SICHERHEITSELEMENT ALS PHOTOKOPIERSCHUTZ

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitselement mit einer Anordnung von optisch wirksamen Strukturen in einem Schichtverbund gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Solche Sicherheitselemente dienen als Photokopierschutz und enthalten ein Flächenmuster aus einem Mosaik von Flächenelementen mit in einem Schichtverbund aus Kunststoff abgeformten, Licht modifizierenden Strukturen. Die Sicherheitselemente werden zur Beglaubigung der Echtheit eines Originals verwendet und eignen sich insbesondere zum Schutz von Wertpapieren, Banknoten, Zahlungsmitteln, Identitätskarten und Dokumenten aller Art, unter anderem gegen unerlaubtes Photokopieren. Die Funktion des Sicherheitsmerkmals besteht darin, dem Empfänger des damit versehenen Gegenstandes visuell und leicht überprüfbar anzuzeigen, dass der Gegenstand echt und keine Kopie ist. Den unerlaubt kopierten Gegenstand in den Verkehr zu bringen, wird verhindert oder zumindest ausserordentlich erschwert. Der aktuelle technische Stand der analogen schwarz-weiss Kopierer und der digitalen Farbkopierer erlaubt es allerdings mittlerweile, Kopien von Dokumenten herzustellen, welche praktisch nicht mehr von einem ungeschützten Original zu unterscheiden sind.

[0003] Derartige Sicherheitselemente verwenden Hologramme und/oder ein Flächenmuster aus diffraktiven Strukturen und sind aus einer Vielzahl von Dokumenten bekannt. Stellvertretend seien hier die EP 0 105 099 A1, EP 0 330 738 A1 (US 4,984,824 A) und die EP 0 375 833 A1 (US 5,023,003 A) genannt. Die Flächenmuster zeichnen sich durch die Brillanz der Muster und den Bewegungseffekt im Muster aus. Die diffraktiven Strukturen sind in ein dünnes Laminat aus Kunststoff eingebettet und werden meist in Form einer Marke auf Dokumente, wie Banknoten, Wertpapiere, Personalausweise, Pässe, Visa, Identitätskarten usw. aufgeklebt. Die Farbkopien dieser Sicherheitselemente zeigen ein farbiges Muster ohne den Bewegungseffekt, so dass bei Unaufmerksamkeit des Empfängers und schlechter Beleuchtung eine Farbkopie mit dem Original des Sicherheitselements verwechselt werden könnte.

[0004] Ein anderes Sicherheitsmerkmal zum Schutz vor unerlaubtem Kopieren des Dokuments ist aus der EP 0 522 217 bekannt. Ein metallisch glänzender Transferstreifen ist auf das Dokument aufgeklebt. Auf der Kopie wird der metallisch glänzende Transferstreifen in Schwarz wiedergegeben und erzeugt daher einen deutlichen Kontrast zum spiegelnden Verhalten auf dem Original. Diese einfache, der Allgemeinheit leicht verständliche Botschaft genügt, um die Kopie vom Original zu unterscheiden. Leider ist auf der Kopie dieser Schutz imitierbar, so dass die Kopie bei schlechten Lichtverhältnissen oder in der Hektik für das Original gehalten werden kann.

[0005] In der EP 0 201 323 B1 sind Materialien aufgelistet, die für die Herstellung des Schichtverbunds mit den Sicherheitselementen verwendbar sind.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schwer nachzuahmendes, kostengünstiges, Sicherheitselement zu schaffen, das eine mit Fotokopierern nicht kopierbare Darstellung erhält.

[0007] Diese Aufgabe wird durch ein Sicherheitselement aus einem Schichtverbund zum Aufkleben auf ein Substrat gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Durch die Erfindung wird eine Vielzahl von Vorteilen erzielt.

[0008] Durch eine gewölbte spiegelnde Makrostruktur, die Licht im Wesentlichen innerhalb dieses Winkelbereiches ablenkt, oder durch zwei oder mehr Teilflächen, die Licht im Wesentlichen innerhalb dieses Winkelbereichs ablenken, wird es möglich optische Informationen in dem Flächenverbund zu kodieren, die nicht photokopierbar aber für das menschliche Auge sichtbar sind. Eine achromatische Struktur ist eine Struktur, die einfallendes Licht im Wesentlichen wellenlängenunabhängig ablenkt.

[0009] Einfallendes Licht wird von einer achromatischen Struktur im Wesentlichen wellenlängenunabhängig reflektiert, gebeugt oder gestreut, so dass sich für einen menschlichen Betrachter im üblichen Betrachtungsabstand keine oder nur sehr geringe, vernachlässigbare Farbeffekte zeigen. Achromatische Strukturen sind so beispielsweise Makrostrukturen oder Blaze-Gitterstrukturen mit einer Periode von 6 µm oder grösser, bevorzugt mit einer Profiltiefe im Bereich von 0,25 µm. Weiter zeigen beispielsweise Strukturen mit einer Periode zwischen 6 µm und 3 µm abhängig von der Relieftiefe achromatisches Verhalten.

[0010] Durch die Verwendung von achromatischen Strukturen wird der Vorteil erzielt, dass bei diesen Strukturen die Auffächerung des Lichtes nicht bei der Bestimmung des Winkelbereiches zu beachten ist, indem das einfallende Licht um die Richtung des Spiegelreflexes herum von der optischen Struktur abgelenkt wird. So kann sichergestellt werden, dass keine Lichtbestandteile ausserhalb des vorbestimmten Winkelbereiches abgelenkt und damit in der Photokopie sichtbar werden.

[0011] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0012] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden mittels der Figuren näher beschrieben.

