WO2018184721A1 - Sicherheitselement und herstellungsverfahren hierfür - Google Patents

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WO2018184721A1
WO2018184721A1 PCT/EP2018/000149 EP2018000149W WO2018184721A1 WO 2018184721 A1 WO2018184721 A1 WO 2018184721A1 EP 2018000149 W EP2018000149 W EP 2018000149W WO 2018184721 A1 WO2018184721 A1 WO 2018184721A1
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Christian Fuhse
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Giesecke+Devrient Currency Technology Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a motif area provided with a first coating providing the motif and a background area provided with a second coating different from the first coating and providing the background.
  • the invention further relates to a value document with a security element.
  • the invention also relates to a manufacturing method in which a motif area is provided with a first coating which provides the motif, and a background area is provided with a second coating different from the first coating, which provides the background.
  • Security features for banknotes contain motifs, such as symbols, images or true color images, which are to achieve a particularly good visibility and anti-counterfeiting security.
  • security elements are known in particular whose motifs are formed with respect to the background by structured, different coatings.
  • Such security elements use, for example, a coating which has a viewing-angle-dependent color effect for the design of the motif and a background-independent coating for the background.
  • the register accuracy of the coating is of considerable importance. This places demands on appropriate structuring techniques, such as, for example, photolithographic processes or the printing with so-called wash paints.
  • the invention is therefore based on the object to improve a security element, a value document and a manufacturing method of the type mentioned so that the manufacturability facilitates and at the same time the quality of the security element is increased.
  • a security element for producing value documents, such as banknotes, checks or the like, which shows a motif in front of a background.
  • the motif is created by a motif area, which is provided with a first coating.
  • the background is provided by a background region of the security element, which is provided with a second coating different from the first coating.
  • the different coatings contribute to the visual difference between the subject and the background, but need not be the only characteristics of the subject area or background area that create the visual difference. Possible options will be explained later. Background area and subject area are separated by an outline area. This is formed by a relief structure having a geometry which is designed so that the relief structure at least partially absorbs light, in plan view, for. B. appears dark.
  • the relief structure serves to absorb register fluctuations during the application of the first and / or second coating in that the relief structure lies beneath the edges of the first coating and / or second coating and in each case with one of the two coatings similar, preferably has a dark appearance.
  • a motif area is provided with a first coating and provides the motif.
  • a background area is provided with a different second coating and provides the background.
  • an outline area is provided which delimits the motif area and the background area from one another, wherein the contour line area is formed by a relief structure.
  • the relief structure is arranged to catch the register variations of the first and / or second coating.
  • the contour line region is produced before the application of the first and / or second coating and is covered by one or both coatings.
  • the contour area Due to its relief structure, the contour area creates a clearly recognizable outline, which separates the motif and background areas from each other. Due to the relief structure, the real edge of the first and / or second coating is not recognizable. The optically effective part of the motif area and the background area thus ends in each case at the edge of the relief structure of the contour line area, irrespective of any register fluctuations during the application of the first and / or second coating. In other words, fluctuations in the boundary line between the two coatings are hidden in the outline, which, independently of the first and / or second coating, due to their geometry of the relief structure, the brightness and / or color contrast to the adjacent motif and background areas causes.
  • the effect of the contour area requires a certain width of the contour area and thus of the relief structure, which is selected such that it covers register fluctuations during the application of the first and / or second coating.
  • a range of 0.1 mm to 1.0 mm has proven to be advantageous in this case, a range of about 0.3 mm to 0.7 mm as particularly advantageous since register fluctuations without further effort in the structuring of the coatings on the Half of these values, z. B. can be limited to +/- 0.2 mm.
  • the relief structure of the contour area is designed so that it causes a contrast in terms of brightness or color between the outline area and the subject and background area due to their geometry.
  • the geometry is expediently chosen such that the contrast is largely independent of whether the first or second coating is located on the relief structure.
  • the relief structure comprises a sub-wavelength grating or a moth-eye structure that is designed to absorb light.
  • the first and the second coating abut each other at a boundary line.
  • This boundary line lies above the relief structure of the contour line area.
  • the first and second coatings are chosen so that the best possible contrast between the subject area and the background area is achieved.
  • the security element also has the advantage that the motif is easier to recognize because it is delimited from the background by a high-contrast outline.
  • the motif and / or background area likewise with a then coated relief structure, which, however, differs from that of the contour line area, so that the brightness and / or color contrast exists between the contour line area on the one hand and the motif area and the background area on the other .
  • the contrast between outline area and motif area and background area can then also be enhanced, for example, by appropriate selection of the profile geometry of the relief structure.
  • the relief structures of the motif and background areas are coated, e.g. metallic or high-refractive.
  • relief structures with micromirrors are known from the prior art (see DE 102010049617 A1). These micromirrors can be arranged in pixels which each have identically oriented micromirrors. With the micromirrors can in the subject and / or
  • Fresnel structures (cf., EP 1562758 B1) can be used or combined with micromirrors.
  • micromirrors relief heights of a maximum of 100 ⁇ m to a maximum of 1 ⁇ m are known and lateral dimensions of less than 100 ⁇ m to less than 10 ⁇ m are known.
  • a different relief structure can be used for the background area and the motif area. It is crucial that the contour line area dampens or eliminates the effect of the first and second coating. He achieves this especially good as so-called moth eye structure (see WO 2006/026975 A2 and EP 2453269 AI).
  • the contour area can be provided with a structuring by structuring the relief structure in a correspondingly structured manner.
  • the structuring may mean an interruption of the contour area and / or micro-text or information that is invisible to the naked eye.
  • the outline area may also be a contour line within a complex subject.
  • a complex motif consists of several motif components, whereby one of the motif components in the optical perception is to be understood as a background, so that the contour area delimits the background area, ie a motive area of the complex motif, against another motif area of the complex motif.
