WO2008067932A2 - Sicherheitselement mit motivbildender flüssigkristallschicht - Google Patents

Sicherheitselement mit motivbildender flüssigkristallschicht Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a security element for security papers, documents of value and the like having a motif layer based on a liquid-crystalline material which has at least two areas forming a motif with different orientation of the liquid-crystalline material and with different polarization effect.
  • the invention further relates to an associated manufacturing method and a security paper and a data carrier with such security elements.
  • Valuables such as branded goods or documents of value, are often provided with security elements for the purpose of protection, which allow verification of the authenticity of the object of value and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
  • security elements for the purpose of protection, which allow verification of the authenticity of the object of value and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
  • the special properties of liquid-crystalline materials are exploited, and above all the viewing angle-dependent color impression and / or the light-polarizing effect of the liquid crystals.
  • the liquid-crystalline material is usually applied to a suitable for the alignment of liquid crystals carrier film made of plastic.
  • the carrier film may also be provided with a special alignment layer for aligning liquid crystals.
  • a layer of a linear photopolymer, a finely structured layer or a trained by exerting shear forces layer is possible.
  • Suitable finely structured layers can be produced by embossing, etching or scoring.
  • the photoaligment of liquid crystal layers is also known.
  • alignment layers of linear photopolymers are used, which can be patterned by exposure to polarized light, as described, for example, in document EP 0 611 981 A1.
  • polarized light as described, for example, in document EP 0 611 981 A1.
  • Another difficulty is that a good alignment on the one hand requires a low viscosity of the ready-to-print liquid crystal solution, on the other hand, however, can not be edged with pressure solutions of low viscosity.
  • the object of the invention is to specify a safety element of the type mentioned in the introduction, which avoids the disadvantages of the prior art.
  • the motif-forming areas of the liquid-crystal layer should be able to display sharply delineated motifs.
  • the liquid-crystalline material of the motif layer is oriented homogeneously in a first of the motif-forming regions, and isotropically or homeotropically oriented in a second of the motif-forming regions, such that the motif formed by the two regions is viewed in particular can be recognized by a polarizer.
  • Homogeneous orientation denotes an orientation of the director of the liquid crystals parallel to the layer plane
  • homeotropic orientation an orientation of the director of the liquid crystals perpendicular to the layer plane.
  • the motif-forming areas preferably form a sharply delimited motif, in particular sharply delineated patterns, characters or codes.
  • the liquid-crystalline material of the motif layer is homeotropically oriented in the second region and is arranged directly above an inorganic alignment layer.
  • the inorganic alignment layer is advantageously formed from aluminum or aluminum oxide. Details on the homeotropic orientation of liquid crystal layers on such alignment layers and on advantageous layer parameters can be found in the document GB 2324 382 A, the disclosure of which is incorporated in the present application.
  • the liquid-crystalline material of the motif layer is isotropically oriented in the second region and is arranged directly above a release layer which is dissolved by the liquid-crystalline material and prevents the formation of a liquid-crystalline phase in the liquid-crystalline material.
  • the release layer is preferably applied structured in the form of a negative image of the desired motif.
  • the release layer is present as a high-resolution motif image and the liquid-crystalline material of the motif layer is arranged over the entire surface over the release layer. Since the optical effect of the liquid crystal layer only occurs in the recessed areas of the release layer designed as a negative image, in particular a positive motif image results with the desired liquid crystal effect (for example color shift effect, birefringence or polarization).
  • the release layer is present as a high-resolution motif image and the liquid-crystalline material of the motif layer is structured with low resolution and arranged in an overlapping manner over the release layer.
  • the overlap area is expediently chosen such that the liquid crystal layer reliably covers the recessed areas of the release layer within the scope of the register tolerance.
  • the release layer expediently does not have good adhesion to the substrate.
  • the dissolution layer is appropriately formed so as to remain on the underlying film. If a permanent adhesion is desired, then both layers should adhere to the background film, which is possible, for example, by the use of suitable pressure-pretreated films.
  • the liquid-crystalline motif layer is preferably combined with a metallic reflector, which may be formed for example by a metallized plastic film.
  • the metallic reflector may also comprise a diffraction structure, in particular a hologram.
  • the liquid-crystalline material of the motif layer is advantageously arranged directly above a plastic carrier film which forms an alignment layer for the liquid-crystalline material.
  • the motif layer has a third region in which the liquid-crystalline material is likewise oriented homogeneously but at an angle to the orientation of the first region and has a different polarization effect from the first region.
  • the liquid-crystalline material is advantageously disposed directly over an alignment layer formed of a linear photopolymer, a finely-structured layer, or a shear-force-oriented layer. It is understood that more areas with different orientation of the liquid crystals can be provided to represent more complex motifs.
  • the motif layer is formed on the basis of a nematic liquid-crystalline material.
  • the nematic liquid-crystalline motif layer can then advantageously be combined with a cholesteric liquid-crystal layer.
  • the motif layer is formed on the basis of a cholesteric liquid-crystalline material. Isotropic areas of the liquid-crystalline motif layer are in this Not only with a circular polarizer, but also with the naked eye, especially as colorless areas to recognize.
  • the invention also includes a method for producing a security element for security papers, documents of value and the like, in which
  • a motif layer based on a liquid-crystalline material is applied to a carrier film, the liquid-crystalline material being produced in at least two regions forming a motif with a different orientation, the liquid-crystalline material of the motif layer being produced in a first of the motif-forming regions having a homogeneous orientation , and is generated isotropically or with homeotropic orientation in a second of the motif-forming regions.
  • the liquid-crystalline material of the motif layer is advantageously applied directly to the carrier film, wherein the carrier film forms an alignment layer for homogeneous alignment of the liquid-crystalline material.
  • an inorganic alignment layer is applied to the carrier film for the homeotropic orientation of the liquid crystal material, and that the liquid-crystalline material in this region is applied directly to the inorganic alignment layer.
  • the liquid-crystalline phase of the motif layer in the second region is suppressed by local heating before crosslinking, so that an isotropic phase is formed in this region. It is also possible to apply an impurity which prevents the formation of a nematic phase, such as, for example, an easily soluble lacquer, to the carrier film. By mixing the liquid-crystal solution with the binder of the paint or generally by the interaction with the contaminant is also in this case in the second region an isotropic phase.
  • a further alignment layer for homogeneous orientation of the liquid crystal material can be applied to the carrier film, wherein the liquid-crystalline material in the third region is applied directly to the further alignment layer.
  • the carrier film may remain in some embodiments in the finished security element, for example, in cover sheets for banknotes with a through opening.
  • the carrier film, optionally together with the inorganic alignment layer is pulled off the security element.
  • the remaining layer sequence can then be further processed in a known manner, for example, be laminated onto a security thread construction.
  • the invention also includes a security paper for the production of documents of value or the like as well as a value document, such as a banknote, an identity card or the like, security paper or security document having a security element of the type described above.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a banknote with an embedded security thread and a glued transfer element
  • FIGS. 2 to 4 are cross-sectional views of the structure of a security element according to a first embodiment of the invention in various stages of the manufacturing process
  • FIG. 5 shows a security element according to a further exemplary embodiment of the invention, in which the layer sequence of FIG. 2 is transferred to a hologram structure, FIG.
  • FIG. 5 after removal of the carrier film together with the metallic alignment layer
  • FIG. 7 shows a security element according to the invention in the form of a metallized hologram strip
  • the motif layer additionally has a third region with different orientation of the liquid crystals, 9 and 10 security elements according to further embodiments of the invention, in which the nematic motif layer is combined with a cholesteric liquid crystal layer,
  • FIG. 11 in (a) and (b) intermediate steps in the production of a basic structure corresponding to FIG. 2 with regions with a clear isotropic phase, FIG.
  • FIGS. 2 and 11 shows another basic structure as in FIGS. 2 and 11 (b) with regions with clear isotropic phase
  • Fig. 13 shows another embodiment of the invention, illustrating the use of cholesteric liquid crystal layers
  • FIG. 14 shows in (a) a cross-section and in (b) a plan view of an exemplary embodiment with a high-resolution structured solubilization layer and with a low-resolution structured liquid-crystal layer.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a banknote 10, which is provided with two security elements 12 and 16 according to embodiments of the invention.
  • the first security element represents a security thread 12 that protrudes at certain window areas 14 on the surface of the banknote 10, while it is embedded in the intervening areas inside the banknote 10.
  • the second security element is formed by a glued transfer element 16 of any shape.
