WO2016096095A1

WO2016096095A1 - Wertdokument

Info

Publication number: WO2016096095A1
Application number: PCT/EP2015/002415
Authority: WO
Inventors: Hans Lochbihler
Original assignee: Giesecke+Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke+Devrient GmbH
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2016-06-23
Anticipated expiration: 2017-06-15
Also published as: DE102014018551A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wertdokument, wie eine Banknote, ein Scheck, eine Kredit- oder sonstige Zahlungskarte, eine Ausweiskarte oder dergleichen, das eine Vorder- (9) und eine Rückseite (10) hat, in Draufsicht zumindest von der Vorderseite eine mit dem unbewaffneten Auge erkennbare Darstellung (3) zeigt, in der Draufsicht bestimmte Abmessungen (B, H) hat und einen mehrlagigen Substratkörper (2) aufweist, welcher in der Draufsicht die bestimmten Abmessungen (B, H) hat und aus mindestens einer ersten und einer zweiten transparenten Folie (11, 12) aufgebaut ist, die jeweils in der Draufsicht ebenfalls die bestimmten Abmessungen (B, H) haben und die miteinander durch eine Zwischenschicht (13) verbunden sind, so dass Innenseiten der Folien (11, 12) zueinander und Außenseiten der Folien (11, 12) von der Zwischenschicht (13) wegweisen, wobei die Außenseite der ersten Folie (11) zur Vorderseite (9) und die Außenseite der zweiten Folie (12) zur Rückseite (10) hinweist. Die von der Vorderseite (9) erkennbare Darstellung (3) ist durch eine erste, mindestens abschnittsweise metallisierte Prägestruktur (14) erzeugt, die an der Innenseite der ersten Folie (9) angeordnet ist, mindestens abschnittsweise als Subwellenlängenstruktur (17) ausgebildet ist, welche eine lateral, also quer zur Draufsichtrichtung, variierende Profilierung und/oder Periodizität hat. Die die Vorderseite (9) bildende Außenseite der ersten Folie (11) und eine zur ersten Folie (11) weisende Vorderseite der Zwischenschicht (13) sind frei von zur Darstellung (3) beitragenden Aufdrucken.

Description

W e r t d o k u m e n t

Die Erfindung betrifft ein Wertdokument, wie eine Banknote, ein Scheck, eine Kredit- oder sonstige Zahlungskarte, eine Ausweiskarte oder dergleichen, das eine Vorder- und eine Rückseite hat, in Draufsicht zumindest von der Vorderseite eine mit dem unbewaffneten Auge erkennbare Darstellung zeigt, in der Draufsicht bestimmte Abmessungen hat und einen mehrlagigen Substratkörper aufweist, welcher in der Draufsicht die bestimmten Abmes- sungen hat und aus mindestens einer ersten und einer zweiten transparenten Folie aufgebaut ist, die jeweils in der Draufsicht ebenfalls die bestimmten Abmessungen haben und die miteinander durch eine Zwischenschicht verbunden sind, so dass Innenseiten der Folien zueinander und Außenseiten der Folien von der Zwischenschicht wegweisen, wobei die Außenseite der ersten Folie zur Vorderseite und die Außenseite der zweiten Folie zur Rückseite hinweist.

Banknoten durchlaufen bei ihrer Herstellung relativ viele, unterschiedliche Produktionsschritte. Banknotenpapier wird durch aufwendige Druckverfah- ren mit Darstellungen versehen und dabei auch farbig gestaltet. Sicherheitsfäden werden als Halbfertigware auf Folie produziert und später bei der Herstellung des Banknotenpapiers eingebettet. In das Banknotenpapier sind Wasserzeichen eingearbeitet. Weiterhin sind folienbasierte Sicherheitsmerkmale, z. B. Hologramme, optisch variable Elemente und/ oder transparente Fenster in Banknoten integriert. Sie werden zunächst auf Folie produziert und später auf das Banknotenpapier appliziert. Folienelemente verleihen Banknoten eine zusätzliche Fälschungssicherheit. Ihre passergenaue Integration hinsichtlich des Druck- bilds und dem Wasserzeichen ist jedoch technisch schwierig. Daher leidet das Banknotendesign vielfach hinsichtlich der mangelnden Passergenauigkeit dieser unterschiedlichen Banknotenelemente. Außerdem besteht das Risiko, dass sich Folienelemente beim Umlauf einer Banknote ablösen. Derzeit existieren Banknoten mit unterschiedlichen Substraten. Bekannt sind Papier, Polymer und Mischformen aus Papier und Polymer in Form sogenannter Hybrid-Banknoten. Für jeden Banknotentyp sind spezielle Prozessschritte erforderlich, um Sicherheitselemente auf dem Banknotenpapier zu applizieren bzw. beim Druck der Banknoten auf dem Banknotenpapier zu erzeugen. Bei Polymerbanknoten ist die Farbhai tigkeit während des Umlaufes problematisch.

Die genannten Probleme und Anforderungen bestehen nicht nur hinsichtlich Banknoten, d.h. papier- oder folienbasierter Wertdokumente, sondern auch bei Karten des Zahlungsverkehrs oder Identifikationskarten. Der Begriff

„Wertdokument" wird deshalb hier dahingehend verstanden, dass er blattartige Wertdokumente, wie beispielsweise Banknoten, Schecks, etc. genauso umfasst, wie vergleichsweise starre Wertdokumente, z. B. Sicherheits-, Ausweis- oder Zahlungskarten.