  • 1 is a plan view of a banknote with a security element
  • FIG. 2 is a plan view of the security element with multiple motifs against a background, with outlines delineate the motifs against the background, 3 shows an enlarged view of the security element in a region in which a motif is delimited against the background by two contour lines, and FIG. 4 shows a sectional view through the security element in the region of a region shown in FIG.
  • FIG. 1 shows a top view of a banknote B which has a security element S for protection against counterfeiting.
  • the security element is in the schematic representation of Fig. 1 is a rectangular patch, which is designed in the embodiment as a film element and adhered to a banknote paper of banknote B.
  • the security element could likewise be used in a security thread or a window area of the banknote B.
  • Fig. 2 shows the security element S, which represents a purely exemplary example as a motive a hummingbird with a year in front of a background.
  • a motif area 1 and a background area 2 are formed by different coatings, which form an optical contrast in reflection, so that the subject can be perceived with the unaided eye.
  • the hummingbird and the year are each delineated by an outline from the background.
  • the contour lines are generated in contour regions 3 by a relief structure which is designed such that it forms a contrast both to the motif area 1 and to the background area 2. For a viewer, this significantly increases the perceptibility of the motifs.
  • the relief structure in the outline is provided with embossed structures which show a contrast with respect to the areas 1 and 2 after coating and preferably become dark.
  • the appearance of the outline is largely independent of whether it is provided with the coating of the motif area 1 or the coating of the background area 2.
  • the contour line region 3 is advantageously the same or almost the same dark. Due to register fluctuations, the contour line region is usually provided partly with the first and partly with the second coating. However, if its appearance with both metallizations is similarly dark (for example, with a deviation of the degree of absorption of less than 0.2, preferably less than 0.1), this is hardly noticed or not at all.
  • the contrast between the contour area 3 and the areas 1 and 2 dominates the contrast between the different coatings within the outline.
  • the contour regions 3 have a double function. On the one hand, they support the structuring of the motif by delimiting the motif from the background or different subject areas. On the other hand, they record register fluctuations in the application of the coatings, since the relief structure also occupied with one of the two coatings still causes a contrast between adjacent areas.
  • FIG. 3 shows a section of the security element of FIG. 2, namely a point in which the motif area 1 is bounded on both sides by the background area 2.
  • Contour line areas 3 are located at the boundaries.
  • the contour line areas 3 have a width which is selected such that it absorbs register fluctuations when the first coating is applied to the motif area 1 or the second coating is applied to the background area 3.
  • the width of each contour region 3 is greater than the maximum register variations during the application of the coatings.
  • Fig. 4 shows these relationships in a sectional view in the section 4, which is symbolized by a dashed circle in Fig. 3.
  • the security element S is constructed on a substrate 5, on the upper side of which an embossing lacquer layer 6 is formed.
  • the motif region 1 is characterized by a first coating 7 and the background region 2 by a second coating 8, which influence or define the reflection impression of the motif region 1 and the background region 2.
  • a transparent cover film 9 provides a protected upper side of the security element S.
  • the contour line region 3 is formed by embossing a moth-eye structure 10 in the embossing lacquer layer 6 under the coatings 7, 8, which overlaps with the first and / or second coating 7 and / or second coating 7 8, the contour area is made light-absorbing.
  • the two coatings 7, 8 abut each other at a boundary line 11. This lies above the moth-eye structure 10.
  • the optical impression, ie the boundary of the motif area 1 or of the background area 2 is defined by the contour line area 3 and thus by the moth-eye structure 10.
  • Their width is chosen so that register fluctuation in the position of the boundary line 11 between the first coating 7 and second coating 8 are collected. The width of the moth-eye structure 10 is therefore greater than register fluctuations that occur when the first and second
  • first coating 7 would be, for example, a reddish or gold-colored coating (eg Au, Cu or Al-Cu alloy) or a color-shift coating, as known from the prior art as a multilayer structure.
  • second coating 8 of the background region 2 would be aluminum metallization.
  • the coatings 7, 8 can be structured by means of a so-called wash-dye printing process, which is known in the prior art.
  • the width of the contour line region 3 is selected such that the edges of the coatings or their boundary line 11 always lie within the contour line region 2 within the scope of the register variations.
  • the outline line area should be at least 0.4 mm wide.
  • the respective second coating is then applied adjacent or with sufficient overlap to the first, so that the two different coatings abut one another above the boundary line or overlap, preferably at least still touching in all register situations.
  • the observer sees two differently colored areas perfectly matched to one another, namely subject area 1 and background area 2, between which an outline of exactly 0.4 mm extends.
  • Outline is not set to an outer boundary of a creative, it can also be an internal contour that delimits different areas of a creative against each other so that one creative area is considered a background area and the other is a creative area.
  • the moth-eye structures 10 used in FIGS. 1 to 4 are particularly suitable.
  • Various possibilities are known from the literature to produce such moth-eye structures 10.
  • These publications describe random surfaces which form a refractive index gradient layer and have a good absorption effect.
  • the structure depth is preferably more than 50 nm and the mean distance between adjacent elevations is less than 500 nm. They are therefore an example of sub-wavelength structures.
  • Such random surfaces can be off
  • Plastic substrates such as PMMA are produced with a plasma etching.
  • periodically arranged moth-eye structures can also be used. Even microcavities that have a mean distance greater than 500 nm, can show a high absorption effect.
  • EP 1434695 B1 discloses a moth-eye structure which is formed by a metallised cross-grating with a period of less than 420 nm. It is also possible to use a two-dimensional periodic sub-wavelength grating for light absorption, as described, for example, in WO 2012/156049 A1.
  • the delineation between the background area, the motif area and the outline area can be achieved by means of relief structures acting as color filters. These do not necessarily have to be black, but may also appear in a different color, e.g. Red or blue. Dark colors are advantageous for recognizing the subject.
  • the said metallic subwavelength structures show an increased light absorption in the visible spectral range, partly due to a resonant absorption of light, which leads to a sparklingness of the reflection.