  • the security element 16 can also be in the form of a cover film be arranged over a window portion or a through opening of the bill.
  • the structure of a security element 20 according to a first exemplary embodiment will now be explained in more detail with reference to the cross sections of FIGS. 2 to 4.
  • the basis of the security element 20 is a high-quality stretched PET carrier film 22, to which a thin aluminum layer 24 in the form of a desired motif is applied.
  • the discontinuous aluminum layer 24 may be formed by an etching process or a washing process in a PVD process.
  • a washing process soluble washing colors are printed before the metallization, which are washed off after the vapor deposition together with the substances deposited thereon of the PVD layer without chemical modification.
  • an etching process first the PVD coating process is performed, then a resist is printed and patterned. In the unprotected areas, the PVD layer is then removed by an etchant. The remainder of the resist can remain on the PVD layer or be removed by using suitable solvents.
  • the metal-coated carrier film 22, 24 is provided over its entire area with a nematic liquid-crystal layer 26, wherein the applied liquid-crystalline material aligns locally differently depending on the specifications of the respective substrate.
  • the high-quality stretched carrier film 22 has a homogeneous orientation 32 of the liquid-crystal layer 26, ie an alignment of the liquid crystals parallel to the surface of the carrier film 22.
  • liquid crystals In a second region 34, in which the liquid-crystalline material is arranged on the aluminum layer 24, the liquid crystals orient themselves homeotropically, ie with their director substantially perpendicular to the surface of the carrier film, as indicated by the alignment arrows 36 in FIG.
  • the orientations thus obtained are then fixed by UV irradiation and crosslinking of the liquid crystal layer 26.
  • the element is still provided with a metallic reflector.
  • the layer sequence of FIG. 2 can be laminated, for example, via a laminating lacquer layer 40 onto a PET film 44 provided with a metallization 42, as shown in FIG. 3.
  • the motif of the liquid crystal layer can be made visible by observing the security element 20 with a linear polarization filter 50. Due to the wavelength-dependent optical anisotropy of the PET carrier film 22, when viewing the second regions 34 through a polarizing filter 50 and rotating it, a HeIl-Du nkel- contrast can be seen in conjunction with a play of colors.
  • the optical anisotropy of the PET film 22 is superimposed on the optical anisotropy of the liquid crystal layer 26.
  • a light-dark contrast occurs in conjunction with a play of color, wherein by suitable matching of carrier film 22 and layer thickness of the liquid crystal layer 26, a high Contrast between the appearance of the first and second areas 30 and 34 can be generated.
  • the first regions 30 then appear bright, the second regions 34 dark, so that the motif of the liquid crystal layer 26 clearly emerges.
  • the polarizing filter 50 is rotated, the relative brightnesses change, and when rotated 90 degrees, just reverse so that the first regions 30 are then dark and the second regions 34 appear bright.
  • a particular advantage of the described design is that very sharp limited motives can be generated in the liquid crystal motif layer 26, since the resolution of the polarizing motif is no longer determined by the printing accuracy, but by the accuracy of structuring of the aluminum layer 24.
  • the liquid crystals aligned on the PET film 22 have a high transparency and therefore have little effect on the gloss of a metallization. Due to the anisotropy of the PET film 22, the surrounding areas of the liquid crystals show a light-dark contrast which can counteract the contrast of the liquid crystals and therefore further increase the clarity when viewed with the polarization filter.
  • this layer sequence can form, for example, the central component of a security thread, such as the security thread 12.
  • a security thread such as the security thread 12.
  • the liquid crystals show a uniform gray tone, which does not change or only slightly changes upon rotation of the polarization filter 50, since these liquid crystals have no direct component in the plane of the motif layer due to their homeotropic orientation.
  • the layer sequence of FIG. 2 can also be transferred to a hologram structure.
  • the security element 60 then contains a carrier foil 22 with an alignment layer 24 made of aluminum, a liquid-crystalline motif layer 26 with at least two areas forming a motif with different orientation of the liquid crystal material and a second carrier foil 62 which contains an embossing lacquer layer 64 with a hologram embossing and a hologram metallization 66.
  • the two partial elements are connected by a laminating lacquer layer 68.
  • the first carrier foil 22 with the alignment layer 24 can be pulled off for further processing, for example for producing a hologram thread, as shown in FIG. In this case, the hologram is properly anchored.
  • a UV-transparent material such as AhO 3
  • AhO 3 may also be used for the alignment layer to produce the homeotropically oriented regions and with this a layer sequence analogous to the embodiment shown in Fig. 2 are generated.
  • the further processing illustrated in FIG. 7 can also be effected to form a metallized hologram strip.
  • a thin layer 74 of aluminum oxide in the form of the desired motif is applied to a high-quality stretched PET carrier film 72. Fabrication and patterning of the AhCb layer 74 may be accomplished as described above with a PVD process in conjunction with a washing or etching process.
  • the AbOs-coated carrier film 72, 74 is coated over its entire area with nematic liquid crystals 76, which are homogeneously oriented in first regions 80 and are homeotropically oriented in the second regions 82 defined by the AbCV layer 74.
  • a UV varnish 78 is applied to the layer sequence obtained, provided with a hologram embossing and subsequently metallized 79. After a heat-sealable finish, the element shown in FIG. 7 can be processed like a conventional metallized homologous strip.
  • the second regions 82 appear uniform gray when viewed through a polarizing filter and rotating it while the first regions 80 show gray-to-dark contrast according to the relative orientation of liquid crystals and polarizing filters.
  • the carrier film 72 is to remain in the finished security element, for example when used as cover for banknotes with continuous openings.
  • the AhCb layer 74 is sufficiently anchored on the carrier film. This can be achieved, for example, by suitable choice of the crosslinking conditions of the nematic liquid crystal layer.
  • the liquid crystal motif layer may have a third region with a different orientation of the liquid crystals from the first and second regions.
  • a further alignment layer 86 is applied to the carrier film 22 in a third region 84 for homogeneous orientation of the liquid crystal material.
  • the alignment layer 86 a layer of a linear photopolymer, a finely structured layer or a layer oriented by the application of shear forces can be used in particular.
  • the liquid crystals in the third region 84 are oriented homogeneously as in the first region 30, but according to the specification of the alignment layer 86 and not, as in the first region 30, according to the specification of the carrier film 22.
  • the rotated alignment arrows 88 of FIG 8 are intended to indicate a different orientation from the orientation 32 of the first region, not an orientation oriented partially perpendicular to the layer plane.
  • the orientation 88 of the liquid crystals in the third region 84 may be selected parallel to the layer plane and perpendicular to the orientation 32 of the liquid crystal in the first region 30, ie in FIG. 8 perpendicular to the paper plane.
  • the nematic motif layer is combined with a cholesteric liquid crystal layer.
  • FIG. 9 shows a security element 90 with a basic structure as in FIG. 2, wherein a full-area cholesteric liquid crystal layer 92 is additionally applied to the nematic motif layer 26.
  • the resulting layer sequence is applied to an absorbent substrate 96 and bonded to it by means of a laminating adhesive 94.
  • the element After removal of the carrier film 22, the element can be verified in the orientation shown in Fig. 9 from below by the different polarization effect. If, instead of a metallic alignment layer 24, a transparent alignment layer suitable for the homeotropic alignment of the liquid crystals is used, such as the above-mentioned aluminum oxide layer, then the carrier film 22 may also remain in the security element 90.
  • the nematic liquid crystal layer 26 of the element shown in Fig. 9 has a retardation effect of more than ⁇ / 4, preferably about ⁇ / 2 in the homogeneously oriented region, the motif of the liquid crystal layer 26 becomes clearly visible when viewed with a circular polarizing filter.
  • the basic structure of FIG. 2 may be laminated on a layer structure having a cholesteric liquid crystal layer, as shown in FIG.
  • the basic structure 22, 24, 26 is connected to a cholesteric liquid crystal layer 104 via a laminating adhesive layer 102 and to an absorbent backing layer 108 via a further laminating adhesive layer 106.
  • the absorbent backing layer 108 includes a color-shifting thread structure comprising a carrier film, any cover whitening layers, a metallization, a magnetic layer and the actually absorbing ink layer.
  • the motif encoded in the nematic layer 26 can be made visible. Even with this configuration, the carrier film 22 can remain in the finished security element if a transparent layer is used as the alignment layer 24.
  • the optical anisotropy of the overall arrangement is then determined by the anisotropy of the carrier film and the anisotropy of the liquid crystal layers.
