DE102018004088A1

DE102018004088A1 - Sicherheitselement mit Mikroreflektoren

Info

Publication number: DE102018004088A1
Application number: DE102018004088.8A
Authority: DE
Inventors: Kai Herrmann Scherer; Raphael Dehmel; Maik Rudolf Johann Scherer; Christian Fuhse
Original assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2019-11-21
Also published as: EP3793837A1; CA3092465C; CN111655506A; WO2019219236A1; WO2019219236A8; US20210252900A1; CN111655506B; US11376883B2; CA3092465A1

Abstract

Flächiges Sicherheitselement mit Mikroreflektoren, wobei das flächige Sicherheitselement (S) eine Hauptebene (H) aufweist und die Mikroreflektoren (3, 4) in einem das Mikroreflektorenmuster (1, 2) angeordnet sind und mindestens ein Motiv (P) präsentieren, das beim Kippen des Sicherheitselementes einen Motiveffekt (7, 8), der auf die Hauptebene (H) bezogen ist, aufweist, wobei das Mikroreflektorenmuster (1, 2) einen ersten und einen zweiten Motiveffekt (7, 8) bewirkt, wobei der erste Motiveffekt (7) bei einer Kippbewegung um eine primäre Achse (A1) auftritt, wenn zugleich das Sicherheitselement innerhalb eines ersten Kippwinkelbereichs (10) um eine sekundäre Achse (A2) orientiert ist, und der zweite Motiveffekt (8) bei der Kippbewegung um die primäre Achse (A1) auftritt, wenn zugleich das Sicherheitselement innerhalb eines zweiten Kippwinkelbereichs (11) um die sekundäre Achse (A2) orientiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement mit Mikroreflektoren, wobei die Mikroreflektoren so strukturiert sind, dass sie mindestens ein Objekt mit Motiveffekt präsentieren.
Optisch variable Effekte werden in Sicherheitselementen, die insbesondere für Banknote, Pässe oder Karten vorgesehen sind, regelmäßig eingesetzt. Beispielsweise ein Farbkippeffekt kann mittels farbkippenden Effektpigmenten oder farbkippenden Mehrschichtaufbauten erzielt werden. Bei einer Betrachtungswinkeländerung des Sicherheitselements kippt oder ändert sich die Farbe beispielsweise von rot nach grün. Eine zweite Gruppe von optisch variablen Effekten sind Kippbildeffekte. Ein Bild ist nur unter einem Betrachtungswinkel sichtbar und unter einem anderen Betrachtungswinkel nicht sichtbar. Neben diesen einfachen optisch variablen Effekten gibt es sogenannte Motiveffekte, in denen das dargestellte Objekt sich beispielsweise bewegt, einen fließenden Motivübergang zeigt oder dreidimensional wirkt.
Im Stand der Technik ist es dabei bekannt Motiveffekte durch Mikroreflektoren zu erzeugen. Exemplarisch sei auf die WO 2011/066990 A2 , WO 2012/000669 A1 , WO 2015/078572 A1 und WO 2016/180522 A1 verwiesen. Die Mikroreflektoren werden in einem Mikroreflektorenmuster ausgebildet, so dass das flächige Sicherheitselement in eine Vielzahl von Pixeln, die jeweils mindestens eine optisch wirksame Facette, also mindestens einen Mikroreflektor umfassen, aufgeteilt ist. Die flächige Form des Sicherheitselementes definiert eine Hauptebene. Die Mikroreflektoren sind beispielsweise in WO 2015/078572 A1 so orientiert, dass das Motiv beim Kippen des Sicherheitselementes einen Motivbewegungseffekt zeigt.
In WO 2011/066990 A2 wird durch die Mikrospiegel ein Motiv mit scheinbar gewölbter Oberfläche erzeugt (Motivwölbeffekt). Ein für den Betrachter über oder unter der Hauptebene schwebendes, unbewegtes Motiv ist in WO 2016/180522 A1 beschrieben (Motivebeneneffekt). In der Anmeldung DE 102017004586 wird erwähnt, dass ein Motivwechsel für einen Motivebeneneffekt möglich ist.
Grundsätzlich ist es bekannt auf einem Sicherheitsdokument mehrere Sicherheitselemente mit unterschiedlichen Motiven oder teils auch unterschiedlichen Effekten vorzusehen. Zudem werden in der Praxis vermehrt Sicherheitselemente mit zwei, drei oder mehr gleichzeitig sichtbaren Motiven verwendet, die ebenfalls unterschiedliche Effekte zeigen. Neben einem ersten Motiv mit Farbkippeffekt, wird in einem zweiten Bereich des Sicherheitselement beispielsweise ein weiteres Motiv mit Wölbeffekt und in einem dritten Bereich ein schwebendes Motiv vorgesehen. Es ist sogar möglich in dem zweiten (bzw. dritten Bereich) zudem einen Motivwechsel vorzusehen, also abhängig von einem Betrachtungswinkel beispielsweise ein erstes oder zweites Wölbeffekt-Motiv (bzw. schwebendes Motiv) zu zeigen.
Sicherheitselemente mit Mikroreflektoren, die einen Motiveffekt zeigen, sind schwer nachzubilden, da mit herkömmlichen Drucktechniken der Motiveffekt meist nicht zu erreichen ist. Zugleich ist der Motiveffekt für den normalen Betrachter erkennbar; die Mikroreflektoren realisieren damit ein Sicherheitselement, das prägnant ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsmerkmal mit Mikroreflektoren, die so strukturiert sind, dass sie mindestens ein Objekt präsentieren, so weiterzubilden, dass der erkennbare Effekt besonders prägnant ist.
Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
Ein flächiges Sicherheitselement weist Mikroreflektoren auf und legt aufgrund seiner flächigen Ausbildung eine Hauptebene fest. Die Mikroreflektoren sind in einem Mikroreflektorenbereich angeordnet und präsentieren dem Betrachter mindestens ein Motiv, das beim Kippen des Sicherheitselementes zwei Motiveffekte aufweist. Der Mikroreflektorenbereich ist so ausgebildet, dass der erste Motiveffekt auftritt, wenn die Aufsichtsrichtung um eine primäre Achse in einer Kippbewegung geführt wird und zugleich innerhalb eines ersten Kippwinkelbereichs um eine sekundäre Achse orientiert ist. Ein anderer Motiveffekttyp tritt bei einer Kippbewegung, optional sogar derselben, um die primäre Achse auf, wenn die Aufsichtsrichtung in einem anderen, zweiten Kippwinkelbereich um die sekundäre Achse liegt. Den Motiveffekten sind damit unterschiedliche Kippstellungen um die sekundäre Achse zugeordnet. Das Kippen um die sekundäre Achse schaltet damit bezüglich des Motiveffekttypes um, der bei der/den Kippbewegung/ en um die primäre Achse erscheint.
Die Achsen liegen schräg zueinander in der Hauptebene, bevorzugt in einem Winkel zwischen 70° und 90° zueinander, besonders bevorzugt rechtwinklig zueinander.
Ein Kippen der Aufsichtsrichtung (bei festliegendem Sicherheitselement) ist äquivalent zu einem Kippen des Sicherheitselementes bei fixer Sichtrichtung.
Durch das von der Kippstellung um die sekundäre Achse abhängende Verhalten beim Kippen um die primäre Achse erhält der Betrachter des Sicherheitselementes eine sehr prägnante Erscheinung, da beim Kippen um die primäre Achse unterschiedliche Motiveffekttypen vorliegen. Das Sicherheitselement zeigt damit eine sehr prägnante Erscheinung, die für einen Betrachter gut wahrnehmbar und damit leicht überprüfbar ist.
Bevorzugt ist der Kippbereich um die primäre Achse, in der die Kippbewegung erfolgen muss, für den ersten und den zweiten Motiveffekt gleich. Er kann aber auch verschieden, optional sogar disjunkt sein.
Das Sicherheitsmerkmal ist so ausgebildet, dass unterschiedliche Motiveffekte kombiniert werden. Vorliegend wird unterschieden zwischen Farbeffekten, Kippbildeffekten und Motiveffekten. Ein Farbeffekt kann ein Farbkippen sein, also ein direkter Wechsel der Farbe (von rot nach grün), oder ein Farbübergang, also eine sich mit dem Kippen - mehr oder weniger stetig - ändernde Farbe. Ein Farbeffekt ist kein Motiveffekt im vorliegenden Sinne. Bei einem Kippbildeffekt ist das Bild unter einem ersten Kippwinkel sichtbar und verschwindet bei Änderung des Kippwinkels. Kippbildeffekte zeichnen sich durch ein binäres bzw. statisches Verhalten aus, selbst wenn sie mit dem Ziel eines Bildwechsels miteinander kombiniert werden. So kann beispielsweise ein Apfel als erstes Bild bei einem ersten Betrachtungswinkel verschwinden und eine Birne erscheinen. Kippbildeffekte sind keine Motiveffekte im vorliegenden Sinne.
Motiveffekte, insbesondere der erste und der zweite Motiveffekt, können Motivbewegungseffekte, Motivübergangseffekte, Motivebeneneffekte und/oder Motivwölbeffekte sein.
Motivbewegungseffekte im vorliegenden Sinne sind Bewegungen eines dargestellten Objektes bezogen auf die Hauptebene. Insbesondere sind dabei Umriss und Fläche des dargestellten Objektes konstant. Das Objekt kann sich in der Hauptebene linear oder auf einer gekrümmten Bahn bewegen und/oder es kann rotieren. Teilflächen im Objekt können sich analog linear, gekrümmt oder rotierend bezogen auf die Hauptebene bewegen. Die Bewegung erfolgt bei reinen Motivbewegungseffekten in der Hauptebene.
Ändert sich dagegen der Umriss oder die Größe bzw. Fläche eines Objektes liegt ein Motivübergangseffekt vor. Als Motivübergangseffekte sind Umrissübergänge, wie ein Apfel verwandelt sich in eine Birne ..., (stetige) Größenänderungen oder Pumpeffekte bekannt. Bei einem Pumpeffekt wächst die Größe eines Objektes oder einer Teilfläche des Objektes zunächst an, um bei weiterem Kippen in der gleichen Richtung wieder abzusinken. Diese sich wieder umkehrende Größenänderung tritt bevorzugt mehrfach hintereinander auf. Motivbewegungseffekte und Motivübergangseffekte sind motivdynamische Motiveffekte.
Motivebeneneffekte und Motivwölbeffekte sind dreidimensionale Motiveffekte. Bei einem Wölbeffekt erscheint das Objekt für den Betrachter beispielsweise als dreidimensionales bzw. gewölbtes Objekt. Zudem zeigt sich beim Kippen ein - entsprechend der Wölbung - auf dem Objekt wandernder Lichtreflex. Bei einem Motivebeneneffekt liegt das Objekt (gewölbt oder ungewölbt) oberhalb oder unterhalb der Hauptebene bzw. gegebenenfalls schräg zur Hauptebene in einem Winkel angeordnet. Beim Kippen des Sicherheitselements sieht der Betrachter das (auch) außerhalb der Hauptebene angeordnete, beispielsweise schwebende, Objekt in verschiedenen dem Kippwinkel angepassten Darstellungen. Das für den Betrachter unbewegte Objekt wird dabei nur der Perspektive entsprechend in seiner Lage verschoben.