  • a high contrast between the contour line area and the motif area or background area is ensured since, for relief structures, the mean absorption in the visible wavelength range is always higher than that of smooth surfaces, as described e.g. are provided in the subject and background areas. Alternatively, these structures may not be dark from some directions.
  • the average brightness of the contour line area is advantageously less than 50% of the average brightness of the motif area and of the background area in reflection.
  • the relief structure of the contour line region 3 is preferably produced using lithographic methods, for example an e-beam system or a laser writing system which operates, for example, with a two-photon absorption process. Alternatively, it can be used in a two-step lithographic process. be generated. In a first step, a nanostructuring is carried out. This is done, for example, by an electron beam lithographic process. Alternatively, laser beam interference methods come into question. Aperiodic moth-eye structures can also be generated by plasma etching or by structuring with ultrashort laser pulses. In a subsequent step, such an original or a copy thereof is leveled with photolack. Particularly suitable for this purpose are spin-coating or dip-coating processes.
  • the relief structure is written in a photolithographic step in the photoresist and the desired areas of the structures are free-scanned.
  • This process can be done with the help of a laserwriter using the direct exposure method.
  • the resulting original can then be copied by electroplating or using photopolymers (eg Ormocere).
  • the surface structure of a stamp produced in this way can now be multiplied by a step-and-repeat method on a larger area next to each other. By galvanic impression of this replicated on the surface of the original of an embossing cylinder can be made.
  • the structure can be embossed on a film in a continuous roll-to-roll process.
  • nanoimprint processes such as hot stamping or embossing in UV-curable materials come into question.
  • the embossed film is provided with the two coatings.
  • common vapor deposition methods come into question, such as electron beam vapor deposition, thermal evaporation or sputtering.
  • the metallic material used may be metals such as aluminum, silver, copper, palladium, gold, chromium, nickel, iron, cobalt and / or tungsten and their alloys.
  • the structure is optionally laminated and protected with the cover sheet 9.
  • the relief structure can also be covered with a multi-layer coating. be gene.
  • color-shift coatings come into question, which consist of a semi-transparent metal layer, a dielectric spacer layer and an underlying metallic mirror layer. Suitable dielectrics are, in particular, SiO 2 , MgF 2 , Ta 2 C> 5, ZnS and polymers.
  • Another alternative is a dielectric coating with a high refractive index material.

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Abstract

Bei einem Sicherheitselement zur Herstellung von Wertdokumenten, wie Banknoten, Schecks oder dergleichen, das ein Motiv vor einem Hintergrund zeigt, wobei das Sicherheitselement (S) aufweist einen Motivbereich (1), der mit einer ersten Beschichtung (7) versehen ist und das Motiv bereitstellt, und einen Hintergrundbereich (2), der einer von der ersten Beschichtung (7) verschiedenen zweiten Beschichtung (8) versehen ist und den Hintergrund bereitstellt, ist ein Umrisslinienbereich (3) vorgesehen, der den Motivbereich (1) gegen den Hintergrundbereich (2) abgrenzt, wobei der Umrisslinienbereich (3) durch eine Reliefstruktur (10) gebildet ist, die eine Geometrie zur Lichtabsorption aufweist, so dass ein Helligkeits- und/ oder Farbkontrast zwischen Umrisslinienbereich (3) einerseits und Motivbereich (1) und Hintergrundbereich (2) andererseits besteht, und die Reliefstruktur (10) des Umrisslinienbereichs (3) mindestens teilweise von der ersten Beschichtung (7) und/ oder zweiten Beschichtung (8) überdeckt ist und so Registerschwankungen der ersten und/ oder zweiten Beschichtung (7, 8) auffängt.

Description

S i c h e r he i t s e l e m e n t u n d
H e r s t e l l u n g s v e r f a h r e n h i e r f ü r
Die Erfindung bezieht sich auf ein einen Motivbereich, der mit einer ersten Beschichtung versehen ist und das Motiv bereitstellt, und einen Hintergrundbereich, der mit einer von der ersten Beschichtung verschiedenen zweiten Beschichtung versehen ist und den Hintergrund bereitstellt. Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Wertdokument mit einem Sicherheitselement.
Die Erfindung bezieht sich schließlich auch auf ein Herstellungsverfahren, bei dem ein Motivbereich mit einer ersten Beschichtung versehen wird, der das Motiv bereitstellt, und ein Hintergrundbereich mit einer von der ersten Beschichtung verschiedenen zweiten Beschichtung versehen wird, der den Hintergrund bereitstellt.
Sicherheitsmerkmale für Banknoten enthalten Motive, wie beispielsweise Symbole, Bilder oder Echtfarbenbilder, welche eine besonders gute Erkennbarkeit und Fälschungssicherheit erreichen sollen. Hierfür sind insbesondere Sicherheitselemente bekannt, deren Motive gegenüber dem Hintergrund durch strukturierte, unterschiedliche Beschichtungen ausgebildet sind. Solche Sicherheitselemente verwenden beispielsweise eine Beschichtung, wel- che einen blickwinkelabhängigen Farbeffekt aufweist zur Gestaltung des Motives und eine blickwinkelunabhängig wirkende Beschichtung für den Hintergrund. Bei der Strukturierung ist die Register genauigkeit der Beschichtung von erheblicher Bedeutung. Dies stellt Ansprüche an entsprechende Strukturierungstechniken, wie beispielsweise photolithographische Prozesse oder dem Druck mit sogenannten Waschfarben. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement, ein Wertdokument und ein Herstellverfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die Herstellbarkeit erleichtert und zugleich die Güte des Sicherheitselements gesteigert ist.
Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1, 11 und 12 definiert.