  • a liquid-crystal motif layer 112 is firstly applied over the entire surface of a high-quality stretched PET carrier film 110, as shown in FIG. 11 (a).
  • the motif layer 112 Prior to the crosslinking of the liquid crystals, the motif layer 112 is locally heated, for example by motif-carrying heating rollers, by laser irradiation or by irradiation with IR radiation through a motif mask.
  • the local heating 114 usually leads first to the formation of a cloudy Melt, until above a certain threshold temperature, the turbidity disappears and a transition to a clear, isotropic phase 116 takes place, as shown in Fig. Ll (b).
  • the isotropic phase in this case means a lack of a global preferred direction in the material and is illustrated in the figure by crosses.
  • FIG. 12 Another possibility for locally suppressing the liquid-crystalline phase of the motif layer is shown in FIG. 12.
  • an easily soluble varnish 122 in the form of the desired motif is applied to the PET carrier film 110, so that first regions 126 without and second regions 128 with a varnish layer are formed.
  • the carrier film 110 and the lacquer layer 122 are then overprinted over the entire area with a nematic liquid-crystal solution 124. This dissolves in the second areas, the paint layer 122 immediately, so that the formation of a liquid-crystalline phase is prevented by mixing with the binder.
  • a security element with a first region 126 with a homogeneously oriented liquid crystal layer and a second region 128 with an isotropic phase is formed. Also, this element can be further processed analogously to the basic structure of Figures 2 and 11 (b). Further exemplary embodiments of the invention, which illustrate the use of cholesteric liquid crystal layers, are shown in FIGS. 13 and 14.
  • a release layer 132 is patterned onto a carrier film 130 in the form of a negative image of the desired motif, so that first regions 136 without and second regions 138 with a release layer are formed.
  • the carrier film 130 and the release layer 132 are overprinted over the entire surface with a cholesteric liquid crystal solution to form a liquid-crystalline motif layer 134.
  • the illustration of FIG. 13 is, of course, only schematic, since in particular the liquid crystal regions which are not directly above the release layer 132 will generally be somewhat deeper than their surroundings, since the applied amount of liquid crystal material is ideally uniform throughout the liquid crystal print image ,
  • the solvent in the liquid-crystalline formulation 134 dissolves the dissolution layer 132 very rapidly, as a result of which the liquid-crystalline formulation in the second regions 138 is contaminated by material from the dissolution layer 132 and no liquid-crystalline phase can form there, as shown in FIG. 13 by the crosses in the liquid crystal layer 134 is indicated.
  • Liquid-crystalline layers produced from solvent-containing formulation are generally difficult to apply in high resolution, since significant wet film thicknesses would have to be printed, which show a considerable course due to the low viscosity of the formulations.
  • the addition of thickeners usually leads to a loss of quality in the optical properties of the liquid crystal layers.
  • the release layer 132 can be applied well to the carrier film 130 even in the desired high resolution. Since the overprinted liquid crystal layer 134 can form a liquid-crystalline phase only in the recessed first areas 136 of the release layer and therefore only shows the desired optical effect there, the release layer 132 is printed as a negative image of the motif to be displayed.
  • Substantial parts of the solubilization layer are at least partially soluble or at least highly swellable in a part of the solvent containing the liquid-crystalline formulation.
  • UCAR TM VMCH a maleic acid vinyl chloride copolymer available from the Dow Chemical Company, can be used as the material for the release layer.
  • the liquid crystal layer 134 as in the embodiment of FIG. 13, applied over the entire surface, but only in those areas where an effect possible is, ie in the area of recessed areas of the release layer.
  • a release layer 142 is initially applied to a carrier film 140 in the form of a high-resolution negative image of the desired motif.
  • the recessed regions 146 without a release layer are shown in FIG. 14 (b) with crosshatching for better visibility.
  • the carrier film 140 and the release layer 142 are further overprinted with a cholesteric liquid crystal solution 144, structured with low resolution and overlapping over the release layer 142.
  • the overlapping area 148 is selected such that the liquid crystal layer 144 reliably covers the recessed areas 146 within the scope of the register tolerance.
  • the resolution of the liquid-crystalline effect area is determined by the procedure of the high resolution of the printed release layer 142.
  • the liquid crystal layer 144 can thereby be deposited at low resolution and the requirement for liquid crystal material is only slightly greater than predetermined by the area of the desired motif.
  • the desired liquid crystal effect may, for example, be a color shift effect, birefringence, a polarization effect or the like.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement (20) für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen mit einer Motivschicht (26) auf Basis eines flüssigkristallinen Materials, die zumindest zwei ein Motiv bildende Bereiche (30, 34) mit unterschiedlicher Orientierung des flüssigkristallinen Materials und mit unterschiedlicher Polarisationswirkung aufweist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das flüssigkristalline Material der Motivschicht (26) in einem ersten der motivbildenden Bereiche (30) homogen orientiert ist, und in einem zweiten der motivbildenden Bereiche (34) isotrop oder homöotrop orientiert ist, so dass das von den beiden Bereichen (30, 34) gebildete Motiv insbesondere bei Betrachtung durch einen Polarisator erkennbar ist.

Description

Sicherheitselement mit motivbildender Flüssigkristallschicht
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen mit einer Motivschicht auf Basis eines flüssig- kristallinen Materials, die zumindest zwei ein Motiv bildende Bereiche mit unterschiedlicher Orientierung des flüssigkristallinen Materials und mit unterschiedlicher Polarisationswirkung aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein zugehöriges Herstellungsverfahren sowie ein Sicherheitspapier und einen Datenträger mit derartigen Sicherheitselementen.
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 dabei die besonderen Eigenschaften von flüssigkristallinen Materialien ausgenutzt, und dabei vor allem der betrachtungswinkelabhängige Farbeindruck und/ oder die lichtpolarisierende Wirkung der Flüssigkristalle.
Zur Ausrichtung wird das flüssigkristalline Material meist auf einer für die Ausrichtung von Flüssigkristallen geeigneten Trägerfolie aus Kunststoff aufgebracht. Die Trägerfolie kann auch mit einer speziellen Alignmentschicht für die Ausrichtung von Flüssigkristallen versehen sein. Als Alignmentschicht kommt beispielsweise eine Schicht aus einem linearen Photopolymer, eine fein strukturierte Schicht oder eine durch Ausübung von Scherkräften ausgerichtete Schicht infrage. Geeignete fein strukturierte Schichten können durch Prägen, Ätzen oder Einritzen hergestellt werden.
Auch das Photoaligment von Flüssigkristallschichten ist bekannt. Im Allgemeinen werden dabei Alignmentschichten aus linearen Photopolymeren eingesetzt, die durch Belichtung mit polarisiertem Licht strukturiert werden können, wie beispielsweise in der Druckschrift EP 0 611 981 Al beschrieben. Um Flüssigkristallschichten mit Motiven auszustatten, ist es notwendig, unterschiedlich orientierte Bereiche innerhalb der Flüssigkristallschichten erzeugen zu können, wobei die bisher bekannten Verfahren alle technisch sehr aufwendig sind. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, dass ein gutes Alignment einerseits eine niedrige Viskosität der druckfertigen Flüssigkristall-Lösung erfordert, dass andererseits mit Drucklösungen geringer Viskosität jedoch kein kantenscharfer Druck erfolgen kann.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicher- heitselement der eingangs genannten Art anzugeben, das die Nachteile des Stands der Technik vermeidet. Insbesondere sollen die motivbildenden Bereiche der Flüssigkristallschicht scharf begrenzte Motive darstellen können.
