WO2020126072A1 - Optisch variables sicherheitselement - Google Patents

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WO2020126072A1
WO2020126072A1 PCT/EP2019/000354 EP2019000354W WO2020126072A1 WO 2020126072 A1 WO2020126072 A1 WO 2020126072A1 EP 2019000354 W EP2019000354 W EP 2019000354W WO 2020126072 A1 WO2020126072 A1 WO 2020126072A1
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line
raster
grid
elements
relief
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PCT/EP2019/000354
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Martin Imhof
Astrid Heine
Raphael DEHMEL
Andrea Hofstetter
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Giesecke+Devrient Currency Technology Gmbh
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    • B42D25/29—Securities; Bank notes

Definitions

  • the invention relates to an optically variable security element for securing valuables and a suitably equipped data carrier.
  • Data carriers such as documents of value or identity documents, or other objects of value, such as branded articles and packaging or outer packaging of high-quality branded articles, are often provided with security elements for security purposes, which allow the authenticity of the data carriers to be checked and at the same time provide protection serve illegal reproduction.
  • Security elements with viewing angle-dependent effects play a special role in ensuring authenticity, since these cannot be reproduced even with the most modern copying machines.
  • the security elements are equipped with optically variable elements that give the viewer a different image impression from different viewing angles and, for example, depending on the viewing angle, show a different color or brightness impression and / or a different graphic motif.
  • the invention is based on the object of specifying a security element of the type mentioned at the outset with an attractive appearance and high security against forgery.
  • a relief grid with a plurality of relief elements arranged in the form of a grid, and at least one line grid arranged vertically above or below the relief grid with a plurality of line elements which are modulated in a directionally oriented manner and are modulated in a location-dependent manner, the relief grid and the at least one line grid interacting for a viewer the location-dependent modulation of the line elements to produce a surface projecting and / or recessing relative to the surface of the security element in the form of a predetermined three-dimensional image motif.
  • the relief raster is a one- or two-dimensional relief raster consisting of a plurality of raster elements, which has a first raster width p below 500 pm in at least one spatial direction, and in which the raster elements each comprise at least two relief elements reflecting in different directions are, wherein the at least one line grid in the spatial direction mentioned has a second grid width q, the second grid width q differing from the first grid width p only slightly, in particular by less than a fifth, and / or the first
  • Screen size p and / or the second screen size q are modulated depending on the location, and the vertical distance between the relief screen and the line screen is less than half the screen size p, preferably less than a fifth of that
  • Screen width p particularly preferably less than one tenth of the screen width p, in particular less than 15 pm.
  • the pitch p is advantageously even less than 400 pm, and in one advantageous embodiment is between 200 pm and 400 pm, in another advantageous embodiment between 40 pm and 200 pm.
  • the line grid advantageously contains a multiplicity of lines, the width of which is smaller than half the grid width q and is in particular between 5 pm and 200 pm.
  • the line width is particularly preferably between 10 pm and 150 pm and in particular between 50 pm and 120 pm. Line widths down to 8 pm can be easily implemented in printing on smooth substrates.
  • the line width can also advantageously be selected depending on the number of colors in the line grid, for example a line width of 95 pm for two colors and a line width of 145 pm for three colors. For some substrates and printing processes, for example in dry offset, line widths between 10 pm and 30 pm are preferred.
  • At least one line grid is a print line grid, which is preferably formed at least in a partial area from a plurality of essentially parallel print lines with a spacing q.
  • the partial area can be designed in the form of a pattern, characters or coding.
  • the printing lines can in particular be printed with a glazing color in order to ensure that the line screen is partially transparent.
  • the relief elements of the relief grid are advantageously provided with a reflection-enhancing coating, in particular a metallization.
  • the coating can be opaque, but also semi-transparent or even largely translucent, and then consist, for example, of a high-index layer of HRI (High Refractive Index) materials, for example of T1O 2 or ZnS.
  • HRI High Refractive Index
  • the relief raster is a one-dimensional raster from a plurality of elongated raster elements, which has the said raster width p.
  • the grid elements are advantageously each formed from at least two line-like, reflecting relief elements directed in different directions.
  • the raster elements are each formed from a multiplicity of line-like micromirrors, from a cylindrical Fresnel mirror structure or from other, preferably achromatically reflecting, diffractive structures.
  • the relief raster is a two-dimensional raster made of a plurality of raster elements, which has said raster width p in a first spatial direction.
  • the grid elements of a two-dimensional grid are advantageously each made up of at least two, preferably at least three, particularly preferably at least Four, and for example six, each reflecting relief elements in different directions are formed and are in particular in each case from a circular or elliptical arrangement of a plurality of identical and / or different micromirrors, from a spherical or elliptical Fresnel mirror structure or from other, preferably achromatic reflective diffractive structures formed.
  • the reflective relief elements in particular have one or more reflection surfaces, which can be flat or curved, the relief elements in the former case typically being referred to as micromirrors, while in the latter case they typically form a zone of a Fresnel mirror structure.
  • the reflective relief elements of each raster element are advantageously arranged and designed such that the raster element generates the reflection behavior of a concave or convex curvature.
  • the individual relief elements can be arranged next to each other, for example with increasing or decreasing incline of their reflection surface (s), so that they locally simulate the incline of a concave or convex curvature.
  • the slopes of the reflection surfaces can emulate a concave or convex curvature in two spatial directions.
  • the slopes of the reflective surfaces emulate a concave or convex curvature only in one spatial direction, while they are randomly or randomly oriented in the other spatial direction.
  • the relief grid can occupy the entire area of the security element, but can also only be present in partial areas of the security element, in particular in the form of patterns, characters or a coding.
  • the first and / or the second raster width is modulated in a location-dependent manner in that the positions of the raster elements of the relief raster or of the line raster are given by a phase function f (c, g) which depends on the position (x , y) of the raster element in the security element and whose functional value indicates the deviation of the position of the raster element in a spatial direction from the position of a raster point in a regular raster, normalized to the unit interval [0.1], and where the phase function f (c, g) varies depending on the location so that when viewed, the surface protruding and / or recessing relative to the surface of the security element is created in the form of the given three-dimensional image motif.
  • the security element contains an optically variable structure with an embossed structure and a coating, the coating comprising a printed line screen and advantageously additionally a highly reflective or glossy background layer, the printed line screen also having the line screen mentioned of the plurality of line elements which run essentially in the same direction and are modulated in a location-dependent manner,
  • the embossed structure comprises a two-dimensional grid of raised or deepened embossed elements, the embossed structure comprising the said one Relief grid forms and the embossing elements form the above-mentioned relief elements, the coating and the embossing structure are combined in such a way that at least one line segment of a line of the line grid lies essentially on each embossing element, and at least one of the parameters' position of the line segment on the embossing element ',' Orientation of the line segment on the embossing element 'and' shape of the line segment 'varies depending on the extent of the optically variable structure, so that
  • the aforementioned highly reflective or glossy background layer represents an additional layer applied to a substrate of the security element and is not only formed by the surface of the substrate itself.
  • a highly reflective background layer it is advantageously formed by a shiny metallic foil, in particular a silver, bronze, copper, gold or metallic foil, or by a shiny metallic printing layer, in particular a silver printing layer, but there are also others Metallized film strips or patches are considered as a background layer.
  • the shiny metallic printing layer can be applied in particular in screen printing or flexographic printing or also as a UV-drying offset ink. The effects described are particularly well visible if a directionally reflective background layer with a high Gloss value is used. Due to the highly reflective background layer, each embossing element is advantageous as a small hollow or curved mirror.
  • this can for example by a subsequent surface treatment of a sub strate, for. B. a coating of the substrate in the printing process, or be formed by a high-gloss surface layer of a package.
  • this background can be produced in papermaking, for example, by smoothing the substrate, and in particular by calendered paper Nes paper and / or compressed paper (change in thickness, for example, ⁇ 20% compared to non-compressed paper) with an increased filler content or formed by paper which, for. B. has an increased reflectivity due to an increased white or titanium dioxide.
  • Calendered paper has a significantly higher gloss value than uncalendered paper.
  • the gloss value of calendered cotton vellum paper averages around 9, measured according to DIN EN ISO 2813, DIN 54502, DIN EN ISO 8254-1, EN ISO 8254-2, compared to an average gloss value of around 3 uncalendered cotton vellum paper.
  • the embossing elements are formed by raised or recessed round structures, in particular by compressed hemispherical structures or domes.
  • the base of the stamping elements is preferably circular or elliptical.
  • pyramidal shapes in particular with a large number of surfaces, for example an octagonal base, come into consideration.
  • Embossing elements of different shapes can also be present in an embossing structure in order to further increase the security against forgery.
  • the dimension of the embossing elements is preferably in the range from 50 pm to 500 pm, the dimension being between 50 pm and 200 pm in advantageous first configurations and between 250 pm and 300 pm in advantageous second configurations.
  • the structure height is advantageously below 200 pm, preferably below 150 pm, particularly preferably in the range from 20 pm to 110 pm.
  • the structure height in advantageous first embodiments is between 20 pm and 30 pm, in advantageous second embodiments between 50 pm and 70 pm and in advantageous third embodiments between 90 pm and 110 pm.
  • the embossing elements are preferably arranged in a square grid, rectangular grid, diamond grid, hexagon grid or parallelogram grid.
  • phase function f (c, g) which depends on the position (x, y) of the embossing element in the optically variable structure and whose function value the relative position of the line segment on the embossing element ment perpendicular to the linear expansion of the line segment, normalized to the unit interval [0.1].
  • the phase function f (c, g) varies depending on the location so that when viewed, the surface protruding and / or recessing relative to the surface of the security element is created in the form of the given three-dimensional image motif.
  • the line widths of the printed line grids are preferably in the range from 10 mih to 200 gm, preferably in the range from 45 gm to 150 gm and particularly preferably in the range from 80 gm to 150 gm.
  • the printed lines can have a constant line width or the line width can change along the longitudinal extent of the lines, in particular increase, decrease or be modulated on one or two sides.
  • two or more line grids arranged vertically above or below the relief grid can advantageously be provided, the lines of different line grids preferably being applied with different colors.
  • the lines of a first line screen with a lighter, preferably glazing color and the lines of a second line screen with a darker, preferably opaque color can be applied.
  • the line grids running essentially in the same direction each have a preferred direction defined by the line direction, the preferred directions of the two or more line grids advantageously including an angle of 0 °, 60 °, 90 °, 120 ° or 240 °.
  • the preferred directions are in particular parallel (0 °) or perpendicular (90 °) to one another.
  • the preferred directions include in particular an angle of +/- 60 ° or +/- 120 °.
  • the relief grid and the at least one line grid cooperate to move through the location-dependent Modulation of the line elements when changing the viewing angle to produce a change in brightness and / or color change in the three-dimensional image motif.
  • the relief raster and the at least one line raster can further advantageously cooperate in order to generate an apparent movement of partial areas of the three-dimensional image motif or a change in the perspective appearance of the three-dimensional image motif by the location-dependent modulation of the line elements when the viewing angle changes.
  • the security element is a combination of several, in particular moving, three-dimensional image motifs, in order thereby to draw the viewer's attention more closely to the movement, or to intensify the impression of movement itself, for example by counter-movement of two three-dimensional image motifs.
  • a combination of several moving three-dimensional image motifs can be realized in particular by means of the technique described above with a further print motif in the area of the relief grid.
  • different line grids can generate the impression of a movement of two three-dimensional objects relative to one another in different depth levels through their line modulation (for example depending on the thickness and / or position).
  • the aforementioned combination of several, preferably moving, three-dimensional image motifs can also be realized by a combination of different techniques, for example by providing a three-dimensional hologram, for example with pumping movement, on the security element in addition to the interacting relief and line grid.
  • the generated three-dimensional image motif is advantageously related to the three-dimensional image motif generated by the interacting relief and line grid.