Es ist bekannt, dass farbige Bilder bzw. Motive in Reflektion oder Transmission durch Subwellenlängenstrukturen erzeugt werden können. Darunter versteht man periodische Strukturen, deren Periode im Bereich von 150 nm bis 500 nm liegt, oder aperiodische Strukturen, deren Strukturweite ebenfalls in dieser Größenordnung liegt. Verschiedene Ansätze für damit erzeugte

Farbeffekte finden sich beispielsweise in der Veröffentlichung Y. Yu, L. Wen, S. Song, and Q. Chen, "Transmissive/Reflective Structural Color Filters:

Theory and Applications," Journal of Nanomaterials, vol. 2014, Article ID 212637, 17 pages, 2014. doi:10.1155/ 2014/ 212637. Aus der DE 102011115589 AI, der WO 2012/156049 AI sowie der Veröffentlichung H. Lochbihler , "Co- lored images generated by metallic subwavelength gratings," Opt. Express 17, 12189-12196 (2009) sind eindimensional bzw. zweidimensional periodische Subwellenlängenstrukturen in Gitterform bekannt, die durch ein Präge- verfahren von einem Original auf Folien vervielfältigt werden können. Mittels einer Metallisierung solcher Strukturen werden Farbeffekte mit hohem Kontrast erzeugt. Die metallisierten Strukturen sind in ein transparentes Dielektrikum eingebettet, wobei der Brechungsindex der Prägestruktur mit dem Brechungsindex des dielektrischen Substrats annähernd identisch ist. Auf diese Weise ist die Subwellenlängenstruktur gegenüber Umwelteinflüssen geschützt.

Der Einsatz solcher Subwellenlängenstrukturen für Sicherheitselemente von Wertdokumenten ist aus der WO 2014/023415 AI und der DE 102009012300 AI bekannt.

Mit Prägestrukturen kann einfallende Strahlung absorbiert werden, um einen Hintergrund für ein Bild bereitzustellen. Die EP 1434695 Bl beschreibt eine absorbierende Struktur mit einer Periode kleiner als die Lichtwellenlän- ge. Die Struktur ist als Kreuzgitter mit sinusförmigem Profil aufgebaut. Die WO 2005/106601 A2 betrifft Moire- Vergrößerungsanordnungen mit Mikrobildern, welche aus antireflektierenden Bereichen und teilweise reflektierenden Bereichen bestehen. Die antireflektierende Fläche wird durch Nano- strukturen mit einer Periode kleiner als 700 nm und einer Tiefe zwischen 150 nm und 350 nm gebildet. Die EP 1476317 AI sowie die US 7468842 B2 beschreiben konkave bzw. konvexe Oberflächen, Bildelemente als Reliefoberflächen, welche mit Farbe gefüllt werden, und„light trap patterns", gebildet durch Sub- Wellenlängenstrukturen, zur Erzeugung von Mikrobildern für Moire- Vergrößerungsanordnungen. Aus der DE 102008046128 AI ist eine Mattstruktur für ein Sicherheitselement bekannt, die eine Vielzahl von Mik- roelementen mit jeweils einer lateralen Abmessung unter 50 μπ\ aufweist, wobei mindestens ein Geometrieparameter der Mikroelemente zufällig variiert, um den Matteffekt zu erzeugen. Der Geometrieparameter kann die Tiefe der Mikroelemente sein.

Die WO 2005/095119 AI beschreibt ein Sicherheitselement in Form eines mehrschichtigen Folienkörpers, der einen blickwinkelabhängigen Farbver- schiebungseff ekt mittels Interferenz zeigt. In einer Replizierlackschicht ist dabei eine Reliefstruktur abgeformt, die hinsichtlich ihrer Geometrie so ausgestaltet ist, dass der Farbverschiebungseffekt nur in einzelnen Abschnitten erzeugt wird. Dazu wird das Aspektverhältnis der Reliefstruktur variiert.

Die DE 102006050047 AI beschreibt ein Durchsichtsicherheitselement mit Mikrostrukturen, die als Mikrokavitäten ausgebildet sind, welche einen Abstand von 1 μπι voneinander haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wertdokument zu schaffen, bei dem folienbasierte Sicherheitselemente einfach mit Sicherheitselementen, die durch Darstellung von Bildern etc. erzeugt werden, kombiniert werden können, insbesondere ohne die eingangs genannten Passerprobleme. Eine weitere der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, ein Wertdokument zu schaffen, das im Umlauf besonders langlebig ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wertdokument, wie eine Banknote, ein Scheck, eine Kredit- oder sonstige Zahlungskarte, eine Ausweiskarte oder dergleichen, das eine Vorder- und eine Rückseite hat, in Draufsicht zumindest von der Vorderseite eine mit dem unbewaffneten Auge erkennbare Darstellung zeigt, in der Draufsicht bestimmte Abmessungen hat und einen mehrlagigen Substratkörper aufweist, welcher in der Draufsicht die bestimmten Abmessungen hat und aus mindestens einer ersten und einer zweiten transparenten Folie aufgebaut ist, die jeweils in der Draufsicht ebenfalls die bestimmten Abmessungen haben und die miteinander durch eine Zwischenschicht verbunden sind, so dass Innenseiten der Folien zueinander und Außenseiten der Folien von der Zwischenschicht wegweisen. Die Außenseite der ersten Folie weist hierbei zur Vorderseite und die Außenseite der zweiten Folie zur Rückseite hin, wobei die von der Vorderseite erkennbare Darstellung durch eine erste, mindestens abschnittsweise metal- lisierte Prägestruktur erzeugt ist, die an der Innenseite der ersten Folie angeordnet ist, mindestens abschnittsweise als Subwellenlängenstruktur ausgebildet ist, welche eine lateral, also quer zur Draufsichtrichtung, variierende Profilierung und/ oder Periodizität hat. Die die Vorderseite bildende Außenseite der ersten Folie und eine zur ersten Folie weisende Vorderseite der Zwischenschicht sind frei von zur Darstellung beitragenden Aufdrucken.