Diese Aufgabe wird durch das Sicherheitselement mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein zugehöriges Herstellungsverfahren sowie ein Sicherheitspapier und ein Datenträger mit einem derartigen Sicherheitselement sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nach der Erfindung ist bei einem gattungsgemäßen Sicherheitselement vorgesehen, dass das flüssigkristalline Material der Motivschicht in einem ersten der motivbildenden Bereiche homogen orientiert, und in einem zweiten der motivbildenden Bereiche isotrop oder homöotrop orientiert ist, so dass das von den beiden Bereichen gebildete Motiv bei Betrachtung insbesondere durch einen Polarisator erkennbar ist. Homogene Orientierung bezeichnet dabei eine Orientierung des Direktors der Flüssigkristalle parallel zur Schichtebene, homöotrope Orientierung eine Orientierung des Direktors der Flüssigkristalle senkrecht zur Schichtebene. In isotropen Bereichen existiert keine globale Vorzugsrichtung der Flüssigkristalle. Die motivbildenden Bereiche bilden bevorzugt ein scharf begrenztes Motiv, insbesondere scharf begrenzte Muster, Zeichen oder Codierungen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das flüssigkristalline Material der Motivschicht in dem zweiten Bereich homöotrop orientiert und direkt über einer anorganischen Ausrichtungsschicht angeordnet. Die anorganische Ausrichtungsschicht ist dabei mit Vorteil aus Aluminium oder aus Aluminiumoxid gebildet. Einzelheiten zur homöotropen Orientierung von Flüssigkristallschichten auf derartigen Ausrichtungsschichten und zu vorteilhaften Schichtparametern können der Druckschrift GB 2324 382 A entnommen werden, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
Gemäß einer weiteren ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung ist das flüssig- kristalline Material der Motivschicht in dem zweiten Bereich isotrop orientiert und ist direkt über einer Anlöseschicht angeordnet, die von dem flüssigkristallinen Material angelöst wird und die Ausbildung einer flüssigkristallinen Phase in dem flüssigkristallinen Material verhindert. Die Anlöseschicht ist dabei vorzugsweise strukturiert in Form eines Negativbilds des gewünschten Motivs aufgebracht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liegt die Anlöseschicht als hochaufgelöstes Motivbild vor und das flüssigkristalline Material der Motivschicht ist vollflächig über der Anlöseschicht angeordnet. Da der opti- sehe Effekt der Flüssigkristallschicht nur in den ausgesparten Bereichen der als Negativbild gestalteten Anlöseschicht auftritt, ergibt sich insbesondere ein positives Motivbild mit dem gewünschten Flüssigkristall-Effekt (beispielsweise Farbkippeffekt, Doppelbrechung oder Polarisation). Insbesondere in Fällen, in denen die Kosten des flüssigkristallinen Materials eine Rolle spielen, ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Anlöseschicht als hochaufgelöstes Motivbild vorliegt und das flüssigkristalline Material der Motivschicht mit niedriger Auflösung strukturiert und überlappend über der Anlöseschicht angeordnet ist. Der Überlappungsbereich wird dabei zweckmäßig so gewählt, dass die Flüssigkristallschicht im Rahmen der Passertoleranz die ausgesparten Bereiche der Anlöseschicht zuverlässig abdeckt.
Soll die flüssigkristalline Motivschicht zusammen mit der Anlöseschicht auf ein Zielsubstrat transferiert werden, weist die Anlöseschicht zweckmäßig keine gute Haftung zum Untergrund auf. Ist andererseits gewünscht, dass nur die flüssigkristalline Motivschicht transferiert wird, wird die Anlöseschicht zweckmäßig so ausgebildet, dass sie auf der Untergrundfolie verbleibt. Wird eine permanente Haftung gewünscht, so sollen beide Schichten auf der Untergrundfolie haften, was beispielsweise durch den Einsatz geeignet druckvorbehandelter Folien möglich ist.
Beim Einsatz anlösbarer Schichten kann eine mögliche Verunreinigung der flüssigkristallinen Lösung im Druckwerk beispielsweise durch die Verwen- düng von solchen Beschichtungsverfahren vermieden werden, die eine
Rückverunreinigung ausschließen, wie etwa Curtain Coating. Möglich sind auch Sonderkonstruktionen klassischer Druckverfahren, bei denen zumindest ein Teil der „druckenden Kette" beispielsweise mit einem geeigneten Lösungsmittel permanent gereinigt wird. Nach einer besonders einfachen Lösung wird das übliche Volumen des Druckwerks bzw. des Vorratsbehälters verringert, so dass sich die Kontamination auf ein kleines Flüssigkristallvolumen bezieht und ein permanentes oder batchartiges Ausschleusen kontaminierter Lösung wirtschaftlich möglich ist. - O -
Die flüssigkristalline Motivschicht ist bevorzugt mit einem metallischen Reflektor kombiniert, der beispielsweise durch eine metallisierte Kunststofffolie gebildet sein kann. Der metallische Reflektor kann auch eine Beugungsstruktur, insbesondere ein Hologramm, umfassen.
In dem ersten Bereich ist das flüssigkristalline Material der Motivschicht mit Vorteil direkt über einer Kunststoff-Trägerfolie angeordnet, die eine Ausrichtungsschicht für das flüssigkristalline Material bildet.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Motivschicht einen dritten Bereich auf, in dem das flüssigkristalline Material ebenfalls homogen, aber unter einem Winkel zur Ausrichtung des ersten Bereichs orientiert ist und eine zum ersten Bereich unterschiedliche Polarisationswirkung aufweist. In diesem dritten Bereich ist das flüssigkristalline Material mit Vorteil direkt über einer Ausrichtungsschicht angeordnet, die aus einem linearen Photopolymer, einer fein strukturierten Schicht oder einer durch Ausübung von Scherkräften ausgerichteten Schicht gebildet ist. Es versteht sich, dass zur Darstellung komplexerer Motive weitere Bereiche mit unterschiedlicher Orientierung der Flüssigkristalle vorgesehen sein können.
In bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung ist die Motivschicht auf Basis eines nematischen flüssigkristallinen Materials gebildet. Die nematische flüssigkristalline Motivschicht kann dann mit Vorteil mit einer cholesteri- schen Flüssigkristallschicht kombiniert sein.
In anderen ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist die Motivschicht auf Basis eines cholesterischen flüssigkristallinen Materials gebildet. Isotrope Bereiche der flüssigkristallinen Motivschicht sind in diesem FaIl nicht nur mit einem Zirkularpolarisator, sondern auch mit bloßem Auge, insbesondere als farblose Bereiche, zu erkennen.
Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheits- elements für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen, bei dem
auf eine Trägerfolie eine Motivschicht auf Basis eines flüssigkristallinen Materials aufgebracht wird, wobei das flüssigkristalline Material in zumindest zwei, ein Motiv bildenden Bereichen mit unterschiedli- eher Orientierung erzeugt wird, wobei das flüssigkristalline Material der Motivschicht in einem ersten der motivbildenden Bereiche mit homogener Orientierung erzeugt wird, und in einem zweiten der motivbildenden Bereiche isotrop oder mit homöotroper Orientierung erzeugt wird.
In dem ersten Bereich wird das flüssigkristalline Material der Motivschicht mit Vorteil direkt auf die Trägerfolie aufgebracht, wobei die Trägerfolie eine Ausrichtungsschicht für eine homogene Ausrichtung des flüssigkristallinen Materials bildet.
In dem zweiten Bereich kann vorgesehen sein, dass zur homöotropen Orientierung des Flüssigkristallmaterials eine anorganische Ausrichtungsschicht auf die Trägerfolie aufgebracht wird, und dass das flüssigkristalline Material in diesem Bereich direkt auf die anorganische Ausrichtungsschicht aufge- bracht wird.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die flüssigkristalline Phase der Motivschicht in dem zweiten Bereich durch lokale Erwärmung vor der Vernetzung unterdrückt wird, so dass in diesem Bereich eine isotrope Phase entsteht. Auch das Aufbringen eines die Ausbildung einer nematischen Phase verhindernden Störstoffs, wie etwa eines leicht löslichen Lacks, auf die Trägerfolie kommt in Betracht. Durch die Vermischung der Flüssigkristall-Lösung mit dem Bindemittel des Lacks bzw. allgemein durch die Wechselwirkung mit dem Störstoff stellt sich auch in diesem Fall im zweiten Bereich eine isotrope Phase ein.
In einem dritten Bereich kann eine weitere Ausrichtungsschicht zur homogenen Orientierung des Flüssigkristallmaterials auf die Trägerfolie aufge- bracht werden, wobei das flüssigkristalline Material in dem dritten Bereich direkt auf die weitere Ausrichtungsschicht aufgebracht wird.
Je nach Anwendung kann die Trägerfolie in manchen Ausgestaltungen im fertigen Sicherheitselement verbleiben, beispielsweise bei Abdeckfolien für Banknoten mit einer durchgehenden Öffnung. Bei anderen Ausgestaltungen ist es dagegen von Vorteil, wenn die Trägerfolie, gegebenenfalls zusammen mit der anorganischen Ausrichtungsschicht, von dem Sicherheitselement abgezogen wird. Die verbleibende Schichtenfolge kann dann in bekannter Weise weiterverarbeitet werden, beispielsweise auf einen Sicherheitsfaden- aufbau aufkaschiert werden.