  • the motif parts of an overall motif that are related to one another, complement one another or explain one another are particularly preferred.
  • the motifs can also be related to one another by their movement pattern, for example by showing the same movement pattern when changing the viewing angle or moving in opposite directions to one another.
  • the relief grid of the security element has a first and a second partial area to emphasize a movement or an object contour, the two partial areas being optically perceptible as projecting and / or recessing and each of the two partial areas being tactile Gives an impression.
  • the first partial area it is provided that the optically perceptible and the haptically detectable impression of the partial area match, while in the second partial area the optically perceptible and the haptically detectable impression do not match.
  • the security element is therefore on the one hand optically very attractive due to the optically protruding and / or recessed sections.
  • a surprising effect results from the fact that the haptically detectable impression matches the optically perceptible impression only for the first part, but not for the second part.
  • Such a variation of the haptic and thus palpable perception of a motif creates a high recognition value and contributes to an easy verifiability of the authenticity of the optically variable element.
  • the security element is advantageously a wide security tape, a security strip, a patch or a label for application to a security paper, security document or the like, but it can also be a security thread, in particular a window security thread or a pendulum security thread, or a tear thread .
  • the invention also includes a data carrier with a security element of the type described.
  • the data carrier can in particular be a document of value, such as a banknote, in particular a paper banknote, a polymer banknote or a composite film banknote, a share, a tax stamp, a bond, a certificate , a voucher, a check, a high-quality admission ticket, but also an identification card such as a credit card, a bank card, a cash payment card, an authorization card, an ID card or a passport personalization page.
  • the invention also includes an object, in particular a branded article or the (rep) packaging of a branded article with a security element of the type described.
  • the security elements according to the invention can be produced in particular in accordance with the methods specified in the publications WO 2017/220204 A1 and WO 2016/020066 A2.
  • gravure, offset printing, screen printing, foil application, foil printing and 3D printing of relief structures are particularly suitable as printing or application methods.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a banknote with an optically variable security element according to the invention
  • FIG. 2 schematically illustrates a partial area of a security element according to the invention in cross-section and the arched surface perceived by the viewer during the observation, to illustrate the basic mode of operation
  • FIG. 3 is an enlarged view of one of the raster elements of the safety element of FIG. 2,
  • FIG. 4 is a plan view of a line grid, as it can be used for thecoreele element of FIG. 2,
  • Fig. 5 shows a three-dimensional image motif "snail shell", the
  • FIG. 6 schematically shows a plan view of a detail section of a security element with a two-dimensional relief grid and two differently oriented line grids
  • Fig. 7 is a plan view of a line grid, as it can be used for a security element according to Fig. 6
  • Fig. 8 is a plan view of a section of a further security element according to the invention.
  • Fig. 9 shows a cross section through the security element of FIG. 8 ent along the line IX-IX.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a bank note 10, which is provided with an optically variable security element 12 according to the invention.
  • the security element 12 shows a three-dimensional image motif with a surface projecting in relation to the surface of the security element 12 in the form of a value number 14, which protrudes in an arched manner out of the security element or the bank note provided with it.
  • the basic structure and the principle of operation of an optically variable security element 20 according to the invention, such as the security element 12 of FIG. 1, will now be explained in more detail with reference to FIGS. 2 and 3, FIG. 2 schematically showing a partial area of the security element in cross section 20 and shows the curved surface 60 perceived by the viewer when viewing the security element 20.
  • the security element 20 is applied to a banknote substrate 10 by means of an adhesive layer 22 that can best be seen in the detail section of FIG. 3.
  • the security element 20 contains an embossing lacquer layer 24, in which is embossed in a relief pattern 30 which was provided with a metallization 32, for example made of aluminum or silver, before the adhesive layer 22 was applied.
  • the relief grid 30 itself consists in the exemplary embodiment of a plurality of similar elongated ras terelements 34 which adjoin one another in the transverse direction and whose longitudinal axis extends into the drawing plane in the illustration in FIG. 2, so that, for example, a rectangular relief grid consists of 50 x 100 grid elements results.
  • One of the raster elements 34 is shown enlarged in cross section in FIG. 3 for illustration.
  • Each raster element 34 consists of a plurality of parallel, line-like micro mirrors 36, the mirror slope of which in the figure from the left edge to the right edge of the raster element almost continuously from a first, negative slope (in the figure from top left to bottom right) a second, positive slope (from bottom left to top right).
  • the micromirrors 36 of each raster element 34 emulate the reflection behavior of a parabolic concave mirror.
  • the term "line-like” denotes the elongated expansion of the micromirror 36 into the plane of the drawing.
  • the reflecting surfaces of the micromirrors can be flat surfaces, symmetrical and asymmetrical, or also concave or convex curved surfaces.
  • a line grid 40 is arranged vertically above the relief grid 30 with a multiplicity of print lines 42 which are essentially the same direction and are modulated in a location-dependent manner and are printed with a glazing or opaque printing ink. Due to the location-dependent modulation, the pressure lines 42 are largely, but not completely parallel (see FIG. 4) and are therefore markedly heading in the same direction. The pressure lines 42 differ in their repeat, in addition, a strong offset of the lines 42 can occur in local areas 48.
  • the print lines 42 and the micromirrors 36 of a raster element 34 work together to produce a moiré-enlarged image 50 of a partial area of the raster elements 34.
  • Each image 50 represents the contribution of the respective overprinted raster element 34, 42 to the entire curved surface 60.
  • the location-dependent modulation of the printing lines 42 is now matched to the position of the micromirrors 36 of the relief raster 30 such that the moiré is enlarged
  • Images 50 locally each have the same orientation as the curved surface 60 that is to be represented by the security element.
  • the local slope of the surface 60 is then determined, as described in more detail below, and the relative position of the printing lines 42 in each raster element 34 is selected such that the raster element together with the associated printing line element Moire-enlarged image generated the same slope. Since the geometric reflection condition "angle of incidence equals angle of reflection" for the reflection of incident light 62, 62 'only depends on the local orientation of the reflecting surfaces 50 and 60, the moiré-enlarged images 50 can be reflected in the reflected light 64, 64'. taken together imitate the curved surface 60 well.
  • the security element 20 therefore has an optical appearance that corresponds to a three-dimensional object, the surface of which is given by the curved surface 60.
  • FIGS. 2 and 3 the effects are illustrated in a one-dimensional relief grid made of elongated grid elements 34, but the principle according to the invention can be implemented in the same way with two-dimensional relief grids.
  • FIGS. 2 and 3 also show a relief raster 30 with a constant raster width, but the effects can also be achieved with relief rasters with a variable raster width.
  • the dimension of the raster elements 34 in the transverse direction, which at the same time represents the raster width p of the relief raster 30, is in the exemplary embodiment shown p 200 pm.
  • the dimensions of the raster elements 34 and the micromirrors 36 in the longitudinal direction, ie into the paper plane of FIG. 2, can be several millimeters or even centimeters, so it is much larger than the grid.
  • the raster widths of the relief raster 30 and the line raster 40 are of a similar size and differ, for example, by about 5% to 15%.
  • the line width of the print lines 42 is significantly smaller than the average screen width of the line screen 40. Due to the superimposition of the relief screen and the line screen, the viewer sees two different reflections, namely a white / silver-colored reflex from the uncovered area of the relief screen 30 and a colored one Reflex from the areas that are covered with the glazing printing ink of the printing lines 42.
  • the colored reflex is visible over a relatively small angular range, while the white / silver-colored reflex is fanned out further.
  • the reverse situation can also be advantageous, in which the line widths of the printing lines 42 are only slightly smaller than the average grid width of the line grid 40. In this case, the white / silver-colored reflection is visible over a relatively small angular range, while the colored reflection of the glazing printing lines 42 is fanned out further.
  • the line screen 40 particularly advantageously comprises two or more printing lines with different color tones, in particular using at least one lighter, lighter hue and one darker hue.
  • the lighter color can also be fluorescent or phosphorescent, in particular red, blue, green or black or a second-order mixed color can be used as the darker shade.
  • a warm-cold contrast or a quality contrast is generated.
  • Combinations of a light-dark contrast and a warm-cold contrast are also possible (eg a light blue or cold color with a dark red or warm color).
  • the print lines can together cover the entire surface of the relief structure, so that a color impression is produced for each viewing direction. In this case, at least one type of printing line is printed with a translucent, translucent color.
  • the combination of an absorbent, covering dark and a glazing light color has proven to be particularly advantageous.
  • the printing lines of opaque and glazing color can leave an unprinted space or can be applied across the board. It is also advantageous if there is as large a difference as possible in the type of color, furs and / or color saturation between the two colors, so that the greatest possible contrast is produced.
  • Figure 4 shows a plan view of a line grid 40, as it can be used for the security element 20 of Fig. 2 and which creates the three-dimensional impression of a snail shell (Fig. 5).
  • the line screen ent contains a plurality of light print lines 42, which are printed, for example, with a yellow glazing printing ink, and a plurality of dark printing lines 44, which are printed, for example, with an opaque blue printing ink.
  • the pressure lines 42, 44 all run essentially in the same direction in the direction 46, but it can be clearly seen that the pressure lines have a modulation which is particularly clearly visible at the points 48 at which the gradient of the spatial object shown changes rapidly is.
  • FIG. 1 shows a plan view of a line grid 40, as it can be used for the security element 20 of Fig. 2 and which creates the three-dimensional impression of a snail shell (Fig. 5).
  • the line screen ent contains a plurality of light print lines 42, which are printed, for example, with a yellow glazing printing ink, and a
  • FIG. 5 shows the three-dimensional image motif 70 “snail shell” for illustration, the spatial impression of which is simulated by the security element 20 when the line grid 40 of FIG. 4 is used.
  • the flute relief of the image motif 70 forms a surface function f (x, y) which, depending on the location (x, y), indicates the height or z coordinate of the image motif 70.
  • the graphs 74, 78 show, by way of example, two vertical sections along the lines 72 and 76, in which the function value f (x, y), that is to say the height of the image motif, in arbitrary units above the location coordinate x (graph 74) or the location coordinate y (graph 78) is plotted.
  • the functional curves can be represented, for example, as higher-order polynomial functions.
  • the local gradient in the image motif is determined and then for the different gradients using suitable software or programming language (e.g. GDL (GNU Data Language), IDL (Interactive Data Language ), Maple (mathematical manipulation language), C ++, Visual Script, Modelica, Mathematica, MATLAB (Mathworks), AutoCAD) calculates a phase change for the line pattern to be printed from print lines 42, where the relative position of a print line section is used for the phase change indicates the associated raster element 34.
  • suitable software or programming language e.g. GDL (GNU Data Language), IDL (Interactive Data Language ), Maple (mathematical manipulation language), C ++, Visual Script, Modelica, Mathematica, MATLAB (Mathworks), AutoCAD
  • the course of the pressure lines 42, 44 can locally deviate strongly from the basically parallel course, the lines can run obliquely or even change abruptly (areas 48), which in extreme cases can lead to the fact that some raster elements 34 even Not or are not completely overprinted by a printing line 42 or a printing line 44.
  • the technique described in FIGS. 2 and 3 can also be used to implement dynamic line and point motifs in which a desired pattern of lines and / or points appears to float above the substrate level.
  • the print line grid is selected such that adjacent color-reflecting areas or the associated adjacent moiré-enlarged images 50 have a reflection angle profile that imitates a continuous profile.
  • This course can in particular be selected so that a colored light reflection is visible to the two eyes of the viewer at somewhat different places.
  • the lines or dots appear to float above or below the substrate level due to this stereoscopic effect and a spatial effect is created.
  • the technique mentioned also allows a multicolored three-dimensional representation of objects which, when viewed from different viewing directions, have different color nuances and / or different relative movement speeds.
  • the color nuances must not correspond to the natural color of the object represented and can therefore attract particularly high attention during verification. It is also possible to selectively accelerate or slow down the movement speed of a colored shading along the displayed object in order to draw increased attention to the security element.