Die Erfindung weicht vom Vorgehen des Standes der Technik, der grundsätzlich von einer druckbasierten Darstellung auf dem Werkdokument ausging und diese druckbasierte Darstellung mit folienbasierten Sicherheitsele- menten kombinierte, grundlegend ab und verwendet nun ausschließlich die Prägestruktur, um sowohl die Darstellung als auch weitere Sicherheitsmerkmale zu erzeugen. Von herkömmlichen folienbasierten Banknoten oder Hybrid-Banknoten unterscheidet sich das erfindungsgemäße Wertdokument dadurch, dass die üblicherweise druckbasierte Darstellung nun durch die Prägestruktur erzeugt wird, weshalb die Außenseiten der Folien und auch die zwischen den Folien liegende Zwischenschicht frei von Aufdrucken ist, welche die Darstellung erzeugen würden. Die Erfindung setzt nun überraschend die an und für sich bekannten Sub- wellenlängenstrukturen ein. Die Prägestruktur, welche als Subwellenlängen- struktur ausgebildet ist, erstreckt sich über die gesamten Abmessungen des Wertdokumentes und erzeugt die einem Druckbild ähnliche Darstellung. Dieses Vorgehen erreicht nicht nur besonders umlaufstabile Wertdokumente, sondern erzielt zugleich eine überragende Passergenauigkeit zwischen der Darstellung auf dem Sicherheitselement und weiteren Sicherheitselementen, die zwingend den Einsatz einer Folie voraussetzen, wie beispielsweise Hologrammen, fensterverwendenden Sicherheitsmerkmalen etc. Diese Kombina- tions Wirkung macht die Erfindung besonders wertvoll.

Subwellenlängenstrukturen weisen Abmessungen im Nanometer-Bereich auf. Das Druckbild herkömmlicher Banknoten wird von einem Betrachter in Re- flektion wahrgenommen. Dabei wird das Licht an Farbpigmenten des gedruckten Bildes diffus gestreut. Die erfindungsgemäßen Wertdokumente reflektieren das einfallende Licht in erster Linie im Glanzwinkel. Zusätzlich wird die Darstellung des Wertdokumentes, beispielsweise das Banknoten- motiv, in der ersten Beugungsordnung der Reflektion beobachtbar. Bei einer periodisch ausgebildeten Subwellenlängenstruktur sieht ein Betrachter ein Motiv in einer bestimmten Farbe im Glanzwinkel, welche in einem großen Winkelbereich wahrnehmbar ist. Die Subwellenlängenstruktur kann so ausgebildet sein, dass die Farbe für verschiedene Betrachtungswinkel konstant bleibt oder - als alternative Variante - sich ändert. Im Gegensatz zu Echtfar- benhologrammen werden ihre Farben nicht aus reinen Spektralanteilen gebildet, sondern aus relativ breitbandigen Resonanzpeaks im sichtbaren Lichtspektrum. Diese Farbcharakteristik kommt den Farbspektren von Pigmentfarben sehr nahe und leidet nicht wie Holgrammstrukturen unter wenig attraktiven„Regenbogeneffekten". Das Druckbild von Banknoten durch solche Prägestrukturen zu ersetzen, die als Subwellenlängenstrukturen ausgebildet sind, erhöht die Fälschungssicherheit des Wertdokumentes erheblich. Denn die Periode der Subwellenlängengitter kann so gewählt sein, dass bei schräger Beleuchtung - gleichbedeutend mit einer starken Verkippung gegenüber der Lichtquelle - die erste Beugungsordnung propagieren kann. Die Ref Iektion der ersten Beugungsordnung kann jede Person schnell und ohne Hilfsmittel wahrnehmen. In dieser Konstellation ist dann das Banknotenbild in den Spektralfarben wahrnehmbar. Diese Beugungseigenschaften der Prä- gestrukturen können jedoch mit gängigen Hilfsmitteln wie Farbkopieren etc. nicht nachgeahmt oder dupliziert werden. Zudem ist die Auflösung von Bildern, welche durch Subwellenlängengitter erzeugt werden, höher als bei herkömmlichen Druckverfahren. Dies ermöglicht die Erhöhung der Informationsdichte durch die hier beschriebene Gestaltung von Banknotenoberflä- chen im Vergleich zu konventionellen Verfahren, was ebenfalls zu einer Erhöhung der Fälschungssicherheit führt.

Darüber hinaus erlaubt es die Prägestruktur, auf unterschiedliche Arten Durchsichtsfenster oder halbtransparente Bereiche im Wertdokument vorzu- sehen. Unterschiedlich transparente Bereiche können von einem Betrachter leicht im Durchlicht wahrgenommen werden und sind auch ebenfalls schwer nachzuahmen.

Die Erfindung verwendet vollflächig oberflächenstrukturierte Banknoten, die einem Betrachter eine Darstellung zeigen, welche durch die Subwellenlängenstrukturen erzeugt ist. Das herkömmliche Druckbild eines Wertdokumentes, beispielsweise einer Banknote, ist durch die Subwellenlängenstruk- tur mit der lateralen Variation von Profil/ Periodizität nachgebildet. Die Subwellenlängenstrukturen bieten die Darstellung nicht nur in spiegelnder Reflektion, sondern in der ersten Beugungsordnung. Sie sind so gestaltet, dass die Darstellung über einen weiten Blickwinkelbereich, der dem eines herkömmlichen Druckbildes nahezu oder vollständig gleich ist, erkennbar ist.

Dadurch dass das Druckbild des Wertdokumentes durch vollflächig geprägte und metallisierte Nanostrukturen wiedergegeben ist, ist der herkömmliche Druckprozess bei der Banknotenherstellung überflüssig. Die Prägestruktur liegt auf der Folieninnenseite und ist damit robust gegenüber Umweltein- flüssen. Zudem können alle gewünschten Sicherheitsmerkmale wie Hologramme, Mikrospiegel etc. mit der das Druckbild erzeugenden Subwellen- längenstruktur in einem einzigen Prägeschritt hergestellt werden. Ferner sind Auf sichts-/ Durchsichtseffekte mit einfacher Weise in Fenstern realisierbar. Die Herstellung des Wertdokumentes ist damit signifikant vereinfacht. Die Erscheinung der ersten Beugungsordnung erhöht die Fälschungssicherheit gegenüber herkömmlichen Banknoten.

