Sicher- heitselements beim Kippen von kurzwelligem zu längerwelligem Licht wechselt, kommt dadurch zustande, dass die erste Flüssigkristallschicht 32 blaues Licht (Pfeil 321) in die senkrechte Betrachtungsrichtung und kürzerwellige UV-Strahlung (Pfeil 322) in die spitzwinklige Betrachtungsrichtung reflektiert. Die zweite Flüssigkristallschicht 34 ist so ausgebildet, dass sie In- frarot-Strahlung (Pfeil 341) in die senkrechte Betrachtungsrichtung und kürzerwelliges rotes Licht (Pfeil 342) in die spitzwinklige Betrachtungsrichtung reflektiert. Die beiden außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs liegenden Reflexionsanteile 321 und 342 tragen zum Farbeindruck des Sicherheitselements nichts bei, so dass sich für den Betrachter bei senkrechter Betrachtung ein blauer Farbeindruck 301 und bei spitzwinkliger Betrachtung ein langwelliger roter Farbeindruck 302 ergibt.
Zur Herstellung des Sicherheitselements 30 können die erste und die zweite Flüssigkristallschicht 32 bzw. 34 jeweils auf eine glatte PET-Folie guter Oberflächenqualität aufgedruckt werden. Als Druckverfahren kommen dabei alle für flüssigkristalline Schichten geeignete Druckverfahren, wie beispielsweise Tiefdruck, Flexodruck, Knifecoating, Curtain- oder Blade-Techniken, in Betracht.
Nach dem Trocknen der Flüssigkristallschichten 32, 34 kann die Qualität und das Farbspektrum der einzelnen Schichten bereits auf dieser Fertigungsstufe geprüft und gegebenenfalls Ausschuss aussortiert werden. Die Flüssigkristallschichten 32 und 34 werden dann mithilfe handelsüblicher Laminierkleb- stoffe auf die Untergrundschicht 22 bzw. die erste Flüssigkristallschicht 32 auflaminiert. Die Glätte der Oberfläche beeinflusst dabei den Glanzgrad des Sicherheitselements. Durch den Laminierklebstoff können Unebenheiten des Untergrunds, wie sie beim Aufbau eines typischen Sicherheitsfadens 12 auftreten können, ausgeglichen werden, so dass auch für solche Sicherheitselemente ein guter Glanz erzielt werden kann.
Nach der Verklebung der Flüssigkristallschichten 32 und 34 können die Trä- gerfolien entfernt werden. Dies kann beispielsweise über so genannte Trennbzw. Releaseschichten erfolgen. Dabei handelt es sich insbesondere um UV- Lacke oder Wachse, die mechanisch oder thermisch aktiviert werden kön- nen. Beim Einsatz von Trennschichten können diese an der Oberfläche strukturiert sein, um eine Ausrichtung der Flüssigkristalle beim Aufbringen lokal zu fördern bzw. zu verhindern. Durch eine bereichsweise unterschiedliche Ausrichtung der Flüssigkristalle können so auch bei vollflächigem Auf- bringen Motive wie Zeichen oder Muster in die Flüssigkristallschichten eingebracht werden.
Ist keine Trennschicht vorgesehen, so wird zweckmäßig ein Laminierkleb- stoff gewählt, dessen Haftung zur Trägerfolie geringer ist als seine Haftung zu der Flüssigkristallschicht, um einen Folienriss zu verhindern. Auch muss die Haftung der Flüssigkristalle zur Trägerfolie geringer sein als die Haftung des Klebstoffs zu den Flüssigkristallen, um die Trennung zu ermöglichen. Weiter muss die Haftung des Klebstoffs zu der Schicht, auf die das System transferiert werden soll, besser sein als die Haftung der Flüssigkristalle auf der Trägerfolie. Sie muss darüber hinaus auch besser sein als die Haftung des Klebstoffs zur Trägerfolie. Die vorstehenden Anforderungen an den La- minierklebstoff sind insbesondere dann von Bedeutung, wenn die zu übertragende Flüssigkristallschicht nicht vollflächig ausgebildet ist.
Nach dem Auflaminieren der ersten Flüssigkristallschicht 32 auf den Untergrund 22 wird die zweite Flüssigkristallschicht 34 in analoger Weise auf die im Verbund nunmehr oben liegende erste Flüssigkristallschicht 32 auflaminiert.
In der Fig. 3 wie auch den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Flüssigkristallschichten jeweils übereinander laminiert, übereinander gedruckt oder in anderer Weise übereinander aufgebracht sein, wobei gegebenenfalls nicht dargestellte Alignmentschichten oder Kleberschichten zwischen den Schichten vorgesehen sein können.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. Bei dem Sicherheitselement 40 sind auf einer absorbierenden, vorzugsweise schwarzen Untergrundschicht 22 eine erste cholesterische Flüssigkristallschicht 42 und auf dieser eine zweite cholesterische Flüssigkristallschicht 44 aufgebracht. Wie in Fig. 4(b) gezeigt, ist die erste Flüssigkristallschicht 42 nur bereichsweise auf den Untergrund 22 aufgebracht und bildet durch die Form bzw. den Umriss der aufgebrachten Bereiche ein Motiv, im Ausführungsbeispiel ein Wappen 46. Die zweite Flüssigkristallschicht 44 ist vollflächig auf der ersten Flüssigkristallschicht 42 bzw. in den freigelassenen Bereichen auf der Untergrundschicht 22 aufgebracht.