Die Erfindung umfasst auch ein Sicherheitspapier für die Herstellung von Wertdokumenten oder dergleichen sowie ein Wertdokument, wie eine Banknote, eine Ausweiskarte oder dergleichen, wobei Sicherheitspapier bzw. Wertdokument mit einem Sicherheitselement der oben beschriebenen Art ausgestattet sind.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Zur besseren Anschaulichkeit wird in den Figuren auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Darstellung verzichtet.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem eingebetteten Sicherheitsfaden und einem aufgeklebten Transferelement,
Fig. 2 bis 4 Querschnitte des Aufbaus eines Sicherheitselements nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in verschiedenen Stadien des Herstellungsvorgangs,
Fig. 5 ein Sicherheitselement nach einem weiteren Ausführungsbei- spiel der Erfindung, bei dem die Schichtenfolge der Fig. 2 auf eine Hologrammstruktur übertragen ist,
Fig. 6 das Sicherheitselement der Fig. 5 nach Abziehen der Trägerfolie zusammen mit der metallischen Ausrichtungsschicht,
Fig. 7 ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement in Gestalt eines metallisierten Hologrammstreifens,
Fig. 8 einen Grundaufbau wie in Fig. 2, bei dem die Motivschicht zusätzlich einen dritten Bereich mit unterschiedlicher Orientierung der Flüssigkristalle aufweist, Fig. 9 und 10 Sicherheitselemente nach weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung, bei denen die nematische Motivschicht mit einer cholesterischen Flüssigkristallschicht kombiniert ist,
Fig. 11 in (a) und (b) Zwischenschritte bei der Herstellung einer Fig. 2 entsprechenden Grundstruktur mit Bereichen mit klarer isotroper Phase,
Fig. 12 eine weitere Grundstruktur wie in Fig. 2 und 11 (b) mit Berei- chen mit klarer isotroper Phase,
Fig. 13 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das den Einsatz cholesterischer Flüssigkristallschichten veranschaulicht, und
Fig. 14 in (a) einen Querschnitt und in (b) eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel mit einer hochaufgelösten strukturierten An- löseschicht und mit einer niedrigaufgelösten strukturierten Flüssigkristallschicht.
Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten erläutert. Fig. 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die mit zwei Sicherheitselementen 12 und 16 nach Ausführungsbeispielen der Erfindung versehen ist. Das erste Sicherheitselement stellt einen Sicher- heitsfaden 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 Sicherheitselement ist durch ein aufgeklebtes Transferelement 16 beliebiger Form gebildet. Das Sicherheitselement 16 kann auch in Form einer Abdeckfolie ausgebildet sein, die über einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung der Banknote angeordnet ist.
Der Aufbau eines Sicherheitselements 20 nach einem ersten Ausführungs- beispiel wird nun anhand der Querschnitte der Figuren 2 bis 4 näher erläutert. Als Basis des Sicherheitselements 20 dient eine hochwertige gereckte PET-Trägerfolie 22, auf die eine dünne Aluminiumschicht 24 in Form eines gewünschten Motivs aufgebracht ist.
Die diskontinuierliche Aluminiumschicht 24 kann mithilfe eines Ätzverfahrens oder eines Waschverfahrens in einem PVD-Prozess erzeugt werden. Bei Einsatz eines Waschverfahrens werden vor der Metallbedampfung lösliche Waschfarben aufgedruckt, die nach der Bedampfung zusammen mit den darauf abgeschiedenen Substanzen der PVD-Schicht ohne chemische Verän- derung abgewaschen werden. Bei Einsatz eines Ätzverfahrens wird zunächst der PVD-Beschichtungsprozess durchgeführt, anschließend ein Resistlack gedruckt und strukturiert. In den ungeschützten Stellen wird die PVD- Schicht dann durch ein Ätzmittel entfernt. Der übrige Resistlack kann auf der PVD-Schicht verbleiben oder durch den Einsatz geeigneter Lösungsmit- tel entfernt werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird die metallbeschichtete Trägerfolie 22, 24 vollflächig mit einer nematischen Flüssigkristallschicht 26 versehen, wobei sich das aufgebrachte flüssigkristalline Material je nach den Vorgaben des jeweiligen Untergrunds lokal unterschiedlich ausrichtet.
In einem ersten Bereich 30, in dem das flüssigkristalline Material direkt auf die Trägerfolie 22 aufgebracht ist, erzeugt die hochwertige gereckte Träger- folie 22 eine homogene Ausrichtung 32 der Flüssigkristallschicht 26, also eine Ausrichtung der Flüssigkristalle parallel zur Oberfläche der Trägerfolie 22.
In einem zweiten Bereich 34, in dem das flüssigkristalline Material auf der Aluminiumschicht 24 angeordnet ist, orientieren sich die Flüssigkristalle homöotrop, also mit ihrem Direktor im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Trägerfolie, wie durch die Ausrichtungspfeile 36 in Fig. 2 angedeutet.
Die so erhaltenen Ausrichtungen werden dann durch UV-Bestrahlung und Vernetzung der Flüssigkristallschicht 26 fixiert. Um die unterschiedlichen Ausrichtungen der Flüssigkristalle auch visuell erkennbar zu machen, wird das Element noch mit einem metallischen Reflektor versehen. Dazu kann die Schichtenfolge der Fig. 2 beispielsweise über eine Kaschierlackschicht 40 auf eine mit einer Metallisierung 42 versehene PET-Folie 44 auflaminiert werden, wie in Fig. 3 dargestellt.
Jetzt kann das Motiv der Flüssigkristallschicht durch Betrachtung des Sicherheitselements 20 mit einem linearen Polarisationsfilter 50 sichtbar ge- macht werden. Aufgrund der wellenlängenabhängigen optischen Anisotropie der PET-Trägerfolie 22 ist beim Betrachten der zweiten Bereiche 34 durch einen Polarisationsfilter 50 hindurch und Drehen desselben ein HeIl-Du nkel- Kontrast in Verbindung mit einem Farbspiel zu erkennen.
In den ersten Bereichen 30 ohne Aluminiumschicht 24 ist der optischen Anisotropie der PET-Folie 22 die optische Anisotropie der Flüssigkristallschicht 26 überlagert. In diesen Bereichen tritt ebenfalls ein Hell-Dunkel-Kontrast in Verbindung mit einem Farbspiel auf, wobei durch geeignete Abstimmung von Trägerfolie 22 und Schichtdicke der Flüssigkristallschicht 26 ein hoher Kontrast zwischen dem Erscheinungsbild der ersten und zweiten Bereiche 30 bzw. 34 erzeugt werden kann. Bei einer bestimmten Stellung des Polarisationsfilters 50 erscheinen die ersten Bereiche 30 dann hell, die zweiten Bereiche 34 dagegen dunkel, so dass das Motiv der Flüssigkristallschicht 26 deut- lieh hervortritt. Beim Drehen des Polarisationsfilters 50 ändern sich die relativen Helligkeiten und kehren sich bei einer Drehung um 90° gerade um, so dass die ersten Bereiche 30 dann dunkel und die zweiten Bereiche 34 hell erscheinen.
Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Gestaltung besteht darin, dass sehr scharf begrenzte Motive in der Flüssigkristall-Motivschicht 26 erzeugt werden können, da die Auflösung des polarisierenden Motivs nicht mehr durch die Druckgenauigkeit, sondern durch die Genauigkeit der Strukturier ung der Aluminiumschicht 24 bestimmt ist. Darüber hinaus weisen die auf der PET-Folie 22 ausgerichteten Flüssigkristalle eine hohe Transparenz auf und beeinträchtigen den Glanz einer Metallisierung daher nur wenig. Die umgebenden Bereiche der Flüssigkristalle zeigen durch die Anisotropie der PET- Folie 22 einen Hell-Dunkel-Kontrast, der dem Kontrast der Flüssigkristalle gegenläufig ausgeführt sein kann und daher die Deutlichkeit bei Betrach- tung mit dem Polarisationsfilter weiter erhöht.