Das erfindungsgemäße Wertdokument erlaubt es, wie bereits erwähnt, mit der Prägestruktur nicht nur die Subwellenlängenstruktur, sondern auch an- dere Strukturen, die für folienbasierte Sicherheitsmerkmale benötigt werden, in demselben Herstellprozess zu erzeugen. Es ist deshalb bevorzugt, dass die Prägestruktur in den Abschnitten, in denen sie als Subwellenstruktur ausgebildet ist, eine Periodizität von 150 nm bis 500 nm hat, oder aperiodisch mit einer Strukturweite von 150 nm bis 500 nm ausgebildet ist. Das Profil der Prägestruktur kann ein Rechteckprofil oder Sinusgitter oder Zwischenformen dieser beiden Geometrien sein, wobei die Profilart zu Erzeugung der Darstellung lateral variiert. Es ist auch möglich, zumindest abschnittsweise die Prägestruktur als Mottenaugenstruktur auszubilden. Darunter versteht man eine einen schwarzen Hintergrund erzeugende Struktur, wie eingangs zum Stand der Technik erläutert.

Ein Beispiel für ein folienbasiertes Sicherheitselement, das durch die Prä- gestruktur erzeugt wird, ist es, die Prägestruktur mindestens in einem Bereich als Mikrostruktur mit einer Periode von 500 nm bis 2 μηι oder aperiodisch auszubilden, um ein Hologramm oder eine Mattstruktur darzustellen.

Die Darstellung wird von der Prägestruktur erzeugt, die auf der in Betrach- tungsrichtung oben liegenden Folie und dort auf der Innenseite angeordnet ist. Um eine Auswirkung durch die in Betrachtungsrichtung unten liegende Folie zu vermeiden, ist es zu bevorzugen, dass die Zwischenschicht mindestens abschnittsweise opak ist. In den mit opaker Zwischenschicht versehenen Abschnitten wird die Darstellung dann ausschließlich durch die Prägestruk- tur auf der in Betrachtungsrichtung oben liegenden Folie bewirkt. Natürlich ist es möglich, die Zwischenschicht hinsichtlich ihrer Opazität lateral zu strukturieren, beispielsweise um eine bewusste Wechselwirkung zwischen Aufsichts- und Durchsichtseffekten zu erzeugen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind beide Folien an ihren Innenseiten mit metallisierten Prägestrukturen versehen, d.h. das Wertdokument zeigt auch in Draufsicht von der Rückseite eine weitere, mit dem unbewaffneten Auge erkennbare Darstellung, die durch eine zweite, mindestens teilweise metallisierte Prägestruktur erzeugt ist, welche an der Innensei- te der zweiten Folie angeordnet ist und welche mindestens abschnittsweise als Subwellenlängenstruktur mit lateral variierender Profilierung und/ oder Periodizität ausgebildet ist. Die die Rückseite bildende Außenseite der zweiten Folie und die zur zweiten Seite weisende Rückseite der Zwischenschicht sind dann frei von zur weiteren Darstellung beitragenden Aufdrucken. Ein derart ausgestaltetes Wertdokument erzeugt dann sowohl an der Vorderseite als auch an der Rückseite jeweils eine Darstellung ausschließlich durch die Prägestruktur. Auch ein derart gestaltetes Wertdokument bedarf bei der Herstellung keines Druckprozesses mehr.

In einer bevorzugten Ausführungsform bilden erste und zweite Prägestruktur in gegenüberliegenden Bereichen ein Fester aus. Für dieses Fenster ist die Metallisierung der Prägestrukturen relevant. Im Fensterbereich wird bevorzugt keine Metallisierung vorgesehen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Metallisierung von Anfang an im Fensterbereich nicht aufgebracht wird oder dass eine Metallisierung nachträglich im Fensterbereich wieder entfernt wird, beispielsweise durch Abtragen mit einem Laser oder die Verwendung einer sogenannten Waschfarbe. Beide Mittel sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt.

Es ist auch möglich, in dem Bereich des Fensters auf beiden Innenseiten der Folien metallisierte Prägestrukturen vorzusehen, die in Draufsicht von der Vorder- und der Rückseite jeweils ein Motiv zeigen und Teile des Fensters so freilassen, dass sich die Prägestrukturen in Durchsicht zu einem Motiv er- ganzen.

Weiter ist es bei der Verwendung eines Fensters möglich, ein asymmetrisches Profil für die metallisierte erste oder zweite Prägestruktur zu verwenden, das so gestaltet ist, dass die jeweilige Prägestruktur in Reflektion ein Motiv erzeugt, das in Durchsicht verschwindet. Eine derartige Gestaltung ist aus den genannten Literaturstellen für Nanostrukturen oder Subwellenlän- genstrukturen bekannt. Sie ist hier besonders einfach anzuwenden, da sowohl das Ausbilden des Fensters als auch der entsprechenden Motive, die in Draufsicht bzw. Durchsicht erscheinen, mit ein und demselben Prägeprozess erfolgt, wobei dieser Prägeprozess auch die grundlegende Darstellung des Wertdokumentes herstellt. Eine Demetallisierung kann dann unter Umständen entfallen. Die Zwischenschicht kann in einem einfachsten Fall aus einem Dielektrikum bestehen, mit dem die Innenseiten der Folien kaschiert sind. Es ist auch möglich, das Wertdokument als sogenanntes Hybrid-Wertdokument, beispielsweise als Hybrid-Banknote auszubilden, wenn die Zwischenschicht ein Banknotenpapier umfasst. Besonders bevorzugt ist hierbei ein Banknotenpa- pier, das ein Wasserzeichen aufweist, wobei die Prägestrukturen im Bereich über dem Wasserzeichen ein Fenster ausbilden. Dadurch ist das Wasserzeichen durch das Fenster sichtbar.

Ein zusätzlicher Farbeffekt der Darstellung kann dadurch erreicht werden, dass sich auf der Folie oder den Folien eine Farbschicht befindet oder die Folie eingefärbt ist/ sind. Alternativ oder zusätzlich kann man die Zwischenschicht einfärben.