  • the spatial object shown advantageously undergoes a change in brightness or color change in different areas when changing the viewing angle. Areas of the three-dimensional object can thereby apparently move relative to each other or change their perspective appearance. With pump display, a local change in the pump speed can also be generated.
  • the strength of the line modulation can reinforce the spatial impression of a three-dimensional object, that is, create a greater depth effect and greater plasticity, or, conversely, weaken it and produce a low depth effect and low plasticity.
  • This enables realistic-looking spatial objects to be generated depending on their shape and size.
  • the combination of several 3D objects in a security element by line modulation (for example depending on the thickness and / or position) can produce a movement of two objects relative to one another in different depth planes. For example, the impression of a ball (first 3D object) can be generated, which seems to roll back and forth in the foreground in front of a chess board (second 3D object) shown in perspective (relative movement of the two 3D objects).
  • the spatial objects that can be represented according to the invention can be simple geometric structures such as spherical, cubic, cuboid, conical, cylindrical, pyramidal, prismatic objects, but also blunt and distorted elements. More complex shapes such as toroidal, spherical or icosahedral objects are also possible.
  • animals, plants or everyday objects can also be represented, such as the snail shell shown in FIG. 5.
  • the surface function f (x, y) of the image motif to be displayed is sometimes not constant and symmetrical, it further advantageously contains a convex, concave or also linear course, which, however, is not in the xy direction, but only in the x or y direction is linear.
  • the surface function is preferably also not periodic over the entire course of the object. Spatial motifs with a varying curvature can be displayed particularly well.
  • FIG. 6 schematically shows a top view of a detail section of a security element 80 with a two-dimensional relief grid 82, which consists of a plurality of grid elements 84 connecting to one another in both spatial directions.
  • the raster widths in the two spatial directions referred to below as the x and y directions, are the same and are, for example, 200 gm.
  • Each raster element 84 forms a spherical Fresnel mirror structure which corresponds to a concave curvature of a spherical Fresnel diverging lens and example, is provided with a reflective aluminum metallization.
  • the individual relief elements 86 are formed by the coated annular zones of the Fresnel diverging lens and have curved reflection surfaces.
  • the relief grid 82 is combined with two print line grids with print lines 90, 92 of different color and orientation.
  • the print lines 90 of the first print line grid are designed with a dark color tone, for example a dark blue, and run essentially in the same direction in the y direction apart from the additional location-dependent modulation.
  • the print lines 92 of the second print line grid are designed with a light color, for example a translucent, bright yellow and, apart from the additional location-dependent modulation, run essentially in the same direction in the x direction.
  • the modulation of the print lines 90, 92 which is hardly noticeable in the detail section of FIG. 6, can be clearly seen in the view of the entire area of the print line grid of FIG. 7.
  • the two Drucklinienras ter produce like the line grid 40 of FIG. 4 the three-dimensional impression of the image motif 70 "snail shell" of FIG. 5.
  • Such a line modulation at two angles of the relief grid has been found to be particularly advantageous for the representation of spatially acting objects .
  • the two main directions of the printing lines 90, 92 are matched to the geometry of the relief structure used and are perpendicular to one another in the square grid geometry of the raster elements 84. This results in a change in the brightness of the visually visible spatial object when the safety element is tilted over both main directions.
  • FIGS. 8 and 9 show a further exemplary embodiment of the invention, which differs in the type of relief grid from the exemplary embodiments described so far.
  • 8 shows a plan view of a section of the security element 100
  • FIG. 9 shows a cross section through the security element along the line IX-IX of FIG. 8.
  • the security element 100 contains an optically variable structure, which is formed by a combination of an embossed structure 102 and a coating 104.
  • the coating 104 comprises a highly reflective background layer 106, for example a full-surface reflective silver layer with a high gloss value, which is printed on the substrate 108 of the security element 100, for example by screen printing.
  • the silver background layer 106 gives the security element 100 a basically metallic, shiny appearance.
  • additional functional added value of the security element 100 can be generated by deliberately interrupting the silver background layer, for example as a contour line shape, pattern or character.
  • the silver layer can also be missing and replaced by a glossy layer.
  • suitable glossy layers are coated substrates such as glossy paper or coated paper.
  • the glossy layer can also be formed, for example, by a glossy adhesive layer applied to a substrate surface by screen printing with pigments or fillers (for example rutile - T1O2).
  • the background layer can also be omitted completely.
  • high-gloss, bright substrate bodies for example made of coated and / or calendered paper, in particular with an increased filler content, or made of paper with an increased white content, in particular an increased titanium dioxide content, can advantageously be used.
  • Calendered paper especially calendered paper with an increased proportion of fillers (eg T1O2), has a significantly higher gloss value than uncalendered paper.
  • the gloss value of calendered cotton vellum paper is around 9 on average, measured according to DIN EN ISO 2813, DIN 54502, DIN EN ISO 8254-1, EN ISO 8254-2, while the gloss value of uncalendered cotton wove paper is typically around 3 on average.
  • BYK Gardner device name: micro-gloss is a manufacturer of suitable gloss meters.
  • the substrate 108 can also be the substrate of the value document itself.
  • a colored, for example gold-colored line screen 110 is printed on the background layer 106 from a multiplicity of printing lines 112 which run in essentially the same direction and are modulated in a location-dependent manner.
  • the line grid 110 can, for example, correspond to the line grid 40 of FIG. 4.
  • the coating 104 formed by the background layer 106 and the line grid 110 is combined with an embossing structure 102, which consists of a two-dimensional square grid of embossing elements 114, which in the exemplary embodiment are formed by compressed hemispherical elevations.
  • the elevations 114 have, for example, a base surface diameter dp of 250 pm and a height h p of 75 pm.
  • the grid width of the embossing element grid is somewhat larger than the base diameter of the embossing elements.
  • the grid width of the embossing element grid and the mean grid width of the line grid essentially match and are, for example, 300 pm.
  • each elevation 114 acts as a small arched mirror due to the reflective effect of the background layer 106, and on the other hand essentially a line segment 116 of a line on each elevation 114 112 from the line grid 110 lies.
  • the line segments 116 come to lie on areas of different local incline of the embossing elements.
  • the slope of the mirrored elevations 114 changes continuously from the left to the right edge, so that the local reflection behavior of a curved surface to be represented is imitated by a suitable positioning of the line segments 116 relative to the associated embossing element 114 can be.
  • the security element 100 can therefore be designed with an optical appearance that corresponds to a three-dimensional object whose

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement (20) zur Absicherung von Wertgegenständen, mit einem Reliefraster (30) mit einer Vielzahl von rasterförmig angeordneten Reliefelementen (36) und zumindest einem vertikal über oder unter dem Reliefraster (30) angeordneten Linienraster (40) mit einer Vielzahl im Wesentlichen richtungsgleich verlaufender, ortsabhängig modulierter Linienelemente (42), wobei das Reliefraster (30) und das zumindest eine Linienraster (40) Zusammenwirken, um für einen Betrachter durch die ortsabhängige Modulation der Linienelemente (42) eine gegenüber der Fläche des Sicherheitselements (20) vor- und/oder zurückspringende Oberfläche (60) in Form eines vorgegebenen dreidimensionalen Bildmotivs zu erzeugen.

Description

Optisch variables Sicherheitselement
Die Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement zur Absiche- rung von Wertgegenständen sowie einen entsprechend ausgestatteten Da tenträger.
Datenträger, wie etwa Wert- oder Ausweisdokumente, oder andere Wertge genstände, wie etwa Markenartikel und Verpackungen oder Umverpackun- gen hochwertiger Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheit selementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger ge statten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen.
Eine besondere Rolle bei der Echtheitsabsicherung spielen Sicherheitsele- mente mit betrachtungswinkelabhängigen Effekten, da diese selbst mit mo dernsten Kopiergeräten nicht reproduziert werden können. Die Sicherheits elemente werden dabei mit optisch variablen Elementen ausgestattet, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unter schiedlichen Bildeindruck vermitteln und beispielsweise je nach Betrach- tungswinkel einen anderen Färb- oder Helligkeitseindruck und/ oder ein an deres graphisches Motiv zeigen.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheit selement der eingangs genannten Art mit einem attraktiven Erscheinungs- bild und hoher Fälschungssicherheit anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche ge löst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen An sprüche. Die Erfindung stellt ein optisch variables Sicherheitselement zur Absiche rung von Wertgegenständen bereit, mit
einem Reliefraster mit einer Vielzahl von rasterförmig angeordneten Reliefelementen, und zumindest einem vertikal über oder unter dem Reliefraster angeord neten Linienraster mit einer Vielzahl im Wesentlichen richtungsgleich verlaufender, ortsabhängig modulierter Linienelemente, wobei das Reliefraster und das zumindest eine Linienraster Zusammenwir ken, um für einen Betrachter durch die ortsabhängige Modulation der Linienelemente eine gegenüber der Fläche des Sicherheitselements vor- und/ oder zurückspringende Oberfläche in Form eines vorgege benen dreidimensionalen Bildmotivs zu erzeugen.
Nachfolgend wird der Einfachheit halber oft nur "das Linienraster" statt "das zumindest eine Linienraster" angesprochen, es versteht sich aber, dass dies nur der einfacheren Bezugnahme wegen geschieht, und das Vorliegen von mehr als einem Linienraster hierdurch nicht ausgeschlossen werden soll. Die gemachten Aussagen gelten dann jeweils für mindestens eines, vorzugs weise sogar für alle Linienraster des Sicherheitselements.
In einer ersten vorteilhaften Erfindungsvariante ist vorgesehen, dass
das Reliefraster ein ein- oder zweidimensionales Reliefraster aus einer Mehrzahl von Rasterelementen ist, welches in zumindest einer Raum richtung eine erste Rasterweite p unterhalb von 500 pm aufweist, und bei dem die Rasterelemente jeweils aus zumindest zwei, in unter schiedliche Richtungen gerichtet reflektierenden Reliefelementen ge bildet sind, wobei das zumindest eine Linienraster in der genannten Raumrich tung eine zweite Rasterweite q aufweist, wobei sich die zweite Raster weite q von der ersten Rasterweite p allenfalls geringfügig, insbeson- dere um weniger als ein Fünftel unterscheidet, und/ oder die erste
Rasterweite p und/ oder die zweite Rasterweite q ortsabhängig modu liert sind, und wobei der vertikale Abstand von Reliefraster und Linienraster weni- ger als die halbe Rasterweite p, bevorzugt weniger als ein Fünftel der
Rasterweite p, besonders bevorzugt weniger als ein Zehntel der Ras terweite p, insbesondere weniger als 15 pm beträgt.
Die Rasterweite p ist mit Vorteil sogar kleiner als 400 pm, und liegt in einer vorteilhaften Ausgestaltung zwischen 200 pm und 400 pm, in einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung zwischen 40 pm und 200 pm. Das Linienraster enthält vorteilhaft eine Vielzahl von Linien, deren Breite kleiner als die halbe Rasterweite q ist und insbesondere zwischen 5 pm und 200 pm liegt. Beson ders bevorzugt liegt die Linienbreite zwischen 10 pm und 150 pm und insbe- sondere zwischen 50 pm und 120 pm. Im Druck sind auf glatten Substraten Linienbreiten bis herab zu 8 pm gut umsetzbar. Vorteilhaft kann die Linien breite auch in Abhängigkeit von der Anzahl der Farben im Linienraster ge wählt werden, beispielsweise eine Linienbreite von 95 pm bei zwei Farben und eine Linienbreite von 145 pm bei drei Farben. Bei manchen Bedruckstof- fen und Druckverfahren, beispielsweise im Trocken-Offset, werden Linien breiten zwischen 10 pm und 30 pm bevorzugt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zumindest ein Linienraster ein Drucklinienraster, das vorzugsweise zumindest in einem Teilbereich aus ei ner Vielzahl im Wesentlichen paralleler Drucklinien mit einem Abstand q gebildet ist. Der Teilbereich kann in Form eines Musters, Zeichen oder einer Codierung ausgebildet sein. Die Drucklinien können insbesondere mit einer lasierenden Farbe gedruckt sein, um eine teilweise Lichtdurchlässigkeit des Linienrasters sicherzustellen.