Die beiden Flüssigkristallschichten sind so aufeinander abgestimmt, dass das Wappenmotiv 46 bei senkrechter Betrachtung des Sicherheitselements (Fig. 4(b)) für den Betrachter deutlich erkennbar ist und beim Kippen des Sicherheitselements 40, also beim Übergang von senkrechter zu spitzwinkliger Betrachtung verschwindet, wie in Fig. 4(c) durch den gestrichelten Umriss an- gedeutet. Das Verschwinden des Wappenmotivs 46 wird dadurch erreicht, dass die bereichsweise aufgebrachte Flüssigkristallschicht 42 beim Kippen einen Farbkippeffekt von Blau (Pfeil 421) nach Ultraviolett (Pfeil 422) zeigt, während die zweite Flüssigkristallschicht 44 einen zwischen zwei Farben des sichtbaren Spektralbereichs wechselnden Farbkippeffekt aufweist, und bei- spielsweise zwischen Rot (Pfeil 441) und Grün (Pfeil 442) variiert. Bei senkrechter Betrachtung des Sicherheitselements 40 ergibt sich somit im Überlappungsbereich 48 der beiden Schichten ein Farbeindruck 401, der durch die additive Farbmischung des blauen Lichts 421 der ersten Flüssigkristallschicht 42 und des roten Lichts 441 der zweiten Flüssigkristallschicht 44 gegeben ist, während außerhalb des Überlappungsbereichs nur der rote Farbeindruck der zweiten Flüssigkristallschicht 44 erkennbar ist. Durch den Farbkontrast im reflektierten Licht 401 tritt das Wappenmotiv 46 für den Betrachter deutlich hervor.
Kippt der Betrachter nun das Sicherheitselement 40, so dass er es unter einem spitzen Winkel sieht, so reflektiert die erste Flüssigkristallschicht 42 im Uberlappungsbereich 48 nur außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs liegendes ultraviolettes Licht zum Betrachter. Die Flüssigkristallschicht 42 trägt somit weder im Überlappungsbereich 48 noch außerhalb des Überlappungs- bereichs zum Farbeindruck 402 des Sicherheitselements 40 bei. Unter spitzem Betrachtungswinkel ist das Motiv daher nicht zu erkennen, und der Betrachter hat den Eindruck, dass das Wappenmotiv 46 beim Kippen des Sicherheitselements 40 aus der Senkrechten verschwindet.
In analoger Weise kann ein Sicherheitselement 50 mit einem beim Kippen erscheinenden Motiv erzeugt werden, wie in Fig. 5 illustriert. Dazu wird die bereichsweise aufgebrachte Flüssigkristallschicht 52 so ausgebildet, dass sie beim Kippen einen Farbkippeffekt von Infrarot (Pfeil 521) nach Rot (Pfeil 522) zeigt. Die zweite Flüssigkristallschicht 54 zeigt wieder einen Farbkipp- effekt zwischen zwei Farben des sichtbaren Spektralbereichs, und variiert beispielsweise zwischen Blaugrün (Pfeil 541) und Violett (Pfeil 542). Bei dieser Konstellation ist das Motiv 56 bei senkrechter Betrachtung im reflektierten Licht 501 nicht erkennbar, da von der ersten Flüssigkristallschicht 52 allenfalls unsichtbare infrarote Strahlung in die senkrechte Betrachtungsrichtung reflektiert wird. Erst beim Kippen des Sicherheitselements 50 wird das Motiv für den Betrachter erkennbar, da die erste Flüssigkristallschicht 52 i Uberlappungsbereich 58 dann rotes Licht zum Betrachter reflektiert, und sich das Motiv 56 im reflektierten Licht 502 somit von dem violetten Farbeindruck außerhalb des Überlappungsbereichs 58 abhebt.
Die Figuren 6 bis 11 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen neben dem Farbkippeffekt vor allem die besonderen lichtpolarisierenden Eigenschaften der Flüssigkristallschichten ausgenutzt werden. Die Polarisationsrichtung des Lichts ist in diesen Figuren durch zusätzliche Pfeilsymbole an den Ausbreitungsvektoren des Lichts angegeben. Wie üblich, wird eine zirkuläre Polarisation, bei der die Kreisbewegung des elektrischen Feldstärkenvektors aus Sicht eines Beobachters, auf den die Lichtwelle zuläuft, im Uhrzeigersinn erfolgt, als rechtszirkulare Polarisation, die gegenläufige Polarisation als linkszirkulare Polarisation bezeichnet.
Das Sicherheitselement 60 der Fig. 6 enthält zwei cholesterische Flüssigkristallschichten 62 und 64, die auf einer dunklen Untergrundschicht 22 aufgebracht sind. Die beiden Flüssigkristallschichten 62 und 64 weisen dasselbe Farbreflexionsspektrum auf, unterscheiden sich aber in der Orientierung der reflektierten zirkularen Polarisation. Während die erste Flüssigkristallschicht 62 im Ausführungsbeispiel linkszirkular polarisiertes Licht reflektiert, reflektiert die zweite Flüssigkristallschicht 64 rechtszirkular polarisiertes Licht. Linkszirkular polarisiertes Licht wird von der zweiten Flüssigkristallschicht 64 dagegen ohne wesentliche Absorption durchgelassen. Es versteht sich, dass die angegebenen Polarisationsrichtungen nur der Illustration dienen und im Rahmen der Erfindung selbstverständlich auch anders gewählt werden können.
Eine solche gegenläufige selektive Reflexion kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die beiden cholesterischen Flüssigkristallschichten 62 und 64 aus demselben nematischen Flüssigkristallsystem unter Verwendung von zueinander spiegelbildlichen Verdrillern erzeugt werden. Damit kann eine spiegelbildliche helixartige Anordnung der stäbchenförmigen Flüssigkristallmoleküle in den beiden Flüssigkristallschichten erzielt werden, so dass eine Schicht rechts-, die andere Schicht linkszirkular polarisiertes Licht reflektiert. Die Farbe des von den Flüssigkristallschichten reflektierten Lichts hängt, wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen, von der Be- trachtungsrichtung ab, und ändert sich beim Übergang von senkrechter zu spitzwinkliger Betrachtung beispielsweise von Rot nach Grün.