Erfindungsgemäß wird ein Sicherheitselement zur Herstellung von Wertdokumenten, wie Banknoten, Schecks oder dergleichen bereitgestellt, das ein Motiv vor einem Hintergrund zeigt. Das Motiv ist durch einen Motivbereich erzeugt, der mit einer ersten Beschichtung versehen ist. Der Hintergrund wird durch einen Hintergrundbereich des Sicherheitselementes bereitgestellt, der mit einer von der ersten Beschichtung verschiedenen zweiten Beschichtung versehen ist. Die unterschiedlichen Beschichtungen tragen zum visuellen Unterschied zwischen Motiv und dem Hintergrund bei, müssen jedoch nicht die einzigen Eigenschaften von Motivbereich oder Hintergrundbereich sein, die den visuellen Unterscheid erzeugen. Mögliche Optionen werden später noch erläutert werden. Hintergrundbereich und Motivbereich sind durch einen Umrisslinienbereich voneinander abgegrenzt. Dieser ist durch eine Reliefstruktur gebildet, die eine Geometrie aufweist, welche so ausgestaltet ist, dass die Reliefstruktur Licht zumindest teilweise absorbiert, in Draufsicht also z. B. dunkel erscheint. Auf diese Weise ist ein Helligkeits- und/ oder Farbkontrast zwischen Umrisslinienbereich einerseits und Motivbereich und Hintergrundbereich andererseits bewirkt. Die Reliefstruktur dient dazu, Registerschwankungen bei der Auftragung der ersten und/ oder zweiten Beschichtung aufzufangen, indem die Reliefstruktur unter den Rändern der ersten Beschichtung und/ oder zweiten Beschichtung liegt und mit beiden Beschichtungen jeweils ein ähnliches, vorzugsweise dunkles Erscheinungsbild aufweist. Beim Herstellverfahren ist analog vorgesehen, dass im Sicherheitselement ein Motivbe- reich mit einer ersten Beschichtung versehen wird und das Motiv bereitstellt. Ein Hintergrundbereich wird mit einer unterschiedlichen zweiten Beschich- tung versehen und stellt den Hintergrund bereit. Weiter wird ein Umrisslinienbereich vorgesehen, der den Motivbereich und den Hintergrundbereich gegeneinander abgrenzt, wobei der Umrisslinienbereich durch eine Reliefstruktur gebildet ist. Diese weist eine Geometrie auf, die derart ist, dass die Reliefstruktur Licht zumindest teilweise absorbiert. Auf diese Weise ist ein Helligkeits- und/ oder Farbkontrast zwischen Umrisslinienbereich einerseits und Motivbereich und Hintergrundbereich andererseits erzeugt. Die Reliefstruktur wird so angeordnet, dass sie die Registerschwankungen der ersten und/ oder zweiten Beschichtung auffängt. Der Umrisslinienbereich wird vor dem Aufbringen der ersten und/ oder zweiten Beschichtung erzeugt ist und von einer oder beiden Beschichtungen überdeckt.
Der Umrisslinienbereich bewirkt durch seine Reliefstruktur eine klare erkennbare Umrisslinie, welche Motiv- und Hintergrundbereich gegeneinander abgrenzt. Auf Grund der Reliefstruktur ist der wirkliche Rand der ersten und/ oder zweiten Beschichtung nicht erkennbar. Der optisch wirksame Teil von Motivbereich und Hintergrundbereich endet also jeweils am Rand der Reliefstruktur des Umrisslinienbereichs, unabhängig von etwaigen Registerschwankungen bei der Auftragung der ersten und/ oder zweiten Beschichtung. Mit anderen Worten, Schwankungen der Grenzlinie zwischen den bei- den Beschichtungen, werden in der Umrisslinie versteckt, die unabhängig von der ersten und/ oder zweiten Beschichtung aufgrund ihrer Geometrie der Relief struktur den Helligkeits- und/ oder Farbkontrast zu den angrenzenden Motiv- und Hintergrundbereichen bewirkt. Die Wirkung des Umrisslinienbereichs erfordert eine bestimmte Breite des Umrisslinienbereichs und damit der Reliefstruktur, die so gewählt ist, dass sie Registerschwankungen bei der Aufbringung der ersten und/ oder zweiten Beschichtung abdeckt. Ein Bereich von 0,1 mm bis 1,0 mm hat sich hier- bei als vorteilhaft, ein Bereich von etwa 0,3 mm bis 0,7 mm als besonders vorteilhaft erwiesen, da Registerschwankungen ohne weiteren Aufwand bei der Strukturierung der Beschichtungen auf die Hälfte dieser Werte, z. B. auf +/- 0,2 mm begrenzt werden können. Die Reliefstruktur des Umrisslinienbereichs ist so ausgebildet, dass sie aufgrund ihrer Geometrie einen Kontrast bezüglich Helligkeit oder Farbe zwischen Umrisslinienbereich und Motiv- sowie Hintergrundbereich bewirkt. Die Geometrie ist zweckmäßigerweise so gewählt, dass der Kontrast weitgehend unabhängig davon ist, ob sich auf der Reliefstruktur die erste oder zweite Beschichtung befindet. In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Reliefstruktur ein Subwellenlängengitter oder eine Mottenaugenstruktur, die lichtabsorbierend gestaltet ist.
Bevorzugt stoßen die erste und die zweite Beschichtung an einer Grenzlinie aneinander. Diese Grenzlinie liegt über der Reliefstruktur des Umrisslinienbereichs. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere bei der Verwendung von Mottenaugenstrukturen vorteilhaft, da dort eine Lücke zwischen den beiden Beschichtungen dazu führen würde, dass die Mottenaugenstruktur im Bereich dieser Lücke etwas heller erscheint.
Die erste und zweite Beschichtung sind so gewählt, dass ein möglichst guter Kontrast zwischen Motivbereich und Hintergrundbereich bewirkt ist. Hierfür kommen metallische oder hochbrechende Beschichtungen oder ein
Schichtenverbund in Frage, der einen Farbwechseleffekt erzeugt. Insbeson- dere kann eine farbkippende Color-Shift-Beschichtung mit einem Drei- schichtaufbau mit Reflektor/ Dielektrikum/ Absorber verwendet werden.
Das Sicherheitselement hat weiter den Vorteil, dass das Motiv leichter er- kennbar ist, weil es durch eine kontrastreiche Umrisslinie vom Hintergrund abgegrenzt ist.
