EP2225107B1

EP2225107B1 - Sicherheitselement und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: EP2225107B1
Application number: EP08863457A
Authority: EP
Inventors: Manfred Heim
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2028-12-17
Also published as: WO2009080264A1; DE102007061838A1; WO2009080264A8; ATE516967T1; EP2225107A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sicherheitselements sowie ein Sicherheitspapier und einen Datenträger mit einem solchen Sicherheitselement.
Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit des Datenträgers gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Derartige Sicherheitselemente können beispielsweise in Form eines in eine Banknote eingebetteten Sicherheitsfadens, einer Abdeckfolie für eine Banknote mit Loch, eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens, eines selbsttragenden Transferelements oder auch in Form eines direkt auf ein Wertdokument aufgebrachten Merkmalsbereichs ausgebildet sein. WO 2005/029135 zeigt ein solches Sicherheitselement.
Eine besondere Rolle bei der Echtheitsabsicherung spielen Sicherheitselemente, die betrachtungswinkelabhängige visuelle Effekte zeigen, da diese selbst mit modernsten Kopiergeräten nicht reproduziert werden können. Die Sicherheitselemente werden dazu mit optisch variablen Elementen ausgestattet, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln und beispielsweise je nach Betrachtungswinkel einen anderen Farb- oder Helligkeitseindruck und/oder ein anderes graphisches Motiv zeigen.
In diesem Zusammenhang ist bekannt, Sicherheitselemente mit mehrschichtigen Dünnschichtelementen einzusetzen, deren Farbeindruck sich für den Betrachter mit dem Betrachtungswinkel ändert und beim Kippen des Sicherheitsmerkmals beispielsweise von Grün nach Blau, von Blau nach Magenta oder von Magenta nach Grün wechselt. Das Auftreten derartiger Farbänderungen beim Verkippen eines Sicherheitselements wird im Folgenden als Farbkippeffekt bezeichnet.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art weiter zu verbessern und insbesondere ein Sicherheitselement mit einem attraktiven visuellen Erscheinungsbild und hoher Fälschungssicherheit zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch das Sicherheitselement mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sicherheitselements, ein Sicherheitspapier und ein Datenträger sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung enthält ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art

eine metallisierte Mikroreliefstruktur mit Strukturelementen einer Abmessung unterhalb von 30 µm,
eine semitransparente Farbschicht, die in ersten Bereichen über der Mikroreliefstruktur angeordnet ist, und
eine transparente Phasenverzögerungsschicht, die in zweiten Bereichen über der Mikroreliefstruktur angeordnet ist, und die für Licht aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich eine phasenschiebende Schicht bildet.

Die Mikroreliefstruktur des Sicherheitselements kann insbesondere eine diffraktive Struktur darstellen, wie etwa ein Hologramm, ein holographisches Gitterbild oder eine hologrammähnliche Beugungsstruktur, oder auch eine achromatische Struktur, wie etwa eine Mattstruktur mit einem nichtfarbigen, typischerweise silbrig matten Erscheinungsbild, eine Mikrospiegelanordnung, ein Blazegitter mit einem sägezahnartigen Furchenprofil oder eine Fresnellinsen-Anordnung. Die Abmessungen der Strukturelemente der diffraktiven Mikroreliefstrukturen liegen meist in der Größenordnung der Lichtwellenlänge, also in der Regel zwischen 300 nm und 1 µm. Manche Mikroreliefstrukturen weisen auch kleinere Strukturelemente auf, wie etwa Subwellenlängengitter oder Mottenaugenstrukturen, deren Strukturelemente auch kleiner als 100 nm sein können.
Die Strukturelemente achromatischer Mikroreliefstruktur sind teilweise auch größer als 1 µm, die Abmessungen von Mikrospiegeln oder Blazegitterlinien reichen etwa bis zu einer Höhe von etwa 15 µm und einer lateralen Ausdehnung von etwa 30 µm. Reliefstrukturen mit Strukturelementen einer Abmessung unterhalb von 30 µm und insbesondere Reliefstrukturen mit Strukturelementen in der Größenordnung der Lichtwellenlänge oder darunter werden im Rahmen dieser Beschreibung als Mikroreliefstrukturen bezeichnet.
Eine derartige Mikroreliefstruktur wird nun im Rahmen der Erfindung zunächst mit einer bereichsweise aufgebrachten semitransparenten Farbschicht kombiniert, um zusammen mit dieser ein offenes, also ohne Hilfsmittel erkennbares Sicherheitsmerkmal zu bilden. Zusätzlich enthält das erfindungsgemäße Sicherheitselement ein verstecktes Sicherheitsmerkmal, das nur mit Hilfsmitteln erkennbar ist und das durch die in zweiten Bereichen angeordnete transparente Phasenverzögerungsschicht gebildet ist. Phasenverzögernde Schichten, die im Rahmen dieser Beschreibung teilweise auch phasenschiebende Schichten genannt werden, sind optisch aktive Schichten, die auf die Phase einer transmittierten Lichtwelle wirken. Die Teilstrahlen einer einfallenden polarisierten Lichtwelle erhalten dabei aufgrund unterschiedlicher Brechzahlen einen Gangunterschied und somit eine Phasendifferenz. Beträgt die Phasendifferenz der beiden Teilstrahlen gerade eine halbe oder viertel Wellenlänge so erhält man sogenannte λ/2- oder λ/4-Schichten.