Banknoten sind Beispiele für Wertdokumente, die individualisiert sind. Sie haben eine Seriennummer. Diese Seriennummer kann beim erfindungsgemäßen Wertdokument mit gepulster Laserstrahlung individuell für jede Banknote in den dafür vorgesehenen metallisierten Bereich geschrieben werden, dadurch dass das Metall an den bestrahlten Stellen entfernt bzw. umgewandelt wird. Dieser Prozess erfolgt bevorzugt am Ende der Banknoten- herstellung, also nach der Kaschierung der Vorder- und Rückseite der Banknoten.

Unter Metallisierung ist im Sinne dieser Beschreibung eine Beschichtung zu verstehen, die aus Metall besteht oder die Metall enthält. Auch ist eine Schichtstruktur möglich, die aus einer Komposit-Schicht besteht, die Metalleinlagerungen hat. Sie kann aber auch aus einem Mehrschichtaufbau bestehen, in dem eine oder mehrere Schichten metallisch sind. Für die Herstellung des Wertdokumentes mittels Prägeverfahren kommen zur Herstellung eines Musters insbesondere photolithographische Verfahren, z. B. Elektronstrahlverfahren, Laserdirektbelichtung,„Focussed Ion Beam"- Belichtungsverfahren etc. in Frage. Das Original der Prägestruktur wird in ein mit Photolack beschichtetes Substrat geschrieben und anschließend der belichtete Anteil des Photolacks entfernt. Das derart belichtete Original kann anschließend galvanisch oder in Photopolymer (z.B. Ormocer) abgeformt und somit ein Prägestempel als Master erzeugt werden, mit dem dann ein Prägezylinder für das Prägen einer Folienbahn hergestellt wird. Letztendlich wird die Struktur über einen Prägeprozess beispielsweise in UV-Lack auf Folie oder direkt (z. B. per Heißprägen in die Oberfläche der Folie) repliziert.

Anschließend erfolgt die Metallisierung der geprägten Folienoberfläche, z. B. mit einer einfachen Metallschicht und/ oder mit einem Multilayer-Struktur, z. B. einem Interferenzschichtaufbau, um den Farbeffekt zu verstärken. Hier- zu kommen unter anderem Elektronenstrahlbedampfen, Sputtern oder thermisches Verdampfen unter Vakuum in Frage. Zum Abschluss werden die Folien , welche die Vorder- und die Rückseite der Banknote bilden, mit der Zwischenschicht zusammenkaschiert. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Nachfolgend wird die Erfindung beispielshalber anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Banknote,

Fig. 2-12 schematische Schnittdarstellungen durch einen Substratkörper der

Banknote der Fig. 1, wobei die Schnittdarstellungen unterschiedliche Ausführungsformen betreffen.

Fig. 1 zeigt schematisch eine vollflächig mit Nanostruktur oberflächenstrukturierte Banknote 1, die aus einem Substratkörper 2 aufgebaut ist, welcher eine Höhe H und eine Breite B hat. Der Substratkörper 2 ist an innen liegenden Flächen mit einer Prägestruktur versehen, die zumindest abschnittsweise eine Subwellenlängenstruktur bereitstellt. Dies wird nachfolgend anhand der Schnittdarstellungen der Fig. 2 bis 12, die verschiedene Ausführungsformen für die Prägestruktur zeigen, noch näher erläutert.

Die Banknote 1, die ein Beispiel für ein Wertdokument ist, stellt einem Betrachter von der Vorderseite, die in Fig. 1 dargestellt ist, eine Darstellung 3 bereit, wie sie für Banknoten üblich ist. Die Darstellung 3 kann beispielsweise einen graphisch gestalteten Hintergrund 4, ein Bild 5, ein Hologramm 6, eine Wertangabe 7 und eine Seriennummer 8 umfassen. Auch ist es möglich, ein Fenster 19 vorzusehen, in dem die Banknote teilweise transparent ist. Im Fenster 19 können beispielsweise Durchsichteffekte vorliegen, d.h. ein an der Vorderseite sichtbares Motiv ergänzt sich mit einem an der Rückseite sichtbaren Motiv in Durchsicht zu einem weiteren Motiv. Der Substratkörper 2 mit der Höhe H und der Breite B ist aus mindestens zwei Folien gleicher Abmessungen aufgebaut, wie die Schnittdarstellung der Fig. 2, die eine Ausführungsform für die Banknote 1 zeigt, näher erkennen lässt. In der Schnittdarstellung der Fig. 2 liegt eine Oberseite 9, die in Fig. 1 zu sehen ist, oben, und eine Rückseite 10 liegt unten. Der Substratkörper 2 umfasst eine erste Folie 11, deren nach außen weisende Fläche die Vorderseite 9 bildet, und eine zweite Folie 12, deren Außenseite die Rückseite 10 bildet. Zwischen der ersten Folie 11 und der zweiten Folie 12 befindet sich als Zwischenschicht ein Dielektrikum 13.

An der Innenseite der ersten Folie 11 ist eine erste Prägestruktur 14 gebildet und an der Innenseite der zweiten Folie 12 eine zweite Prägestruktur 15. Die Prägestrukturen bilden das Druckbild der Darstellung 3 der Banknote 1 dadurch nach, dass sie eine Subwellenlängenstruktur mit lateral variieren- dem Profil und/ oder lateral variierender Periodizität sind. Details für die

Ausführung der Subwellenlängenstruktur finden sich in den bereits genannten Literaturstellen: DE 102011115589 AI, WO 2012/156049 AI,

WO 2014/023415 AI, DE 102009012300 AI, Y. Yu, L. Wen, S. Song, and Q. Chen, "Transmissive/Reflective Structural Color Filters: Theory and Ap- plications," Journal of Nanomaterials, vol. 2014, Article ID 212637, 17 pages, 2014. doi:10.1155/ 2014/ 212637 und H. Lochbihler , "Colored images gener- ated by metallic subwavelength gratings," Opt. Express 17, 12189-12196 (2009). Hinsichtlich des Aufbaus der Sub Wellenlängenstrukturen wird der Offenbarungsgehalt dieser Veröffentlichungen hier vollumfänglich einge- bunden.