Alle bisher kurz beschriebenen Motiveffekttypen sind für sich genommen bekannt. Exemplarisch sei noch einmal auf WO 2011/066990 A2 , WO 2012/000669 A1 , WO 2015/078572 A1 und WO 2016/180522 A1 verwiesen.
Ein neuere Ausprägung eines Motivebeneneffekts soll vorliegend als Motivebenenbewegung bezeichnet werden. Das Objekt bewegt sich beim Kippen für den Betrachter relativ zur Hauptebene (also nicht nur in der Hauptebene). Insbesondere ändert sich beim Kippen ein Abstand zur Hauptebene (beispielsweise oberhalb liegend bis in der Hauptebene liegend oder bis unterhalb der Hauptebene liegend) und/oder ein Anordnungswinkel des Objektes zur Hauptebene (in einem ersten Winkel geneigtes Objekt bewegt sich, insbesondere über die zur Hauptebene parallele Lage hinaus, bis ein zweiter Neigungswinkel erreicht ist).
Die Motiveffekttypen des ersten Motiveffektes und des zweiten Motiveffektes sind unterschiedlich. Im Unterschied zu einem reinen Motivwechsel oder einem reinen Wechsel zwischen zwei gleichartigen Motiveffekten, ist der vorliegend vorgeschlagene Wechsel des Motiveffekttyps für den Betrachter besonders prägnant und zudem für einen Fälscher noch schwerer nachstellbar.
Die Motiveffekte können insgesamt auch als motivdynamische und/oder dreidimensionale Motiveffekte bezeichnet werden. Die Motiveffekte zeigen dem Betrachter beim Kippen ein sich hinsichtlich der Objektform (Umriss und/oder Größe), der Objektlage und/oder der Objektperspektive ändernde Darstellung. Die Änderung der Darstellung beim Motiveffekt erfolgt mit Zwischenschritten, von einer ersten zu einer zweiten Darstellung, die sich hinsichtlich Objektform, -lage und/oder -perspektive unterscheiden.
In bevorzugten Ausgestaltungen wird ein motivdynamischer Motiveffekt als erster Motiveffekt und ein dreidimensionaler Motiveffekt als zweiter Motiveffekt verwendet.
Wenn der erste Motiveffekt ein Motivbewegungseffekt ist, insbesondere mit linearer, nicht-linearer oder rotierender Motivbewegung, und der zweite Motiveffekt ein Motivwölbeffekt ist, entsteht eine deutlich unterschiedliche Wirkung der beiden Motiveffekte (bewegt gegenüber statisch dreidimensional).
Ein Motivübergangseffekt als erster Motiveffekt und ein dreidimensionaler Motiveffekt, wie Motivwölb- oder Motivebeneneffekt, als der zweite Motiveffekt, stellen für den Betrachter ebenfalls einen prägnanten Unterschied bereit (sich änderndes Motiv zu konstantem Motiv mit dreidimensionaler Wirkung).
Eine auf andere Art besonders prägnante Wirkung entsteht, wenn der erste Motiveffekt ein Motivwölbeffekt ist und der zweite Motiveffekt ein Motivebeneneffekt ist. Der Motivebeneneffekt wird dabei besonders betont, da eigentlich beide Effekte dreidimensional wirken.
Es ist denkbar als ersten (oder zweiten) Motiveffekt einen kombinierten Motivbewegungs- und -übergangseffekt zu verwenden. Motivebeneneffekte sind theoretisch ebenfalls kombinierbar mit anderen Motiveffekttypen. Absehbar realisierbar sind beispielsweise ein kombinierter Wölb- und Bewegungseffekt oder ein kombinierter Wölb- und Motivübergangseffekt.
Der Mikroreflektorbereich weist einen ersten und einen zweiten Mikroreflektorteilbereich auf, die mindestens teilweise ineinander verschachtelt sind. Die Mikroreflektoren des ersten Mikroreflektorteilbereichs erzeugen den ersten Motiveffekt und die Mikroreflektoren des zweiten Mikroreflektorteilbereichs erzeugen den zweiten Motiveffekt.
Die Mikroreflektoren können

- in beiden Mikroreflektorteilbereichen regelmäßig angeordnet sein, insbesondere also Mikroreflektorteilmuster bilden, oder
- in einem der beiden Mikroreflektorteilbereiche regelmäßig und in dem anderen der beiden Mikroreflektorteilbereiche unregelmäßig angeordnet sein, oder
- in beiden Mikroreflektorteilbereichen unregelmäßig angeordnet sein.

Das Sicherheitselement hat optional mindestens ein erstes und ein zweites Mikroreflektorenteilmuster, die sich in ihrer Struktur der Mikroreflektoren hinsichtlich des erzeugten Motiveffekttyps voneinander unterscheiden und mind. teilweise ineinander verschachtelt sind und jeweils einen der Motiveffekte erzeugen. Die Mikroreflektoren werden bevorzugt in zwei Teilmustern angeordnet, wobei jedes Teilmuster genau einen der Motiveffekte bewirkt. Es ist demnach möglich, für die zwei Effekte zwei Mikroreflektorenteilmuster mind. teilweise ineinander verschachtelt anzuordnen, so dass Mikroreflektoren des einen Teilmusters benachbart oder umgeben sind von Mikroreflektoren des anderen Teilmusters. Schachbrettartige Verschachtelung, linienartige Verschachtelung oder beliebige ineinander verschraubte Mikroreflektorenmuster sind gleichermaßen möglich, um das Objekt oder die Objekte mit den unterschiedlichen Motiveffekten bei den unterschiedlichen Kippvorgängen zu präsentieren.