Die Reliefelemente des Reliefrasters sind mit Vorteil mit einer reflexionser höhenden Beschichtung, insbesondere einer Metallisierung versehen. Die Be schichtung kann opak, aber auch semitransparent oder sogar weitgehend lichtdurchlässig sein, und dann beispielsweise aus einer hochbrechenden Schicht aus HRI (High Refractive Index)-Materialien, beispielsweise aus T1O2 oder ZnS bestehen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Reliefraster ein eindimensionales Raster aus einer Mehrzahl langgestreckter Rasterelemente, welches die ge nannte Rasterweite p aufweist. Die Rasterelemente sind dabei mit Vorteil je weils aus zumindest zwei linienartigen, in unterschiedliche Richtungen ge richtet reflektierenden Reliefelementen gebildet. Insbesondere sind die Ras terelemente jeweils aus einer Vielzahl linienartiger Mikrospiegel, aus einer zylindrischen Fresnel-Spiegelstruktur oder aus anderen, bevorzugt achroma tisch reflektierenden diffraktiven Strukturen gebildet.
In einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung ist das Reliefraster ein zweidimensionales Raster aus einer Mehrzahl von Rasterelementen, wel ches in einer ersten Raumrichtung die genannte Rasterweite p aufweist. Die Rasterelemente eines zweidimensionalen Rasters sind vorteilhaft jeweils aus zumindest zwei, bevorzugt zumindest drei, besonders bevorzugt zumindest vier, und beispielsweise sechs, jeweils in unterschiedliche Richtungen gerich tet reflektierenden Reliefelementen gebildet und sind insbesondere jeweils aus einer kreisförmigen oder elliptischen Anordnung einer Vielzahl identi scher und/ oder verschiedener Mikrospiegel, aus einer sphärischen oder el liptischen Fresnel-Spiegelstruktur oder aus anderen, bevorzugt achromatisch reflektierenden diffraktiven Strukturen gebildet.
Die reflektierenden Reliefelemente weisen insbesondere eine oder mehrere Reflexionsflächen auf, die eben oder gekrümmt sein können, wobei die Reli efelemente im erstgenannten Fall typischerweise als Mikrospiegel bezeichnet werden, während sie im letztgenannten Fall typischer weise eine Zone einer Fresnel-Spiegelstruktur bilden. Die reflektierenden Reliefelemente jedes Ras terelements sind dabei mit Vorteil so angeordnet und ausgebildet, dass das Rasterelement das Reflexionsverhalten einer konkaven oder konvexen Wöl bung erzeugt. Dazu können die einzelnen Reliefelemente beispielsweise mit zunehmender oder abnehmender Steigung ihrer Reflexionsfläche(n) nebenei nander angeordnet werden, so dass sie lokal jeweils die Steigung einer kon kaven oder konvexen Wölbung nachbilden. Bei zweidimensionalen Relief rastern können die Steigungen der Reflexionsflächen in zwei Raumrichtun gen eine konkave oder konvexe Wölbung nachbilden. Alternativ bilden die Steigungen der Reflexionsflächen nur in einer Raumrichtung eine konkave oder konvexe Wölbung nach, während sie in der anderen Raumrichtung re gellos bzw. zufällig orientiert sind.
Das Reliefraster kann die gesamte Fläche des Sicherheitselements einneh men, kann aber auch nur in Teilbereichen des Sicherheitselements vorliegen, insbesondere in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die erste und/ o- der zweite Rasterweite dadurch ortsabhängig moduliert, dass die Positionen der Rasterelemente des Reliefrasters bzw. des Linienrasters durch eine Pha senfunktion f(c,g) gegeben sind, die von der Position (x,y) des Rasterele ments in dem Sicherheitselement abhängt und deren Funktionswert die Ab weichung der Position des Rasterelements in einer Raumrichtung von der Position eines Rasterpunkts in einem regelmäßigen Raster, normiert auf das Einheitsintervall [0,1], angibt, und wobei die Phasenfunktion f(c,g) ortsab hängig so variiert, dass bei Betrachtung die gegenüber der Fläche des Sicher heitselements vor- und/ oder zurückspringende Oberfläche in Form des vor gegebenen dreidimensionalen Bildmotivs entsteht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Reliefrasters und des zumindest einen Linienrasters können der Druckschrift WO 2017/220204 Al entnom men werden, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
In einer zweiten vorteilhaften Erfindungsvariante ist vorgesehen, dass das Sicherheitselement eine optisch variable Struktur mit einer Prägestruktur und einer Beschichtung enthält, wobei die Beschichtung ein aufgedrucktes Linienraster und vorteilhaft zu sätzlich eine hochreflektierende oder glänzende Hintergrundschicht umfasst, wobei das aufgedruckte Linienraster durch das genannte Li nienraster mit der Vielzahl im Wesentlichen richtungsgleich verlaufender und ortsabhängig modulierter Linienelemente gebildet ist, die Prägestruktur ein zweidimensionales Raster erhabener oder ver tiefter Prägeelemente umfasst, wobei die Prägestruktur das genannte Reliefraster bildet und die Prägeelemente die genannten Reliefele mente bilden, die Beschichtung und die Prägestruktur so kombiniert sind, dass im Wesentlichen auf jedem Prägeelement zumindest ein Liniensegment einer Linie des Linienrasters liegt, und zumindest einer der Parameter 'Position des Liniensegments auf dem Prägeelement', 'Orientierung des Liniensegments auf dem Prägeele ment' und 'Form des Liniensegments' über die Ausdehnung der op tisch variablen Struktur ortsabhängig variiert, so dass bei Betrachtung die gegenüber der Fläche des Sicherheitselements vor- und/ oder zu rückspringende Oberfläche in Form des vorgegebenen dreidimensio nalen Bildmotivs entsteht.
Die genannte hochreflektierende oder glänzende Hintergrundschicht stellt in der vorliegenden Anmeldung eine zusätzliche, auf einem Substrat des Si cherheitselements aufgebrachte Schicht dar und ist nicht nur durch die Ober fläche des Substrats selbst gebildet.
Im Fall des Vorliegens einer hochreflektierenden Hintergrundschicht ist diese mit Vorteil durch eine metallisch glänzende Folie, insbesondere eine Silber-, Bronze-, Kupfer-, Gold- oder Metallicfolie, oder durch eine metallisch glänzende Druckschicht, insbesondere eine Silberdruckschicht gebildet, es kommen aber auch andere metallisierte Folienstreifen oder Patches als Hin tergrundschicht in Betracht. Die metallisch glänzende Druckschicht kann insbesondere im Siebdruck oder Flexodruck oder auch als UV-trocknende Offsetfarbe aufgebracht sein. Die beschriebenen Effekte sind besonders gut sichtbar, wenn eine gerichtet reflektierende Hintergrundschicht mit hohem Glanzwert eingesetzt wird. Durch die hochreflektierende Hintergrund schicht wirkt vorteilhaft jedes Prägeelement als kleiner Hohl- oder Wölbspie gel.
Im Fall des Vorliegens einer glänzenden Hintergrundschicht kann diese bei spielsweise durch eine nachträgliche Oberflächenbehandlung eines Sub strats, z. B. eine Lackierung des Substrats im Druckverfahren, oder durch eine hochglänzende Oberflächenschicht einer Verpackung gebildet sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ohne Hintergrundschicht, bei der ein zu dem aufgedruckten Linienraster kontrastierender Hintergrund durch die Oberfläche des Substrats selbst gebildet ist, kann dieser Hintergrund bei spielsweise bei der Papierherstellung erzeugt werden, etwa durch Glättung des Substrats, und kann insbesondere durch kalandriertes Papier, gestriche nes Papier und/ oder verdichtetes Papier (Dickenänderung z.B. < 20 % ge genüber nicht verdichtetem Papier) mit erhöhtem Füllstoffanteil oder durch Papier gebildet sein, das z. B. aufgrund eines erhöhten Weiß- bzw. Titandi oxidanteils einen erhöhten Reflexionsgrad aufweist.
Kalandriertes Papier weist im Vergleich zu unkalandriertem Papier einen deutlich höheren Glanzwert auf. So liegt beispielsweise der Glanzwert von kalandriertem Baumwoll-Velinpapier im Durchschnitt bei etwa 9, gemessen gemäß DIN EN ISO 2813, DIN 54502, DIN EN ISO 8254-1, EN ISO 8254-2, im Vergleich zu einem durchschnittlichen Glanz wert von etwa 3 bei unkalandri ertem Baumwoll-Velinpapier.
In vorteilhaften Ausgestaltungen sind die Prägeelemente durch erhabene o- der vertiefte Rundstrukturen, insbesondere durch gestauchte halbkugelför mige Strukturen oder Kalotten gebildet. Die Grundfläche der Prägeelemente ist vorzugweise kreisförmig oder elliptisch. Daneben kommen auch pyrami dale Formen, insbesondere mit einer hohen Anzahl an Flächen, beispiels weise einer achteckigen Grundfläche, in Betracht. Auch Prägeelemente un terschiedlicher Form können in einer Prägestruktur vorliegen, um die Fäl schungssicherheit weiter zu erhöhen.
Die Abmessung der Prägeelemente liegt bevorzugt im Bereich von 50 pm bis 500 pm, wobei die Abmessung in vorteilhaften ersten Ausgestaltungen zwi schen 50 pm und 200 pm und in vorteilhaften zweiten Ausgestaltungen zwi schen 250 pm und 300 pm liegt. Die Struktur höhe liegt mit Vorteil unterhalb von 200 pm, bevorzugt unterhalb von 150 pm, besonders bevorzugt im Be reich von 20 pm bis 110 pm. Die Strukturhöhe liegt in vorteilhaften ersten Ausgestaltungen zwischen 20 pm und 30 pm, in vorteilhaften zweiten Aus gestaltungen zwischen 50 pm und 70 pm und in vorteilhaften dritten Ausge staltungen zwischen 90 pm und 110 pm.
Die Prägeelemente sind bevorzugt in einem Quadrat-Gitter, Rechteck-Gitter, Rauten-Gitter, Sechseck-Gitter oder Parallelogramm-Gitter angeordnet.
Die Position eines Liniensegments auf einem Prägeelement ist mit Vorteil jeweils durch eine Phasenfunktion f(c,g) gegeben, die von der Position (x,y) des Prägeelements in der optisch variablen Struktur abhängt und deren Funktionswert die relative Position des Liniensegments auf dem Prägeele ment senkrecht zur Längenausdehnung des Liniensegments, normiert auf das Einheitsintervall [0,1], angibt. Die Phasenfunktion f(c,g) variiert dabei ortsabhängig so, dass bei Betrachtung die gegenüber der Fläche des Sicher heitselements vor- und/ oder zurückspringende Oberfläche in Form des vor gegebenen dreidimensionalen Bildmotivs entsteht. Die Linienbreiten der gedruckten Linienraster liegen vorzugsweise im Be reich von 10 mih bis 200 gm, bevorzugt im Bereich von 45 gm bis 150 gm und besonders bevorzugt im Bereich von 80 gm bis 150 gm. Die gedruckten Li nien können eine konstante Linienbreite haben oder die Linienbreite kann sich entlang der Längsausdehnung der Linien verändern, sich insbesondere vergrößern, verkleinern oder ein- oder zweiseitig moduliert sein.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Reliefrasters und der Linienraster können der Druckschrift WO 2016/ 020066 A2 entnommen werden, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
In beiden Erfindungsvarianten können vorteilhaft zwei oder mehr vertikal über oder unter dem Reliefraster angeordnete Linienraster vorgesehen sein, wobei die Linien unterschiedlicher Linienraster vorzugsweise mit unter schiedlichen Farben aufgebracht sind. Insbesondere können die Linien eines ersten Linienrasters mit einer helleren, vorzugsweise lasierenden Farbe und die Linien eines zweiten Linienrasters mit einer dunkleren, vorzugsweise de ckenden Farbe aufgebracht sein. Die im Wesentlichen richtungsgleich ver laufenden Linienraster weisen jeweils eine durch die Linienrichtung defi nierte Vorzugsrichtung auf, wobei die Vorzugsrichtungen der zwei oder mehr Linienraster mit Vorteil einen Winkel von 0°, 60°, 90°, 120° oder 240° miteinander einschließen. Bei quadratischer Anordnung der Prägeelemente sind die Vorzugsrichtungen insbesondere parallel (0°) oder senkrecht (90°) zueinander. Im Fall einer hexagonalen Wabenanordnung schließen die Vor zugsrichtungen insbesondere einen Winkel von +/- 60° bzw. +/- 120° ein.