Bevorzugt entspricht die Phasenverzögerung der Phasenverzögerungsschicht in der Erfindung einem Gangunterschied zwischen etwa λ/6 und etwa λ/2, besonderes bevorzugt zwischen etwa λ/4 und etwa λ/2. Der Gangunterschied wird dabei modulo λ, also im Bereich zwischen 0 und λ angegeben, da eine Schicht mit einem Gangunterschied beispielsweise von 5/4*λ oder 9/4*λ dieselbe Phasenverzögerung bewirkt wie eine λ/4-Schicht. Bevorzugt ist im Rahmen der Erfindung weiter, dass die phasenschiebende Schicht aus nematischem flüssigkristallinem Material gebildet ist und/ oder dass die Phasenverzögerungsschicht in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung vorliegt.
Die semi-transparente Farbschicht weist mehrere Teilbereiche mit unterschiedlichem Farbeindruck auf. Die verschiedenfarbigen Farbschichtbereiche können beispielsweise Landesfarben, Firmenfarben, auffällige bzw. charakteristische Farbkombinationen oder auch die Farben von Objekten darstellen, die durch die Form der Teilbereiche nachgebildet werden.
Die semitransparente Farbschicht bzw. deren verschiedenfarbige Teilbereiche liegen dabei in Form von Zeichen, Mustern oder Codierungen vor. Darunter fallen auch Gestaltungen, bei denen die Farbschicht oder deren Teilbereiche Aussparungen in Form von Zeichen, Mustern oder Codierungen aufweist.
Die semitransparente Farbschicht weist im sichtbaren Spektralbereich eine Lichtdurchlässigkeit zwischen 30 % und 95 %, besonders bevorzugt zwischen 60 % und 95 % und ganz besonderes bevorzugt zwischen 80 % und 95 % auf.
Die semitransparente Farbschicht kann auf verschiedene Weise aufgebracht werden, mit Vorteil ist sie aufgedruckt, beispielsweise im Siebdruck-, Tiefdruck-, Flexodruck- oder einem anderen geeigneten Druckverfahren. Die semitransparente Farbschicht kann direkt auf die Mikroreliefstruktur aufgedruckt sein, es können jedoch zwischen Farbschicht und Mikroreliefstruktur auch Zwischenschichten vorgesehen sein, wie beispielsweise die Schichten des weiter unten erwähnten Dünnschichtelements oder transparente Zwischenschichten, die beispielsweise als Schutzschicht oder Kleberschicht wirken. Auch zwischen Farbschicht und Phasenverzögerungsschicht können derartige transparente Zwischenschichten vorgesehen sein.
Die semitransparente Farbschicht ist so gewählt, dass sie den Polarisationszustand hindurchtretenden Lichts aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich im Wesentlichen erhält. Auf diese Weise können die von der Phasenverzögerungsschicht gebildeten Muster, Zeichen oder Codierungen sowohl in den von der Farbschicht überdeckten Bereichen als auch den nicht überdeckten Bereichen gleichermaßen sichtbar gemacht werden, wie weiter unten genauer erläutert.
Die Metallisierung der Mikroreliefstruktur ist vorzugsweise durch eine opake oder durch eine semitransparente Metallschicht, insbesondere aus Aluminium, gebildet. Als Metallisierung kann auch eine zumindest bereichsweise magnetische Schicht verwendet werden, so dass ein weiteres Echtheitsmerkmal integriert werden kann, ohne eine zusätzliche Schicht im Schichtaufbau zu erfordern.
Die Metallisierung der Mikroreliefstruktur kann vorteilhaft Aussparungen in Form von Mustern, Zeichen oder Codierungen aufweisen, die transparente oder semitransparente Bereiche in dem Sicherheitselement bilden. In den transparenten oder semitransparenten Aussparungsbereichen bietet sich dem Betrachter ein auffälliger Kontrast zu den umgebenden Farb- und Reliefstruktureffekten. Insbesondere können die Muster, Zeichen oder Codierungen im Durchlicht hell aufleuchten, wenn das Sicherheitselement auf einen transparenten oder transluzenten Träger aufgebracht ist. Die Aussparungen in der Metallisierung können auch rasterartig, vorzugsweise mit einem geringen Flächenanteil von 40 % oder weniger, angelegt sein, so dass sie im Auflicht praktisch nicht auffallen und nur im Durchlicht in Erscheinung treten.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Sicherheitselement zusätzlich ein Dünnschichtelement mit Farbkippeffekt auf, über dem die semitransparente Farbschicht angeordnet ist, wobei der Farbeindruck des Dünnschichtelements und der Farbeindruck zumindest eines Teilbereichs der semitransparenten Farbschicht bei Betrachtung unter vorbestimmten Betrachtungsbedingungen aneinander angepasst sind.