Verschachtelungen von regelmäßigen Anordnungen der Mikroreflektoren (Muster) sind leichter zu berechnen als unregelmäßige Anordnungen und daher bevorzugt.
Die Unterschiede der Mikroreflektorenteilmuster beziehen sich auf die Ausbildung der einzelnen Pixel und ihre Anordnung, die zur Präsentation des jeweiligen Motiveffekts führt. Dieser Unterschied erfordert nicht zwingend eine unterschiedliche geometrische Aufteilung oder Verteilung der Pixel innerhalb eines Mikroreflektorenteilmusters. In ihrer strukturellen Aufteilung können die Mikroreflektorenteilmuster, wie Ausführungsbeispiele zeigen werden, sogar vollständig identisch und nur gegeneinander versetzt sein, d.h. in Draufsicht dieselbe Grundstruktur hinsichtlich der Verteilung von Pixeln haben. Natürlich sind die Mikroreflektoren der beiden Mikroreflektorenteilmuster geometrisch unterschiedlich ausgestaltet und bewirken die unterschiedlichen Motiveffekte.
Besonders bevorzugt ist es, die zwei Mikroreflektorenteilmuster ineinander zu verschachteln, so dass in einzelnen Flächenbereichen sowohl Mikroreflektoren des ersten als auch des zweiten Teilmusters liegen. Das Verhältnis der Verschachtelung sollte dabei bevorzugt im Intervall von 30:70 bis 70:30 liegen, besonders bevorzugt im Bereich von 40:60 bis 60:40.
Die Mikroreflektoren sind bevorzugt kleiner als 30 µm. Weiter bevorzugt liegt die (einheitliche oder variierende) Größe der Mikroreflektoren zwischen 1 und 30 µm, weiter bevorzugt zwischen 10 und 20 µm.
Die Kippwinkelbereiche entsprechen Betrachtungswinkelbereichen, in denen die Motiveffekte auftreten. Optional ist das Motiv oder dessen Bestandteile auch nur bei Draufsicht in diesen Winkelbereichen sichtbar. Dabei ist es möglich, dass einer der Kippwinkelbereiche um eine senkrechte Aufsicht auf die Hauptebene zentriert ist und der andere nicht. Dies ist dann der Fall, wenn der andere Kippwinkelbereich nur Winkel kleiner 90° zur Hauptebene enthält. Gleichermaßen ist es aber auch möglich, dass beide Kippwinkelbereiche um unterschiedliche, schräge Aufsichtswinkel zur Hauptebene zentriert sind. Insbesondere ist es möglich, dass der oder die Motiveffekte oder sogar das Motiv oder Bestandteile davon bei senkrechter Draufsicht gar nicht erkennbar ist/sind.
Bevorzugt beziehen sich die Motiveffekte auf denselben Bestandteil des Motivs, also ein gemeinsames Objekt. Alternativ zeigen verschiedene Bestandteile, also Objekte des Motivs, jeweils einen der Motiveffekte. Selbstverständlich gilt stets, dass für den Betrachter abhängig von der Aufsichtsrichtung entweder der erste oder der zweite Motiveffekt entsteht. Die vom Betrachter gewählte Aufsichtsrichtung bestimmt den dargestellten der beiden Motiveffekte. Der erste und der zweite Motiveffekt treten - anders formuliert - jeweils nur bei der entsprechenden Aufsichtsrichtung, also innerhalb des ersten respektive zweiten Kippwinkelbereichs zur sekundären Achse, auf.
Der Mikroreflektorenbereich enthält eine Vielzahl von Mikroreflektoren. Diese können, wie dies aus dem Stand der Technik, beispielsweise der WO 2011/066990 A2 , bekannt ist, in Form von Pixeln ausgebildet werden. Ein Pixel ist ein kleiner Flächenbereich, in dem mindestens ein, bevorzugt mehrere Mikroreflektoren liegen, die eine einheitliche Geometrie haben und einen Bildpunkt des präsentierten Objektes darstellen. Ihre Reflexionseigenschaften, beispielsweise Geometrie, Ausrichtung und/oder Beschichtung, sind so gestaltet, dass sie einen Bildpunkt des präsentierten Objektes erzeugen. Da die Mikrospiegel in Reflexion arbeiten, ist es nicht zwingend erforderlich, sie in Art eines üblichen Druckbildes gemäß den darzustellenden Bildpunkten nebeneinander anzuordnen. Die Mikroreflektoren präsentieren vielmehr ein Bild durch Reflexion einfallender Beleuchtungsstrahlung und können deshalb für einen bestimmten Betrachtungsabstandsbereich auch in einer räumlichen Anordnung auf einem Substrat liegen, die von der räumlichen Lage der zu erzeugenden Bildpunkte des präsentierten Objektes losgelöst ist. In dieser Beschreibung wird deshalb ganz bewusst nicht von „Darstellung eines Bildes“, sondern von der Präsentation gesprochen. Hierdurch sollen die Projektionseigenschaften, welche die Mikroreflektoren bei der Bilderzeugung nutzen, zum Ausdruck gebracht werden.
Die Geometrie der bevorzugt planen Mikroreflektoren ist vorzugsweise im Mikroreflektorbereich, insbesondere in beiden Teilbereichen und im Hintergrundbereich, einheitlich ausgebildet. Alle Mikroreflektoren haben die gleiche Größe und Form (z.b. quadratisch, fünfeckig oder sechseckig). Die Geometrie der Mikroreflektoren kann alternativ in einem der Mikroreflektorteilbereiche unterschiedlich ausgebildet sein, wobei die Geometrie der Mikroreflektoren des anderen Mikroreflektorteilbereichs insbesondere einheitlich oder unterschiedlich ausgebildet sein kann. So können durchgehend plane Mikroreflektoren mit im ersten Teilbereich unterschiedlicher Form (z.b. teils quadratisch teils unregelmäßig mit ggf. unterschiedlicher Größe) und im zweiten Teilbereich einheitlicher Größe und Form verwendet werden.