Mit Vorteil kann weiter vorgesehen sein, dass das Relief raster und das zumindest eine Linienraster Zusammenwirken, um durch die ortsabhängige Modulation der Linienelemente bei Änderung des Betrachtungswinkels ei nen Helligkeitswechsel und/ oder Farbwechsel des dreidimensionalen Bildmotivs zu erzeugen. Das Reliefraster und das zumindest eine Linienraster können weiter vorteilhaft Zusammenwirken, um durch die ortsabhängige Modulation der Linienelemente bei Änderung des Betrachtungswinkels eine scheinbare Bewegung von Teilbereichen des dreidimensionalen Bildmotivs oder eine Änderung des perspektivischen Aussehens des dreidimensionalen Bildmotivs zu erzeugen.
Mit besonderem Vorteil stellt das Sicherheitselement eine Kombination mehrerer, insbesondere bewegter, dreidimensionaler Bildmotive dar, um dadurch die Aufmerksamkeit des Betrachters stärker auf die Bewegung zu lenken, oder um den Bewegungseindruck selbst zu verstärken, beispiels weise durch eine gegenläufige Bewegung zweier dreidimensionaler Bildmo tive. Eine Kombination mehrerer bewegter dreidimensionaler Bildmotive kann insbesondere durch die oben beschriebene Technik mit einem weiteren Druckmotiv im Bereich des Reliefrasters verwirklicht werden. Beispielsweise können unterschiedliche Linienraster durch ihre Linienmodulation (bei spielsweise dicken- und/ oder positionsabhängig) den Eindruck einer Bewe gung zweier dreidimensionaler Objekte relativ zueinander in verschiedenen Tiefenebenen erzeugen.
Die genannte Kombination mehrerer, vorzugsweise bewegter, dreidimensio naler Bildmotive kann auch durch eine Kombination unterschiedlicher Tech niken verwirklicht werden, beispielsweise indem auf dem Sicherheitsele ment zusätzlich zu dem zusammenwirkenden Relief- und Linienraster ein dreidimensionales Hologramm, beispielsweise mit pumpender Bewegung, vorgesehen wird. Ein derartiges, mit einer unterschiedlichen Technik er- zeugtes dreidimensionales Bildmotiv steht vorteilhaft in einem Sinnzusam menhang mit dem durch das zusammenwirkende Relief- und Linienraster erzeugten dreidimensionalen Bildmotiv. Besonders bevorzugt bilden die bei den Motive aufeinander bezogene, einander ergänzende oder sich gegensei tig erklärende Motivteile eines Gesamtmotivs. Die Motive können auch durch ihr Bewegungsmuster aufeinander bezogen sein, beispielsweise indem sie bei Änderung des Betrachtungswinkels das gleiche Bewegungsmuster zeigen oder sich gegenläufig zueinander bewegen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Reliefraster des Sicherheits elements zur Hervorhebung einer Bewegung oder einer Objektkontur einen ersten und einen zweiten Teilbereich auf, wobei die beiden Teilbereiche op tisch jeweils als vor- und/ oder zurückspringend wahrnehmbar sind und je der der beiden Teilbereiche einen haptisch erfassbaren Eindruck vermittelt. Bei dem ersten Teilbereich ist dabei vorgesehen, dass der optisch wahrnehm bare und der haptisch erfassbare Eindruck des Teilbereiches übereinstimmen, während bei dem zweiten Teilbereich der optisch wahrnehmbare und der haptisch erfassbare Eindruck nicht übereinstimmen.
Das Sicherheitselement ist daher aufgrund der optisch vor- und/ oder zu rückspringenden Teilbereiche einerseits optisch sehr attraktiv. Andererseits ergibt sich ein überraschender Effekt dadurch, dass der haptisch erfassbare Eindruck mit dem optisch wahrnehmbaren Eindruck nur für den ersten Teil bereich, aber nicht für den zweiten Teilbereich übereinstimmt. Eine solche Variation der haptischen und somit tastbaren Wahrnehmung eines Motivs erzeugt einen hohen Wiedererkennungswert und trägt zu einer leichten Ve rifizierbarkeit der Echtheit des optisch variablen Elementes bei. Weitere De tails und konkrete Ausgestaltungen der genannten ersten und zweiten Teil bereiche können der Druckschrift WO 2012/ 084169 Al entnommen werden, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die vorliegende Offenbarung aufge nommen wird.
Das Sicherheitselement ist mit Vorteil ein breites Sicherheitsband, ein Sicher heitsstreifen, ein Patch oder ein Etikett zum Aufbringen auf ein Sicherheits papier, Wertdokument oder dergleichen, es kann aber auch einen Sicher heitsfaden, insbesondere einen Fenster sicherheitsfaden oder einen Pendelsi cherheitsfaden, oder einen Aufreißfaden darstellen.
Die Erfindung enthält auch einen Datenträger mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art. Bei dem Datenträger kann es sich insbesondere um ein Wertdokument, wie eine Banknote, insbesondere eine Papierbanknote, eine Polymerbanknote oder eine Folienverbundbanknote, um eine Aktie, eine Steuerbanderole, eine Anleihe, eine Urkunde, einen Gutschein, einen Scheck, eine hochwertige Eintrittskarte, aber auch um eine Ausweiskarte, wie etwa eine Kreditkarte, eine Bankkarte, eine Barzahlungskarte, eine Be rechtigungskarte, einen Personalausweis oder eine Passpersonalisierungs- seite handeln. Die Erfindung enthält schließlich auch einen Gegenstand, ins besondere einen Markenartikel oder die (Um-)Verpackung eines Markenarti kels mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Sicherheitselemente kann insbeson dere entsprechend der in den Druckschriften WO 2017/220204 Al und WO 2016/ 020066 A2 angegebenen Verfahren erfolgen. Ergänzend kommen dabei als Druck- bzw. Applikationsverfahren insbesondere Tiefdruck, Offsetdruck, Siebdruck, Folienapplikation, Folienbedruckung und der 3D-Druck von Reli efstrukturen in Frage. Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfol gend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulich keit zu erhöhen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfin dungsgemäßen optisch variablen Sicherheitselement,
Fig. 2 zur Illustration der prinzipiellen Funktionsweise schematisch einen Teilbereich eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements im Querschnitt und die vom Betrachter bei der Betrachtung wahrgenommene gewölbte Fläche,
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines der Rasterelemente des Si cherheitselements der Fig. 2,
Fig. 4 eine Aufsicht auf ein Linienraster, wie es für das Sicherheitsele ment der Fig. 2 verwendet werden kann,
Fig. 5 ein dreidimensionales Bildmotiv "Schneckenhaus", dessen
räumlicher Eindruck bei Verwendung des Linienrasters der Fig. 4 nachgestellt wird, nebst zweier Flöhenschnitte des Bild- motivs in x- bzw. y-Richtung,
Fig. 6 schematisch eine Aufsicht auf einen Detailausschnitt eines Si cherheitselements mit einem zweidimensionalen Reliefraster und zwei unterschiedlich orientierten Linienrastern, Fig. 7 eine Aufsicht auf ein Linienraster, wie es für ein Sicherheitsele ment nach Fig. 6 verwendet werden kann, Fig. 8 eine Aufsicht auf einen Ausschnitt eines weiteren erfindungsgemäßen Sicherheitselements, und
Fig. 9 einen Querschnitt durch das Sicherheitselement der Fig. 8 ent lang der Linie IX-IX.
Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Bankno ten erläutert. Figur 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Bank note 10, die mit einem erfindungsgemäßen optisch variablen Sicherheitsele ment 12 versehen ist. Das Sicherheitselement 12 zeigt bei der Betrachtung ein dreidimensionales Bildmotiv mit einer gegenüber der Fläche des Sicherheits elements 12 vorspringenden Oberfläche in Form einer Wertzahl 14, die scheinbar gewölbt aus dem Sicherheitselement bzw. der damit versehenen Banknote herausragt. Der grundsätzliche Aufbau und die prinzipielle Funktionsweise eines erfin dungsgemäßen optisch variablen Sicherheitselements 20, wie etwa des Si cherheitselements 12 der Fig. 1, werden nun mit Bezug auf die Figuren 2 und 3 näher erläutert, wobei Fig. 2 schematisch im Querschnitt einen Teilbereich des Sicherheitselements 20 und die vom Betrachter bei der Betrachtung des Sicherheitselements 20 wahrgenommene gewölbte Fläche 60 zeigt.
Das Sicherheitselement 20 ist mittels einer am besten in dem Detailausschnitt der Fig. 3 zu erkennenden Kleberschicht 22 auf einem Banknotensubstrat 10 aufgebracht. Das Sicherheitselement 20 enthält eine Prägelackschicht 24, in die ein Reliefraster 30 eingeprägt ist, welches vor dem Aufbringen der Kle berschicht 22 mit einer Metallisierung 32, beispielsweise aus Aluminium o- der Silber versehen wurde. Das Reliefraster 30 selbst besteht im Ausfüh rungsbeispiel aus einer Mehrzahl von gleichartigen langgestreckten Ras terelementen 34, die in Querrichtung aneinander anschließen und deren Längsachse sich in der Darstellung der Fig. 2 in die Zeichenebene hinein er streckt, so dass sich beispielsweise ein rechteckiges Reliefraster bestehend aus 50 x 100 Rasterelementen ergibt. Eines der Rasterelemente 34 ist im Querschnitt in Fig. 3 zur Illustration vergrößert dargestellt.
Jedes Rasterelement 34 besteht aus mehreren parallelen, linienartigen Mikro spiegeln 36, deren Spiegelsteigung sich in der Figur jeweils vom linken Rand zum rechten Rand des Rasterelements fast kontinuierlich von einer ersten, negativen Steigung (in der Figur von links oben nach rechts unten verlau fend) zu einer zweiten, positiven Steigung (von links unten nach rechts oben verlaufend) ändert. Auf diese Weise bilden die Mikrospiegel 36 eines jeden Rasterelements 34 das Reflexionsverhalten eines parabolischen Hohlspiegels nach. Der Begriff "linienartig" bezeichnet dabei die langgestreckte Ausdeh nung der Mikrospiegel 36 in die Zeichenebene hinein. Die reflektierenden Flächen der Mikrospiegel können dabei ebene Flächen, symmetrisch und asymmetrisch, oder auch konkav oder konvex gekrümmte Flächen sein.
Zurückkommend auf die Darstellung der Fig. 2 ist vertikal über dem Reliefraster 30 ein Linienraster 40 mit einer Vielzahl von im Wesentlichen rich tungsgleich verlaufenden, ortsabhängig modulierten Drucklinien 42 ange ordnet, die mit einer lasierenden oder opaken Druckfarbe aufgedruckt sind. Durch die ortsabhängige Modulation sind die Drucklinien 42 weitgehend, aber nicht vollständig parallel (siehe Fig. 4) und werden daher als im We- sentlichen richtungsgleich verlaufend bezeichnet. Die Drucklinien 42 unter schieden sich in ihrem Rapport, zudem kann in lokalen Bereichen 48 auch ein starker Versatz der Linien 42 auf treten.