Wie auch nach diesen Veröffentlichungen hervorgeht, ist es zur Erzeugung eines Bildes erforderlich, dass die Prägestrukturen metallisiert sind. Im Bereich des Fensters 19 ist diese Metallisierung nach Auftragung wieder ent- fernt worden oder von Anfang an nicht vorhanden. Die Entfernung kann z. B. mit Hilfe eines Lasers oder unter Verwendung einer Waschfarbe erfolgen. Gleiches gilt für eine Individualisierung der Banknote 1 durch die Seriennummer 8, die ebenfalls durch eine individuelle Entfernung der Metalli- sierung erzeugt wird.

Die erste Prägestruktur 14 an der Innenseite der ersten Folie 11 ist bei Betrachtung von der Vorderseite 9 sichtbar und bildet vollständig die Darstellung 3, also z. B. sowohl den Hintergrund 4 als auch das Bild 5 und die Wertangabe 7. Das Hologramm 6 wird durch einen Bereich der Prägestruktur erzeugt, welcher eine geeignete Periodizität hat, die über der der Nano- struktur liegt. Hologramme werden bekanntermaßen durch die Gitterbereiche mit Perioden von 0,6 μιη bis 2 μιτι gebildet. Die erste und zweite Folie 11 und 12 sind transparent. Bevorzugt sind sie jeweils eine Kunststofffolie. Bei der Herstellung des Substratkörpers 2 werden die Folien 11 und 12 mit den Prägestrukturen 14 und 16 geprägt und anschließende mit der Metallisierung versehen, beispielsweise durch einen Auf dampf prozess. Anschließend werden die beiden Folien über die Zwi- schenschicht, die das Dielektrikum 13 bildet, miteinander verbunden, beispielsweise durch eine Kaschierung. Das Dielektrikum 13 kann bevorzugt ein Polymer sein.

Um der Vorderseite 9 und der Rückseite 10 den für Folien üblichen Glanz zu nehmen, der durch die Metallisierung der Prägestrukturen noch verstärkt wird, ist es in einer Ausführungsform, die in Fig. 3 dargestellt ist, bevorzugt, die Außenflächen der Folien 11, 12 mit einer Mattierung 16 zu versehen, beispielsweise in Form einer Beschichtung, die eine leicht streuende Oberfläche erzeugt. Eine Lichtaufstreuung in einem Kegel mit Öffnungswinkel von etwa 5 Grad ist ausreichend, um den spiegelnden Glanz der Folien 11, 12 und der spiegelnden Reflektion an der nanostrukturierten Oberfläche der Prägestrukturen 14, 15 zu reduzieren und so die Wahrnehmung für einen Betrachter außerhalb des Glanzwinkels, insbesondere bei lokalisierten Lichtquellen, wie Sonnenbeleuchtung oder Lampenlicht, zu erhöhen.

Fig. 4 zeigt, dass die Prägestrukturen auch eine Hologrammstruktur 18 umfassen können. Dies ist exemplarisch in Fig. 4 anhand der ersten Prägestruktur 14 eingezeichnet. Diese Hologrammstruktur 18 erzeugt beispielsweise das Hologramm 6.

Die Prägestrukturen 14, 15 können auch in einem Bereich unstrukturiert und/ oder nicht metallisiert sein. Dieser Bereich bildet dann ein Fenster 19 der Banknote, wie Fig. 5 zeigt.

Banknoten mit beidseitig strukturierten Innenflächen der Folien 11, 12 erlauben eine vielfältige Gestaltung von Durchsichtsfenstern. Fig. 6 zeigt eine Banknote, bei der die Prägestrukturen 14, 15 an den Innenflächen der Folien 11, 12 im Bereich des Fensters Teilmotive 20, 21 zeigen. Somit sind in Reflek- tion unterschiedliche Motive zu sehen. In Transmission ergänzen sich die Strukturen der Teilmotive 20, 21 zu einem weiteren Motiv. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Strukturen der Teilmotive 20, 21 vertikal asymmetrische Profile haben. Aus der WO 2014/023415 AI ist es bekannt, dass dadurch Motive in Reflektion erzeugt werden, die in Durchsicht, also bei Betrachtung durch das Fenster 19, komplett verschwinden.

Eine weitere mögliche Variante realisiert durch die Prägestrukturen einen winkelabhängigen Farbfilter, der zudem polarisierende Eigenschaften hat. Die Eigenschaften und Herstellung solcher Transmissionsfilter sind in der DE 12011115589 AI näher erläutert. Diese Strukturen eignen sich ebenfalls für die Ausgestaltung des Fensters 19, beispielsweise für die Teilmotive 20 und 21. Um zu verhindern, dass bei der Betrachtung von der Vorderseite die Prägestruktur 15 an der zweiten Folie durchscheint, ist es zu bevorzugen, die Zwischenschicht opak auszugestalten. Dies zeigt Fig. 7. Die Opazität des Materials zwischen den Prägestrukturen 14 und 15 sorgt dafür, dass bei Betrachtung der Vorderseite 9 ausschließlich die Prägestruktur 14 zur Darstellung beiträgt, bei der Betrachtung von der Rückseite 10 ausschließlich die Prägestruktur 15. Die Opazität kann beispielsweise durch eine opake Schicht 22, bevorzugt ein Deckweiß oder eine eingefärbte Klebeschicht oder Kaschierschicht, realisiert sein. Weist der Strukturkörper 2 der Banknote 1 ein Fenster 19 auf, ist die opake Schicht 22 natürlich in diesem Bereich unterbrochen, wie Fig. 8 zeigt.