[0013] Es zeigen:

Figur 1

einen Querschnitt durch ein Sicherheitselement,

Figur 2

ein Kopiergerät im Querschnitt,

Figur 3

ein Diagramm der Antwortfunktion des Kopiergeräts,

Figur 4

ein Sicherheitsmerkmal,

Figur 5

eine Makrostruktur,

Figur 6

ein Dokument mit dem originalen Sicherheitselement und

Figur 7

eine Kopie des Dokuments.

[0014] In der Figur 1 ist der Aufbau eines Schichtverbunds 1 dargestellt, aus dem Sicherheitselemente 2 ausgeschnitten werden. Im Schichtverbund 1 bedeuten 3 eine äussere Deckschicht, 4 eine Abformschicht, in die optisch wirksame Strukturen 5, 6 abgeformt sind, 7 eine Schutzschicht, 8 eine Klebeschicht für die Verbindung des Sicherheitselements 2 mit einem Dokument 9 als Substrat, beispielsweise einem Wertpapier, einer Banknote, einem Zahlungsmittel, einer Identitätskarte, ganz allgemein Dokumenten aller Art.

[0015] Die Schutzschicht 7 verfüllt die Vertiefungen der optisch wirksamen Strukturen 5, 6. Daher weist die Grenzschicht zwischen der Abformschicht 4 und der Schutzschicht 7 die Form der Reliefs der optisch wirksamen Strukturen 5, 6 auf. Zur Verstärkung der Reflexion an der Grenzschicht ist die Grenzschicht als Reflexionsschicht 10 ausgeführt. Die Reflexionsschicht 10 besteht aus einer dünnen Schicht eines hochglänzenden Metalls, wie Al, Au, Cr, Te usw., in einer Schichtdicke von 30 bis 100 nm. In der eingangs erwähnten EP 0 201 323 B1 sind in der Tabelle 1 anorganische Dielektrika mit einem hohen Brechungsindex aufgeführt, die sich als Reflexionsschicht 10 eignen. Interessante zusätzliche Farbeffekte ergeben sich mit einer Interferenzschicht als Reflexionsschicht 10 mit mehreren Lagen aus sich abwechselnden metallischen und dielektrischen Schichten. Beispielsweise kann dies eine Doppelschicht Metall - Dielektrikum sein, wobei das Dielektrikum an die Abformschicht 4 und das Metall an die Schutzschicht 7 angrenzen, eine Dreifachschicht, bei der die transparente dielektrische Schicht, z.B. 100 nm bis 150 nm Ti02, zwischen einer transparenten metallischen Schicht, z.B. 5 nm Al, und der reflektierenden Metallschicht, z.B. mehr als 50 nm Al, eingeschlossen ist, wobei die reflektierende, opake Metallschicht an die Schutzschicht 7 angrenzt.

[0016] Der Schichtverbund 1 wird auf einer hier nicht gezeigten, langen Bahn einer Trägerfolie aufgebaut, wobei zunächst die Deckschicht 3 auf der Trägerfolie aufbracht wird und anschließend in der angegebenen Reihenfolge die Abformschicht 4, die Reflexionsschicht 10, die Schutzschicht 7 und die Klebeschicht 8. Falls das Material der Schutzschicht 7 ein Kleber ist, erübrigt sich die Klebeschicht 8. Die Reliefs der optisch wirksamen Strukturen 5, 6 werden entweder vor oder nach dem Aufbringen der Reflexionsschicht 10 abgeformt. Schliesslich werden aus dem Schichtverbund 1 die Sicherheitselemente 2 ausgeschnitten, auf das Substrat 9 aufgeklebt und die Trägerfolie entfernt. Da wenigstens die Deckschicht 3 und die Abformschicht 4 transparent sind, sind die optischen Effekte der optisch wirksamen Strukturen 5, 6 durch die Deckschicht 3 und die Abformschicht 4 hindurch für einen Beobachter sichtbar.

[0017] Die optisch wirksamen Strukturen 5, 6 unterteilen sich in erste Strukturen 5 und in zweite Strukturen 6 (nicht beansprucht) oder sind erfindungsgemäß in andere, weiter unten besprochene Makrostrukturen integriert. Die ersten Strukturen 5 sind beispielsweise spiegelnde Strukturen, wie parallel zur Fläche des Schichtverbunds 1 angeordnete glatte Spiegelflächen, als farbige Spiegel wirkende Beugungsgitter mit einem beliebigen Profil und mit einer Spatialfrequenz f größer als 2400 Linien/mm und spezielle achromatische Gitterstrukturen. Parallel einfallendes Licht 11 wird von den spiegelnden ersten Strukturen 5 nach dem Reflexionsgesetz reflektiert, d.h. der Einfallswinkel α zwischen der Richtung des einfallenden Lichts 11 und einer Normalen 12 zur Fläche des Schichtverbunds 1 ist gleich dem Reflexionswinkel β, der zwischen der Normalen 12 und der Richtung reflektierter Lichtstrahlen 13 bzw. des Spiegelreflexes eingeschlossen ist. Die Beugungsgitter mit der hohen Spatialfrequenz f > 2400 Linien/mm beugen einen Ausschnitt aus dem sichtbaren Spektrum des einfallenden Lichts 11 nur in die nullte Beugungsordnung, d.h. unter dem Reflexionswinkel β. Die zweiten Strukturen 6 sind achromatische Strukturen, wie symmetrische und asymmetrische, sägezahnförmige Gitterstrukturen mit einer Raumfrequenz von höchstens 300 Linien/mm, schwach streuende Mattstrukturen und Kinoformen mit z.B. der entsprechenden Eigenschaft.