Die erste Flüssigkristallschicht 62 liegt im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 nur bereichsweise in Form eines Motivs, beispielsweise eines Schriftzugs, oder eines Musters vor. Betrachtet man das Sicherheitselement 60 ohne Hilfsmittel, so tritt in erster Linie der Farbkippeffekt der zweiten Flüssigkristallschicht 64 in Erscheinung. Im Überlappungsbereich 68 der beiden Schichten ist das Motiv mit demselben Farbeindruck, aber einer gegenüber seiner Umgebung erhöhten Helligkeit erkennbar, da im Überlappungsbereich 68 Licht beider zirkularer Polarisationsrichtungen reflektiert wird, während außerhalb nur rechtszirkular polarisiertes Licht reflektiert wird, wie durch die Pfeile 70 des reflektierten Lichts angezeigt. Betrachtet man nun das Sicherheitselement 60 durch einen Zirkularpolarisator 72, der nur linkszirkular polarisiertes Licht durchlässt, so tritt das durch die erste Flüssigkristallschicht 62 gebildete Motiv mit starkem Helligkeitskontrast hervor, da der Zirkularpolarisator 72 das von der zweiten Flüssig- kristallschicht 64 reflektierte rechtszirkular polarisierte Licht vollständig ausblendet. Ein solcher Zirkularpolarisator 72 kann beispielsweise durch einen Linearpolarisator und ein nachgeschaltetes λ/4-Plättchen gebildet sein.
Es versteht sich, dass in analoger Weise die zweite Flüssigkristallschicht 64 oder auch beide Flüssigkristallschichten 62, 64 in Form von Motiven vorliegen können. Ein Motiv in der zweiten Flüssigkristallschicht 64 kann entsprechend mithilfe eines Zirkularpolarisators, der rechtszirkular polarisiertes Licht transmittiert, deutlich sichtbar gemacht werden. Mit einer Betrachtungsvorrichtung, die beide Polarisatortypen enthält, können die Motive in einer oder beiden Schichten einfach angezeigt werden.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 7 zeigt ein Sicherheitselement 80 mit einer ersten cholesterischen Flüssigkristallschicht 82 und einer auf der Flüssigkristallschicht 82 bereichsweise aufgebrachten λ/2-Schicht 84, die nematische Flüssigkristalle enthält. Mit nematischen Flüssigkristallen lassen sich aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindizes der stäbchenförmigen Flüssigkristalle entlang der Kristallhauptachsen optisch aktive Schichten herstellen. Bei entsprechend gewählter Schichtdicke erhält man für den Wellenlängenbereich, in dem die erste Flüssigkristallschicht 82 selektiv reflektiert, eine λ/2-Schicht. In den von der λ/2-Schicht 84 unbedeckten Bereichen 86 reflektiert die erste Flüssigkristallschicht 82 Licht mit einer vorgewählten zirkularen Polarisationsrichtung, beispielsweise linkszirkular polarisiertes Licht. Im Uberlappungsbereich 88 der beiden Schichten reflektiert das Sicherheitselement 80 Licht mit der gegenläufigen Polarisationsrichtung, im Ausführungsbeispiel also rechtszirkular polarisiertes Licht, da das einfallende unpolarisierte Licht von der λ/2-Schicht 84 nicht beeinflusst wird, die Polarisationsrichtung des von der ersten Flüssigkristallschicht 82 reflektierten, linkszirkular polarisierten Lichts von der λ/2-Schicht 84 jedoch durch den Gangunterschied zwi- sehen dem ordentlichen und dem außerordentlichen Strahl in seiner Polarisationsorientierung gerade umgekehrt wird.
Ohne Hilfsmittel ist das von der λ/2-Schicht 84 gebildete Motiv kaum zu erkennen, da das Sicherheitselement in den bedeckten wie den unbedeckten Bereichen im Wesentlichen die gleiche Lichtmenge reflektiert und das unbewaffnete Auge die zirkuläre Polarisationsrichtung des Lichts nicht unterscheiden kann.
Betrachtet man das Sicherheitselement 80 dagegen durch einen Zirkularpola- risator 92, der nur rechtszirkular polarisiertes Licht transmittiert, so tritt das in der λ/2-Schicht 84 gebildete Motiv mit deutlichem Kontrast hervor. Die von der λ/2-Schicht 84 bedeckten Bildteile 88 erscheinen dabei hell, die unbedeckten Bildteile 86 dunkel. Ein umgekehrter (negativer) Bildeindruck ergibt sich bei der Verwendung eines Zirkularpolarisator, der nur linkszirkular polarisiertes Licht transmittiert. Wie oben beschrieben, kann der Zirkularpolarisator 92 beispielsweise durch einen Linearpolarisator mit nachgeschaltetem λ/4-Plättchen gebildet sein. Zur Herstellung des Sicherheitselements 80 kann zunächst eine nematische Flüssigkristallschicht in Form eines Motivs auf eine glatte PET-Folie guter Oberflächenqualität in einer Schichtdicke aufgedruckt werden, die so gewählt ist, dass man für den Wellenlängenbereich, in dem die erste Flüssig- kristallschicht 82 selektiv reflektiert, eine λ/2-Schicht erhält. Nach physikalischem Trocknen zur Entfernung des Lösungsmittels wird die Flüssigkristallschicht mittels ultravioletter Strahlung vernetzt. Auf die mit nematischem flüssigkristallinem Material bereichsweise beschichtete PET-Folie wird anschließend eine Schicht aus cholesterischem flüssigkristallinem Material voll- flächig aufgedruckt. Auch diese Schicht wird nach physikalischer Trocknung mittels ultravioletter Strahlung vernetzt. Der so erzeugte zweischichtige Flüssigkristallaufbau wird dann mithilfe handelsüblicher Laminierklebstoffe über die nun oben liegende cholesterische Flüssigkristallschicht auf die Untergrundschicht 22 auflaminiert, die einen absorbierenden Untergrund bil- det. Ein solcher absorbierender Untergrund kann beispielsweise von einem Sicherheitsfaden bereitgestellt werden, der noch weitere Sicherheitselemente aufweisen kann.