Das Dünnschichtelement weist in einer vorteilhaften Erfindungsvariante eine durch die Metallisierung der Mikroreliefstruktur gebildete Reflexionsschicht, eine Absorberschicht und eine zwischen der Reflexionsschicht und der Absorberschicht angeordnete dielektrische Abstandsschicht auf. Der Farbkippeffekt beruht bei solchen Dünnschichtelementen auf betrachtungswinkelabhängigen Interferenzeffekten durch Interferenz der an den verschiedenen Teilschichten des Elements reflektierten Lichtstrahlen. Der Wegunterschied des an den verschiedenen Schichten reflektierten Lichts hängt einerseits von der optischen Dicke der dielektrischen Abstandsschicht ab, die den Abstand zwischen Absorberschicht und Reflexionsschicht festlegt, und variiert andererseits mit dem jeweiligen Betrachtungswinkel.
Da der Wegunterschied in der Größenordnung der Wellenlänge des sichtbaren Lichts liegt, ergibt sich aufgrund von Auslöschung und Verstärkung bestimmter Wellenlängen ein winkelabhängiger Farbeindruck für den Betrachter. Durch eine geeignete Wahl von Material und Dicke der dielektrischen Abstandsschicht können eine Vielzahl unterschiedlicher Farbkippeffekte gestaltet werden, beispielsweise Kippeffekte, bei denen sich der Farbeindruck mit dem Betrachtungswinkel von Grün nach Blau, von Blau nach Magenta oder von Magenta nach Grün ändert.
Einzelheiten zum Aufbau derartiger Dünnschichtelemente und zu den für die Reflexionsschicht, die dielektrische Abstandsschicht und die Absorberschicht einsetzbaren Materialien und Schichtdicken können der Druckschrift WO 01/03945 entnommen werden .
In einer bevorzugten Ausgestaltung enthält das Dünnschichtelement eine Absorberschicht mit Aussparungen, in deren Bereich kein Farbkippeffekt erkennbar ist, wobei die semitransparente Farbschicht im Bereich der Aussparungen der Absorberschicht über dem Dünnschichtelement angeordnet ist.
Durch diese Maßnahmen entstehen verschiedene Farbbereiche, die sich beim Kippen des Sicherheitselements unterschiedlich verhalten: In den nicht von der semitransparenten Farbschicht überdeckten, farbkippenden Bereichen verändert sich der Farbeindruck der Mikroreliefstruktur für den Betrachter beim Kippen des Sicherheitselements, während die ausgesparten und überdeckten Bereiche beim Kippen farbkonstant bleiben. Eine derartige Kombination farbkonstanter und farbvariabler Reliefstruktur-Bereiche wirkt optisch attraktiv und ist für den Benutzer selbsterklärend, da die farbkonstanten Bereiche gleichzeitig einen visuell ruhenden Pol und einen Vergleichspunkt für die farbvariablen Bereiche bei der Echtheitsprüfung bilden.
Werden verschiedenfarbige Farbschichtbereiche eingesetzt, so können durch die Farbänderung beim Kippen und die damit verbundene Änderung der visuellen Zuordnung verschiedene Designelemente des Sicherheitselements beim Kippen hervortreten und/ oder verschwinden, wie weiter unten genauer erläutert.
Bevorzugt ist das Sicherheitselement ein Sicherheitsfaden, ein Sicherheitsband, ein Sicherheitsstreifen, ein Patch oder ein Etikett zum Aufbringen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen.
Es versteht sich, dass das Sicherheitselement auch weitere Schichten, wie etwa Schutzschichten oder zusätzliche Effektschichten mit anderen Sicherheitsmerkmalen, aufweisen kann.
Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements der beschriebenen Art gemäss Anspruch 10.
Die semitransparente Farbschicht wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Vorteil aufgedruckt, insbesondere im Siebdruck-, Tiefdruck-, oder Flexodruckverfahren. Auch die Phasenverzögerungsschicht kann mit Vorteil über die Mikroreliefstruktur und gegebenenfalls die zuvor aufgebrachte Farbschicht oder weitere Zwischenschichten gedruckt werden. Alternativ kann die Phasenverzögerungsschicht auf eine separate Trägerfolie aufgebracht und auf die Mikroreliefstruktur mit der aufgebrachten Farbschicht transferiert werden.