[0018] Die achromatische, sägezahnförmige Gitterstruktur 6 zeichnet sich durch eine ausgezeichnete Richtung 39, dem Gittervektor, aus und weist im stetigen Bereich eine lokale Neigung y der Gitterstruktur von höchstens ±7°, vorzugsweise ±5°, in Bezug auf die Oberfläche des Schichtverbunds 1 auf. In der Zeichnung der Figur 1 ist als Beispiel eine asymmetrische Gitterstruktur als zweite Struktur 6 mit der nach rechts weisenden ausgezeichneten Richtung 39 gezeigt.

[0019] Die Mattstrukturen streuen das einfallende Licht 11 in einen Streukegel mit einem durch das Streuvermögen der Mattstruktur vorbestimmten Öffnungswinkel und mit der Richtung des reflektierten Lichts 22 als Kegelachse. Die Intensität des Streulichts ist z.B. auf der Kegelachse am grössten und nimmt mit zunehmendem Abstand zur Kegelachse ab, wobei das in Richtung der Mantellinien des Streukegels abgelenkte Licht für einen Beobachter gerade noch erkennbar ist. Der Querschnitt des Streukegels senkrecht zur Kegelachse ist rotationssymmetrisch bei einer hier "isotrop" genannten Mattstruktur. Im Gegensatz zu den "isotropen" Mattstrukturen weisen Strukturelemente der hier "anisotrop" genannten Mattstrukturen eine Vorzugsrichtung in der Ebene des Sicherheitselements 2 auf. Der Querschnitt ist bei der "anisotropen" Mattstruktur in der Vorzugsrichtung gestaucht d.h. elliptisch verformt mit der kurzen Hauptachse der Ellipse parallel zur Vorzugsrichtung. Bei der "anisotropen" Mattstruktur schliessen die Vorzugsrichtung und die der "anisotropen" Mattstruktur zugeordnete ausgezeichnete Richtung 39 einen Azimutwinkel von 90° ein.

[0020] Die schwach streuende "isotrope" bzw. "anisotrope" Mattstruktur bzw. das Kinoform lenken das einfallende Licht 11 innerhalb eines engen Streukegels mit einem Öffnungswinkel ε von maximal 14°, vorzugsweise 10°, ab, der zwischen einer Mantellinie 14, 15 des Streukegels und der Richtung der reflektierten Lichtstrahlen 13 eingeschlossen ist. Aus technischen Gründen ist die Profilhöhe der optisch wirksamen Strukturen 5, 6 im Schichtverbund 1 auf einen Hub H kleiner als 10 µm begrenzt. Vorzugswerte des Hubs H liegen im Bereich 0.05 µm bis 2 µm. Der Hub H ist kein fester Wert innerhalb des Sicherheitsmerkmals 30, da der Hub H, bedingt durch die optisch wirksamen Strukturen 5, 6 bzw. die Makrostrukturen, mit Vorteil lokal unterschiedliche Werte aus dem angegebenen Bereich annimmt, um insbesondere bei den Makrostrukturen technologische Schwierigkeiten zu umgehen.

[0021] In der Figur 2 ist ein moderner digitaler Kopierer 16 für Farbkopien oder schwarz-weisse Kopien mit seinen funktionellen Komponenten im Längsschnitt gezeigt. Eine transparente Glasplatte 17 dient als Auflage für das Dokument 9 und weist ein vorbestimmtes Format, wie z.B. A4, A3 usw., auf. Das Dokument 9 ist - mit dem aufgeklebten Sicherheitselement 2 (Fig. 1) gegen das Glas gewendet - auf der Glasplatte 17 angeordnet und wird durch die Glasplatte 17 hindurch in einem schmalen Streifen, der sich quer über die Glasplatte 17 bzw. das Dokument 9 erstreckt, beleuchtet, wobei der Streifen während des Kopiervorgangs längs der Glasplatte 17 bewegt wird. Eine Beleuchtungseinrichtung 18 umfasst einen Wagen, der unter der Glasplatte 17 auf einer Schiene 34 in Richtung der nicht bezeichneten Pfeile längs der Glasplatte 17 verschiebbar ist, eine linienförmige Lichtquelle 19 und fokussierende Spiegel 20, 21. Die Beleuchtungseinrichtung 18 mit dem Wagen, die Lichtquelle 19 und die fokussierenden Spiegel 20, 21 erstrecken sich in der Figur 2 senkrecht zur Zeichnungsebene über die Breite der Glasplatte 17. Das weisse, von der Lichtquelle 19 ausgesandte Licht wird von den fokussierenden Spiegeln 20, 21 ungefähr symmetrisch zur Normalen 12 (Fig. 1) durch die Glasplatte 17 hindurch auf dem Dokument 9 in dem schmalen Streifen konzentriert. Das auf dem Dokument 9 auftreffende Licht weist je nach Fabrikat des Kopierers 16 einen Einfallswinkel von etwa 40° bis 50° und -40° bis -50° auf. Am Sicherheitselement 2 und am Dokument 9 in Richtung der Normalen 12 rückgestreutes Licht 22 gelangt über drei ebene Umlenkspiegel 23, 24, 25 in den Detektor 26. Die Umlenkspiegel 23, 24, 25 und der Detektor 26 erstrecken sich parallel zur Lichtquelle 19 und zu den fokussierenden Spiegeln 20, 21 über die ganze Länge des Streifens. Der Detektor 26 weist in seiner Längsausdehnung auf einer geraden Linie eine Vielzahl von Photodetektoren 27 zum Empfang des rückgestreuten Lichts 22 auf. Die Anzahl der Photodetektoren 27 pro Längeneinheit bestimmt das Auflösungsvermögen des Kopierers 16. Der Detektor 26 analysiert das rückgestreute Licht 22 und erzeugt ein elektrisches Abbild des auf dem Dokument 9 beleuchteten Streifens. Analoge Kopiermaschinen weisen eine vergleichbare Führung des zur Beleuchtung dienenden, ausgesandten Lichts und des rückgestreuten Lichts 22 auf.