In einer weiten Ausführungsform, die in Fig. 9 dargestellt ist, ist die opake Schicht 22 mit einer lokal variierenden Opazität versehen. In der Ausfüh- rungsform der Fig. 9 ist dies durch unterschiedlich dicht angeordnete Löcher 23 realisiert. Natürlich ist auch eine andere Variation der Opazität möglich, beispielsweise durch eine lateral variierende Ausdünnung der opaken Schicht 22 oder durch eine variierende Einfärbung. Diese Maßnahme erreicht es, dass die Prägestrukturen 14 und 15 innerhalb der von der Vorderseite 9 bzw. der Rückseite 10 zu sehenden Darstellung in unterschiedlichem Grad miteinander wechselwirken, d.h. es kann Bereiche geben, in denen bei der Betrachtung von der Vorderseite 9 nicht nur die Prägestruktur 14, sondern zu einem bestimmten Anteil auch die Prägestruktur 15 sichtbar ist. In anderen Bereichen, in denen die Opazität größer ist, ist dies dann beispielsweise nicht oder weniger der Fall.

Ein Farbeffekt kann erzeugt werden, indem eine oder beide der Folien mit einer Farbschicht 24 versehen wird. Gleichermaßen ist es möglich, die Zwischenschicht einzufärben. Fig. 10 zeigt die Variante mit gefärbter Folie und Fig. 11 die Variante mit eingefärbter Zwischenschicht.

Fig. 12 zeigt den Querschnitt einer sogenannten Hybrid-Banknote, bei der zwischen der ersten und der zweiten Folie 11, 12 ein Banknotenpapier 25 angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform enthält dieses Banknotenpapier zusätzlich ein Wasserzeichen 26 über bzw. unter dem die Prägestrukturen 14, 15 das Fenster 19 ausbilden, so dass das Wasserzeichen bei Betrachtung von der Vorderseite 9 bzw. der Rückseite 10 sichtbar ist. Natür- lieh kann auch ein weiteres Fenster in dem Banknotenpapier 25 vorgesehen werden, um beispielsweise den Effekt der Figuren 5, 6 oder 8 zu realisieren.

Eine weitere Ausführungsform weist unterschiedlich transparente Bereiche auf. Dabei sind die beschichteten Prägestrukturen 14, 15 bereichsweise halb- transparent und die dazwischen liegende opake Schicht ist teilweise unterbrochen. Man kann damit Bereiche kompletter Transparenz erzeugen, Bereiche mit einer Transparenz, die sich aus der Transmission der Prägestruktur 14 und 15 ergibt, völlig untransparente Bereiche oder Bereiche mit lateral variierender Opazität, wie in Fig. 9 dargestellt.

Die Herstellung des Wertdokumentes umfasst die folgenden Schritte:

Zuerst wird die Reliefstruktur für ein Original mit den Abmessungen des Wertdokumentes erzeugt, beispielsweise mit der Höhe H und der Breite B der Banknote 1. Diese Relief struktur wird beispielsweise mittels photolithographischer Verfahren in einem Photolack erzeugt. Aus der originalen Struktur wird dann als Master ein Stempel hergestellt, beispielsweise durch Umkopieren der Relief struktur in eine Nickelform mittels galvanischer Abf or- mung oder in ein Fotopolymer. Mit Hilfe dieses Stempels wird nun ein Prägezylinder erzeugt, der die Reliefstruktur des Originals auf der Fläche des Prägezylinders vervielfältigt. Übliche Schritte zum Herstellen eines Prägezylinders sind die galvanische Abf ormung eines Replikats in Nickel und Aufziehen der strukturierten Nickelfolie auf einen Prägezylinder. Anstelle eines Prägezylinders kann auch alternativ eine Folienbahn mit der Prägestruktur für den nachfolgenden Vervielfältigungsprozess verwendet werden.

Mit dem derart erzeugten Prägezylinder wird dann an einer Kunststofffolienbahn in einem kontinuierlichen Prozess die Originalstruktur vielfach ne- beneinander in UV-Lack oder mittels eines Heißprägeprozesses in die Folie abgeformt. Die derart geprägte Folienbahn enthält quer zur Bahnrichtung Zeilen, in denen mehrere Bereiche der Breite B und der Höhe H nebeneinander liegen. Die Zeilen wiederholen sich längs der Folienbahn. Die derart geprägte Folienbahn wird dann mit einer dünnen Metallschicht überzogen, bevorzugt Aluminium, Silber, Chrom, Kupfer, Gold oder Legierungen daraus. Auch können Halbmetallschichten, beispielsweise Silizium, Germanium, Kohlenstoff und Siliziumoxid (bevorzugt mit einem Silizium- zu-Sauer- stoff- Verhältnis von kleiner Eins) Aufgebracht werden. Als Beschichtungs- prozesse sind eine Hochvakuumbedampfung mittels Bedampfen oder Sput- fern oder andere Beschichtungsprozesse geeignet.

Auf diese Weise werden Folienbahnen für die erste Folie 11 und die zweite Folie 12 hergestellt. Diese werden dann an ihren Innenseiten, d.h. denjenigen Seiten, welche die metallisierten Prägestrukturen enthalten, verbunden. Da- bei kann auch ein innen liegendes Substrat, beispielsweise ein Banknotenpapier aufkaschiert werden. Anschließend werden die derart erzeugten Banknoten 1 durch Schneiden vereinzelt. Die Erzeugung von demetallisierten Bereichen oder einem Fenster erfolgt vor dem Verbinden der beiden Folien. Beispielsweise ist es möglich, die Folienbahnen an den entsprechenden Stellen, an denen später Fenster liegen sollen, mit einer Waschfarbe zu bedrucken, bevor die Metallisierung ausgeführt wird. Nach der Metallisierung werden das Material und die Farbe durch ein Waschverfahren entfernt, wie es dem Fachmann bekannt ist. Alternativ kann die Metallisierung durch Bestrahlung mit geeigneter Laserstrahlung entfernt werden. Auf diese Weise können auch die Seriennummern 8 in die Folie eingebracht werden. Bevorzugt wird das Material dabei einseitig in einem der Seriennummer 8 entsprechenden Muster abgetragen. Der Kontrast entsteht später durch die Sicht auf die Innenseite der rückseitigen Folie oder auf das innen liegende Substrat bzw. Dielektrikum.