Die Erfindung umfasst ferner ein Sicherheitspapier mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art sowie einen Datenträger, der mit einem solchen Sicherheitselement ausgestattet ist. Bei dem Datenträger kann es sich insbesondere um eine Banknote, ein Wertdokument, einen Pass, eine Urkunde oder eine Ausweiskarte handeln. Die beschriebenen Sicherheitselemente, Sicherheitspapiere oder Datenträger können insbesondere zur Absicherung von Gegenständen beliebiger Art eingesetzt werden.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.
Es zeigen:

Fig.1: eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem einge- betteten Sicherheitsfaden und einem aufgeklebten Transferele- ment,
Fig. 2: einen Querschnitt durch ein Sicherheitselement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 3: schematisch den visuellen Eindruck eines erfindungsgemäßen Sicherheitsfadens (a) bei Betrachtung ohne Hilfsmittel und (b) bei Betrachtung mit einem aufgelegten Zirkularpolarisator,
Fig. 4: ein Sicherheitselement nach einem anderen Ausführungsbei- spiel der Erfindung, bei dem die Phasenverzögerungsschicht unterhalb der semitransparenten Farbschicht angeordnet ist,
Fig. 5: ein Sicherheitselement nach einem weiteren Ausführungsbei- spiel der Erfindung, bei dem die Phasenverzögerungsschicht und die semitransparente Farbschicht auf eine gemeinsame Schicht aufgebracht sind, und
Fig. 6: ein Farbkipp-Hologramm nach einem weiteren Ausführungs- beispiel der Erfindung, bei dem die beschriebenen Effekte mit einem farbkippenden Dünnschichtelement kombiniert sind.

Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten erläutert. Fig.1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die mit zwei Sicherheitselementen 12 und 16 nach Ausführungsbeispielen der Erfindung versehen ist. Das erste Sicherheitselement stellt dabei einen Sicherheitsfaden 12 dar, der an bestimmten Fensterbereichen 14 an der Oberfläche der Banknote 10 hervortritt, während er in den dazwischen liegenden Bereichen im Inneren der Banknote 10 eingebettet ist. Das zweite Sicherheitselement 16 ist durch ein aufgeklebtes Transferelement beliebiger Form gebildet. In anderen Ausgestaltungen kann das Sicherheitselement 16 auch in Form einer Abdeckfolie ausgebildet sein, die in oder über einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung der Banknote angeordnet ist.
Der Aufbau eines erfindungsgemäßen Sicherheitsfadens 12 wird nun mit Bezug auf die Figuren 2 und 3 näher erläutert, wobei Fig. 2 einen Querschnitt durch den Sicherheitsfaden darstellt und Fig. 3 in (a) bzw. (b) schematisch den visuellen Eindruck des Sicherheitsfadens bei Betrachtung ohne Hilfsmittel bzw. bei Betrachtung mit einem aufgelegten Zirkularpolarisator zeigt.
Mit Bezug auf Fig. 2 enthält der Sicherheitsfaden 12 eine Trägerfolie 20 und eine auf die Trägerfolie 20 aufgebrachte, geprägte und gehärtete UV-Lackschicht 22. Die Prägestrukturen der Lackschicht 22 bilden eine diffraktive Mikroreliefstruktur in Gestalt eines Hologramms. In anderen Gestaltungen können die Prägestrukturen auch ein holographisches Gitterbild, eine hologrammähnliche Beugungsstruktur oder auch eine achromatische Mikrostruktur mit einem nichtfarbigen, beispielsweise silbrig matten Erscheinungsbild darstellen.
Für die Beeinflussung des einfallenden Lichts liegen die Abmessungen der Strukturelemente der diffraktiven Mikroreliefstrukturen in der Größenordnung der Lichtwellenlänge, weisen also typischerweise Abmessungen zwischen etwa 300 nm und etwa 1 µm auf. Wie oben bereits erläutert, können erfindungsgemäße Mikroreliefstrukturen auch kleinere Strukturelemente mit Abmessungen bis herab zu 100 nm oder weniger aufweisen. Insbesondere die Strukturelemente achromatischer Mikroreliefstrukturen können auch größer als 1 µm sein. So weisen achromatisch reflektierende Mikrospiegel oder Blazegitterlinien typischerweise eine Höhe von etwa 10 µm und eine laterale Ausdehnung von etwa 20 µm auf.
Auf die Reliefstruktur der Lackschicht 22 ist als Reflexionsschicht 24 eine opake Aluminiumschicht aufgebracht. In bevorzugten Ausgestaltungen weist die Reflexionsschicht 24 Aussparungen 26 in Form von Mustern, Zeichen oder Codierungen auf, die transparente oder transluzente Bereiche in dem Sicherheitsfaden bilden.