Ausgehend von der Situation der Fig. 3 kann zur Weiterverarbeitung bei geeigneter Einstellung der Haftungsverhältnisse die PET-Trägerfolie 22 zusammen mit der Aluminiumschicht 24 abgezogen werden, wie in Fig. 4 dar- gestellt. Diese Schichtenfolge kann bei entsprechender heißsiegelfähiger Ausstattung beispielsweise den zentralen Bestandteil eines Sicherheitsfadens, wie etwa des Sicherheitsfadens 12, bilden. Nach Entfernung der Trägerfolie 22 zeigen die homogen ausgerichteten Flüssigkristalle im ersten Bereich 30 bei Betrachtung durch einen Polarisationsfilter 50 und Drehen desselben einen Grau-Dunkel-Kontrast, wobei die jeweils wahrgenommene Helligkeit davon abhängt, ob die Polarisationsebene des durch die Flüssigkristalle beeinflussten Lichts vorwiegend parallel oder senkrecht zur Durchlassrichtung des Polarisationsfilters 50 vorliegt. Im zweiten Bereich 34 zeigen die Flüssigkristalle einen einheitlichen Grauton, der sich beim Drehen des Polarisationsfilters 50 nicht oder nur wenig verändert, da diese Flüssigkristalle aufgrund ihrer homöotropen Ausrichtung keine Direktorkomponente in der Ebene der Motivschicht haben.
Wie in Fig. 5 gezeigt, kann die Schichtenfolge der Fig. 2 auch auf eine Hologrammstruktur übertragen werden. Das Sicherheitselement 60 enthält dann eine Trägerfolie 22 mit einer Ausrichtungsschicht 24 aus Aluminium, eine flüssigkristalline Motivschicht 26 mit zumindest zwei ein Motiv bildenden Bereichen mit unterschiedlicher Orientierung des Flüssigkristallmaterials sowie eine zweite Trägerfolie 62, die eine Prägelackschicht 64 mit einer Hologrammprägung und eine Hologrammmetallisierung 66 enthält. Die beiden Teilelemente sind durch eine Kaschierlackschicht 68 verbunden.
Die erste Trägerfolie 22 mit der Ausrichtungsschicht 24 kann für die Weiterverarbeitung, etwa zur Erzeugung eines Hologrammfadens, abgezogen werden, wie in Fig. 6 gezeigt. In diesem Fall ist das Hologramm zweckmäßig verankert.
Anstelle einer Aluminiumschicht 24 kann auch ein für UV-Strahlung durchlässiges Material, wie etwa AhO3, für die Ausrichtungsschicht zur Erzeugung der homöotrop orientierten Bereiche eingesetzt werden und mit dieser eine Schichtenfolge analog zu der in Fig. 2 gezeigten Ausgestaltung erzeugt werden.
Neben den bereits beschriebenen Möglichkeiten der Weiterverarbeitung kann dann beispielsweise auch die in Fig. 7 illustrierte Weiterverarbeitung zu einem metallisierten Hologrammstreifen erfolgen. Bei dem Sicherheitselement 70 ist auf eine hochwertige gereckte PET-Trägerfolie 72 eine dünne Schicht 74 aus Aluminiumoxid in Form des gewünschten Motivs aufgebracht. Herstellung und Strukturierung der AhCb-Schicht 74 kann, wie oben beschrieben, mit einem PVD- Verfahren in Verbindung mit einem Waschoder Ätzverfahren erfolgen.
Die AbOs-beschichtete Trägerfolie 72, 74 wird vollflächig mit nematischen Flüssigkristallen 76 beschichtet, die sich in ersten Bereichen 80 homogen ori- entieren und in den durch die AbCVSchicht 74 definierten zweiten Bereichen 82 homöotrop orientieren. Auf die erhaltene Schichtenfolge wird ein UV-Lack 78 aufgebracht, mit einer Hologrammprägung versehen und anschließend metallisiert 79. Nach einer heißsiegelfähigen Ausstattung kann das in Fig. 7 gezeigte Element wie ein herkömmlicher metallisierter HoIo- grammstreifen verarbeitet werden.
Nach Abziehen der Trägerfolie 72 und gegebenenfalls der AhCVSchicht 74 erscheinen die zweiten Bereiche 82 bei Betrachtung durch einen Polarisationsfilter und Drehen desselben in einheitlichem Grau, während die ersten Bereiche 80 entsprechend der relativen Orientierung von Flüssigkristallen und Polfilter einen Grau-Dunkel-Kontrast zeigen.
Soll die Trägerfolie 72 im fertigen Sicherheitselement verbleiben, etwa bei der Anwendung als Abdeckfolie für Banknoten mit durchgehenden Öffnun- gen, wird die AhCb-Schicht 74 ebenso wie die Flüssigkristallschicht 76 auf der Trägerfolie ausreichend verankert. Dies kann beispielsweise durch geeignete Wahl der Vernetzungsbedingungen der nematischen Flüssigkristallschicht erreicht werden.
In allen beschriebenen Ausgestaltungen kann die Flüssigkristall-Motivschicht einen dritten Bereich mit einer zum ersten und zweiten Bereich unterschiedlichen Orientierung der Flüssigkristalle aufweisen. Dazu wird, wie in Fig. 8 gezeigt, in einem dritten Bereich 84 eine weitere Ausrichtungs- schicht 86 zur homogenen Orientierung des Flüssigkristallmaterials auf die Trägerfolie 22 aufgebracht. Als Ausrichtungsschicht 86 kann dabei insbesondere eine Schicht aus einem linearen Photopolymer, eine fein strukturierte Schicht oder eine durch Ausübung von Scherkräften ausgerichtete Schicht eingesetzt werden.
Nach Aufbringen der flüssigkristallinen Motivschicht 26 orientieren sich die Flüssigkristalle im dritten Bereich 84 wie im ersten Bereich 30 homogen, aber entsprechend der Vorgabe der Ausrichtungsschicht 86 und nicht, wie im ersten Bereich 30, entsprechend der Vorgabe der Trägerfolie 22. Die gedrehten Ausrichtungspfeile 88 der Fig. 8 sollen dabei eine von der Orientierung 32 des ersten Bereichs verschiedene homogene Orientierung andeuten, nicht eine teilweise senkrecht zur Schichtebene orientierte Ausrichtung. Insbesondere kann die Orientierung 88 der Flüssigkristalle im dritten Bereich 84 parallel zur Schichtebene und senkrecht zur Orientierung 32 der Flüssigkristal- Ie im ersten Bereich 30, in Fig. 8 also senkrecht zur Papierebene gewählt sein.
Durch die zusätzlichen Bereiche 84 lassen sich scharf abgegrenzte polarisierende Motive erzeugen, die zwei sich bei Drehung eines aufgelegten Polarisators verändernde Motivbereiche 30 und 84 enthalten sowie einen inaktiven Bereich 34, dessen Helligkeitswert sich bei Drehung des Polarisators nicht ändert.
In weiteren Ausführungsbeispielen ist die nematische Motivschicht mit einer cholesterischen Flüssigkristallschicht kombiniert. Beispielsweise zeigt Fig. 9 ein Sicherheitselement 90 mit einem Grundaufbau wie in Fig. 2, wobei auf die nematische Motivschicht 26 zusätzlich eine vollflächige cholesterische Flüssigkristallschicht 92 aufgebracht ist. Die so entstandene Schichtenfolge ist auf einen absorbierenden Untergrund 96 aufgebracht und mittels Ka- schierkleber 94 mit diesem verbunden.
Nach dem Entfernen der Trägerfolie 22 kann das Element bei der in Fig. 9 gezeigten Orientierung von unten durch die unterschiedliche Polarisationswirkung verifiziert werden. Wird anstelle einer metallischen Ausrichtungs- schicht 24 eine für die homöotrope Ausrichtung der Flüssigkristalle geeignete transparente Ausrichtungsschicht eingesetzt, wie beispielsweise die oben erwähnte Aluminiumoxidschicht, so kann die Trägerfolie 22 auch in dem Sicherheitselement 90 verbleiben.
Hat die nematische Flüssigkristallschicht 26 des in Fig. 9 gezeigten Elements im homogen orientierten Bereich eine Verzögerungswirkung von mehr als λ/4, vorzugsweise von etwa λ/2, so tritt das Motiv der Flüssigkristallschicht 26 bei Betrachtung mit einem zirkulären Polarisationsfilter deutlich sichtbar in Erscheinung.
Anstatt die cholesterische Flüssigkristallschicht direkt auf der nematischen Motivschicht aufzubringen, kann der Grundaufbau der Fig. 2 auch auf einen Schichtaufbau mit einer cholesterischen Flüssigkristallschicht aufkaschiert werden, wie in Fig. 10 gezeigt. Bei dem entstehenden Sicherheitselement 100 ist der Grundaufbau 22, 24, 26 über eine Kaschierkleberschicht 102 mit einer cholesterischen Flüssigkristallschicht 104 und über eine weitere Kaschierkleberschicht 106 mit einer absorbierenden Untergrundschicht 108 verbunden.