Weiter ist es möglich, den Motiv- und/ oder Hintergrundbereich ebenfalls mit einer dann beschichteten Relief struktur zu versehen, die sich jedoch von der des Umrisslinienbereiches unterscheidet, so dass der Helligkeitsund/ oder Farbkontrast zwischen dem Umrisslinienbereich einerseits und dem Motivbereich und dem Hintergrundbereich andererseits besteht. Der Kontrast zwischen Umrisslinienbereich und Motivbereich sowie Hintergrundbereich kann dann auch beispielsweise durch entsprechende Wahl der Profilgeometrie der Reliefstruktur verstärkt werden. Die Reliefstrukturen von Motiv- und Hintergrundbereich sind beschichtet, z.B. metallisch oder hochbrechend. Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise Reliefstrukturen mit Mikrospiegeln bekannt (vgl. DE 102010049617 AI). Diese Mikrospiegel können in Pixeln angeordnet sein, die jeweils gleich orientierte Mik- rospiegel aufweisen. Mit den Mikrospiegeln können im Motiv und/ oder
Hintergrundbereich insbesondere auch Laufeffekte oder 3D-Effekte realisiert sein. Weiter können Fresnelstrukturen (vgl. EP 1562758 Bl) verwendet werden oder auch mit Mikrospiegeln kombiniert werden. Für Mikrospiegel sind Reliefhöhen von maximal 100 μιη bis maximal 1 μιη bekannt und lateral Abmessungen von unter 100 μπ\ bis unter 10 μπι. Natürlich kann für Hintergrundbereich und Motivbereich jeweils eine andere Relief struktur verwendet werden. Entscheidend ist es, dass der Umrisslinienbereich die Wirkung der ersten und zweiten Beschichtung dämpft oder aufhebt. Er erreicht dies be- sonders gut als sogenannte Mottenaugenstruktur (vgl. WO 2006/ 026975 A2 und EP 2453269 AI).
In einer Weiterbildung kann der Umrisslinienbereich mit einer Strukturie- rung ausgestattet werden, indem die Reliefstruktur entsprechend strukturiert gestaltet wird. Die Strukturierung kann eine Unterbrechung des Umrisslinienbereichs bedeuten und/ oder mit bloßem Auge nicht erkennbaren Mikrotext oder Informationen umfassen. Bei dem Umrisslinienbereich kann es sich auch um eine Konturlinie innerhalb eines komplexen Motivs handeln. Ein komplexes Motiv besteht aus mehreren Motivbestandteilen, wobei einer der Motivbestandteile in der optischen Wahrnehmung gegenüber dem anderen als Hintergrund zu verstehen ist, so dass der Umrisslinienbereich den Hintergrundbereich, also einen Mo- tivbereich des komplexen Motivs, gegen einen anderen Motivbereich des komplexen Motivs abgrenzt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beispielshalber noch näher erläutert, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale zeigen können. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Banknote mit einem Sicherheitselement,
Fig. 2 eine Draufsicht auf das Sicherheitselement mit mehreren Motiven vor einem Hintergrund, wobei Umrisslinien die Motive gegen den Hintergrund abgrenzen, Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Sicherheitselementes in einem Bereich, in dem ein Motiv gegen den Hintergrund durch zwei Umrisslinien abgegrenzt ist, und Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch das Sicherheitselement im Bereich eines in Fig. 3 eingezeichneten Bereichs.
Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht eine Banknote B, die zum Schutz vor Fälschungen ein Sicherheitselement S aufweist. Das Sicherheitselement ist in der Schemadarstellung der Fig. 1 ein rechteckiger Patch, der im Ausführungsbeispiel als Folienelement gestaltet und auf einem Banknotenpapier der Banknote B aufgeklebt ist. Das Sicherheitselement könnte gleichermaßen in einem Sicherheitsfaden oder einem Fensterbereich der Banknote B zum Einsatz kommen.
Fig. 2 zeigt das Sicherheitselement S, das rein exemplarisch als Motiv einen Kolibri mit einer Jahreszahl vor einem Hintergrund darstellt. Ein Motivbereich 1 und ein Hintergrundbereich 2 sind durch unterschiedliche Beschich- tungen gebildet, welche in Reflexion einen optischen Kontrast ausbilden, so dass das Motiv mit dem unbewaffneten Auge wahrgenommen werden kann. Der Kolibri und die Jahreszahl sind jeweils durch eine Umrisslinie vom Hintergrund abgegrenzt. Die Umrisslinien sind in Umrisslinienbereichen 3 durch eine Reliefstruktur erzeugt, welche so gestaltet ist, dass sie einen Kontrast sowohl zum Motivbereich 1 als auch zum Hintergrundbereich 2 bildet. Dies erhöht für einen Betrachter die Wahrnehmbarkeit der Motive deutlich.
Die Reliefstruktur in der Umrisslinie ist mit Prägestrukturen versehen, die nach Beschichtung einen Kontrast bezüglich der Bereiche 1 und 2 zeigen und vorzugsweise dunkel werden. Das Erscheinungsbild der Umrisslinie ist da- bei weitgehend unabhängig davon, ob sie mit der Beschichtung des Motivbereichs 1 oder der Beschichtung des Hintergrundbereichs 2 versehen ist. Mit beiden möglichen Beschichtungen ist der Umrisslinienbereich 3 vorteilhaft gleich oder nahezu gleich dunkel. Durch Registerschwankungen wird der Umrisslinienbereich in der Regel teilweise mit der ersten und teilweise mit der zweiten Beschichtung versehen. Wenn seine Erscheinung mit beiden Metallisierungen aber ähnlich dunkel (z. B. mit einer Abweichung des Absorpi- onsgrads von unter 0,2 bevorzugt unter 0,1) ist, fällt dies kaum oder gar nicht auf. Es dominiert der Kontrast zwischen dem Umrisslinienbereich 3 und den Bereichen 1 und 2 den Kontrast zwischen den verschiedenen Beschichtungen innerhalb der Umrisslinie. Die Umrisslinienbereiche 3 haben eine Doppelfunktion. Zum einen unterstützen sie die Strukturierung des Motivs, indem sie das Motiv gegen den Hintergrund oder unterschiedliche Motivbereiche gegeneinander abgrenzen. Zum anderen fangen sie Registerschwankungen bei der Auftragung der Beschichtungen auf, da die Relief struktur auch mit einer der beiden Beschichtungen belegt immer noch einen Kontrast zwischen benachbarten Bereichen bewirkt.