[0022] Im Diagramm der Figur 3 ist die Antwortfunktion AF des Kopierers 16 (Fig. 2) in beliebigen Einheiten schematisch als Funktion eines Ausfallwinkels θ des rückgestreuten Lichts 22 (Fig. 2) und des gebeugten oder gestreuten Lichts relativ zur Richtung der reflektierten Lichtstrahlen 13 (Fig. 1) aufgetragen. Ein Bereich "A" in unmittelbarer Nachbarschaft zur Richtung des Spiegelreflexes, d.h. in Richtung der reflektierten Lichtstrahlen 13, erstreckt sich von θ = 0° bis θ = 15°. Dieser Winkelbereich ε ≈ 15° ist durch die Konstruktion des Kopierers 16 vorbestimmt. Im Bereich "A" ist der Kopierer 16 blind, um den Empfang von spiegelnden Reflexen von der Glasplatte 17 und dem Dokument 9 im Detektor 26 zu vermeiden. Ein Bereich "B" umfasst die Ausfallwinkel θ von 15° bis 75°. In diesem Bereich "B" arbeitet der Kopierer 16 und empfängt das rückgestreute Licht 22 im Detektor 26. Das rückgestreute Licht 22 aus einem dritten Bereich "C" mit den Ausfallwinkeln θ > 75° wird vom Kopierer 16 nicht mehr erfasst. Beispielsweise zentriert sich das rückgestreute Licht 22 von weissem Papier, einer stark streuenden Fläche, um den Ausfallwinkel von θ ≈ 45°. Jede ebene Spiegelfläche wird in der Kopie in schwarzer Farbe wiedergegeben.

[0023] Die Figur 4 zeigt das Sicherheitselement 2 angeordnet auf dem Dokument 9. Das Sicherheitselement 2 weist ein mosaikartiges Flächenmuster 28 aus Flächenelementen 29 mit mikroskopisch feinen Beugungsstrukturen, Spiegelflächen und Mattstrukturen auf. Bei einer Beleuchtung mit Tageslicht und beim Drehen oder Kippen des Sicherheitselements 2 blinken die Flächenelemente 29 auf, so dass sich der optische Eindruck des Flächenmusters 28 laufend verändert.

[0024] Zusammen mit dem oder anstelle des Flächenmusters 28 enthält das Sicherheitselement 2 ein Sicherheitsmerkmal 30. In einer nicht-beanspruchten Ausführung ist eine Fläche 31 des Sicherheitsmerkmals 30 wenigstens in je eine erste Teilfläche 32 und eine zweite Teilfläche 33 unterteilt. Die ersten Teilflächen 32 weisen eine der ersten Strukturen 5 (Fig. 1) auf, während die zweiten Teilflächen 33 mit einer der zweiten Strukturen 6 (Fig. 1) belegt sind.

[0025] Die zweite Struktur 6 ist eine achromatische Struktur aus der Gruppe der symmetrischen und der asymmetrischen, sägezahnförmigen Gitterstrukturen mit einer Raumfrequenz von höchstens 300 Linien/mm, der schwach streuenden Mattstrukturen und der Kinoformen.

[0026] Die erste Struktur 5 ist eine parallel zur Oberfläche des Schichtverbunds angeordnete Struktur aus der Gruppe der ebenen glatten Spiegelflächen und der Beugungsgitter mit einer Spatialfrequenz f größer als 2400 Linien/mm sowie der sägezahnförmigen achromatischen Gitterstrukturen und "anisotrope" Mattstrukturen, wenn sich deren ausgezeichnete Richtung 39 (Fig. 1) und die der zweiten Struktur 6 zugeordnete ausgezeichnete Richtung 39 wenigstens um den Azimutwinkel von 25° unterscheiden.

[0027] Mit Vorteil weisen die beiden Teilflächen 32, 33 eine gemeinsame Grenze auf, wobei die Teilflächen unmittelbar benachbart sind und/oder die eine Teilfläche 32 bzw. 33 innerhalb der andern Teilfläche 33 bzw. 32 angeordnet ist. In einer anderen Ausführung ist eine Vielzahl der einen Teilflächen 32 bzw. 33 auf der einen Hintergrund bildenden anderen Teilfläche 33 bzw. 32 so arrangiert, dass die Vielzahl der einen Teilflächen 32 bzw. 33 eine visuell gut sichtbare Information bildet, z.B. als Schrift und/oder Logo bzw. Bildinformation. Das Sicherheitsmerkmal 30 ist daher auch gross und weist wenigstens eine Fläche von 0.5 cm², vorzugsweise mehr als 1 cm² auf, wobei die kleinste Abmessung mindestens 0.5 mm beträgt.