Die absorbierende Untergrundschicht 108 beinhaltet im Ausführungsbeispiel einen farbkippenden Fadenaufbau mit einer Trägerfolie, eventuellen Deckweißschichten, einer Metallisierung, einer Magnetschicht und der eigentlich absorbierenden Farbschicht. Nach Entfernen der Trägerschicht 22 mit der metallischen Ausrichtungsschicht 24 kann das in der Nematenschicht 26 co- dierte Motiv sichtbar gemacht werden. Auch bei dieser Gestaltung kann die Trägerfolie 22 im fertigen Sicherheitselement verbleiben, wenn als Ausrichtungsschicht 24 eine transparente Schicht eingesetzt wird. Die optische Anisotropie der Gesamtanordnung ist dann durch die Anisotropie der Trägerfolie und die Anisotropie der Flüssigkristallschichten bestimmt.
Die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele weisen jeweils inaktive Bereiche auf, deren Erscheinungsbild sich aufgrund der homöotropen Orientierung der Flüssigkristalle beim Drehen eines aufgelegten Polarisationsfilters praktisch nicht verändert. Dieser Effekt lässt sich alternativ auch durch eine lokale Unterdrückung der flüssigkristallinen Phase der Motivschicht erreichen.
Bei einer ersten, mit Bezug auf Fig. 11 illustrierten Ausgestaltung wird auf eine hochwertige gereckte PET-Trägerfolie 110 zunächst vollflächig eine Flüssigkristall-Motivschicht 112 aufgebracht, wie in Fig. ll(a) gezeigt. Vor der Vernetzung der Flüssigkristalle wird die Motivschicht 112 lokal erhitzt, beispielsweise durch motivtragende Heizwalzen, durch Laserbestrahlung oder durch Bestrahlung mit IR-Strahlung durch eine Motivmaske. Die lokale Erhitzung 114 führt in der Regel zunächst zur Entstehung einer getrübten Schmelze, bis oberhalb einer bestimmten Schwelltemperatur die Trübung verschwindet und ein Übergang in eine klare, isotrope Phase 116 erfolgt, wie in Fig. ll(b) gezeigt. Die isotrope Phase bedeutet dabei ein Fehlen einer globalen Vorzugsrichtung im Material und ist in der Figur durch Kreuze veran- schaulicht.
Diese klaren Bereiche 116 mit der isotropen Flüssigkristallphase bilden nun, wie auch die zweiten Bereiche der Figuren 2 bis 10, inaktive Bereiche, deren Erscheinungsbild sich beim Drehen eines aufgelegten Polarisationsfilters nicht verändert. Die Grundstruktur der Fig. 11 (b) kann daher analog zur Grundstruktur der Fig. 2 weiterverarbeitet werden.
Eine weitere Möglichkeit, die flüssigkristalline Phase der Motivschicht lokal zu unterdrücken, ist in Fig. 12 dargestellt. Bei dem dort gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel ist zunächst ein leicht löslicher Lack 122 in Form des gewünschten Motivs auf die PET-Trägerfolie 110 aufgebracht, so dass erste Bereiche 126 ohne und zweite Bereiche 128 mit Lackschicht entstehen. Die Trägerfolie 110 und die Lackschicht 122 werden dann vollflächig mit einer ne- matischen Flüssigkristall-Lösung 124 überdruckt. Diese löst in den zweiten Bereichen die Lackschicht 122 sofort an, so dass durch die Vermischung mit dem Bindemittel die Ausbildung einer flüssigkristallinen Phase verhindert wird.
Auf diese Weise entsteht ein Sicherheitselement mit einem ersten Bereich 126 mit einer homogen ausgerichteten Flüssigkristallschicht und einem zweiten Bereich 128 mit einer isotropen Phase. Auch dieses Element kann analog zur Grundstruktur der Figuren 2 und 11 (b) weiterverarbeitet werden. Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, die den Einsatz cholesterischer Flüssigkristallschichten veranschaulichen, sind in den Figuren 13 und 14 dargestellt.
Mit Bezug zunächst auf Fig. 13 ist auf eine Trägerfolie 130 eine Anlöseschicht 132 strukturiert in Form eines Negativbilds des gewünschten Motivs aufgebracht, so dass erste Bereiche 136 ohne und zweite Bereiche 138 mit Anlöseschicht entstehen. Die Trägerfolie 130 und die Anlöseschicht 132 sind vollflächig mit einer cholesterischen Flüssigkristall-Lösung überdruckt, um eine flüssigkristalline Motivschicht 134 zu bilden. Die Darstellung der Fig. 13 ist selbstverständlich nur schematisch, da insbesondere die Flüssigkristallbereiche, die nicht direkt über der Anlöseschicht 132 liegen, in der Regel etwas tiefer liegen werden als ihre Umgebung, da die aufgetragene Menge an flüssigkristallinem Material im Idealfall im ganzen Flüssigkristalldruckbild gleichmäßig ist.
Das Lösungsmittel in der flüssigkristallinen Formulierung 134 löst dabei die Anlöseschicht 132 sehr schnell an, wodurch die flüssigkristalline Formulierung in den zweiten Bereichen 138 durch Material aus der Anlöseschicht 132 verunreinigt wird und sich dort keine flüssigkristalline Phase ausbilden kann, wie in Fig. 13 durch die Kreuze in der Flüssigkristallschicht 134 angedeutet ist.
Flüssigkristalline Schichten, die aus lösungsmittelhaltiger Formulierung her- gestellt werden, können im Allgemeinen nur schwer in hoher Auflösung aufgebracht werden, da erhebliche Nassfilmdicken gedruckt werden müssten, die aufgrund der niedrigen Viskosität der Formulierungen einen erheblichen Verlauf zeigen. Zugabe von Verdickern führt in der Regel zu einem Qualitätsverlust bei den optischen Eigenschaften der Flüssigkristallschich- ten. Dagegen lässt sich die Anlöseschicht 132 auch in der gewünschten hohen Auflösung gut auf die Trägerfolie 130 aufbringen. Da die darüber- gedruckte Flüssigkristallschicht 134 nur in den ausgesparten ersten Bereichen 136 der Anlöseschicht eine flüssigkristalline Phase ausbilden kann und daher nur dort die gewünschte optische Wirkung zeigt, wird die Anlöseschicht 132 als Negativbild des darzustellenden Motivs aufgedruckt.
Wesentliche Teile der Anlöseschicht sind in einem Teil der Lösungsmittel, die die flüssigkristalline Formulierung enthält, zumindest teilweise löslich oder zumindest stark anquellbar. Als Material für die Anlöseschicht kann beispielsweise UCAR™ VMCH eingesetzt werden, ein Vinylchlorid Copo- lymer mit Maleinsäuregruppe, das von der Dow Chemical Company bezogen werden kann.
Insbesondere bei großen Auflagen, bei denen die Kosten des flüssigkristallinen Materials stärker ins Gewicht fallen, kann es sich empfehlen, die Flüssigkristallschicht 134 nicht, wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 13, vollflächig aufzubringen, sondern nur in denjenigen Bereichen, in denen ein Effekt möglich ist, also in der Umgebung ausgesparter Bereiche der Anlöse- schicht.
Hierzu ist bei dem in Fig. 14(a) im Querschnitt und in Fig. 14(b) in Aufsicht gezeigten Ausführungsbeispiel auf eine Trägerfolie 140 zunächst eine Anlöseschicht 142 strukturiert in Form eines hochaufgelösten Negativbilds des gewünschten Motivs aufgebracht. Die ausgesparten Bereiche 146 ohne Anlöseschicht sind dabei in Fig. 14(b) der besseren Erkennbarkeit halber mit Kreuzschraffuren dargestellt. Die Trägerfolie 140 und die Anlöseschicht 142 sind weiter mit einer cholesterischen Flüssigkristall-Lösung 144 überdruckt, die mit niedriger Auflösung strukturiert und überlappend über der Anlöse- schicht 142 angeordnet ist.