Auf die metallisierte Mikroreliefstruktur ist in ersten Bereichen 30 eine semi-transparente Farbschicht 34 aufgedruckt, die mehrere Teilbereiche 34-1, 34-2, 34-3 mit unterschiedlichem Farbeindruck aufweist. Bei der Verwendung des Sicherheitsfadens 12 in Banknoten können die Farben der Teilbereiche 34-1 bis 34-3 beispielsweise die Landesfarben des ausgebenden Staates darstellen. Bei anderen Einsatzgebieten kommen auch Firmenfarben, auffällige oder charakteristische Farbkombinationen oder, insbesondere bei der Anordnung der Teilbereiche in Form eines Musters, die Farben eines von dem Muster dargestellten Objekts infrage. In den Bereichen 32 außerhalb der ersten Bereiche 30 liegt die Mikroreliefstruktur ohne aufgedruckte Farbschicht vor.
Der Farbeindruck des Sicherheitsfadens 12 in Aufsicht ist in Fig. 3(a) schematisch gezeigt, wobei das von der Mikroreliefstruktur erzeugte holographische Bild der Übersichtlichkeit halber selbst nicht dargestellt ist. Die sich periodisch wiederholenden, von der Farbschicht 34 überdeckten Bereiche 30 zeigen im Ausführungsbeispiel eine mehrfarbige Flaggendarstellung, die aus den drei verschiedenfarbigen Farbschicht-Teilbereichen 34-1, 34-2, 34-3 zusammengesetzt ist. Zwischen den Farbschicht-Bereichen 30 erscheint der Sicherheitsfaden 12 mit dem metallischen Glanz der Reflexionsschicht 24. In den Bereichen der Aussparungen 26 ist der Sicherheitsfaden durchscheinend, so dass sich dort zusätzlich im Durchlicht eine auffällige Kontrastwirkung ergibt.
Neben dem durch die Mikroreliefstruktur und die Farbschicht 34 gebildeten offenen Sicherheitsmerkmal enthält der Sicherheitsfaden 12 auch ein verstecktes Sicherheitsmerkmal, das durch eine transparente Phasenverzögerungsschicht 36 gebildet ist, die in Form eines Musters in zweiten Bereichen 38 über der Mikroreliefstruktur angeordnet ist.
Die Phasenverzögerungsschicht 36 besteht aus einem doppelbrechenden Material, beispielsweise aus nematischem flüssigkristallinem Material. Die Schichtdicke der Phasenverzögerungsschicht 36 ist typischerweise so gewählt, dass ihre Phasenverzögerung einem Gangunterschied zwischen etwa λ/6 und etwa λ/2, vorzugsweise etwa λ/4 entspricht, wobei λ eine Wellenlänge aus dem sichtbaren Spektralbereich darstellt.
Bei Betrachtung des Sicherheitsfadens 12 mit gewöhnlichem unpolarisiertem Licht und ohne Hilfsmittel sind die zweiten Bereiche 38 mit der Phasenverzögerungsschicht 36 praktisch nicht zu erkennen, da die Phasenverzögerung der Schicht 36 auf alle Polarisationsrichtungen des einfallenden Lichts gleichermaßen wirkt und ihre Lichtabsorption vernachlässigbar gering ist.
Wird der Sicherheitsfaden 12 dagegen mit einem aufgelegten Zirkularpolarisator 40 betrachtet, wie in Fig. 3(b) gezeigt, so treten starke Kontrastunterschiede zwischen den Bereichen 38, 39 mit und ohne Phasenverzögerungsschicht 36 hervor. Das Vorhandensein und die Form des von den Bereichen 38 gebildeten Musters kann so zur zusätzlichen Echtheitsprüfung, beispielsweise am Point of Sale oder in Banken, eingesetzt werden.
Die Funktionsweise des versteckten Sicherheitsmerkmals wird nun am Beispiel einer λ/4-Phasenverzögerungsschicht 36 und eines aufgelegten Zirkularpolarisators 40, der nur rechtszirkular polarisiertes Licht transmittiert, näher erläutert. Bei diesen Bedingungen wird von einfallendem unpolarisiertem Licht nur der rechtszirkular polarisierte Anteil von dem Zirkularpolarisator 40 durchgelassen. In den Teilbereichen 39 des Sicherheitsfadens ohne Phasenverzögerungsschicht 36 wird das rechtszirkular polarisierte Licht von der metallischen Reflektorschicht 24 des Dünnschichtelementes 22 mit umgekehrter Polarisationsrichtung, also als linkszirkular polarisiertes Licht, reflektiert. Das reflektierte linkszirkular polarisierte Licht wird vom Zirkularpolarisator 40 gesperrt, so dass die Teilbereiche 39 für den Betrachter dunkel erscheinen.