[0028] Das Sicherheitselement 2 ist aus dem Schichtverbund 1 aus Kunststoff ausgeschnitten und auf das Dokument 9 aufgebracht. In die zwischen der Abformschicht 4 und der Schutzschicht 7 eingebettete Reflexionsschicht 10 (Fig. 1) sind die optisch wirksamen Strukturen 5, 6 des Sicherheitsmerkmals 30 und, sofern vorhanden, die Beugungsstrukturen, Spiegelflächen und Mattstrukturen der Flächenelemente 29 des Flächenmusters 28 abgeformt. Entsprechend der Ausführung des Sicherheitselements 2 weist die Reflexionsschicht 10 in der Fläche 31 des Sicherheitsmerkmals 30 die Makrostruktur auf und/oder ist die Reflexionsschicht 10 wenigstens in eine erste und eine zweite Teilfläche 32, 33 unterteilt. Die erste Teilfläche 32 ist mit einer der parallel zur Oberfläche des Schichtverbunds 1 angeordneten ersten Strukturen 5 belegt, die das einfallendes Licht 11 in der Richtung des Spiegelreflexes als gespiegeltes Licht 13 (Fig. 1) ablenkt. In die zweite Teilfläche 33 ist eine der zweiten Strukturen 6 abgeformt, die das einfallende Licht 11 innerhalb des durch den Streukegel mit dem Öffnungswinkel ε (Fig. 1) vorbestimmten Winkelbereichs um die Richtung der Spiegelreflexes ablenkt.

[0029] In der Figur 5 ist die erfinderische Ausführung des Sicherheitsmerkmals 30 mit einer der Makrostrukturen 35 gezeigt. Zusammen mit der diskreten Anordnung der ersten und zweiten Teilflächen 32 (Fig. 4), 33 (Fig. 4) ist im Sicherheitsmerkmal 30 auch eine einzelne in Flächenteilen gewölbte Fläche 31, die Makrostruktur 35, eingesetzt. Die zwischen der Abformschicht 4 und der Schutzschicht 7 eingebettete Reflexionsschicht 10 mit der Makrostruktur 35 weist in den vorbestimmten Flächenteilen Wölbungen 36 auf. Das Profil der Makrostruktur 35 ist in mikroskopischen Bereichen glatt oder das Profil ist mit einer der Mattstrukturen bzw. Kinoformen oder dem mikroskopisch feinen Beugungsgitter überlagert, wobei die Spatialfrequenz f des Beugungsgitters mehr als 2400 Linien/mm beträgt. Das Profil der Makrostruktur 35 ist eine Funktion M(x, y) der Koordinaten x, y, die die Fläche 31 des Sicherheits-merkmals 30 aufspannen, wobei wenigstens in Teilbereichen der Makrostruktur 35 ΔM(x, y) ≠ 0 ist. Die Wölbungen 36 folgen bekannten mathematischen, durch die Funktion M(x, y) bestimmten Funktionen und umranden oder bilden z.B. graphische Zeichen oder Buchstaben oder die Makrostruktur 35 ist ein Reliefbild, wie es von Münzen oder Gemmen bekannt ist. Die Tangentialfläche an die Makrostruktur 35 weist in keinem Punkt eine lokale Neigung γ von mehr als ±7° in Bezug auf die Oberfläche des Schichtverbunds 1 (Fig. 1) auf. In einer Ausführung weist die Makrostruktur 35 die als Interferenzschicht ausgebildete Reflexionsschicht 10 auf.

[0030] Damit die Makrostruktur 35 von blossem Auge sichtbare optische Wirkungen erzielt, weisen benachbarte Punkte mit Extremwerten der Profilhöhe der Makrostruktur einen Abstand von wenigstens 0.3 mm auf. Da im Schichtverbund 1 der Hub H der abzuformenden optisch wirksamen Strukturen 5 (Fig. 1), 6 (Fig. 1), 35 aus technischen Gründen auf etwa 10 µm begrenzt ist, ist die Makrostruktur 35 mit einer Profilhöhe modulo Hub H in die Abformschicht 4 abgeformt. Die dadurch entstehenden Unstetigkeitsstellen 37 sind nicht als Extremwerte der Profilhöhen der Makrostruktur zu betrachten.

[0031] Die Figur 6 zeigt die Draufsicht auf das Original des Dokuments 9. In dieser Ausführung hat das Sicherheitsmerkmal 30 als Information die Buchstaben "OK", die sich aus den zweiten Teilflächen 33 mit den achromatischen zweiten Strukturen 6 (Fig. 1) zusammensetzen und als Hintergrund die erste Teilfläche 32 mit der spiegelnden ersten Struktur 5 (Fig. 1). Die Information bzw. die zweiten Teilflächen 33 des weiss beleuchteten Sicherheitsmerkmals 30 erscheinen dem Beobachter im Spiegelreflex in einer grauen Farbe vor dem hellen, glänzenden Hintergrund der ersten Teilfläche 32 mit der spiegelnden ersten Struktur 5, da die achromatischen Strukturen 6 der zweiten Teilfläche 33 das einfallende Licht 11 (Fig. 1) am Auge des Beobachters vorbeilenken.