Die Längsachse der Drucklinien 42 verläuft in Fig. 2 wie die Längsachse der Rasterelemente 34 ebenfalls in die Zeichenebene hinein. Weiter ist die rela tive laterale Position der Drucklinien 42 bezogen auf die Anordnung der Rasterelemente 34 nicht fest, sondern variiert aufgrund der Modulation der Drucklinien 42 über die Fläche des Sicherheitselements 20. Zwar ist im We sentlichen jedem Rasterelement 34 eine über diesem liegende Drucklinie 42 zugeordnet, die relative laterale Position von Rasterelement 34 und Drucklinie 42 variiert jedoch, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt.
Die Drucklinien 42 und die Mikrospiegel 36 eines Rasterelements 34 wirken zusammen, um jeweils ein Moire-vergrößertes Abbild 50 eines Teilbereichs der Rasterelemente 34 zu erzeugen. Jedes Abbild 50 stellt dabei den Beitrag des jeweiligen überdruckten Rasterelements 34, 42 zur gesamten gewölbten Fläche 60 dar. Als Besonderheit ist die ortsabhängige Modulation der Druck linien 42 nun gerade so auf die Position der Mikrospiegel 36 des Reliefrasters 30 abgestimmt, dass die Moire-vergrößerten Bilder 50 lokal jeweils dieselbe Orientierung wie die gewölbte Fläche 60 aufweisen, die von dem Sicherheit selement dargestellt werden soll. Da sich die Steigung der Mikrospiegel 36 innerhalb eines Rasterelements 34 jeweils vom linken zum rechten Rand quasi-kontinuierlich verändert, kann durch eine geeignete Positionierung ei ner Drucklinie 42 relativ zum zugehörigen Rasterelement 34 ein Moire-vergrößertes Bild mit einer praktisch beliebigen Steigung innerhalb des durch das Rasterelement vorgegeben Steigungsbereichs erzeugt werden. Die Be trachtungswinkel des späteren Moire-Bildes 60 können dabei durch verschie dene Steigungen der Elemente 50 visualisiert werden. Für ein gegebenes Relief raster 30 sind die Position und Steigung aller Mikro spiegel 36 bekannt. Um eine gewünschte gewölbte Fläche 60 nachzubilden, wird dann, wie weiter unten genauer beschrieben, jeweils die lokale Stei- gung der Fläche 60 bestimmt und die relative Position der Drucklinien 42 in jedem Rasterelement 34 so gewählt, dass das Rasterelement zusammen mit dem zugehörigen Drucklinienelement ein Moire-vergrößerten Bild derselben Steigung erzeugt. Da die geometrische Reflexionsbedingung "Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel" für die Reflexion von einfallendem Licht 62, 62' je- weils nur von der lokalen Orientierung der reflektierenden Flächen 50 bzw. 60 abhängt, können die Moire-vergrößerten Bilder 50 im reflektierten Licht 64, 64' zusammengenommen die darzustellende gewölbte Fläche 60 gut imitieren. Das Sicherheitselement 20 weist daher eine optische Anmutung auf, die einem dreidimensionalen Objekt entspricht, dessen Oberfläche durch die gewölbte Fläche 60 gegeben ist.
Im Ausführungsbeispiel der Figuren 2 und 3 sind die Effekte in einem ein dimensionalen Reliefraster aus langgestreckten Rasterelementen 34 illus triert, das erfindungsgemäße Prinzip lässt sich aber in gleicher Weise mit zweidimensionalen Reliefrastern verwirklichen. Weiter zeigen die Figuren 2 und 3 der Einfachheit halber ein Reliefraster 30 mit konstanter Rasterweite, die Effekte können allerdings auch mit Reliefrastern variabler Rasterweite verwirklicht werden. Die Abmessung der Rasterelemente 34 in der Querrichtung, die gleichzeitig die Rasterweite p des Reliefrasters 30 darstellt, beträgt im gezeigten Ausfüh rungsbeispiel p = 200 pm. Die Abmessung der Rasterelemente 34 und der Mikrospiegel 36 in Längsrichtung, also in die Papierebene der Fig. 2 hinein, kann mehrere Millimeter oder sogar Zentimeter betragen, ist also wesentlich größer als die Rasterweite.
Die Rasterweiten des Reliefrasters 30 und des Linienrasters 40 sind von ähn licher Größe und unterscheiden sich beispielsweise um etwa 5% bis 15%. Die Linienbreite der Drucklinien 42 ist im Ausführungsbeispiel deutlich kleiner als die mittlere Rasterweite des Linienrasters 40. Durch die Überlagerung von Reliefraster und Linienraster sieht der Betrachter jeweils zwei verschiedene Reflexe, nämlich einen weißen/ silberfarbenen Reflex von dem unbe deckten Bereich des Reliefrasters 30 und einen farbigen Reflex von den Berei chen, die mit der lasierenden Druckfarbe der Drucklinien 42 bedeckt sind.
Da die Drucklinien 42 deutlich schmäler als die Rasterelemente 34 sind, ist der farbige Reflex über einen verhältnismäßig kleinen Winkelbereich sicht bar, während der weiße/ silberfarbene Reflex weiter auf gefächert ist.
Auch die umgekehrte Situation kann vorteilhaft sein, bei der die Linienbrei ten der Drucklinien 42 nur wenig kleiner als die mittlere Rasterweite des Li nienrasters 40 ist. In diesem Fall ist der weiße/ silberfarbene Reflex über ei nen verhältnismäßig kleinen Winkelbereich sichtbar, während der farbige Reflex der lasierenden Drucklinien 42 weiter aufgefächert ist.
Besonders vorteilhaft umfasst das Linienraster 40 zwei oder mehr Druckli nien mit verschiedenen Farbtönen, wobei insbesondere mindestens ein helle rer, leuchtender Farbton und ein dunklerer Farbton verwendet werden. Die hellere Farbe kann auch fluoreszierend oder phosphoreszierend sein, als dunklerer Farbton kommt insbesondere rot, blau, grün oder schwarz oder eine Mischfarbe 2. Ordnung in Frage. Neben einem Flell-Dunkel-Kontrast kann durch die verschiedenen Farbtöne auch ein Warm-Kalt-Kontrast oder ein Qualitätskontrast erzeugt werden. Auch Kombinationen eines Hell-Dun- kel-Kontrasts und eines Warm-Kalt-Kontrasts sind möglich (z. B. ein heller blauer bzw. kalter Farbton mit einem dunklen roten bzw. warmen Farbton). Die Drucklinien können zusammen die gesamte Fläche der Reliefstruktur bedecken, so dass für jede Betrachtungsrichtung ein Farbeindruck erzeugt wird. In diesem Fall wird mindestens eine Druckliniensorte mit einer durch scheinenden, lasierenden Farbe gedruckt.
Als besonders vorteilhaft hat sich die Kombination aus einer absorbierenden deckenden dunklen und einer lasierenden hellen Farbe herausgestellt. Die Drucklinien aus deckender und lasierender Farbe können einen unbedruck ten Zwischenraum freilassen oder können flächendeckend aufgebracht sein. Dabei ist ferner vorteilhaft, wenn zwischen den beiden Farben möglichst ein großer Unterschied in der Farbart, Ffelligkeit und/ oder Farbsättigung be steht, so dass ein möglichst großer Kontrast hervorgerufen wird.
Figur 4 zeigt eine Aufsicht auf ein Linienraster 40, wie es für das Sicherheits element 20 der Fig. 2 verwendet werden kann und das den dreidimensiona len Eindruck eines Schneckenhauses (Fig. 5) erzeugt. Das Linienraster ent hält eine Mehrzahl heller Drucklinien 42, die beispielsweise mit einer gelben lasierenden Druckfarbe gedruckt sind, und eine Mehrzahl dunkler Druckli nien 44, die beispielsweise mit einer deckenden blauen Druckfarbe gedruckt sind. Die Drucklinien 42, 44 verlaufen zwar alle im Wesentlichen richtungs gleich in Richtung 46, es ist jedoch gut erkennbar, dass die Drucklinien eine Modulation aufweisen, die an den Stellen 48, an denen sich die Steigung des dargestellten räumlichen Objekts rasch ändert, besonders gut sichtbar ist. Figur 5 zeigt zur Illustration das dreidimensionale Bildmotiv 70 "Schnecken haus", dessen räumlicher Eindruck von dem Sicherheitselement 20 bei Ver wendung des Linienrasters 40 der Fig. 4 nachgestellt wird. Das Flöhenrelief des Bildmotivs 70 bildet eine Oberflächenfunktion f (x,y), die in Abhängigkeit vom Ort (x,y) jeweils die Höhe bzw. z-Koordinate des Bildmotivs 70 angibt. Die Graphen 74, 78 zeigen beispielhaft zwei Höhenschnitte entlang der Li nien 72 bzw. 76, in denen der Funktionswert f(x,y), also die Höhe des Bild motivs in beliebigen Einheiten über der Ortkoordinate x (Graph 74) bzw. der Ortskoordinate y (Graph 78) aufgetragen ist. Die Funktions Verläufe können beispielsweise als Polynomfunktionen höherer Ordnung dargestellt werden.
Basierend auf der Oberflächenfunktion f (x,y) des darzustellenden Bildmotivs wird die lokale Steigung im Bildmotiv bestimmt und dann für die unter schiedlichen Steigungen mittels geeigneter Software oder Programmierspra che (z. B. GDL (GNU Data Language), IDL (Interactive Data Language), Maple (mathematical manipulation language), C++, Visual Script, Modelica, Mathematica, MATLAB (Mathworks), AutoCAD) eine Phasenänderung je weils für das zu druckende Linienmuster aus Drucklinien 42 berechnet, wo bei die Phasenänderung jeweils die relative Position eines Drucklinienab schnitts zu dem zugehörigen Rasterelement 34 angibt. Die lokal unterschied lichen Steigungen des Bildmotivs 70 und damit der Oberflächenfunktion f(x,y) führen zu unterschiedlichen Phasenänderungen der Drucklinienab schnitte und erzeugen damit die oben genannte ortsabhängige Modulation der Drucklinien 42.
Wie in Fig. 4 dargestellt, kann der Verlauf der Drucklinien 42, 44 lokal stark von dem grundsätzlich parallelen Verlauf abweichen, die Linien können schrägverlaufen oder sich sogar sprunghaft ändern (Bereiche 48), was im Extremfall dazu führen kann, das einige Rasterelemente 34 gar nicht oder nicht vollständig von einer Drucklinie 42 oder auch einer Drucklinie 44 über druckt sind.
Mit der in den Figuren 2 und 3 beschriebenen Technik können auch dynamische Linien- und Punkt-Motive umgesetzt werden, bei denen ein gewünschtes Muster aus Linien und/ oder Punkten über der Substratebene zu schwe ben scheint. Das Drucklinienraster wird hierfür so gewählt, dass benachbarte farbig reflektierende Bereiche bzw. die zugehörigen benachbarten Moire-ver- größerten Bilder 50 einen Reflexionswinkelverlauf aufweisen, der einen kon tinuierlichen Verlauf imitiert. Dieser Verlauf kann insbesondere so gewählt werden, dass ein farbiger Lichtreflex für die beiden Augen des Betrachters an etwas unterschiedlichen Stellen sichtbar sind. Die Linien bzw. Punkte scheinen durch diesen stereoskopischen Effekt über oder unter der Substrat ebene zu schweben und es entsteht eine räumliche Wirkung.