Die Fig. 3 und 4 zeigen diesen Umstand. Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt des Sicherheitselementes der Fig. 2, nämlich eine Stelle, in der der Motivbereich 1 beidseitig vom Hintergrundbereich 2 begrenzt ist. An den Grenzen liegen Umrisslinienbereiche 3. Die Umrisslinienbereiche 3 haben eine Breite, die so gewählt ist, dass sie Registerschwankungen bei der Auftragung der ersten Beschichtung auf den Motivbereich 1 oder der zweiten Beschichtung auf den Hintergrundbereich 3 auffängt. Die Breite jedes Umrisslinienbereichs 3 ist größer als die maximalen Registerschwankungen beim Auftragen der Beschichtungen. Fig. 4 zeigt diese Verhältnisse in einer Schnittdarstellung im Ausschnitt 4, der durch einen gestrichelten Kreis in Fig. 3 symbolisiert ist. Das Sicherheitselement S ist auf einem Substrat 5 aufgebaut, auf dessen Oberseite eine Prägelackschicht 6 ausgebildet ist. Der Motivbereich 1 ist durch eine erste Be- Schichtung 7 und der Hintergrundbereich 2 durch eine zweite Beschichtung 8 gekennzeichnet, welche den Reflektionseindruck von Motivbereich 1 und Hintergrundbereich 2 beeinflussen oder definieren. Eine transparente Deckfolie 9 sorgt für eine geschützte Oberseite des Sicherheitselementes S. Der Umrisslinienbereich 3 ist dadurch gebildet, dass in der Prägelackschicht 6 unter den Beschichtungen 7, 8 eine Mottenaugenstruktur 10 eingeprägt ist, die bei Überdeckung mit der ersten und/ oder zweiten Beschichtung 7 bzw. 8 den Umrisslinienbereich lichtabsorbierend ausgestaltet. Die beiden Beschichtungen 7, 8 stoßen an einer Grenzlinie 11 aneinander. Diese liegt über der Mottenaugenstruktur 10. Der optische Eindruck, d. h. die Grenze des Motiv- bereichs 1 bzw. des Hintergrundbereichs 2, ist durch den Umrisslinienbereich 3 und damit durch die Mottenaugenstruktur 10 definiert. Deren Breite ist so gewählt, dass Registerschwankung hinsichtlich der Lage der Grenzlinie 11 zwischen erster Beschichtung 7 und zweiter Beschichtung 8 aufgefangen werden. Die Breite der Mottenaugenstruktur 10 ist also größer als Regis- terschwankungen, die beim Aufbringen der ersten und zweiten Beschichtung 7, 8 auftreten.
Anstelle einer Grenzlinie 11 ist es auch möglich, dass zwischen den beiden Beschichtungen 7, 8 eine Lücke besteht, die dann vollständig über der Mot- tenaugenstruktur 10, also innerhalb des Umrisslinienbereichs 3 liegt, oder dass die Beschichtungen 7, 8 innerhalb des Umrisslinienbereichs 3 überlappen. Die produktionstechnisch bedingten Schwankungen der Ränder von erster Beschichtung 7 und zweiter Beschichtung 8 oder der Grenzlinie 11 werden durch die darunterliegende Reliefstruktur des Umrisslinienbereichs 3 in der Umrisslinie versteckt, die unabhängig von einer Überdeckung mit der ersten oder zweiten Beschichtung 7, 8 einen Kontrast zu den benachbarten Bereichen 1, 2 bewirkt und mit beiden Beschichtungen bevorzugt gleich oder nahezu gleich aussieht.
Ein Bespiel für die erste Beschichtung 7 wäre z.B. eine rötliche oder goldfar- bene Beschichtung (z.B. Au, Cu oder Al-Cu-Legierung) oder eine Color-Shift- Beschichtung, wie sie als Mehrschichtaufbau aus dem Stand der Technik bekannt ist. Ein Beispiel für die zweite Beschichtung 8 des Hintergrundbereichs 2 wäre eine Aluminiummetallisierung. Die Beschichtungen 7, 8 können über ein sogenanntes Waschfarbendruckverfahren strukturiert werden, das im Stand der Technik bekannt ist. Die Breite des Umrisslinienbereiches 3 ist so gewählt, dass die Ränder der Beschichtungen oder ihre Grenzlinie 11 im Rahmen der Passerschwankungen immer innerhalb des Umrisslinienbereiches 2 liegen. Gelingt mit dem Waschfarbendruck beispielsweise eine Tolerierung der Grenzlinienlage von +/ - 0,2 mm, so wählt man den Umrisslini- enbereich mindestens 0,4 mm breit. Die jeweils zweite Beschichtung bringt man dann angrenzend oder mit ausreichend Überlapp zur ersten auf, so dass die beiden verschiedenen Beschichtungen über der Grenzlinie aneinanderstoßen oder sich überlappen, bevorzugt bei allen Registersituationen zumindest noch berühren. Unabhängig von den Registerschwankungen sieht der Betrachter zwei perfekt zu einander gepasserte verschiedenfarbige Bereiche, nämlich Motivbereich 1 und Hintergrundbereich 2, zwischen denen eine genau 0,4 mm breite Umrisslinie verläuft. Zum Verbessern des optischen Eindrucks der Umrisslinie ist es in einer Weiterbildung möglich, die Beschichtung 7, 8 in denjenigen Bereichen, in denen sie die Reliefstruktur überdeckt, wieder strukturiert abzutragen, beispielsweise durch Einstrahlung von Laserstrahlung. Auf diese Weise wird eine transparente Umrisslinie erreicht, die die unterschiedlich beschichteten Bereiche im perfekten Register zur Prägung präzise trennt. Auch eine Strukturierung, z. B. zur Einbringung von Mikrotext oder -Symbolen in die Umrisslinie ist dadurch möglich. Der Begriff„Umrisslinie" ist nicht auf eine äußere Grenze eines Motivs festgelegt. Es kann sich auch um eine interne Konturlinie handeln, die unterschiedliche Bereiche eines Motivs gegeneinander abgrenzt, so dass ein Motivbereich als Hintergrundbereich anzusehen ist, der andere als Motivbereich.