Nach der Verklebung kann schließlich die Trägerfolie entfernt werden. Dies kann beispielsweise über Trennschichten erfolgen. Dabei handelt es sich insbesondere um UV-Lacke oder Wachse, die mechanisch oder thermisch aktiviert werden können. Ist keine Trennschicht vorgesehen, so kann auch die vollflächig aufgedruckte cholesterische Flüssigkristallschicht als Hilfsschicht zwischen dem Laminierklebstoff und der PET-Folie dienen und so den an- sonsten beim Abziehen der PET-Folie möglichen Folienriss, der insbesondere beim Übertragen nicht vollflächiger Schichten auftreten kann, verhindern. Die gleiche Hilfsfunktion kann auch eine vollflächig aufgebrachte Hilf s- schicht aus einem UV-Lack oder einem anderen geeigneten Material übernehmen, das sich von der Trägerfolie leicht entfernen lässt. Da durch die vollflächige Aufbringung unter anderem unkontrolliertes Verkleben durch den Laminierklebstoff verhindert wird, kann der Laminierklebstoff vollflä- chig aufgedruckt werden.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung weist das Sicherheitselement einen dreischichtigen Flüssigkristallaufbau auf, bei dem eine λ/2- Schicht zwischen zwei cholesterischen Flüssigkristallschichten mit denselben lichtpolarisierenden Eigenschaften angeordnet ist. Das Prinzip dieser Ausführungsbeispiele wird nun mit Bezug auf Fig. 8 erläutert.
Das Sicherheitselement 100 weist eine auf einer dunklen, vorzugsweise schwarzen Untergrundschicht 22 aufgebrachte Schichtenfolge auf, die aus einer ersten cholesterischen Flüssigkristallschicht 102, einer λ/2-Schicht 104 und einer zweiten cholesterischen Flüssigkristallschicht 106 besteht. Die lichtpolarisierenden Eigenschaften der ersten und zweiten Flüssigkristallschicht 102 und 106 sind identisch, so dass die beiden Schichten für sich genommen Licht in demselben vorgewählten Wellenlängenbereich und mit derselben vorgewählten zirkularen Polarisationsrichtung reflektieren. Alle Schichten können vollflächig oder auch nur bereichsweise aufgebracht sein, um unterschiedliche oder sich ergänzende Motive wie Zeichen oder Muster zu bilden.
Die Reflexionseigenschaften der verschiedenen möglichen Schichtenabfolgen sind in der Fig. 8 veranschaulicht. Dabei ist angenommen, dass die beiden cholesterischen Flüssigkristallschichten 102 und 106 linkszirkular polarisier- tes Licht reflektieren und die Beleuchtung des Sicherheitselements mit un- polarisiertem Licht erfolgt.
In einem ersten Bereich HO, in dem nur die erste Flüssigkristallschicht 102 vorliegt, wird linkszirkular polarisiertes Licht reflektiert. In einem zweiten Bereich 112, in dem die erste Flüssigkristallschicht 102 von der λ/2-Schicht 104 bedeckt ist, reflektiert das Sicherheitselement, wie bereits in Zusammenhang mit Fig. 7 erläutert, rechtszirkular polarisiertes Licht. In einem dritten Bereich 114, in dem alle drei Schichten vorliegen, reflektiert die obere Flüs- sigkristallschicht 106 linkszirkular polarisiertes Licht und lässt rechtszirkular polarisiertes Licht durch. Das durchgelassene Licht wird von der λ/2-Schicht 104 in linkszirkular polarisiertes Licht umgewandelt, das dann von der ersten Flüssigkristallschicht 102 reflektiert wird. Das reflektierte Licht wird von der λ/2-Schicht 104 wieder in rechtszirkular polarisiertes Licht gewandelt, welches von der zweiten Flüssigkristallschicht 106 transmittiert wird. Somit reflektiert die Schichtenfolge 102, 104, 106 neben linkszirkular polarisiertem Licht auch rechtszirkular polarisiertes Licht, wie in Fig. 8 dargestellt.
Im vierten Bereich 116, in dem nur die beiden cholesterischen Flüssigkristall- schichten 102 und 106 vorliegen, reflektiert die obere Flüssigkristallschicht 106 linkszirkular polarisiertes Licht. Das durchgelassene rechtszirkular polarisierte Licht wird von der unteren Flüssigkristallschicht 102 ebenfalls durchgelassen und in der Untergrundschicht 22 absorbiert. Das Sicherheitselement reflektiert in diesem Bereich somit nur linkszirkular polarisiertes Licht. Das gleiche gilt für den fünften Bereich 118, in dem -die zweite Flüssigkristallschicht 106 allein vorliegt. Die zahlreichen Variationsmöglichkeiten durch die verschiedenen Schichtenfolgen erlauben eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten für Sicherheitselemente, von denen nur einige beispielhaft genauer erläutert werden. Das Sicherheitselement 120 der Fig. 9 umfasst, wie das oben beschriebene Sicherheitselement 100 der Fig. 8, eine auf einer schwarzen Unter grund- schicht 22 aufgebrachte Schichtenfolge aus einer ersten cholesterischen Flüssigkristallschicht 102, einer λ/2-Schicht 104 und einer zweiten cholesterischen Flüssigkristallschicht 106. In diesem Ausführungsbeispiel ist lediglich die λ/2-Schicht 104 in Form eines Motivs ausgebildet, während die erste und zweite Flüssigkristallschicht 102 bzw. 106 vollflächig aufgebracht sind.
Bei normaler Beleuchtung mit unpolarisiertem Licht erscheint das Motiv der λ/2-Schicht 104 zwar mit demselben Farbeindruck wie seine Umgebung, ist jedoch aufgrund der Reflexion sowohl des linkszirkular als auch des rechts- zirkulär polarisierten Lichts in den Bereichen 126 durch die im Wesentlichen doppelte reflektierte Lichtmenge bereits ohne Hilfsmittel erkennbar. Wird das Sicherheitselement 120 ferner über einen Zirkularpolarisator 122 mit rechtszirkular polarisiertem Licht beleuchtet, so tritt das Motiv für den Betrachter 124 ohne weitere Hilfsmittel mit starkem Kontrast in Erscheinung, da das rechtszirkular polarisierte Licht in den Bereichen 126, in denen alle drei Schichten überlappen, reflektiert wird, während es in Bereichen 128 ohne λ/2-Schicht 104 von der oberen und unteren Flüssigkristallschicht 106 bzw. 102 transmittiert und in der schwarzen Untergrundschicht 22 absorbiert wird.