In den Teilbereichen 38 mit Phasenverzögerungsschicht wird das rechtszirkular polarisierte Licht dagegen durch die Phasenverzögerungsschicht 36 vor der Reflexion an der Reflektorschicht 24 in linear polarisiertes Licht gewandelt. Das unverändert linear polarisierte, reflektierte Licht durchläuft die Phasenverzögerungsschicht 36 erneut und wird dabei in rechtszirkular polarisiertes Licht gewandelt, das den Zirkularpolarisator 40 bei den gewählten Voraussetzungen ohne Weiteres passieren kann. In den Teilbereichen 38 erscheint das Muster 30, 32 des offenen Sicherheitsmerkmals für den Betrachter daher im Wesentlichen unverändert hell.
Beim Auflegen eines geeignet orientierten Linearpolarisators anstelle eines Zirkularpolarisators ergeben sich die umgekehrten Kontrastverhältnisse, wie sich einer analogen Betrachtung der Polarisation des einfallenden und reflektierten Lichts ergibt.
Von besonderer Bedeutung für die Kombinierbarkeit der beiden Sicherheitsmerkmale ist die Tatsache, dass die semitransparente Farbschicht 34 den Polarisationszustand des durchtretenden Lichts weitgehend erhält. Dadurch ist sichergestellt, dass das von der Phasenverzögerungsschicht 36 gebildete Muster in den überdeckten und nicht überdeckten Bereichen 30, 32 gleichermaßen sichtbar gemacht werden kann.
Für die Herstellung des Sicherheitsfadens 12 der Fig. 2 können beispielsweise die Mikroreliefstruktur und die semitransparente Farbschicht 34 auf eine erste Trägerfolie aufgebracht werden und die Phasenverzögerungsschicht 36 in Form des gewünschten Musters auf eine zweite Trägerfolie aufgebracht werden. Die zweite Trägerfolie wird dann zusammen mit der Phasenverzögerungsschicht 36 mittels Kaschierkleber 42 auf die Mikroreliefstruktur mit der semitransparenten Farbschicht 34 transferiert und die zweite Trägerfolie anschließend abgezogen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Anders als bei der Gestaltung der Fig. 2 liegt die Phasenverzögerungsschicht 36 bei diesem Ausführungsbeispiel unterhalb der semitransparenten Farbschicht 34. Die mit Bezugszeichen 44 bezeichnete Schicht stellt eine transparente Schicht, beispielsweise eine Kleberschicht, eine Schutzlackschicht, einen Primer oder dergleichen, dar. Daneben ist auch die semitransparente Farbschicht 34 mit einer Schutzlackschicht 46 bedeckt. Da die semitransparente Farbschicht 34 den Polarisationszustand des hindurchtretenden Lichts weitgehend erhält, entspricht die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels der Fig. 4 der bereits bei Fig. 2 beschriebenen Wirkungsweise. Selbstverständlich können transparente Zwischenschichten, wie die Schichten 44 oder 46, auch bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 vorgesehen sein.
Bei der in Fig. 5 gezeigten alternativen Gestaltung wird auf die Mikroreliefstruktur zunächst eine transparente Lackschicht 48 aufgebracht und auf dieser werden dann die Phasenverzögerungsschicht 36 und die semitransparente Farbschicht 34 aufgedruckt. Die relative Anordnung der Farbschichtbereiche 34-1 bis 34-3 und der Bereiche 38 mit der Phasenverzögerungsschicht 36 auf der Lackschicht 48 sind dabei beliebig.
Fig. 6 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Farbkipp-Hologramm, bei dem die vorstehend beschriebenen Effekte mit einem optisch variablen Dünnschichtelement kombiniert sind. Das Sicherheitselement 50 der Fig. 6 enthält neben den bereits in Zusammenhang mit den Figuren 2 bis 5 beschriebenen Elementen ein Dünnschichtelement 58 mit Farbkippeffekt, das auf die geprägte und gehärtete UV-Lackschicht 22 aufgebracht ist.
Das Dünnschichtelement 58 umfasst eine durch eine opake Aluminiumschicht gebildete Reflexionsschicht 52, eine auf die Reflexionsschicht aufgedampfte dielektrische SiO₂-Abstandsschi 54 und eine teiltransparente Absorberschicht 56 aus Chrom. Wie weiter oben erläutert, beruht der Farbkippeffekt eines solchen Dünnschichtelements 58 auf Interferenzen der von den Teilschichten 52, 54, 56 reflektierten Lichtstrahlen. Die Reflexionsschicht 52 des Dünnschichtelements 58 bildet dabei gleichzeitig die Metallisierung der Mikroreliefstruktur.