[0032] Dies sei anhand der Figur 1 erklärt. Der Einfachheit halber ist die Wirkung der Refraktion auf die Lichtstrahlen beim Übergang Luft-Schichtverbund 1 nicht berücksichtigt. Das unter dem Einfallswinkel α einfallende Licht 11 wird von der spiegelnden Struktur 5 in der ersten Teilfläche 32 in der Richtung des reflektierten Lichts 13 abgelenkt. Dabei ist der Azimut der genannten spiegelnden Strukturen 5 unerheblich. Fällt das Licht 11 auf die Gitterstruktur der achromatischen Struktur 6 mit der lokalen Neigung γ, ist der Einfallswinkel α um die lokale Neigung γ kleiner, da die Normale 12 und die Flächennormale auf die geneigte Fläche der Gitterstruktur die lokale Neigung γ einschliessen. Die lokale Neigung entspricht bei der asymmetrischen Gitterstruktur dem Blazewinkel. Die Gitterstruktur lenkt das einfallende Licht 11 in die Richtung des reflektierten Lichts ab, wobei auch der Reflexionswinkel, bezogen auf die Flächennormale, um die lokale Neigung und, bezogen auf die Normale 12, um den doppelten Betrag des Winkels γ kleiner ist. Da die Neigung γ höchstens ±7° beträgt, weicht das von der Gitterstruktur abgelenkte Licht höchstens um ±14° von der Richtung des reflektierten Lichts 13 ab. Dreht und kippt der Beobachter das Dokument 9 mit dem Sicherheitselement 30 (Fig. 6) zufällig so, dass seine Beobachtungsrichtung in der gleichen Ebene wie der Gittervektor der Gitterstruktur der achromatischen zweiten Struktur 6 liegt, sind die zweiten Teilflächen 33 plötzlich heller als der Hintergrund der ersten Teilfläche 32, da die Richtung des reflektierten Lichts 13 am Auge des Beobachters vorbeiweist. Ist die oben beschriebene "isotrope" Mattstruktur als achromatische zweite Struktur 6 in der zweiten Teilfläche 33 eingesetzt, verteilt sich das gestreute Licht innerhalb des von den Mantellinien 14, 15 begrenzten Streukegels unabhängig vom Azimut. In der Richtung des reflektierten Lichts 13 ist das gestreute Licht von der zweiten Teilfläche 33 weniger intensiv als das gespiegelte Licht 13 der ersten Teilfläche 32. Innerhalb des Streukegels ist in einer Zone die Intensität des gestreuten Lichts stärker als das der Spiegelfläche, d.h. die zweite Teilfläche 33 ist heller als die erste Teilfläche 32. Die Intensität des gestreuten Lichts nimmt gegen den Mantel des Streukegels zu rasch ab, so dass ausserhalb des Streukegels die zweite Teilfläche 33 wieder dunkler als die erste Teilfläche 32 ist. Der Intensitätswechsel zwischen den Teilflächen 32, 33 des Sicherheitsmerkmals 30 ist das Echtheitsmerkmal.

[0033] In einer anderen Ausführung des Sicherheitsmerkmals 30 ist in der ersten Teilfläche 32 die erste Struktur 5 die achromatische sägezahnförmige Gitterstruktur oder eine "anisotrope" Mattstruktur mit einer ersten ausgezeichneten Richtung 39 angeordnet und in die zweiten Teilfläche 33 ist als zweite Struktur 6 die achromatische sägezahnförmige Gitterstruktur oder eine "anisotrope" Mattstruktur abgeformt, wobei sich deren ausgezeichnete Richtung 39 von der ersten ausgezeichneten Richtung 39 wenigstens im Azimut unterscheidet. In einem Beispiel ist die achromatische sägezahnförmige Gitterstruktur der ersten Struktur 5 das Spiegelbild der zweiten Struktur 6.

[0034] Damit ein Maximum der Flächenhelligkeit der Teilflächen 32, 33 mit den achromatischen Gitterstrukturen nicht nur in einem engen Winkelbereich des Azimuts auftritt, sind die achromatischen Gitterstrukturen in Pixelelementen angeordnet. Die achromatischen Gitterstrukturen weisen in jedem Pixelelement polygonale oder kreisförmige Furchen mit einer konstanten Spatialfrequenz f auf. Die Gittervektoren dieser Gitterstrukturen zeigen radial vom Zentrum des Pixelelements nach aussen. Die mit den Teilflächen 32 bzw. 33 dargestellte Information ist z.B. aus quadratischen Pixelelementen von wenigstens 0,5 mm Seitenlänge aufgebaut, wobei die entsprechenden Gittervektoren jedes Pixelelements parallel oder nach einem vorbestimmten Muster ausgerichtet sind. Das vorbestimmte Muster bewirkt ein Wandern der maximalen Flächenhelligkeit über die Teilflächen 32 bzw. 33 beim Drehen des Sicherheitselements 2.

[0035] Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft des Sicherheitsmerkmals 30 wird durch die Verwendung von verschiedenen achromatischen Gitterstrukturen in der Vielzahl der einen Teilflächen 32 bzw. 33, die auf dem Hintergrund der anderen Teilfläche 33 bzw. 32 angeordnet sind, erreicht. In einer Ausführung sind in den drei Teilflächen 32 bzw. 33 die Gittervektoren parallel zur ausgezeichneten Richtung 39 ausgerichtet. Beim Kippen des Sicherheitselements 2 um eine Achse parallel zur ausgezeichneten Richtung 39, erreichen die Teilflächen 32 bzw. 33 nacheinander die maximale Flächenhelligkeit. Beispielsweise weisen die drei Teilflächen 32 bzw. 33 achromatischen Gitterstrukturen mit der Spatialfrequenz f von 160 Linien/mm auf. Die drei Gitterstrukturen unterscheiden sich im Blazewinkel bzw. Hub mit den Werten 150 nm, 250 nm und 400 nm. Weisen hingegen die achromatischen Gitterstrukturen dasselbe Profil und unterschiedliche ausgezeichnete Richtungen 39 auf, so erreichen die Teilflächen 32 bzw. 33 nacheinander ihre maximale Flächenhelligkeit beim Drehen des Sicherheitselements 2 um die Normale 12. In einer andern Ausführung ändern sich sowohl der Blazewinkel als auch die ausgezeichnete Richtung 39 von einer Teilfläche 32 bzw. 33 zur nächsten.