Fig. 10 zeigt ein Sicherheitselement 130 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, das bezüglich seiner Schichtenfolge im Wesentlichen wie das Sicherheitselement 120 der Fig. 9 aufgebaut ist. Im Unterschied zu dem dort beschriebenen Sicherheitselement ist die Zwischenschicht 132 des Sicherheitselements 130 aus zwei λ/4-Teilschichten 134 und 136 aufgebaut, die in ihrer Orientierung in der Schichtebene lokal gegeneinander verdreht sein können.
Sind die Teilschichten 134 und 136 in einem Teilbereich 138 unverdreht, also mit einem Drehwinkel θ = 0° übereinander angeordnet, so bilden sie zusammen eine λ/2-Schicht, die wie die λ/2-Schicht 104 des Ausführungsbeispiels der Fig. 9 dafür sorgt, dass im Teilbereich 138 rechtszirkular polarisiertes Licht von der Schichtenfolge reflektiert wird. In einem anderen Teilbereich 140 sind die beiden λ/4-Schichten 134 und 136 in ihrer Orientierung um einen Drehwinkel von θ = 90° gegeneinander verdreht aufgebracht, so dass sich ihre Wirkung auf einfallendes zirkulär polarisiertes Licht gerade aufhebt. Im Teilbereich 140 wird rechtszirkular polarisiertes Licht daher - analog zum Teilbereich 128 der Fig. 9 - von der Schichtenfolge transmittiert und schließlich von der Untergrundschicht 22 absorbiert.
Sind die beiden λ/4-Schichten 134 und 136 in einem Teilbereich 142 um einen Winkel Drehwinkel θ zwischen 0° und 90° in ihrer Orientierung gegeneinander verdreht, so bewirkt die Zwischenschicht 132, dass ein bestimmter Anteil an rechtszirkular polarisiertem Licht von der Schichtenfolge reflektiert wird. Die Größe des reflektierten Anteils nimmt mit zunehmenden Drehwinkel kontinuierlich ab. Durch einen unterschiedlichen Drehwinkel θ in verschie- denen Flächenbereichen der Zwischenschicht 132 lassen sich so beispielsweise Halbtonmotive in dem Sicherheitselement codieren, die bei Beleuchtung mit unpolarisiertem Licht kaum in Erscheinung treten, bei Beleuchtung mit zirkular polarisiertem Licht aber für den Betrachter ohne weitere Hilfsmittel als Graustufenbilder in Erscheinung treten.
Es versteht sich, dass in analoger Weise auch in Schichtfolgen, die keine zweite cholesterische Flüssigkristallschicht aufweisen, wie dies beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 gezeigt ist, die λ/2-Schicht selbstverständlich ebenfalls durch zwei λ/4-Teilschichten ersetzt werden kann. Diese λ/4-Teilschichten können ferner in ihrer Orientierung in der Schichtebene lokal gegeneinander verdreht sein.
Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem sowohl die Farbeffekte als auch die Polarisationseffekte der Flüssigkristallschichten ausgenutzt werden. Fig. ll(a) zeigt den Aufbau eines Sicherheitselements 150 mit einer absorbierenden Untergrundschicht 22, einer ersten cholesterischen Flüssigkristall- schicht 152 und einer darauf aufgebrachten zweiten cholesterischen Flüssigkristallschicht 154.
Die erste Flüssigkristallschicht 152 weist einen ersten Farbkippeffekt, beispielsweise von Grün nach Blau, auf und reflektiert zudem nur Licht einer vorgewählten zirkularen Polarisationsrichtung, beispielsweise rechtszirkular polarisiertes Licht. Die zweite Flüssigkristallschicht 154 weist einen zweiten Farbkippeffekt, beispielsweise von Magenta nach Grün, auf und reflektiert zudem nur Licht der zur ersten Flüssigkristallschicht gegenläufigen zirkularen Polarisationsrichtung, im Ausführungsbeispiel linkszirkular polarisiertes Licht. Wird das Sicherheitselement 150 bei Beleuchtung mit unpolarisiertem Licht und ohne Hilfsmittel betrachtet, so überlagern sich die beiden Farb- kippeffekte durch additive Farbmischung des reflektierten Lichts. Betrachtet man das Sicherheitselement 150 durch einen Zirkularpolarisator 156, der nur rechtszirkular polarisiertes Licht transmittiert, so lässt sich beim Kippen des Sicherheitselements der Farbkippeffekt der ersten Flüssigkristallschicht 152 alleine beobachten, wie in Fig. ll(b) illustriert. Durch einen Zir- kularpolarisator 158, der nur linkszirkular polarisiertes Licht durchlässt, tritt dagegen nur der Farbkippeffekt der zweiten Flüssigkristallschicht 154 in Erscheinung, wie in Fig. ll(c) dargestellt. Es versteht sich, dass jede der Flüssigkristallschichten 152, 154 auch durch eine Kombination einer λ/2-Schicht mit einer zur ursprünglichen Schicht spiegelbildlichen cholesterischen Schicht ersetzt werden kann.
Die Prinzipien der beschriebenen Ausführungsbeispiele können auch für selbstauthentifizierende Sicherheitsanordnungen auf beliebigen Datenträgern eingesetzt werden. Fig. 12 zeigt zur Erläuterung eine Banknote 160, die mit einer zweiteiligen Sicherheitsanordnung aus einem Sicherheitselement 162 und einem Darstellungselement 164 ausgestattet ist. Das Sicherheitselement 162 und das Darstellungselement 164 sind so auf der Banknote 160 angeordnet, dass sie beim Falten der Banknote entlang der Mittelinie 166 aufeinander zu liegen kommen, wie in Fig. 12(b) dargestellt. Es versteht sich, dass eine derartige Anordnung des Sicherheitselements 162 und des Darstellungselements 164 nicht zwingend ist und dass die Elemente 162, 164 selbstverständlich auch an anderen Stellen auf der Banknote 160 angeordnet sein können, solange gewährleistet ist, dass diese beim Falten der Banknote aufeinander zu liegen kommen.