Die Mattierung der Oberfläche kann auf die Folienbahn durch Aufkaschieren einer Streuschicht auf die Außenseite oder durch Plasmaschmelzen der Foli- enoberfläche erzeugt werden. Die Lichtaufstreuung kann dabei entweder durch die Rauigkeit der Folienoberfläche oder die Rauigkeit der aufgebrachten transparenten Schicht bewerkstelligt werden. Alternativ kann die aufkaschierte Schicht feine Streukörper, wie Partikel, Luftblasen etc., enthalten, welche einen Kontrast im Brechungsindex zum Trägermedium bilden, um eine Mattierung zu erzielen B e z u g s z e i c h e nl i s te

Banknote

Substratkörper

Darstellung

Hintergrund

Bild

Hologramm

Wertangabe

Seriennummer

Vorderseite

Rückseite

erste Folie

zweite Folie

Dielektrikum

erste Prägestruktur

zweite Prägestruktur

Strukturtiefe

Mattierung

Subwellenlängenstruktur

Hologrammstruktur

Fenster

Teilmotiv

opake Schicht

Löcher

Farbschicht

Banknotenpapier Wasserzeichen

Breite

Höhe

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Wertdokument, wie eine Banknote, ein Scheck, eine Kredit- oder sons- tige Zahlungskarte, eine Ausweiskarte oder dergleichen, das eine Vorder- (9) und eine Rückseite (10) hat, in Draufsicht zumindest von der Vorderseite eine mit dem unbewaffneten Auge erkennbare Darstellung (3) zeigt, in der Draufsicht bestimmte Abmessungen (B, H) hat und einen mehrlagigen Substratkörper (2) aufweist, welcher in der Draufsicht die bestimmten Abmes- sungen(B, H) hat und aus mindestens einer ersten und einer zweiten transparenten Folie (11, 12) aufgebaut ist, die jeweils in der Draufsicht ebenfalls die bestimmten Abmessungen (B, H) haben und die miteinander durch eine Zwischenschicht (13) verbunden sind, so dass Innenseiten der Folien (11, 12) zueinander und Außenseiten der Folien (11, 12) von der Zwischenschicht (13) wegweisen, wobei die Außenseite der ersten Folie (11) zur Vorderseite (9) und die Außenseite der zweiten Folie (12) zur Rückseite (10) hinweist, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Vorderseite (9) erkennbare Darstellung (3) durch eine erste, mindestens abschnittsweise metallisierte Prägestruktur (14) erzeugt ist, die an der Innenseite der ersten Folie (9) angeord- net ist, mindestens abschnittsweise als Subwellenlängenstruktur (17) ausgebildet ist, welche eine lateral, also quer zur Draufsichtrichtung, variierende Profilierung und/ oder Periodizität hat, und dass die die Vorderseite (9) bildende Außenseite der ersten Folie (11) und eine zur ersten Folie (11) weisende Vorderseite der Zwischenschicht (13) frei von zur Darstellung (3) beitra- genden Aufdrucken sind.

2. Wertdokument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die

Prägestruktur (14) in den Abschnitten, in denen sie als Subwellenlängenstruktur (17) ausgebildet ist, eine Periodizität von 150 nm bis 500 nm hat oder aperiodisch mit einer Strukturweiten von 150 nm bis 500 nm ausgebildet ist.

3. Wertdokument nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Prägestruktur (14) mindestens in einem Bereich als Mikrostruktur (17) mit einer Periode von 500 nm bis 2 μιη ausgebildet ist, die ein Hologramm darstellt.

4. Wertdokument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Zwischenschicht (13) mindestens abschnittsweise opak ist.

5. Wertdokument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (13) eine lateral strukturierte Opazität hat.

6. Wertdokument nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wertdokument (1) in Draufsicht von der Rückseite (10) eine weitere mit dem unbewaffneten Auge erkennbare Darstellung zeigt, dass die von der Rückseite (10) erkennbare Darstellung durch eine zweite, mindestens teilweise metallisierte Prägestruktur (15) erzeugt ist, die an der Innenseite der zweiten Folie (12) angeordnet ist, mindestens abschnittsweise als Subwellenlängenstruktur (17) ausgebildet ist, welche eine lateral variierende Profilierung und/ oder Periodizität hat, und dass die die Rückseite (10) bildende Außenseite der zweiten Folie (12) und eine zur zweiten Folie (12) weisende Rückseite (10) der Zwischenschicht (13) frei von zur Darstellung beitragenden Aufdrucken sind.

7. Wertdokument nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Prägestruktur (14, 15) in gegenüberliegenden Bereichen ein Fenster (19) ausbilden, in dem sich die Darstellung durch die erste Präge- struktur mit der weiteren Darstellung durch die zweite Prägestruktur in Durchsicht zu einem Motiv ergänzt.

8. Wertdokument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Prägestruktur (14, 15) im Bereich des Fensters (19) ein asymmetrisches Profil haben, und in Reflexion ein Motiv erzeugen, das in Durchsicht verschwindet.

9. Wertdokument nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Zwischenschicht (13) ein Banknotenpapier (22) aufweist, das ein Wasserzeichen (23) hat, wobei die Prägestrukturen (14, 15) im Bereich über dem Wasserzeichen (23) ein Fenster (18) ausbilden.

10. Wertdokument nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Metallisierung in einem das Wertdokument individualisierenden Muster, insbesondere einem eine Seriennummer (8) darstellenden Muster, entfernt ist.

11. Wertdokument nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Außenseite der Folie (11) eine Mattierung (16) aufweist, um eine Lichtstreuung in einen Kegel von 3° bis 30° zu bewirken.

12. Wertdokument nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf einer der Folien (11) eine Farbschicht (23) befindet, oder dass die Zwischenschicht (13) eingefärbt ist.

13. Wertdokument nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägestruktur (14) ein Rechteckprofil, ein Sinusgitter, eine Zwischenform aus Rechteckprofil und Sinusgitter oder eine Mottenaugen- Struktur aufweist.