[0036] Eine Kopie des in der Figur 6 gezeigten Originals ist in der Figur 7 dargestellt. Da der Kopierer 16 (Fig. 2) im Bereich "A" (Fig. 3) und "C" (Fig. 3) blind ist, werden nur diejenigen Flächenelemente 29 des Flächenmusters 28 (Fig. 4) vom Kopierer 16 abgebildet, die Licht in den Bereich "B" (Fig. 3) streuen bzw. beugen. Beispielsweise weist das in der Darstellung der Figur 6 rechteckförmige Flächenelement 29' ein Beugungsgitter auf, das an sich Licht in den Bereich "B" beugen könnte, dessen Beugungsgittervektor jedoch in der Ebene der Glasplatte 17 (Fig. 2) nicht senkrecht zum beleuchtenden Streifen des Kopierers 16 ausgerichtet ist. Somit erfüllt das Flächenelement 29' die Kopierbedingung nicht. Der Kopierer 16 kann aber das rechteckförmige Flächenelement 29' in einer blassen Mischfarbe bzw. einem Grauton wiedergeben, wenn die Intensität des rückgestreuten Lichts 22 (Fig. 2) aus dem rechteckförmige Flächenelement 29' nicht genügend klein ist. Durch Drehen des Sicherheitselements 2 in seiner Ebene werden die Flächenelemente 29 anders auf der Glasplatte 17 (Fig. 2) ausgerichtet. Das rechteckförmige Flächenelement 29', dessen Beugungsgittervektor nun praktisch senkrecht auf den beleuchtenden Streifen ausgerichtet ist, kann nun das einfallende Licht 11 (Fig. 1) voll in die Richtung des rückgestreuten Lichts 22 beugen; dafür sind die Intensitäten der anderen Flächenelemente 29 niedriger oder praktisch null, so dass die Kopie des Flächenmusters 28 (Fig. 4) von der Ausrichtung auf der Glasplatte 17 (Fig. 2) des Kopierers 16 abhängig ist.

[0037] Im Gegensatz dazu verhält sich das Sicherheitsmerkmal 30 verschieden, da die optisch wirksamen Strukturen 5 (Fig. 1), 6 (Fig. 1) der Teilflächen 32 (Fig. 6), 33 (Fig. 6) in jeder azimutalen Ausrichtung das einfallende Licht 11 in die Bereiche "A" und "C" ablenken. Die Fläche 31 des Sicherheitsmerkmals 30 wird daher in der Kopie unabhängig von der azimutalen Ausrichtung des Dokuments 9 auf der Glasplatte 17 des Kopierers 16 einfarbig in Schwarz wiedergeben. Das Sicherheitsmerkmal 30 enthält daher eine visuell sichtbare, aber nicht photokopierbare Information. Der Vorteil dieses Sicherheitsmerkmals 30 ist die Unabhängigkeit von seiner azimutalen Ausrichtung zum Kopierer 16.

[0038] In einer anderen Ausführung des Sicherheitselements 2 erstrecken sich Flächenelemente 29 über das Sicherheitsmerkmal 30, z.B. als schmale, linienförmige Bänder 38. Wenigstens ein Flächenelement 29 weist eine der mäanderförmigen, Guillochen ähnlichen, netzartigen Formen auf und teilt die Fläche 31 in kleinere Teilflächen 32, 33 auf. Da bei einer vorbestimmten Orientierung des Sicherheitselements 2 das Band 38 dem Beobachter des Originals als sehr brillante Linie erscheint, genügt bereits eine Linienbreite des Bandes 38 von wenigstens 0.05 mm; vorzugsweise liegt die Linienbreite zwischen 0.1 mm bis 0.3 mm. Das Sicherheitsmerkmal 30 ist mittels des Bands 38 gegen eine einfache Nachahmung mittels Haushaltfolie aus Aluminium geschützt.

Ansprüche

1. Sicherheitselement (2) aus einem Schichtverbund (1) zum Aufkleben auf ein Substrat (9) mit einer Abformschicht (4) und einer Schutzschicht (7) aus Kunststoff und mit einer zwischen der Abformschicht (4) und der Schutzschicht (7) des Schichtverbunds (1) eingebetteten Reflexionsschicht (10), wobei in die Reflexionsschicht (10) optisch wirksame Strukturen (5; 6, 35) eines Sicherheitsmerkmals (30) mit einer visuell sichtbaren optischen Information abgeformt sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Sicherheitsmerkmal (30) wenigstens eine Fläche (31) mit einer in Teilbereichen gewölbten spiegelnden Makrostruktur (35) als optisch wirksame Struktur (5; 6, 35) enthält_und die Reflexionsschicht (10) Wölbungen (36) aufweist, dass benachbarte Punkte mit Extremwerten der Profilhöhe der Makrostruktur (35) einen Abstand von wenigstens 0.3 mm aufweisen und dass in keinem Punkt der Makrostruktur (35) eine Tangentialfläche eine lokale Neigung γ von mehr als 7° in Bezug auf die Oberfläche des Schichtverbunds (1) aufweist, dass die optisch wirksamen Strukturen (5; 6; 35) des Sicherheitsmerkmals (30) zum Ablenken von parallel einfallendem Licht (11) innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs (ε) von 14° um die Richtung des Spiegelreflexes eingerichtet sind, so dass das Sicherheitsmerkmal (30) eine visuell sichtbare, aber nicht photokopierbare Information enthält.

2. Sicherheitselement (2) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Makrostruktur (35) ein Reliefbild ist.

3. Sicherheitselement (2) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wölbungen (36) der Makrostruktur (35) graphische Zeichen oder Buchstaben bilden.

4. Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Profil der Makrostruktur (35) mit einer Struktur aus der Gruppe Mattstrukturen, Kinoformen und mikroskopisch feine Beugungsgitter mit Spatialfrequenzen (f) grösser als 2400 Linien/mm überlagert ist.

5. Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Reflexionsschicht (10) eine mehrschichtige Interferenzschicht aus dielektrischen und metallischen Schichten ist, wobei die für das Licht (11) transparente Schicht der Abformschicht (4) und die opake Metallschicht der Schutzschicht (7) zugewandt ist.