In einem Ausführungsbeispiel besteht das Sicherheitselement 162 aus einer auf eine transparente Folie aufgebrachten Schichtenfolge aus cholesterischen und/oder nematischen Flüssigkristallschichten, wie in Fig. 2 dargestellt, allerdings ohne die dunkle Untergrundschicht 22. Die Schichten können voll- flächig oder auch nur bereichsweise aufgebracht sein, um unterschiedliche oder sich ergänzende Motive zu bilden. Auch die Schichtenfolge als solche kann auf der transparenten Folie in Form eines Motivs vorliegen. Das Sicherheitselement 162 liegt in einem papiermacherisch hergestellten oder ausgestanzten Fenster der Banknote 160 vor und erscheint in aufgefalteter Lage der Banknote im Auflicht oder Durchlicht im Wesentlichen transparent und unauffällig.
Die dunkle Untergrundschicht, die für die Erkennbarkeit der beschriebenen Färb- oder Polarisationseffekte wesentlich ist, wird in diesem Ausführungsbeispiel durch das separate Darstellungselement 164 bereitgestellt und kann beispielsweise durch eine auf eine Seite der Banknote aufgedruckte handels- übliche Druckfarbe gebildet werden. Erst wenn die Banknote, wie in Fig. 12(b), gefaltet wird, so dass das Sicherheitselement 162 auf dem Darstellungselement 164 zu liegen kommt, können die vorgesehenen Färb- und/ oder Polarisationseffekte erkannt werden. Im Ausführungsbeispiel tritt nach dem Falten der Banknote 160 ein vorher nicht erkennbares Wappenmotiv 168 in Erscheinung. Es versteht sich, dass in dem Darstellungselement 164 ebenfalls ein Motiv vorliegen kann, insbesondere zusätzlich zu dem Motiv in dem Sicherheitselement 162, wobei sich die beiden Motive gegebenenfalls ergänzen und dadurch eine Codierung bilden können.
In anderen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen liegt das Sicherheitselement 162 als eines der oben beschriebenen Sicherheitselemente einschließlich der dunklen Untergrundschicht 22 vor, und das Darstellungselement 164 enthält einen Zirkularpolarisator, der beispielsweise durch einen Linearpola- risator und ein nachgeschaltetes λ/4-Plättchen gebildet ist. Die oben beschriebenen Erkennungsmechanismen für die in das Sicherheitselement 162 eingebrachten Motive bei Betrachtung durch einen Zirkularpolarisator lassen sich dann durch Falten der Banknote 160 realisieren, so dass der Benutzer ohne zusätzliche Hilfsmittel eine Selbstauthentifizierung des Sicherheitselements und damit der Banknote 160 vornehmen kann.
In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel besteht das Si- cherheitselement 162 aus einer auf eine dunkle Unter grundschicht aufgebrachten Schichtenfolge, wie in Fig. 7 dargestellt, die eine erste cholesterische Flüssigkristallschicht und eine auf diese bereichsweise aufgebrachte λ/2- Schicht umfasst, die nematische Flüssigkristalle enthält. Das Sicherheitselement 162 kann hier beispielsweise durch ein aufgeklebtes Transferelement oder einen Sicherheitsfaden gebildet sein. In aufgefalteter Lage der Banknote zeigt das Sicherheitselement 162 im Auflicht im Wesentlichen nur einen Farbkippeffekt. Das von der λ/2-Schicht gebildete Motiv hingegen ist kaum zu erkennen.
Das Darstellungselement 164 liegt in einem papiermacherisch oder ausgestanztem Fenster der Banknote 160 vor und besteht aus einer auf eine transparente Folie aufgebrachten cholesterischen Flüssigkristallschicht, deren lichtpolarisierende Eigenschaften mit denen der ersten cholesterischen Flüssigkristallschicht des Sicherheitselement 162 identisch sind. Insbesondere reflektieren die beiden Schichten für sich genommen Licht in demselben vorgewählten Wellenlängenbereich und mit derselben vorgewählten zirkularen Polarisationsrichtung. Das Darstellungselement 164 erscheint in aufgefalteter Lage der Banknote im Auflicht oder Durchlicht im Wesentlichen transparent und unauffällig.
Wenn die Banknote gefaltet wird, so dass das Darstellungselement 164 auf dem Sicherheitselement 162 derart zu liegen kommt, dass die cholesterische Flüssigkristallschicht des Darstellungselements 164 direkt an das Sicherheitselement 162 angrenzt, können die im Zusammenhang mit den Figuren 8 und 9 beschriebenen Effekte beobachtet werden. Insbesondere weist das Motiv der λ/2-Schicht bei normaler Beleuchtung mit unpolarisiertem Licht auf- grund der Reflexion von Licht beider zirkularer Polarisationsrichtungen eine gegenüber seiner Umgebung erhöhte Helligkeit auf und ist damit ohne weitere Hilfsmittel erkennbar. Es tritt dann ein vorher nicht bzw. kaum erkennbares Motiv deutlich in Erscheinung.
In einem weiteren, nicht dargestelltem Ausführungsbeispiel besteht das Sicherheitselement aus einer auf eine transparente Folie aufgebrachten Flüssigkristallschicht. Das Sicherheitselement liegt ebenso wie das Sicherheitselement der in Fig. 12 dargestellten selbstauthentifizierenden Sicherheitsanordnung in einem papiermacherisch hergestellten oder ausgestanzten Fens- ter beispielsweise einer Banknote vor. Die in Form eines Motivs bereichsweise aufgebrachte Flüssigkristallschicht erscheint sowohl im Auflicht als auch im Durchlicht transparent und unauffällig und ist von der umgebenden transparenten Folie im Wesentlichen nicht zu unterscheiden. Durch ein separates Darstellungselement, das an anderer Stelle der Banknote so angeordnet ist, dass das Sicherheitselement beim Falten der Banknote auf diesem zu liegen kommt, können die für Flüssigkristalle typischen Farbkippeffekte durch Bereitstellung einer dunklen, vorzugsweise schwarzen Untergrundschicht sichtbar gemacht werden. Eine solche Untergrundschicht kann beispielsweise durch Bedrucken einer Seite der Banknote mit einer handelsüblichen Druckfarbe bereitgestellt werden.