Um die erwünschten, kontrastierenden Strukturen des Umrisslinienbereichs 3 bereitzustellen, eignen sich besonders die in Fig. 1 bis 4 verwendeten Mottenaugenstrukturen 10. Aus der Literatur sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, solche Mottenaugenstrukturen 10 zu erzeugen. Exemplarisch wird auf die WO 2006/026975 A2 oder die EP 1434695 Bl verwiesen. Diese Veröffentlichungen schildern Random-Oberflächen, welche eine Brechzahlgradientenschicht ausbilden und eine gute Absorptionswirkung haben. Die Strukturtiefe liegt hierbei bevorzugt bei mehr als 50 nm und der mittlere Abstand benachbarter Erhebungen liegt unter 500 nm. Sie sind deshalb ein Beispiel für Subwellenlängenstrukturen. Solche Random-Oberflächen können aus
Kunststoff Substraten, z.B. PMMA, mit einem Plasmaätzprozess erzeugt werden. Alternativ können auch periodisch angeordnete Mottenaugenstrukturen eingesetzt werden. Auch Mikrokavitäten, die einen mittleren Abstand größer als 500 nm haben, können eine hohe Absorptionswirkung zeigen. Aus der EP 1434695 Bl ist eine Mottenaugenstruktur bekannt, welche durch ein metallisiertes Kreuzgitter mit einer Periode von unter 420 nm gebildet ist. Auch kann zur Lichtabsorption ein zweidimensional periodisches Subwellenlän- gengitter eingesetzt werden, wie es beispielsweise in der WO 2012/156049 AI beschrieben ist.
Die Abgrenzung zwischen Hintergrundbereich, Motivbereich und Umrisslinienbereich kann durch als Farbfilter wirkende Reliefstrukturen erreicht werden. Diese müssen dabei nicht unbedingt schwarz sein, sondern können auch in einer anderen Farbe erscheinen, z.B. rot oder blau. Dunkle Farben sind für die Erkennbarkeit des Motivs vorteilhaft. Die genannten metallischen Subwellenlängenstrukturen zeigen eine erhöhte Lichtabsorption im sichtbaren Spektralbereich, zum Teil durch eine resonante Lichtabsorption, welche zu einer Farbigkeit der Reflexion führen. Ein hoher Kontrast zwi- sehen dem Umrisslinienbereich und dem Motivbereich bzw. Hintergrundbereich ist gewährleistet, da für Reliefstrukturen die mittlere Absorption im sichtbaren Wellenlängenbereich stets höher ist, als die von glatten Oberflächen, wie sie z.B. in den Motiv- und Hintergrundbereichen vorgesehen sind. Alternativ können diese Strukturen auch aus einigen Richtungen nicht dun- kel sein.
Zur guten Erkennbarkeit beträgt die mittlere Helligkeit des Umrisslinienbereichs vorteilhaft weniger als 50% der mittleren Helligkeit des Motivbereichs sowie des Hintergrundbereichs in Reflexion.
Die Reliefstruktur des Umrisslinienbereichs 3 wird bevorzugt mit lithographischen Verfahren, z.B. einer e-Beam Anlage oder einer Laserschreibanlage, welche beispielsweise mit einem Zwei-Photonenabsorptionsprozess arbeitet, hergestellt. Alternativ kann sie in einem zweistufigen lithographischen Pro- zess erzeugt werden. In einem ersten Schritt wird eine Nanostrukturierung vorgenommen. Dies erfolgt zum Beispiel durch einen elektronenstrahllitho- graphischen Prozess. Alternativ kommen auch Laserstrahlinterferenzverfahren in Frage. Aperiodische Mottenaugenstrukturen können außerdem durch Plasmaätzen oder durch Strukturieren mit ultrakurzen Laserpulsen erzeugt werden. In einem Folgeschritt wird ein solches Original oder eine Kopie davon mit Photölack eingeebnet. Hierzu eignen sich vor allem Spincoating- oder Dip-Coating- Verfahren. Dann wird die Reliefstruktur in einem photolithographischen Schritt in den Photolack geschrieben und die gewünschten Bereiche der Strukturen werden freibelichtet. Dieser Prozess kann mit Hilfe eines Laserwriters im Direktbelichtungsverfahren erfolgen. Das so entstandene Original kann anschließend galvanisch oder unter Verwendung von Photopolymeren (z.B. Ormocere) umkopiert werden. Die Oberflächenstruktur eines auf diese Weise hergestellten Stempels kann nun durch ein Step- and-Repeat- Verfahren auf einer größeren Fläche nebeneinander vervielfältigt werden. Durch galvanische Abformung dieses auf der Fläche replizierten Originals kann davon ein Prägezylinder hergestellt werden. Schließlich kann die Struktur in einem kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Prozess auf Folie geprägt werden. Hierbei kommen Nanoimprint- Verfahren wie Heißprägen oder Prägen in UV-härtbare Materialien in Frage.