Die unterschiedlichen Motiveffekte sind besonders dann gut zu erkennen, wenn das Motiv vor einem Hintergrund angeordnet ist, der dunkel erscheint. Es ist deshalb bevorzugt, im Mikroreflektorenmuster ein Mikroreflektorenhintergrundmuster vorzusehen, dessen Mikroreflektoren so gegenüber der Hauptebene geneigt sind, dass sie innerhalb der Kipplagen, in denen die Motiveffekte präsentiert werden, dunkel erscheinen und so einen Objekthintergrund bilden.
In einer Ausgestaltung ist ein Wertdokument, beispielsweise eine Banknote, ein Ausweisdokument, ein Scheck, eine elektronisch auslesbare Karte etc. als Wertdokument mit einem Sicherheitselement der genannten Art ausgestaltet.
Zur Herstellung des Sicherheitselementes wird ein flächiges Substrat, das aufgrund dieser Form eine Hauptebene definiert, mit Mikroreflektoren versehen, die mindestens ein Objekt präsentieren. Das Objekt zeigt beim Kippen des Sicherheitselementes einen Motiveffekt. Am Sicherheitselement wird dazu ineinander verschachtelt mindestens der erste und der zweite Mikroreflektorenteilbereich, ggf. als Muster, ausgebildet. Die beiden Mikroreflektorenbereiche unterscheiden sich hinsichtlich des erzeugten Motiveffekttyps voneinander, wie oben erwähnt.
Die Mikroreflektoren werden durch Prägen und optional (vor oder nach dem Prägen) durch Aufbringen einer reflektionserhöhenden Beschichtung erzeugt. Die reflektionserhöhende Beschichtung kann durch Aufdampfen einer metallischen/HRI- Schicht oder durch Aufdrucken von Metalleffektfarben erzeugt werden. Die reflektionserhöhende Beschichtung kann einen zusätzlichen Farbkippeffekt bewirken, wenn sie einen Mehrschichtaufbau (Reflektor, Dielektrikum, Absorber oder HRI-Schichten) umfasst oder Interferenzpigmente aufweist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbespiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. In den Figuren zeigen:

1 eine Draufsicht auf eine Banknote mit einem Sicherheitselement,
2 eine schematische Darstellung der Struktur des Sicherheitselementes der 1,
3 und 4 schematische Darstellungen von Motiven, welche das Sicherheitselement der 2 einem Betrachter in Draufsicht präsentiert und die sich beim Kippen des Sicherheitselementes unterschiedlich bewegen, und
5 eine Darstellung des Sicherheitselementes zur Verdeutlichung von Kippwinkelbereichen für die Kippvorgänge.

1 zeigt schematisch eine Banknote B mit einem Sicherheitselement S. Die Banknote B umfasst ein bedrucktes Banknotenpapier, und das Sicherheitselement S ist als Folienelement ausgestaltet, welches auf das Banknotenpapier aufgebracht wurde. Aufgrund der flächigen Ausgestaltung des Sicherheitselementes S und der Banknote B legt das Sicherheitselement S eine Hauptebene H fest, die in 1 mit der Zeichnungsebene zusammenfällt.
Das Sicherheitselement S verfügt über eine Vielzahl von Mikroreflektoren, die dem Betrachter in Draufsicht ein Motiv P mit Objekten P1, P3 präsentieren. 3 zeigt schematisch eine Draufsicht auf das Sicherheitselement S mit einem Objekt P1; 4 betrifft eine Ausführungsform mit zwei Objekten P1, P3.
In beiden Fällen hat das Sicherheitselement S zwei Mikroreflektorenmuster 1, 2, die in der Ausführungsform der 2 schachbrettmusterartig ineinander verschachtelt sind, so dass sich horizontal wie waagrecht Mikroreflektorenpixel 3 des ersten Mikroreflektorenmusters 1 mit Mikroreflektorenpixeln 4 des zweiten Mikroreflektorenmusters 2 abwechseln. Weiter ist ein drittes Mikroreflektorenmuster 5 vorgesehen, das Mikroreflektorenpixel 6 hat. Diese sind, wie nachher noch erläutert wird, zur Erzeugung eines Hintergrundes vorgesehen und so angeordnet, dass sie in einem Betrachtungswinkelbereich, in dem die ersten und/oder zweiten Mikroreflektorenmuster 1, 2 einen Motiveffekt zeigen, dunkel sind.
Der Mikroreflektorbereich wird durch Prägen, beispielsweise in eine (UV-) härtbare Lackschicht oder eine erweichte Kunststoffschicht, erzeugt. Eine reflektionserhöhende Beschichtung, wie eine Metallschicht, HRI-Schicht, Metalleffektpigmentschicht oder ein Mehrschichtaufbau, kann aufgedampft oder aufgedruckt werden. Aussparungen in der Beschichtung können selektiv erzeugt (Waschen/ Ätzen/ Lasern) oder beim Aufbringen vorgesehen werden (durch Maskierung oder drucktechnisch). Farbmittel oder Pigmente, insbesondere Effektpigmente wie Interferenzpigmente, können zusätzlich auf oder in der Beschichtung und/ oder der geprägten Schicht vorgesehen sein.