Selbstverständlich können die Ausführungsbeispiele zur selbstauthentifizierenden Sicherheitsanordnung auch auf einem Dokument aus Kunststoff, wie einer Kunststoffbanknote, vorgesehen werden. Hier wird das transparente Fenster vorzugsweise durch einen nicht bedruckten Bereich des Dokuments gebildet.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen, mit einer zumindest bereichsweise vorliegenden ersten optisch aktiven Schicht aus cholesterischem flüssigkristallinem Material, dadurch gekennzeichnet, dass eine zumindest bereichsweise vorliegende zweite optisch aktive Schicht vorgesehen ist, und die erste und die zweite Schicht in einem Uberlappungsbereich übereinander angeordnet sind, wobei die erste optisch aktive Schicht Licht in einem ersten Wellenlängenbereich mit einer ersten zirkularen Polarisationsrichtung selektiv reflektiert, und die zweite optisch aktive Schicht entweder selbst oder im Überlappungsbereich in Zusammenwirkung mit der ersten optisch aktiven Schicht Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich mit einer zweiten zirkularen Polarisationsrichtung selektiv reflektiert.
2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite zirkuläre Polarisationsrichtung des Lichts, das die zweite optisch aktive Schicht selbst oder in Zusammenwirkung mit der ersten optisch aktiven Schicht reflektiert, gegenläufig zur ersten zirkularen Polarisationsrich- tung ist.
3. Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wellenlängenbereich, in dem die zweite optisch aktive Schicht selbst oder in Zusammenwirkung mit der ersten optisch aktiven Schicht reflektiert, dem ersten Wellenlangenbereich entspricht.
4. Sicherheitselement nach wenigsten einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite optisch aktive Schicht eine phasenschiebende Schicht bildet.
5. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite optisch aktive Schicht für Licht aus dem ersten Wellenlängenbereich eine λ/2-Schicht bildet.
6. Sicherheitselement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite optisch aktive Schicht aus nematischem flüssigkristallinem
Material gebildet ist.
7. Sicherheitselement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die λ/2-Schicht aus mehreren übereinander angeordneten und be- reichsweise gegeneinander in der Schichtebene verdrehten Teilschichten gebildet ist.
8. Sicherheitselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Teilschichten durch zwei λ/4-Schichten gebildet sind.
9. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte optisch aktive Schicht aus cholesteri- schem flüssigkristallinem Material vorgesehen ist, die Licht in dem ersten Wellenlängenbereich mit der ersten zirkularen Polarisationsrichtung selektiv reflektiert, und dass die phasenschiebende Schicht zumindest bereichsweise zwischen der ersten und der dritten optisch aktiven Schicht angeordnet ist.
10. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite zirkuläre Polarisationsrichtung des Lichts, das die zweite optisch aktive Schicht selbst oder in Zusammenwirkung mit der ersten optisch aktiven Schicht reflektiert, der ersten zirkularen Polarisationsrichτung entspricht.
11. Sicherheitselement nach Anspruch 1, 2 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zweite Wellenlängenbereich, in dem die zweite optisch aktive Schicht Licht selektiv reflektiert, von dem ersten Wellenlängenbereich unterscheidet.
12. Sicherheitselement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite optisch aktive Schicht aus cholesterischem flüssigkristallinem Material gebildet ist.
13. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste optisch aktive Schicht in eine erste Betrachtungsrichtung nur Licht aus dem nicht sichtbaren Teil des Spektrums reflektiert.
14. Sicherheitselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste optisch aktive Schicht in eine zweite Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer ersten Farbe reflektiert.
15. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite optisch aktive Schicht in eine oder die zweite Betrachtungsrichtung nur Licht aus dem nicht sichtbaren Teil des Spektrums reflektiert.
16. Sicherheitselement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite optisch aktive Schicht in eine oder die erste Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer dritten Farbe reflektiert.
17. Sicherheitselement nach Anspruch 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden optisch aktiven Schichten als Licht aus dem nicht sichtbaren Teil des Spektrums Infrarotstrahlung und die andere der beiden optisch aktiven Schichten als Licht aus dem nicht sichtbaren Teil des Spektrums Ultraviolettstrahlung in die entsprechende Betrachtungsrichtung re- flektiert.
18. Sicherheitselement nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite optisch aktive Schicht in die erste Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer dritten Farbe und in die zweite Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer von der dritten Farbe verschiedenen vierten Farbe reflektiert.
19. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste optisch aktive Schicht in eine erste Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer ersten Farbe und in eine zweite Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer von der ersten Farbe unterschiedlichen zweiten Farbe reflektiert.
20. Sicherheitselement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite optisch aktive Schicht in die erste Betrachtungsrichtung sichtbares Licht einer von der ersten Farbe verschiedenen dritten Farbe und in die zweite Betrachtungsrichtung Licht einer von der dritten Farbe verschiedenen vierten Farbe reflektiert.
21. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite und/oder gegebenenfalls die dritte optisch aktive Schicht in Form von Zeichen und/oder Mustern vorliegt.
22. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass weitere optisch aktiven Schichten aus nematischem oder cholesterischem flüssigkristallinem Material vorgesehen sind.
23. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der optisch aktiven Schichten aus cholesterischem flüssigkristallinem Material und/oder gegebenenfalls zumindest eine Schicht aus nematischem flüssigkristallinem Material in Form von Pigmenten vorliegt, welche in eine Bindemittelmatrix eingebettet sind.
24. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch aktiven Schichten zumindest teilweise auf einem dunklen, vorzugsweise schwarzen Untergrund angeordnet sind.
25. Sicherheitselement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch aktiven Schichten vollflächig auf dem dunklen Untergrund angeordnet sind.
26. Sicherheitselement nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der dunkle Untergrund in Form von Zeichen und/oder Mustern vorliegt.
27. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der dunkle Untergrund gedruckt, durch Einfärben eines Substrats oder durch Einwirkung eines Laserstrahls auf ein Substrat erzeugt ist.
28. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch aktiven Schichten und gegebenenfalls der dunkle Untergrund auf einem Substrat vorliegen.