Schließlich wird die geprägte Folie mit den zwei Beschichtungen versehen. Hierfür kommen gängige Bedampfungsverfahren in Frage, wie Elektronen- strahl-Bedampfen, thermisches Verdampfen oder Sputtern. Als metallisches Material können Metalle, wie z.B. Aluminium, Silber, Kupfer, Palladium, Gold, Chrom, Nickel, Eisen, Kobalt und/ oder Wolfram sowie deren Legierungen eingesetzt werden. Abschließend wird die Struktur optional einkaschiert und mit der Deckfolie 9 geschützt. Statt einer einfachen Metallbe- schichtung kann die Reliefstruktur auch mit einer Mehrfachschicht überzo- gen werden. Hierzu kommen insbesondere sogenannte Color-Shift- Beschichtungen in Frage, welche aus einer halbtransparenten Metallschicht, einer dielektrischen Abstandsschicht und einer darunter befindlichen metallischen Spiegelschicht bestehen. Als Dielektrika eignen sich insbesondere S1O2, MgF2, Ta2C>5, ZnS und Polymere. Als weitere Alternative kommt eine dielektrische Beschichtung mit einem hochbrechenden Material in Frage.
B e z u g s z e i c h e n
1 Motivbereich
2 Hintergrundbereich
3 Umrisslinienbereich
4 Ausschnitt
5 Substratfolie
6 Prägelackschicht
7 erste Beschichtung
8 zweite Beschichtung
9 Deckfolie
10 Mottenaugenstruktur
11 Grenzlinie
B Banknote
S Sicherheitselement

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Sicherheitselement zur Herstellung von Wertdokumenten, wie Banknoten, Schecks oder dergleichen, das ein Motiv vor einem Hintergrund zeigt, wobei das Sicherheitselement (S) aufweist einen Motivbereich (1), der mit einer ersten Beschichtung (7) versehen ist und das Motiv bereitstellt, und einen Hintergrundbereich (2), der einer von der ersten Beschichtung (7) verschiedenen zweiten Beschichtung (8) versehen ist und den Hintergrund bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umrisslinienbereich (3) vorgesehen ist, der den Motivbereich (1) gegen den Hintergrundbereich (2) abgrenzt, der Umrisslinienbereich (3) durch eine Relief struktur (10) gebildet ist, die eine Geometrie zur Lichtabsorption aufweist, so dass ein Hellig- keits- und/ oder Farbkontrast zwischen Umrisslinienbereich (3) einerseits und Motivbereich (1) und Hinter grundbereich (2) andererseits besteht, und die Reliefstruktur (10) des Umrisslinienbereichs (3) mindestens teilweise von der ersten Beschichtung (7) und/ oder zweiten Beschichtung (8) überdeckt ist und so Registerschwankungen der ersten und/ oder zweiten Beschichtung (7, 8) auffängt. - 2 -
2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umrisslinienbereich (3) eine Breite von 0,1 mm bis 1,0 mm, bevorzugt von 0,3 mm bis 0,7 mm hat.
3. Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Relief struktur (10) des Umrisslinienbereichs (3) ein Subwellenlän- gengitter aufweist.
4. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Beschichtungen (7, 8) an einer Grenzlinie aneinanderstoßen oder an einer Grenzlinie überlappen, wobei die Grenzlinie über der Reliefstruktur (10) des Umrisslinienbereichs (3) liegt.
5. Sicherheitselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reliefstruktur des Umrisslinienbereichs (3) eine Mottenaugenstruktur (10) aufweist.
6. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reliefstruktur (10) des Umrisslinienbereichs (3) mit beiden Beschichtungen (7, 8) den gleichen oder nahezu gleichen Farbein- druck und/ oder Helligkeitseindruck hervorruft. - 3 -
7. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungen (7, 8) außerhalb des Umrisslinienbereichs (3) einen unterschiedlichen Farbeffekt erzeugen. 8. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/ oder zweite Beschichtung (7,
8) metallisch, hochbrechend oder ein farbeffekterzeugender Schichtverbund ist.
9. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Reliefstruktur (10) den Umrisslinienbereich (3) mit einer Strukturierung des Umrisslinienbereichs (3) bildet.
10. Sicherheitselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung des Umrisslinienbereichs (3) Unterbrechungen des Um- risslinienbereichs (3) und/ oder mit dem bloßen Auge nicht erkenn- oder auflösbaren Mikrotext oder Informationen umfasst.
11. Wertdokument mit einem Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
12. Herstellungsverfahren für ein Sicherheitselement (S) zur Herstellung von Wertdokumenten, wie Banknoten, Schecks oder dergleichen, das ein Motiv vor einem Hintergrund zeigt, wobei ein Motivbereich (1) mit einer ersten Beschichtung (7) versehen wird, der das Motiv bereitstellt, und - 4 -
ein Hintergrundbereich (2) mit einer von der ersten Beschichtung (7) verschiedenen zweiten Beschichtung (8) versehen wird, der den Hintergrund bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umrisslinienbereich (3) vorgesehen wird, der den Motivbereich (1) gegen den Hintergrundbereich (2) abgrenzt, und - der Umrisslinienbereich (3) durch eine Reliefstruktur (10) gebildet wird, die eine Geometrie zur Lichtabsorption aufweist, so dass ein Helligkeits- und/ oder Farbkontrast zwischen Umrisslinienbereich (3) einerseits und Motivbereich (1) und Hinter grundbereich (2) andererseits erzeugt wird, die Reliefstruktur (10) so angeordnet wird, dass sie Registerschwankungen der ersten und/ oder zweiten Beschichtung (7, 8) auffängt, indem der Umrisslinienbereich (3) beim Aufbringen der ersten Beschichtung (7) und/ oder zweiten Beschichtung (8) im Rahmen der Registerschwankungen mindestens teilweise von der ersten Beschichtung (7) und/ oder zweiten Beschichtung (8) überdeckt wird.
13. Herstellungsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (S) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 herge- stellt wird.
14. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13 dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/ oder zweite Beschichtung (7, 8) über der - 5 -
Relief struktur (10) mindestens bereichs weise entfernt wird, um eine Strukturierung der Umrisslinie zu erzeugen.
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