Da ein optischer Effekt nur in den ausgesparten Bereichen 146 ohne Anlöse- schicht 142 möglich ist, ergibt sich dasselbe visuelle Erscheinungsbild wie bei vollflächiger Bedeckung mit flüssigkristallinem Material. Der Überlappungsbereich 148 wird dabei so gewählt, dass die Flüssigkristallschicht 144 im Rahmen der Passertoleranz die ausgesparten Bereiche 146 zuverlässig abdeckt. Die Auflösung des flüssigkristallinen Effektbereichs wird durch diese Vorgehensweise von der hohen Auflösung der aufgedruckten Anlöse- schicht 142 bestimmt. Die Flüssigkristallschicht 144 kann dadurch mit niedriger Auflösung aufgebracht werden und der Bedarf an flüssigkristallinem Material ist nur wenig größer als durch die Fläche des gewünschten Motivs vorgegeben. Bei dem gewünschten Flüssigkristall-Effekt kann es sich bei- spielsweise um einen Farbkippeffekt, Doppelbrechung, einen Polarisationseffekt oder dergleichen handeln.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Sicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen mit einer Motivschicht auf Basis eines flüssigkristallinen Materials, die zumindest zwei ein Motiv bildende Bereiche mit unterschiedlicher Orientierung des flüssigkristallinen Materials und mit unterschiedlicher Polarisationswirkung aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das flüssigkristalline Material der Motivschicht in einem ersten der motivbildenden Bereiche homogen orientiert ist, und in einem zweiten der motivbildenden Bereiche isotrop oder homöotrop orientiert ist, so dass das von den beiden Bereichen gebildete Motiv insbesondere bei Betrachtung durch einen Polarisator erkennbar ist.
2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die motivbildenden Bereiche ein scharf begrenztes Motiv, insbesondere scharf begrenzte Muster, Zeichen oder Codierungen bilden.
3. Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssigkristalline Material der Motivschicht in dem zweiten Bereich homöotrop orientiert ist und direkt über einer anorganischen Ausrichtungsschicht angeordnet ist.
4. Sicherheitselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganische Ausrichtungsschicht aus Aluminium oder aus Aluminiumoxid gebildet ist.
5. Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssigkristalline Material der Motivschicht in dem zweiten Bereich isotrop orientiert ist und direkt über einer Anlöseschicht angeordnet ist, die von dem flüssigkristallinen Material angelöst wird und die Ausbildung einer flüssigkristallinen Phase in dem flüssigkristallinen Material verhindert.
6. Sicherheitselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlöseschicht strukturiert in Form eines Negativbilds des gewünschten Motivs aufgebracht ist.
7. Sicherheitselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlöseschicht als hochaufgelöstes Motivbild vorliegt und das flüssigkristalline Material der Motivschicht vollflächig über der Anlöseschicht angeordnet ist.
8. Sicherheitselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlöseschicht als hochaufgelöstes Motivbild vorliegt und das flüssigkristalline Material der Motivschicht mit niedriger Auflösung strukturiert und überlappend über der Anlöseschicht angeordnet ist.
9. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigkristalline Motivschicht mit einem metallischen Reflektor kombiniert ist.
10. Sicherheitselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Reflektor durch eine metallisierte Kunststofffolie gebildet ist.
11. Sicherheitselement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Reflektor eine Beugungsstruktur, insbesondere ein Hologramm, umfasst.
12. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssigkristalline Material der Motivschicht in dem ersten Bereich direkt über einer Kunststoff-Trägerfolie angeordnet ist, die eine Ausrichtungsschicht für das flüssigkristalline Material bildet.
13. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Motivschicht einen dritten Bereich aufweist, in dem das flüssigkristalline Material ebenfalls homogen, aber unter einem Winkel zur Ausrichtung des ersten Bereichs orientiert ist und eine zum ersten Bereich unterschiedliche Polarisationswirkung aufweist.
14. Sicherheitselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssigkristalline Material in dem dritten Bereich direkt über einer Ausrichtungsschicht angeordnet ist, die aus einem linearen Photopolymer, einer fein strukturierten Schicht oder einer durch Ausübung von Scherkräften ausgerichteten Schicht gebildet ist.
15. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Motivschicht auf Basis eines nematischen flüssigkristallinen Materials gebildet ist.
16. Sicherheitselement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die nematische flüssigkristalline Motivschicht mit einer cholesterischen Flüssigkristallschicht kombiniert ist.
17. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Motivschicht auf Basis eines cholesteri- schen flüssigkristallinen Materials gebildet ist.
18. Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen, bei dem
auf eine Trägerfolie eine Motivschicht auf Basis eines flüssigkristallinen Materials aufgebracht wird, wobei das flüssigkri- stalline Material in zumindest zwei ein Motiv bildenden Bereichen mit unterschiedlicher Orientierung erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das flüssigkristalline Material der Motivschicht in einem ersten der motivbildenden Bereiche mit homogener Orientierung erzeugt wird, und in einem zweiten der motivbildenden Bereiche isotrop oder mit homöotroper Orientierung erzeugt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die motivbildenden Bereiche als ein scharf begrenztes Motiv, insbesondere als scharf begrenzte Muster, Zeichen oder Codierungen, erzeugt werden.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssigkristalline Material der Motivschicht in dem ersten Bereich direkt auf die Trägerfolie aufgebracht wird und die Trägerfolie eine Ausrichtungsschicht für die homogene Ausrichtung des flüssigkristallinen Materials bildet.
21. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Bereich eine anorganische Ausrichtungsschicht zur homöotropen Orientierung des Flüssigkristallmaterials auf die Trägerfolie aufgebracht wird, und dass das flüssigkristalline Material in dem zweiten Bereich direkt auf die anorganische Ausrichtungsschicht aufgebracht wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass als anorganische Ausrichtungsschicht eine Schicht aus Aluminium oder aus AIu- miniumoxid aufgebracht wird.
23. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Bereich eine Anlöseschicht auf die Trägerfolie aufgebracht wird, die von dem flüssigkristallinen Material ange- löst wird und die Ausbildung einer flüssigkristallinen Phase in dem flüssigkristallinen Material verhindert, und dass das flüssigkristalline Material in dem zweiten Bereich direkt auf die Anlöseschicht aufgebracht wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die An- löseschicht strukturiert in Form eines Negativbilds des gewünschten Motivs aufgebracht, insbesondere aufgedruckt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlöseschicht als hochaufgelöstes Motivbild aufgebracht wird und das flüssig- kristalline Material der Motivschicht vollflächig über der Anlöseschicht aufgebracht wird.
26. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlöseschicht als hochaufgelöstes Motivbild aufgebracht wird und das flüssig- kristalline Material der Motivschicht mit niedriger Auflösung strukturiert und überlappend über der Anlöseschicht aufgebracht wird.
27. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigkristalline Motivschicht mit einem metallischen Reflektor kombiniert wird.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie mit der Motivschicht auf eine metallisierte Kunststofffolie auflami- niert wird.
29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie mit der Motivschicht auf einen zweiten Träger übertragen wird, der eine Beugungsstruktur, insbesondere ein Hologramm, umfasst.
30. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 18 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Trägerfolie mit der Motivschicht ein Prägelack aufgebracht wird, der Prägelack mit einer Hologrammprägung versehen und anschließend metallisiert wird.
31. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 18 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Bereich eine weitere Ausrichtungsschicht zur homogenen Orientierung des Flüssigkristallmaterials auf die Trägerfolie aufgebracht wird, und dass das flüssigkristalline Material in dem dritten Bereich direkt auf die weitere Ausrichtungsschicht aufgebracht wird.
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Ausrichtungsschicht eine Schicht aus einem linearen Photopolymer, eine fein strukturierte Schicht oder eine durch Ausübung von Scherkräften ausgerichtete Schicht aufgebracht wird.
33. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 18 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Bereich die flüssigkristalline Phase der Motiv schicht durch lokale Erwärmung vor der Vernetzung unterdrückt wird.
34. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 18 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Bereich ein die Ausbildung einer flüssigkristallinen Phase verhindernder Störstoff auf die Trägerfolie aufgebracht wird, und dass das flüssigkristalline Material in dem zweiten Bereich auf den Störstoff aufgebracht wird.
35. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 18 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass als Motivschicht eine Schicht auf Basis eines nemati- schen flüssigkristallinen Materials aufgebracht wird.
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die ne- matische flüssigkristalline Motivschicht mit einer cholesterischen Flüssigkristallschicht kombiniert wird.
37. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 18 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass als Motivschicht eine Schicht auf Basis eines choleste- rischen flüssigkristallinen Materials aufgebracht wird.
38. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 18 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie, gegebenenfalls zusammen mit der anorganischen Ausrichtungsschicht, von dem Sicherheitselement abgezogen wird.
39. Sicherheitspapier für die Herstellung von Wertdokumenten oder der- gleichen, das mit einem Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 38 ausgestattet ist.
40. Datenträger, insbesondere Wertdokument, wie Banknote, Ausweiskarte oder dergleichen, der mit einem Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 38 ausgestattet ist.
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