3 zeigt schematisch das präsentierte Motiv P des Sicherheitselementes S. Die Hauptebene H entspricht hier der x/y-Ebene eines kartesischen Koordinatensystems, das eingetragen ist. Beide Mikroreflektorenmuster 1, 2 sind hinsichtlich ihrer Mikroreflektorenpixel 3, 4 so ausgestaltet, dass sie einen Stern P1 präsentieren, der allerdings je nach Kippung unterschiedliche Motiveffekte 7, 8 zeigt. Welcher Motiveffekt erscheint, hängt von der Kippstellung um die sekundäre Achse A2 ab. Beidesmal tritt der Motiveffekt während einer Kippbewegung um die primäre Achse A1 auf. Der eine (erste) Motiveffekt 7 bewirkt, dass der optional dreidimensional erscheinende Stern P1 sich gegenüber der Hauptebene H vor oder zurück bewegt (ein Motivebenenefffekt). Dies ist durch den schrägen Doppelpfeil veranschaulicht. Alternativ kann der erste Motiveffekt ein Wölbeffekt sein. Der Stern P1 erscheint dann als dreidimensional gewölbtes Objekt, auf welchem beim Kippen entsprechend der Wölbung ein Lichtreflex wandert.
Die Mikroreflektorenpixel 4 des zweiten Mikroreflektorenmusters 2 sind hingegen so ausgestaltet, dass der andere (zweite) Motiveffekt, der beim Kippen des Sicherheitselementes S um die primäre Achse A1 auftritt, den Stern P1 parallel zur Hauptachse H verschiebt. Dieser Motiveffekt 8 ist durch einen horizontalen Doppelpfeil verdeutlicht (und ist ein Motivbewegungseffekt).
Wesentlich ist es, dass sich die zwei Motiveffekte für den Betrachter möglichst deutlich unterscheiden. Insbesondere kommen folgende Beispiele für den ersten und/oder den zweiten Motiveffekt in Frage: In einem ersten Beispiel schwebt der Stern P1 über der Hauptebene H und ändert mit Kippen des Sicherheitselementes um die primäre Achse A1 seinen Abstand zur Hauptebene H. In einem zweiten Beispiel ändert der Stern P1 seine Darstellung dahingehend, dass er in unterschiedlichen Winkeln zur Hauptebene H erscheint. Beispielsweise erscheint der Stern in einer ersten Schrägstellung derart schräg zur Hauptebene H, dass die linke Hälfte des Sterns unter die Hauptebene H wegtaucht, die rechte Hälfte sich ansteigend über die Hauptebene H erhebt. Beim Kippen um die primäre Achse A1 werden die Verhältnisse genau invertiert, der Stern zeigt also eine Art Flip-Effekt, indem er seine Schrägstellung ändert und damit eine Motivebenenbewegung, die eine senkrecht zur Hauptebene H verlaufende Komponente hat. In beiden Beispielen kann der Stern P1 optional einen dreidimensionalen Präsentationseffekt haben. Es kann sich aber auch um ein zweidimensionales Objekt handeln. In einem dritten Beispiel variiert beim Kippen um die Achse A1 eine dreidimensionale Gestalt, z. B. Wölbung, des Sterns P1. In einem vierten Beispiel verschiebt sich der Stern P1 lateral in der Hauptebene. Auch hier kann er 2D- oder 3D-Erscheinung haben.
Zusätzlich ist im Motiv P ein Hintergrund P2 vorgesehen, der durch das dritte Mikroreflektorenmuster 5 erzeugt wird. Er ist dunkel, wodurch sich das Objekt P1 besonders prägnant erkennen lässt.
4 zeigt eine Ausführungsform, in der sich die zwei Motiveffekte auf zwei Objekte P1, P3 des Motivs P aufteilen. Die Mikroreflektoren, welche den Motiveffekt der beiden Objekte erzeugen sind wiederum ineinander verschachtelt angeordnet. Entgegen der gewählten Darstellung in 4 sind die Objekte nicht gleichzeitig (oder zumindest deren Motiveffekte nicht) für den Betrachter erkennbar. In einem ersten Beispiel bewegt sich das erste Objekt P1, der Stern, bei einer ersten Aufsichtsrichtung vom linken bis zum rechten Rand des Motivs P. Das Sicherheitselement wird für diese Aufsichtsrichtung beispielsweise vom Betrachter um +30 Grad um die Achse A1 gedreht (0 Grad entspricht dann einer planparallelen Aufsicht). Der Ring als zweites Objekt P3 ist beim Kippen um die Achse A2 nicht sichtbar (oder unabhängig vom Kippwinkel statisch schwach erkennbar). Ändert der Betrachter die Aufsichtsrichtung auf -30 Grad, dreht das Sicherheitselement also um 60 Grad um die Achse A1, wird der Ring als Objekt P3 sichtbar und entsteht beim anschliessenden Kippen um die Achse A2 der zweite Motiveffekt. Der Ring P3 schwebt beispielsweise vor oder hinter der Hauptebene des Sicherheitselements. Abhängig vom Kippwinkel sieht der Betrachter den schwebenden Ring dreidimensional aus verschiedenen Perspektiven. Alternativ rotieren beispielsweise Teilelemente (Motivbewegungseffekt) des dreidimensional erscheinenden Ringes (in Kombination mit Wölbeffekt) beim Kippen. Ebenso könnte der Ring beim Kippen in seiner Größe beispielsweise auf die Größe des (nicht sichtbaren oder nur kippwinkelunabhängig sichtbaren) Sterns schrumpfen. Ansonsten gilt das oben gesagte gleichermaßen.