Die genannte Technik erlaubt auch eine mehrfarbige dreidimensionale Dar stellung von Objekten, die bei Betrachtung aus verschiedenen Betrachtungs richtungen unterschiedliche Farbnuancen und/ oder unterschiedliche rela tive Bewegungsgeschwindigkeiten aufweisen. Die Farbnuancen müssen da bei nicht der natürlichen Färbung des dar gestellten Gegenstands entspre chen und können dadurch bei der Verifikation eine besonders hohe Aufmerksamkeit erzielen. Auch ist es möglich, die Bewegungsgeschwindigkeit einer farblichen Schattierung entlang des dargestellten Objekts gezielt zu be schleunigen oder zu verlangsamen, um eine erhöhte Aufmerksamkeit auf das Sicherheitselement zu lenken.
Das dargestellte räumliche Objekt erfährt vorteilhaft in verschiedenen Berei chen beim Ändern des Betrachtungswinkels einen Helligkeitswechsel oder Farbwechsel. Dabei können sich Bereiche des dreidimensionalen Objektes scheinbar relativ zueinander bewegen oder ihr perspektivisches Aussehen ändern. Bei Pumpdarstellung lässt sich auch eine lokale Änderung der Pumpgeschwindigkeit erzeugen.
Die Stärke der Linienmodulation kann den räumlichen Eindruck eines drei dimensionalen Objektes verstärken, also eine stärkere Tiefenwirkung und stärkere Plastizität erzeugen, oder umgekehrt auch abschwächen und eine geringe Tiefenwirkung und geringe Plastizität erzeugen. Dadurch können realistisch wirkende räumliche Objekte je nach Form und Größe generiert werden. Insbesondere kann durch die Kombination mehrerer 3D-Objekte in einem Sicherheitselement durch Linienmodulation (beispielsweise dicken- und/oder positionsabhängig) eine Bewegung zweier Objekte relativ zuei nander in verschiedenen Tiefenebenen erzeugt werden. So kann etwa der Eindruck eines Balls (erstes 3D-Objekt) erzeugt werden, der im Vordergrund vor einem perspektivisch dargestellten Schachbrett (zweites 3D-Objekt) hin- und her zu rollen scheint (relative Bewegung der beiden 3D-Objekte).
Die erfindungsgemäß darstellbaren räumlichen Objekte können einfache ge ometrische Strukturen wie sphärische, kubische, quaderförmige, konische, zylinderförmige, pyramidale, prismatische Objekte, aber auch abgestumpfte und verzerrte Elemente sein. Auch komplexere Formen wie torusförmige, kugelförmige oder ikosaederförmige Objekte sind möglich. Darüber hinaus sind auch Tiere, Pflanzen oder Gegenstände des alltäglichen Lebens darstell bar, wie etwa das in Fig. 5 dargestellte Schneckenhaus.
Die Oberflächenfunktion f(x,y) des darzustellenden Bildmotivs ist mit Vor teil nicht konstant und symmetrisch, sie enthält weiter vorteilhaft eine kon vexen, konkaven oder auch linearen Verlauf, welcher aber nicht in xy-Rich- tung, sondern nur in x- oder y-Richtung linear ist. Die Oberflächenfunktion ist vorzugsweise auch nicht über den gesamten Objektverlauf periodisch. Be sonders gut lassen sich räumliche Bildmotive mit einer variierenden Krüm mung darstellen.
Neben eindimensionalen Reliefrastern kommen insbesondere auch Gestal tungen mit zweidimensionalen Reliefrastern und mit zwei oder mehr unterschiedlich orientierten Linienrastern in Frage, wie nunmehr mit Bezug auf die Figuren 6 und 7 erläutert.
Zunächst zeigt Fig. 6 schematisch eine Aufsicht auf einen Detailausschnitt ei nes Sicherheitselements 80 mit einem zweidimensionalen Reliefraster 82, das aus einer Mehrzahl von in beiden Raumrichtungen aneinander anschließen den Rasterelementen 84 besteht. Im Ausführungsbeispiel sind die Rasterwei ten in den beiden, nachfolgend als x- und y-Richtung bezeichneten Raum richtungen gleich und betragen beispielsweise 200 gm. Jedes Rasterelement 84 bildet eine sphärische Fresnel-Spiegelstruktur, die einer konkaven Wöl bung einer sphärischen Fresnel-Zerstreuungslinse entspricht und beispiels weise mit einer reflektierenden Aluminium-Metallisierung versehen ist. Die einzelnen Reliefelemente 86 sind bei dieser Ausgestaltung durch die be schichteten ringförmigen Zonen der Fresnel-Zerstreuungslinse gebildet und weisen gekrümmte Reflexionsflächen auf.
Das Reliefraster 82 ist mit zwei Drucklinienrastern mit Drucklinien 90, 92 unterschiedlicher Farbe und Orientierung kombiniert. Die Drucklinien 90 des ersten Drucklinienrasters sind mit einem dunklen Farbton, beispielsweise ei nem dunklen Blau ausgebildet und verlaufen bis auf die zusätzliche ortsab hängige Modulation im Wesentlichen richtungsgleich in y-Richtung.
Die Drucklinien 92 des zweiten Drucklinienrasters sind mit einem hellen Farbton, beispielsweise einem lasierenden, leuchtenden Gelb ausgebildet und verlaufen bis auf die zusätzliche ortsabhängige Modulation im Wesent lichen richtungsgleich in x-Richtung.
Die Modulation der Drucklinien 90, 92, die im Detailausschnitt der Fig. 6 kaum zum Tragen kommt, ist in der Aufsicht auf die gesamte Fläche der Drucklinienraster der Fig. 7 deutlich erkennbar. Die beiden Drucklinienras ter erzeugen wie das Linienraster 40 der Fig. 4 den dreidimensionalen Ein druck des Bildmotivs 70 "Schneckenhaus" der Fig. 5. Eine derartige Linien modulation unter zwei Winkeln des Reliefrasters hat sich für die Darstellung von räumlich wirkenden Objekten als besonders vorteilhaft herausgestellt. Wie in den Figuren 6 und 7 gezeigt, sind die beiden Hauptrichtungen der Drucklinien 90, 92 auf die Geometrie der verwendeten Reliefstruktur abge stimmt und verlaufen bei der Quadratgitter-Geometrie der Rasterelemente 84 senkrecht zueinander. Dadurch ergibt sich beim Kippen des Sicherheits elements über beide Hauptrichtungen jeweils eine veränderte Helligkeit des visuell sichtbaren räumlichen Objekts.
Bei einer hexagonalen Gittergeometrie könnten beispielsweise drei Linien raster eingesetzt werden, deren drei Hauptrichtungen miteinander jeweils einen 60° bzw. 120°-Winkel einschließen.
Figuren 8 und 9 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich in der Art des Reliefrasters von den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen unterscheidet. Dabei zeigt Fig. 8 eine Aufsicht auf einen Aus schnitt des Sicherheitselements 100 und Fig. 9 einen Querschnitt durch das Sicherheitselement entlang der Linie IX-IX von Fig. 8. Das Sicherheitselement 100 enthält eine optisch variable Struktur, die durch eine Kombination einer Prägestruktur 102 und einer Beschichtung 104 gebil det ist. Die Beschichtung 104 umfasst eine hochreflektierende Hintergrund schicht 106, beispielsweise eine vollflächige reflektierende Silber Schicht mit hohem Glanzwert, die beispielsweise im Siebdruck auf das Substrat 108 des Sicherheitselements 100 auf gedruckt ist. Die silberne Hintergrundschicht 106 verleiht dem Sicherheitselement 100 ein grundsätzlich metallisch glänzendes Erscheinungsbild. Zusätzlich kann durch gezieltes Unterbrechen der silber nen Hintergrundschicht z.B. als Konturlinienform, Muster oder Zeichen ein zusätzlicher funktionaler Mehrwert des Sicherheitselements 100 erzeugt werden. In einer anderen Ausgestaltung kann die Silberschicht auch fehlen und durch eine glänzende Schicht ersetzt sein. Beispiele geeigneter glänzender Schichten sind beschichtete Substrate wie Glossy Papier oder lackiertes Papier. Die glänzende Schicht kann beispielsweise auch durch eine im Sieb- druck mit Pigmenten oder Füllstoffen (z. B. Rutil - T1O2) auf eine Substrat oberfläche aufgebrachte glänzende Haftvermittlungsschicht gebildet sein.
In einer weiteren, hier nicht gezeigten Ausgestaltung kann die Hintergrund schicht auch vollständig entfallen. In diesem Fall können vorteilhaft hoch- glänzende helle Substratkörper, beispielsweise aus gestrichenem und/ oder kalandriertem Papier, insbesondere mit erhöhtem Füllstoffanteil, oder aus Papier mit einem erhöhten Weißanteil, insbesondere einem erhöhten Titan dioxidanteil, eingesetzt werden. Kalandriertes Papier, insbesondere kalandriertes Papier mit einem erhöhten Anteil an Füllstoffen (z.B. T1O2), weist im Vergleich zu unkalandriertem Pa pier einen deutlich höheren Glanzwert auf. Beispielsweise liegt der Glanz wert von kalandriertem Baumwoll- Velinpapier im Durchschnitt bei etwa 9 liegen, gemessen gemäß DIN EN ISO 2813, DIN 54502, DIN EN ISO 8254-1, EN ISO 8254-2, während der Glanzwert von unkalandriertem Baumwoll-Ve- linpapier im Durchschnitt typischerweise bei etwa 3 liegt. Ein Hersteller für geeignete Glanzmessgeräte ist beispielsweise BYK Gardner (Gerätename: micro-gloss).
Ist das Sicherheitselement 100 in einen Datenträger wie etwa eine Banknote integriert, kann das Substrat 108 auch das Substrat des Wertdokuments selbst sein.
Auf der Hintergrundschicht 106 ist ein farbiges, beispielsweise goldfarbenes Linienraster 110 aus einer Vielzahl von im Wesentlichen richtungsgleich ver laufenden, ortsabhängig modulierten Drucklinien 112 aufgedruckt. Das Li nienraster 110 kann beispielsweise dem Linienraster 40 der Fig. 4 entspre chen. Auch mehrere Linienraster, die auch in einem Winkel zueinander an geordnet sein können, wie etwa die Linienraster der Fig. 7, sind möglich.
Die durch die Hintergrundschicht 106 und das Linienraster 110 gebildete Be schichtung 104 ist mit einer Prägestruktur 102 kombiniert, die aus einem zweidimensionalen quadratischen Raster von Prägeelementen 114 besteht, die im Ausführungsbeispiel durch gestauchte halbkugelförmige Erhebungen gebildet sind. Die Erhebungen 114 weisen beispielsweise einen Grundflä chendurchmesser dp von 250 pm und eine Höhe hp von 75 pm auf. Wie in Fig. 8 zu erkennen, ist die Raster weite des Prägeelementrasters etwas größer als der Grundflächendurchmesser der Prägeelemente. Die Raster weite des Prägeelementrasters und die mittleren Rasterweite des Linienrasters stim men im Wesentlichen überein und betragen beispielsweise 300 pm. Durch die übereinstimmenden Werte der Rasterweiten wirken die Beschich tung 104 und die Prägestruktur 102 so zusammen, dass einerseits jede Erhe bung 114 durch die reflektierende Wirkung der Hintergrundschicht 106 als kleiner Wölbspiegel wirkt, und dass andererseits im Wesentlichen auf jeder Erhebung 114 ein Liniensegment 116 einer Linie 112 aus dem Linienraster 110 liegt. Vereinzelt kann es aufgrund der Modulation der Linien 112 Vor kommen, dass auf einigen Erhebungen der Prägestruktur kein Linienseg ment zu liegen kommt. Durch die ortsabhängige Variation der Position der Liniensegmente 116 auf den Prägeelementen 114 kommen die Liniensegmente 116 auf Bereichen un terschiedlicher lokaler Steigung der Prägeelemente zu liegen. Wie im Quer schnitt der Fig. 9 erkennbar, ändert sich die Steigung der verspiegelten Erhe bungen 114 kontinuierlich vom linken zum rechten Rand, so dass durch eine geeignete Positionierung der Liniensegmente 116 relativ zum zugehörigen Prägeelement 114 jeweils das lokale Reflexionsverhalten einer darzustellen den gewölbten Fläche imitiert werden kann.