29. Sicherheitselement nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus Papier oder Kunststoff gebildet ist.
30. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement einen Sicherheitsfaden, ein Etikett oder ein Transferelement bildet.
31. Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 30, bei dem auf eine Trägerfolie eine erste und eine zweite optisch aktive Schicht aufgebracht werden, so dass sie in einem Überlappungsbereich übereinander angeordnet sind, wobei zur Ausbildung der ersten optisch aktiven Schicht ein cholesterisches flüssigkristallines Material aufgebracht wird.
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite optisch aktive Schicht jeweils auf einer separaten Trägerfolie aufgebracht, insbesondere aufgedruckt werden und dann übereinander auflaminiert werden.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch aktiven Schichten nach dem Aufbringen auf die Trägerfolie auf Eignung zur Weiterverarbeitung geprüft werden.
34. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite optisch aktive Schicht nacheinander auf derselben Trägerfolie aufgebracht werden.
35. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbringen aller optisch aktiven Schichten eine oder gegebenenfalls beide Trägerfolien entfernt werden, insbesondere über Trennschichten oder durch Verwendung eines Laminierklebstoffes, dessen Haftung zur Trägerfolie geringer ist als seine Haftung zur optisch aktiven Schicht, oder über eine Hilfsschicht, die auf die optisch aktive Schicht vollflächig aufgebracht ist und deren Haftung zur Trägerfolie geringer ist als ihre Haftung zur optisch aktiven Schicht.
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsschicht durch eine UV-Lackschicht gebildet. wird.
37. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die erste optisch aktive Schicht Licht in einem ersten Wellenlängenbereich reflektiert und die zweite optisch aktive Schicht als phasenschiebende Schicht, insbesondere als λ/2-Schicht für Licht aus dem ersten Wellenlängenbereich, ausgebildet wird.
38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite optisch aktive Schicht aus nematischem flüssigkristallinem Material gebildet wird.
39. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite optisch aktive Schicht aus cholesterischem flüssigkristallinem Material gebildet wird.
40. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 31 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite cholesterische Flüssigkris- tallschicht durch Kombination eines nematischen Flüssigkristallsystems mit einem Verdriller gebildet wird.
41. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 31 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden cholesterischen Flüssigkristallschichten durch Kombination eines nematischen Flüssigkristallsystems mit aufeinander abgestimmten ersten und zweiten Verdrillern gebildet werden, so dass sich die Flüssigkristalle der ersten und zweiten Schicht in zueinander spiegelbildlichen Helixstrukturen anordnen.
42. Sicherheitsanordnung für Sicherheitspapiere, Wertgegenstände und dergleichen mit - einem Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 30 oder einem nach wenigstens einem der Ansprüche 31 bis 41 herstellbaren Sicherheitselement, und
- einem separaten Darstellungselement, das in Zusammenwirkung mit dem Sicherheitselement einen Farbkippeffekt und/oder einen Polarisationseffekt und/oder einen Helligkeitseffekt für den Betrachter erkennbar macht.
43. Sicherheitsanordnung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 23 ausgebildet ist und das Darstellungselement einen dunklen, vorzugsweise schwarzen Untergrund umfasst.
44. Sicherheitsanordnung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 30 ausgebildet ist und das Darstellungselement einen Linear- oder Zirkularpolarisator umfasst.
45. Wertgegenstand, wie Markenartikel, Wertdokument oder dergleichen, mit einem Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 30 oder einem nach wenigstens einem der Ansprüche 31 bis 41 herstellbaren Sicherheitselement.
46. Wertgegenstand, wie Markenartikel, Wertdokument oder dergleichen, mit einer Sicherheitsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 42 bis
47. Wertgegenstand nach Anspruch 45 oder 46, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement in einem Fensterbereich des Wertgegenstands angeordnet ist.
48. Wertgegenstand nach Anspruch 46 oder 47, dadurch gekennzeichnet, dass der Wertgegenstand flexibel ist, so dass das Sicherheitselement und das Darstellungselement durch Biegen oder Falten des Wertgegenstands zur Selbstauthentifizierung übereinander legbar sind.
49. Wertgegenstand nach wenigstens einem der Ansprüche 45 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass der Wertgegenstand ein Sicherheitspapier, ein Wertdokument oder eine Produktverpackung ist.
50. Verfahren zur Echtheitsprüfung eines Sicherheitselements nach einem der Ansprüche 1 bis 30, eines nach wenigstens einem der Ansprüche 31 bis
41 herstellbaren Sicherheitselements, einer Sicherheitsanordnung nach einem der Ansprüche 42 bis 44 oder eines Wertgegenstands nach einem der Ansprüche 45 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass geprüft wird, ob ein vorbestimmter Farbkippeffekt vorliegt und/oder ob ein vorbestimmter Polarisati- onseffekt und/oder ein vorbestimmter Helligkeitseffekt vorliegt, und die Echtheit des geprüften Elements auf Grundlage des Prüfungsergebnisses beurteilt wird.
51. Verfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass mithilf e eines Linear- oder Zirkularpolarisators eine in dem Sicherheitselement codierte Information gelesen wird, und die Echtheit des geprüften Elements auf Grundlage des Leseergebnisses beurteilt wird.
52. Sicherheitsanordnung für Sicherheitspapiere, Wertgegenstände und dergleichen mit
- einem Sicherheitselement, das zumindest eine Schicht aus flüssigkristal- linem Material aufweist, die zumindest bereichsweise auf einer transparenten Trägerfolie angeordnet ist, und
- einem separaten Darstellungselement, das in Zusammenwirkung mit dem Sicherheitselement einen Farbkippeffekt für den Betrachter erkenn- bar macht und einen dunklen, vorzugsweise schwarzen Untergrund umfasst.
53. Wertgegenstand mit einer Sicherheitsanordnung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement in einem Fensterbe- reich des Wertgegenstands angeordnet ist.
54. Wertgegenstand nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass der Wertgegenstand flexibel ist, so dass das Sicherheitselement und das Darstellungselement durch Biegen oder Falten des Wertgegenstands zur Selbstauthentifizierung übereinander legbar sind.
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