Die Absorberschicht 56 des Dünnschichtelements weist im Ausführungsbeispiel Aussparungen 60 auf, in deren Bereich das Dünnschichtelement 58 wegen des Fehlens von Interferenzen keinen Farbkippeffekt aufweist. In den ausgesparten Bereichen 60 der Absorberschicht 56 sind jeweils Teilbereiche 34-1 bzw. 34-2 einer semitransparenten Farbschicht 34 aufgebracht. In der idealisierten Darstellung der Fig. 6 enden die Farbschichtbereiche 34-1 und 34-2 passergenau mit den Aussparungen 60 der Absorberschicht. In der Praxis können die Farbschichtbereiche selbstverständlich den Absorber etwas überlappen oder der nicht ausgesparte Absorberbereich kann etwas in die Farbschichtbereiche 34 hineinragen.
Das Dünnschichtelement 58 und die Farbschichtbereiche 34-1 bzw. 34-2 sind nun so aufeinander abgestimmt, dass sie bei bestimmten Betrachtungswinkeln jeweils im Wesentlichen denselben Farbeindruck hervorrufen.
Beispielsweise ändert sich der Farbeindruck des Dünnschichtelements 58 beim Kippen des Sicherheitselements 50 von Magenta bei senkrechter Betrachtung zu Grün bei schräger Betrachtung. Darauf abgestimmt, wird die semitransparente Farbschicht 34 so gewählt, dass sie im Farbschichtbereich 34-1 einen magentafarbenen Farbeindruck vermittelt und im Farbschichtbereich 34-2 einen grünen Farbeindruck. Anders als bei dem Dünnschichtelement 58 ändert sich der Farbeindruck der Farbschichtbereiche 34-1 und 34-2 beim Kippen des Sicherheitselements 50 praktisch nicht.
Bei der genannten Auslegung des Sicherheitselements 50 vermitteln bei senkrechter Betrachtung diejenigen Bereiche 62, in denen das Dünnschichtelement 58 ohne aufgebrachte Farbschicht und ohne Aussparungen in der Absorberschicht vorliegt, und diejenigen Bereiche 64, in denen in den Aussparungen 60 eine magentafarbene Farbschicht 34-1 vorliegt, beide einen sehr ähnlichen oder sogar gleichen magentafarbenen Farbeindruck. Davon hebt sich der grüne Farbeindruck der Bereiche 66, in denen in den Aussparungen 60 eine grüne Farbschicht 34-2 vorliegt, deutlich ab.
Kippt der Betrachter nun das Sicherheitselements 50, so ändert sich der Farbeindruck des Dünnschichtelements 58 mit zunehmendem Kippwinkel von Magenta zu Grün, während der Farbeindruck in den mit der Farbschicht 34 bedeckten Teilbereichen 34-1 und 34-2 jeweils unverändert bleibt. Bei einem bestimmten, schrägen Betrachtungswinkel vermitteln dann diejenigen Bereiche 62, in denen das Dünnschichtelement 58 ohne aufgebrachte Farbschicht und ohne Aussparungen vorliegt, und diejenigen Bereiche 66, in denen in den Aussparungen 60 eine grüne Farbschicht 34-2 vorliegt, beide einen sehr ähnlichen oder sogar gleichen grünen Farbeindruck. Davon hebt sich aus dieser Betrachtungsrichtung der magentafarbene Farbeindruck der Bereiche 64 deutlich ab.
Insgesamt treten die bei senkrechter Betrachtung deutlich hervortretenden Bereiche 66 beim Kippen des Sicherheitselements visuell in den Hintergrund, während die ursprünglich mit ihrer Umgebung farbgleichen und damit unauffälligen Bereiche 64 beim Kippen visuell in den Vordergrund treten. Die Bereiche 64, 66 können dabei insbesondere Muster, Zeichen oder Codierungen bilden, die auf diese Weise beim Kippen des Sicherheitselements visuell erscheinen bzw. verschwinden.
Die Farbschichtbereiche können auch in nicht ausgesparten Bereichen der Absorberschicht 56 des Dünnschichtelements 58 vorliegen. Anders als bei den vollständig farbkonstanten Bereichen 34-1, 34-2 der Fig. 6 variiert der Farbeindruck solcher Bereiche beim Kippen des Sicherheitselements in gewissen Umfang, da die sich verändernde Kippfarbe des Dünnschichtelements dann durch die semitransparente Farbschicht etwas hindurchscheint. Das Ausmaß der Farbveränderung kann dabei über den Grad der Lichtdurchlässigkeit der semitransparenten Farbschicht bestimmt werden. Insbesondere bei kleinen Strukturen und im Vergleich zu den angrenzenden, stark farbkippenden Bereichen ist eine etwas geringere Farbkonstanz für den Betrachter praktisch nicht wahrnehmbar.
Die angesprochenen Aussparungen in den Reflexionsschichten können auch rasterartig, vorzugsweise mit einem geringen Flächenanteil von 40 % oder weniger, angelegt sein. Die Aussparungen der Reflexionsschichten fallen dann im Auflicht praktisch nicht auf, sondern treten nur im Durchlicht in Erscheinung.