Das Sicherheitselement 100 kann daher mit einer optischen Anmutung aus- gebildet werden, die einem dreidimensionalen Objekt entspricht, dessen
Oberfläche durch die gewünschte gewölbte Fläche gegeben ist.
Bezugszeichenliste
10 Banknote
12 Sicherheitselement
14 Wertzahl
20 Sicherheitselement
22 Kleberschicht
24 Prägelackschicht
30 Reliefraster
32 Metallisierung
34 Rasterelemente
36 Mikrospiegel
40 Linienraster
42, 44 Drucklinien
46 Richtung der Drucklinien
48 Stelle großer Modulation
50 Moire-vergrößertes Abbild 60 dargestellte gewölbte Fläche
62, 62' einfallendes Licht
64, 64' reflektiertes Licht
70 dreidimensionales Bildmotiv 72 Schnittlinie
74 Höhenschnitt in x-Richtung 76 Schnittlinie
78 Höhenschnitt in y-Richtung
80 Sicherheitselement
82 zweidimensionales Reliefraster 84 Rasterelemente
90, 92 Drucklinien 100 Sicherheitselement
102 Prägestruktur
104 Beschichtung
106 Hintergrundschicht
108 Substrat
110 Linienraster
112 Drucklinien
114 Prägeelemente in Form von Erhebungen 116 Liniensegmente

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Optisch variables Sicherheitselement zur Absicherung von Wertge- genständen, mit
einem Relief raster mit einer Vielzahl von rasterförmig angeordneten Reliefelementen und zumindest einem vertikal über oder unter dem Reliefraster angeord- neten Liniemaster mit einer Vielzahl im Wesentlichen richtungsgleich verlaufender, ortsabhängig modulierter Linienelemente, wobei das Reliefraster und das zumindest eine Liniemaster Zusammenwir ken, um für einen Betrachter durch die ortsabhängige Modulation der Linienelemente eine gegenüber der Fläche des Sicherheitselements vor- und/ oder zurückspringende Oberfläche in Form eines vorgege benen dreidimensionalen Bildmotivs zu erzeugen.
2. Optisch variables Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass
das Reliefraster ein ein- oder zweidimensionales Reliefraster aus einer Mehrzahl von Rasterelementen ist, welches in zumindest einer Raum richtung eine erste Rasterweite p unterhalb von 500 pm aufweist, und bei dem die Rasterelemente jeweils aus zumindest zwei, in unter schiedliche Richtungen gerichtet reflektierenden Reliefelementen ge bildet sind, wobei das zumindest eine Linienraster in der genannten Raumrich tung eine zweite Rasterweite q aufweist, wobei sich die zweite Raster weite q von der ersten Rasterweite p allenfalls geringfügig, insbeson dere um weniger als ein Fünftel unterscheidet, und/ oder die erste Rasterweite p und/ oder die zweite Rasterweite q ortsabhängig modu liert sind, und wobei der vertikale Abstand von Reliefraster und Linienraster weni ger als die halbe Rasterweite p, bevorzugt weniger als ein Fünftel der Rasterweite p, besonders bevorzugt weniger als ein Zehntel der Ras terweite p, insbesondere weniger als 15 pm beträgt.
3. Optisch variables Sicherheitselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reliefraster ein eindimensionales Raster aus einer Mehrzahl langgestreckter Rasterelemente ist, welches die genannte Raster weite p aufweist, und bei dem die Rasterelemente jeweils aus zumindest zwei linienartigen, in unterschiedliche Richtungen gerichtet reflektierenden Reliefelementen gebildet sind, vorzugsweise, dass die Rasterelemente jeweils aus einer Vielzahl linienartiger Mikrospiegel oder aus einer zylindrischen Fresnel-Spiegelstruktur gebildet sind.
4. Optisch variables Sicherheitselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reliefraster ein zweidimensionales Raster aus einer Mehrzahl von Rasterelementen ist, welches in einer ersten Raumrichtung die genannte Rasterweite p aufweist, und bei dem vorzugsweise die Rasterele mente jeweils aus zumindest zwei, bevorzugt zumindest drei, besonders be vorzugt zumindest vier, beispielsweise sechs, in unterschiedliche Richtungen gerichtet reflektierenden Reliefelementen gebildet sind, vorzugsweise, dass die Rasterelemente jeweils aus einer kreisförmigen oder elliptischen Anord nung einer Vielzahl identischer und/ oder verschiedener Mikrospiegel oder einer sphärischen oder elliptischen Fresnel-Spiegelstruktur gebildet sind.
5. Optisch variables Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Reliefelemente jedes Rasterelements so angeordnet und ausgebildet sind, dass das Rasterelement das Reflexionsverhalten einer konkaven oder konvexen Wölbung erzeugt.
6. Optisch variables Sicherheitselement nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Reliefelemente eine oder mehrere Reflexionsflächen aufweisen, wobei die reflektierenden Reliefele mente jedes Rasterelements so angeordnet und ausgebildet sind, dass die Steigungen der Reflexionsflächen nur in einer Raumrichtung eine konkave oder konvexe Wölbung nachbilden, während sie in der anderen Raumrich tung regellos bzw. zufällig orientiert sind.
7. Optisch variables Sicherheitselement nach wenigstens einem der An sprüche Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/ oder zweite Rasterweite dadurch ortsabhängig moduliert ist, dass die Positionen der Rasterelemente des Reliefrasters bzw. des Linienrasters durch eine Pha senfunktion f(c,g) gegeben sind, die von der Position (x,y) des Rasterele ments in dem Sicherheitselement abhängt und deren Funktionswert die Ab weichung der Position des Rasterelements von der Position eines Raster punkts in einem regelmäßigen Raster, normiert auf das Einheitsintervall [0,1], angibt, und wobei die Phasenfunktion f(c,g) ortsabhängig so variiert, dass bei Betrachtung die gegenüber der Fläche des Sicherheitselements vor- und/oder zurückspringende Oberfläche in Form des vorgegebenen dreidi mensionalen Bildmotivs entsteht.
8. Optisch variables Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement eine optisch variable Struktur mit einer Prägestruktur und einer Beschichtung enthält, wobei die Beschichtung ein aufgedrucktes Linienraster und vorteilhaft zu sätzlich eine hochreflektierende oder glänzende Hintergrundschicht umfasst, wobei das aufgedruckte Linienraster durch das genannte Li nienraster mit der Vielzahl im Wesentlichen richtungsgleich verlau- fender und ortsabhängig modulierter Linienelemente gebildet ist, die Prägestruktur ein zweidimensionales Raster erhabener oder ver tiefter Prägeelemente umfasst, wobei die Prägestruktur das genannte Reliefraster bildet und die Prägeelemente die genannten Reliefele- mente bilden, die Beschichtung und die Prägestruktur so kombiniert sind, dass im Wesentlichen auf jedem Prägeelement zumindest ein Liniensegment einer Linie des Linienrasters liegt, und zumindest einer der Parameter 'Position des Liniensegments auf dem Prägeelement', 'Orientierung des Liniensegments auf dem Prägeele ment' und 'Form des Liniensegments' über die Ausdehnung der op tisch variablen Struktur ortsabhängig variiert, so dass bei Betrachtung die gegenüber der Fläche des Sicherheitselements vor- und/ oder zu rückspringende Oberfläche in Form des vorgegebenen dreidimensio nalen Bildmotivs entsteht.
9. Optisch variables Sicherheitselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall des Vorliegens einer hochreflektierenden Hinter grundschicht diese durch eine metallisch glänzende Folie, insbesondere eine Silber-, Bronze-, Kupfer-, Gold- oder Metallicfolie, oder durch eine metallisch glänzende Druckschicht, insbesondere eine Silberdruckschicht gebildet ist, wobei vorzugsweise jedes Prägeelement durch die hochreflektierende Hin tergrundschicht als kleiner Hohl- oder Wölbspiegel wirkt.
10. Optisch variables Sicherheitselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein zu dem aufgedruckten Linienraster kontrastierender Hintergrund durch die Oberfläche des Substrats selbst gebildet ist, insbesondere durch kalandriertes Papier, gestrichenes Papier und/ oder verdichtetes Papier mit erhöhtem Füllstoffanteil.
11. Optisch variables Sicherheitselement nach wenigstens einem der An sprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägeelemente durch er habene oder vertiefte Rundstrukturen, insbesondere durch gestauchte halb kugelförmige Strukturen oder Kalotten mit kreisförmiger oder elliptischer Grundfläche gebildet sind.
12. Optisch variables Sicherheitselement nach wenigstens einem der An sprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Position eines Linien segments auf einem Prägeelement jeweils durch eine Phasenfunktion f(c,g) gegeben ist, die von der Position (x,y) des Prägeelements in der optisch vari ablen Struktur abhängt und deren Funktionswert die relative Position des Li niensegments auf dem Prägeelement senkrecht zur Längenausdehnung des Liniensegments, normiert auf das Einheitsintervall [0, 1], angibt, und wobei die Phasenfunktion f(c,g) ortsabhängig so variiert, dass bei Betrachtung die gegenüber der Fläche des Sicherheitselements vor- und/ oder zurücksprin gende Oberfläche in Form des vorgegebenen dreidimensionalen Bildmotivs entsteht.
13. Optisch variables Sicherheitselement nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr vertikal über oder unter dem Reliefraster angeordnete Linienraster vorgesehen sind, wobei die Linien unterschiedlicher Linienraster vorzugsweise mit unter schiedlichen Farben aufgebracht sind, insbesondere mit einer helleren, vor zugsweise lasierenden Farbe und einer dunkleren, vorzugsweise deckenden Farbe aufgebracht sind.
14. Optisch variables Sicherheitselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet die im Wesentlichen richtungsgleich verlaufenden Linienras ter jeweils eine durch die Linienrichtung definierte Vorzugsrichtung aufwei sen und die Vorzugsrichtungen der zwei oder mehr Linienraster einen Win kel von 0, 60°, 90°, 120° oder 240° miteinander einschließen.
15. Optisch variables Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Linienbreite der Li nienelemente entlang der Längsausdehnung der Linienelemente verändert, sich insbesondere vergrößert, verkleinert oder ein- oder zweiseitig moduliert ist.
16. Optisch variables Sicherheitselement nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Reliefraster und das Linienraster Zusammenwirken, um durch die ortsabhängige Modulation der Linienelemente bei Änderung des Betrachtungswinkels einen Helligkeits wechsel oder Farbwechsel des dreidimensionalen Bildmotivs zu erzeugen.
17. Optisch variables Sicherheitselement nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Reliefraster und das Li nienraster Zusammenwirken, um durch die ortsabhängige Modulation der Linienelemente bei Änderung des Betrachtungswinkels eine scheinbare Be wegung von Teilbereichen des dreidimensionalen Bildmotivs oder eine Än derung des perspektivischen Aussehens des dreidimensionalen Bildmotivs zu erzeugen.
18. Optisch variables Sicherheitselement nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Reliefraster einen ersten und einen zweiten Teilbereich auf weist, wobei die beiden Teilbereiche op tisch jeweils als vor- und/ oder zurückspringend wahrnehmbar sind und je der der beiden Teilbereiche einen haptisch erfassbaren Eindruck vermittelt, wobei der optisch wahrnehmbare und der haptisch erfassbare Eindruck des ersten Teilbereiches übereinstimmen, und der optisch wahrnehmbare und der haptisch erfassbare Eindruck des zweiten Teilbereiches nicht überein stimmen.
19. Datenträger oder Gegenstand, insbesondere Markenartikel, Verpa ckung oder Umverpackung eines Markenartikels, mit einem Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18.
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