5 zeigt die Lage der Kippwinkelbereiche 10, 11 für die beiden Motiveffekte. Die Kippwinkelbereiche sind jeweils Bereiche einer Kipplage um die sekundäre Achse A2 und definieren die Betrachtungswinkelbereiche, in denen das Motiv mit ersten oder zweiten Motiveffekt sichtbar ist. Der Kippwinkelbereich 10 gilt für den ersten Motiveffekt, der sich dann bei Kippung um die primäre Achse A1 zeigt. Er ist definiert durch einen Mindestkippwinkel b1-min und einen maximalen Kippwinkel b1-max um die sekundäre Achse A2. Diese beiden Winkel werden natürlich zur Achse A1 gemessen, wie sich dies aus geometrischen Gesetzen ergibt. Erfolgt innerhalb des Kippwinkelbereichs 10 eine Kippbewegung um die primäre Achse A1, wie es die gestrichelte Linie in 5 symbolisiert, zeigt sich der erste Motiveffekt, der z.B. vom ersten Mikrospiegelmuster 1 erzeugt wird. Gleiches gilt für dieselbe Kippbewegung um die primäre Achse A1, wenn zugleich der Kippwinkel um die sekundäre Achse A2 innerhalb der entsprechenden Winkel - b2-min und -b2-max liegt, welche den zweiten Kippwinkelbereich 11 definieren. Eine Bewegung in Form einer Kippung um die Achse A1 erzeugt dann den zweiten Motiveffekt, der z.B. vom zweiten Mikroreflektorenmuster 3 bewirkt wird.
Die Achsen A1 und A2 liegen in der Hauptebene H, die durch das flächige Sicherheitselement S aufgespannt wird. Sie haben zueinander einen Achsenwinkel w, der in der gezeigten Ausführungsform rein exemplarisch 90° beträgt.
Die Motiveffekte des Motiv P sind dadurch erreicht, dass die Mikroreflektoren 3, 4 und 6 in den zugeordneten Mikroreflektorenmustern 1, 2 und 5 individuell entsprechend geneigt sind. Zum Ermitteln der entsprechenden Ausrichtungen der Mikroreflektoren wird zuerst separat für die beiden Motiveffekte ein entsprechendes Reflektordesign berechnet. Hierzu wird auf den Stand der Technik verwiesen. Im Anschluss dazu werden die Reflektordesigns in Richtung der Achsen A1 und A2 mit einem Faktor skaliert und bezüglich der Achse A2 für die beiden Motiveffekte unterschiedlich in einen entsprechenden Spiegelsteigungsbereich verschoben, so dass die Kippwinkelbereiche für die Verkippung um die Achse A2 vorgegeben sind. Im Anschluss werden die Pixel entsprechend miteinander verschachtelt, beispielsweise schachbrettartig, wie dies in 2 gezeigt ist. Die Pixelgröße entspricht dabei typischerweise 10 bis 20 µm. Das Verhältnis der Verschachtelung von Pixeln der ersten Mikroreflektorstruktur 1 zu Pixeln der zweiten Mikroreflektorstruktur 2 liegt dabei im Verhältnis von 30:70 bis 70:30, bevorzugt im Bereich von 40:60 bis 60:40.
Alle Reflektorelemente, die in den Reflektordesigns nicht belegt sind, werden optional mit sehr steiler Steigung gegen die Hauptebene H ausgestattet, so dass sie in den jeweiligen Kippwinkelbereichen dunkel erscheinen. Hier ist eine Variation der steilen Steigungen im Sinne eines Rauschens zweckmäßig. Dies schafft das dritte Mikroreflektorenmuster 5 für den Hintergrund. Es enthält die Mikroreflektoren 6.
Bevorzugt ist es, dass alle Objekte, die den ersten bzw. zweiten Motiveffekt zeigen, von dunklen, also zum dritten Mikroreflektorenmuster 5 des Hintergrundes P2 gehörenden Reflektoren gänzlich umgeben sind.
Sämtliche Ausführungsformen des Sicherheitselementes können als Folienelemente, als Folienelemente auf Fensteraussparungen oder als Sicherheitsfaden realisiert werden. Sie können dabei auf Papier- oder Polymerbanknoten sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite angebracht werden. Gleiches gilt für Sicherheitsdokumente, Ausweispapiere oder andere abzusichernde Produkte. Das Sicherheitselement kann - alternativ zu einer Erstellung als separates Element und Aufbringen auf das abzusichernden Produkt - unmittelbar auf dem abzusichernden Produkt erstellt werden.
Bezugszeichenliste

1, 2, 5: Mikroreflektorenmuster
3, 4, 6: Mikroreflektorenpixel
7: Erster Motiveffekt
8: Zweiter Motiveffekt
10,11: Kippwinkelbereich
b1-min: Kippwinkel
b1-max: Kippwinkel
b2-min: Kippwinkel
b2-max: Kippwinkel
w: Achsenwinkel
A1, A2: Achse
B: Banknote
H: Hauptebene
P: Motiv
P1, P3: Objekt
P2: Hintergrund
S: Sicherheitselement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2011/066990 A2 [0003, 0004, 0019, 0037]
WO 2012/000669 A1 [0003, 0019]
WO 2015/078572 A1 [0003, 0019]
WO 2016/180522 A1 [0003, 0004, 0019]
DE 102017004586 [0004]

Claims

Flächiges Sicherheitselement mit Mikroreflektoren, wobei das flächige Sicherheitselement (S) eine Hauptebene (H) aufweist und die Mikroreflektoren (3, 4) in einem Mikroreflektorbereich (1, 2) angeordnet sind und für den Betrachter mindestens ein Motiv (P) präsentieren, das beim Kippen des Sicherheitselementes einen Motiveffekt (7, 8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroreflektorbereich (1, 2) einen ersten Motiveffekt (7) und einen demgegenüber im Motiveffekttyp unterschiedlichen zweiten Motiveffekt (8) bewirkt, wobei der erste Motiveffekt (7) bei Kippbewegung um eine in der Hauptebene (H) liegende primäre Achse (A1) auftritt, wenn zugleich eine Aufsichtsrichtung innerhalb eines ersten Kippwinkelbereichs (10) um eine zur primären Achse (A1) schräge und in der Hauptebene (H) liegende, sekundäre Achse (A2) orientiert ist, und wobei der zweite Motiveffekt (8) bei Kippbewegung um die primäre Achse (A1) auftritt, wenn zugleich die Aufsichtsrichtung innerhalb eines zweiten Kippwinkelbereichs (11) um die sekundäre Achse (A2) orientiert ist.
Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroreflektorbereich einen ersten und einen zweiten Mikroreflektorteilbereich (1, 2) aufweist, die mindestens teilweise ineinander verschachtelt sind, wobei die Mikroreflektoren (3) des ersten Mikroreflektorteilbereichs (1) den ersten Motiveffekt (7) und die Mikroreflektoren (4) des zweiten Mikroreflektorteilbereichs (2) den zweiten Motiveffekt (8) erzeugen.
Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Motiveffekt (7) und der zweite Motiveffekt (8) einen der Motiveffekttypen aufweist: - Motivbewegungseffekt, - Motivübergangseffekt, - Motivwölbeffekt, - Motivebeneneffekt.
Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Motiveffekt (7) ein Motivbewegungseffekt ist und der zweite Motiveffekt (8) ein Motivwölbeffekt ist.
Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Motiveffekt (7) ein Motivübergangseffekt ist und der zweite Motiveffekt (8) ein Motivwölb- oder Motivebeneneffekt ist; oder dass der erste Motiveffekt (7) ein Motivwölbeffekt ist und der zweite Motiveffekt (8) ein Motivebeneneffekt ist.
Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Motiveffekt eine Bewegung des Motivs (P) oder von Bestandteilen (P1, P3) des Motivs (P) senkrecht zur Hauptebene (H) ist und der zweite Motiveffekt (8) eine Bewegung des Motivs (P) oder von Bestandteilen (P1, P3) des Motivs (P) parallel zur Hauptebene (H) ist.
Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass primäre und sekundäre Achse (A1, A2) einen Winkel (w) von mind. 70°, bevorzugt 90°, einschließen.
Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroreflektorenbereich einen Mikroreflektorenhintergrund (5) aufweist, dessen Mikroreflektoren (6) - vorzugsweise gegenüber der Hauptebene (H) so geneigt sind, dass sie - bei Kippen des Sicherheitselements (S) um die primäre Achse (A1) im ersten und zweiten Kippwinkelbereich (10, 11) um die sekundäre Achse (A2) dunkel erscheinen und so einen Objekthintergrund (P2) bilden.
Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Motiv mind. zwei Objekte (P1, P3) umfasst, von denen eines den ersten Motiveffekt (7) zeigt und das andere den zweiten Motiveffekt (8).
Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Motiv ein Objekt (P1) umfasst, das den ersten Motiveffekt (7) und den zweiten Motiveffekt (8) zeigt.
Sicherheitselement nach Anspruch 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroreflektoren - in beiden Mikroreflektorteilbereichen regelmäßig angeordnet sind, insbesondere Mikroreflektorteilmuster bilden, oder - in einem der beiden Mikroreflektorteilbereiche regelmäßig und in dem anderen der beiden Mikroreflektorteilbereiche unregelmäßig angeordnet sind, oder - in beiden Mikroreflektorteilbereichen unregelmäßig angeordnet sind.
Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Mikroreflektoren des Mikroreflektorbereichs, insbesondere der beiden Mikroreflektorteilbereiche und optional auch des Hintergrundbereiches, einheitlich ausgebildet ist.
Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Kippwinkelbereiche (10, 11) nur Kippwinkel kleiner 90° zur Hauptebene (H) enthält, bevorzugt nur Kippwinkel zwischen 20° und 70°, besonders bevorzugt zwischen 40° und 60°.
Wertdokument mit einem Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Herstellungsverfahren für ein flächiges Sicherheitselement, wobei ein flächiges, aufgrund dieser Form eine Hauptebene (H) definierendes Substrat mit Mikroreflektoren (3, 4) versehen wird, die in einem Mikroreflektorenbereich (1, 2) angeordnet sind und mindestens ein Motiv (P) präsentieren, das beim Kippen des Sicherheitselementes (S) einen Motiveffekt (7, 8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroreflektorenbereich (1, 2) so ausgebildet wird, dass er einen ersten und einen zweiten Motiveffekt (7, 8) mit unterschiedlichen Motiveffekttypen bewirkt, wobei der erste Motiveffekt (7) bei Kippbewegung um eine in der Hauptebene (H) liegende primäre Achse (A1) auftritt, wenn zugleich eine Aufsichtsrichtung innerhalb eines ersten Kippwinkelbereichs (10) um eine zur primären Achse (A1) schräge und in der Hauptebene (H) liegende, sekundäre Achse (A2) orientiert ist, und der zweite Motiveffekt (8) bei Kippbewegung um die primäre Achse (A1) auftritt, wenn zugleich die Aufsichtsrichtung innerhalb eines zweiten Kippwinkelbereichs (11) um die sekundäre Achse (A2) orientiert ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 15 angepasst zur Herstellung eines Sicherheitselementes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, insbesondere umfassend einen Prägeschritt, in welchem der Mikroreflektorenbereich durch Prägung erzeugt wird, und/oder einen Beschichtungsschritt, in welchem der Mikroreflektorenbereich mit einer reflektionserhöhenden Beschichtung versehen wird.