Claims

Sicherheitselement (12) zur Absicherung von Wertgegenständen mit
- einer metallisierten Mikroreliefstruktur mit Strukturelementen einer Abmessung unterhalb von 30 µm,

- einer semitransparenten Farbschicht (34), die in ersten Bereichen (30) über der Mikroreliefstruktur angeordnet ist und mehrere Teilbereiche (34-1, 34,-2) mit unterschiedlichem Farbeindruck aufweist,

- einer transparenten Phasenverzögerungsschicht (36), die in zweiten Bereichen (38) über der Mikroreliefstruktur angeordnet ist, und die für Licht aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich eine phasenschiebende Schicht bildet und die in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung vorliegt,

- wobei die semitransparente Farbschicht (34) im sichtbaren Spektralbereich eine Lichtdurchlässigkeit zwischen 30% und 95% aufweist und den Polarisationszustand hindurchtretenden Lichts aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich im Wesentlichen erhält.
Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die semitransparente Farbschicht im sichtbaren Spektralbereich eine Lichtdurchlässigkeit zwischen 60% und 95%, und bevorzugt zwischen 80% und 95% aufweist.
Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die semitransparente Farbschicht oder deren verschiedenfarbige Teilbereiche in Form von Zeichen, Mustern oder Codierungen vorliegt.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroreliefstruktur eine diffraktive Struktur, wie etwa ein Hologramm, ein holographisches Gitterbild oder eine hologrammähnliche Beugungsstruktur darstellt, oder eine achromatische Struktur, wie etwa eine Mattstruktur, eine Mikrospiegelanordnung, ein Blazegitter mit einem sägezahnartigen Furchenprofil oder eine Fresnellinsen-Anordnung darstellt.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung der Mikroreliefstruktur durch eine opake oder eine semitransparente Metallschicht gebildet ist, vorzugsweise durch eine opake oder eine semitransparente Aluminiumschicht.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung der Mikroreliefstruktur Aussparungen in Form von Mustern, Zeichen oder Codierungen aufweist, die transparente oder transluzente Bereiche in dem Sicherheitselement bilden.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement weiter ein Dünnschichtelement mit Farbkippeffekt aufweist, über dem die semitransparente Farbschicht angeordnet ist, wobei der Farbeindruck des Dünnschichtelements und der Farbeindruck zumindest eines Teilbereichs der semitransparenten Farbschicht bei Betrachtung unter vorbestimmten Betrachtungsbedingungen aneinander angepasst sind.
Sicherheitselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnschichtelement eine durch die Metallisierung der Mikroreliefstruktur gebildete Reflexionsschicht, eine Absorberschicht und eine zwischen der Reflexionsschicht und der Absorberschicht angeordnete dielektrische Abstandsschicht enthält.
Sicherheitselement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnschichtelement eine Absorberschicht mit Aussparungen enthält, in deren Bereich kein Farbkippeffekt erkennbar ist, und dass die semi-transparente Farbschicht im Bereich der Aussparungen der Absorberschicht über dem Dünnschichtelement angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements nach wenigstens einem der Anspruch 1 bis 9, bei dem
- auf ein Substrat eine Prägelackschicht (22) aufgebracht, und in Form einer gewünschten Mikroreliefstruktur mit Strukturelementen einer Abmessung unterhalb von 30 µm geprägt und metallisiert wird,

- über der metallisierten Mikroreliefstruktur in ersten Bereichen (30) eine semitransparente Farbschicht (34) angeordnet wird, die mehrere Teilbereiche (34-1, 34-2) mit unterschiedlichem Farbeindruck aufweist,

- in zweiten Bereichen (38) über der Mikroreliefstruktur eine transparente Phasenverzögerungsschicht (36) angeordnet wird, die für Licht aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich eine phasenschiebende Schicht bildet und die in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung ausgebildet wird,

- wobei die semitransparente Farbschicht (34) so ausgebildet wird, dass sie im sichtbaren Spektralbereich eine Lichtdurchlässigkeit zwischen 30% und 95% aufweist und den Polarisationszustand hindurchtretenden Lichts aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich im Wesentlichen erhält.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverzögerungsschicht über die Mikroreliefstruktur und gegebenenfalls die Farbschicht gedruckt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverzögerungsschicht auf eine Trägerfolie aufgebracht wird und auf die Mikroreliefstruktur mit der aufgebrachten Farbschicht transferiert wird.
Sicherheitspapier für die Herstellung von Sicherheits- oder Wertdokumente, wie Banknoten, Schecks, Ausweiskarten, Urkunden oder dergleichen, das mit einem Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgestattet ist.
Datenträger, insbesondere Markenartikel, Wertdokument oder dergleichen, mit einem Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Verwendung eines Sicherheitselements nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, eines Sicherheitspapiers nach Anspruch 13, oder eines Datenträgers nach Anspruch 14 zur Fälschungssicherung von Waren beliebiger Art.