6. Sicherheitselement (2) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mehrschichtige Interferenzschicht eine Dreifachschicht ist, mit einer transparenten dielektrischen Schicht, die aus TiO₂ besteht und 100 nm bis 150 nm dick ist, und die zwischen einer transparenten metallischen Schicht und einer reflektierenden Metallschicht eingeschlossen ist.

7. Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Reflexionsschicht (10) eine Schicht aus einem Metall der Gruppe Aluminium, Gold, Chrom und Tellur ist.

8. Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Sicherheitsmerkmal (30) von einer mosaikartigen Anordnung von Flächenelementen (29) mit anderen beugungsoptisch wirksamen Strukturen umgeben ist und dass die mosaikartige Anordnung ein optisch variables Flächenmuster (28) bildet.

9. Sicherheitselement (2) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich wenigstens ein linienförmiges Flächenelement (29) des Flächenmusters (28) als Band (38) über das Sicherheitsmerkmal (30) erstreckt.

Claims

1. Security element (2) made from a layered compound (1) to adhere onto a substrate (9) having a moulded layer (4) and a protective layer (7) made from plastic and a reflective layer (10) embedded between the moulded layer (4) and the protective layer (7) of the layered compound (1), wherein optically active structures (5; 6, 35) of a security feature (30) having visually visible optical information are moulded into the reflective layer (10),
characterised in that,
the security feature (30) contains at least one surface (31) having a specular macro structure (35) that is concave in partial regions as an optically active structure (5; 6, 35), and the reflective layer (10) has concavities (36), that adjacent points with extreme values of the profile height of the macro structure (35) have a distance from one another of at least 0.3 mm, and that at no point of the macro structure (35) does a tangential surface have a local inclination γ of more than 7° with regard to the surface of the layered compound (1), that the optically active structures (5; 6; 35) of the security feature (30) are set within a predetermined angular range (ε) of 14° in the direction of the mirror reflex to divert parallel incident light, such that the security feature (30) contains visually visible information which, however, is not able to be photocopied.

2. Security element (2) according to claim 1, characterised in that,
the macro structure (35) is a relief image.

3. Security element (2) according to claim 1,
characterised in that,
the concavities (36) of the macro structure (35) form graphical symbols or letters.

4. Security element (2) according to one of claims 1 to 3,
characterised in that,
the profile of the macro structure (35) is superimposed with a structure from the group of matt structures, kinoforms and microscopically fine diffraction gratings having spatial frequencies (f) larger than 2400 lines/mm.

5. Security element (2) according to one of claims 1 to 4,
characterised in that,
the reflective layer (10) is a multi-layered interference layer made from dielectric and metallic layers, wherein the layer that is transparent for the light (11) is facing towards the moulded layer (4) and the opaque metal layer is facing towards the protective layer (7).

6. Security element (2) according to claim 5,
characterised in that,
the multi-layered interference layer is a triple layer having a transparent dielectric layer, which consists of TiO₂ and is 100nm to 150nm thick, and which is enclosed between a transparent metallic layer and a reflective metal layer.

7. Security element (2) according to one of claims 1 to 4,
characterised in that,
the reflective layer (10) is a layer made from a metal from the group aluminium, gold, chrome and tellurium.

8. Security element (2) according to one of claims 1 to 7,
characterised in that,
the security feature (30) is surrounded by a tessellated arrangement of surface elements (29) having other diffractively active structures and that the tessellated arrangement forms an optically variable surface pattern (28).

9. Security element (2) according to claim 8,
characterised in that,
at least one linear surface element (29) of the surface pattern (28) extends as a band (38) over the security feature (30).

Revendications

1. Elément de sécurité (2) constitué d'un composite à couches (1) destiné à être collé sur un substrat (9) doté d'une couche de moulage (4) et d'une couche de protection (7) en plastique et doté d'une couche de réflexion (10) intégrée entre la couche de moulage (4) et la couche de protection (7) du composite à couches (1), sachant que des structures (5 ; 6 ; 35) produisant un effet optique d'une caractéristique de sécurité (30) comprenant une informatique optique visible visuellement sont moulées dans la couche de réflexion (10),
caractérisé en ce que :

la caractéristique de sécurité (30) comporte, comme structure (5 ; 6, 35) produisant un effet actif, au moins une face (31) dotée d'une macrostructure (35) à effet miroir bombée dans des zones partielles, et en ce que la couche de réflexion (10) présente des bombements (36), en ce que des points attenants dotés de valeurs extrêmes de hauteur de profil de la macrostucture (35) présentent une distance d'au moins 0,3 mm, et en ce qu'en aucun point de la macrostructure (35), une surface tangentielle présente une inclinaison γ supérieure à 7° par rapport à la surface du composite à couches (1), en ce que les structures (5 ; 6 ; 35) produisant un effet optique de la caractéristique de sécurité (30) sont mises au point pour dévier la lumière incidente (11) au sein d'une plage angulaire (ε) prédéfinie de 14° autour du sens du système réflexe à miroir, de sorte que la caractéristique de sécurité (30) comporte une information visible visuellement mais ne pouvant pas être photocopiée.

2. Elément de sécurité (2) selon la revendication 1,
caractérisé en ce que :

la macrostructure (35) est une image en relief.

3. Elément de sécurité (2) selon la revendication 1,
caractérisé en ce que les bombements (36) de la macrostructure (35) forment des caractères ou des lettres graphiques.

4. Elément de sécurité (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que :

le profilé de la macrostructure (35) est superposé à une structure issue du groupe des structures mates, des kinoformes et des réseaux de diffraction microscopiquement fins présentant des fréquences spatiales (f) supérieures à 2400 lignes/mm.

5. Elément de sécurité (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que :

la couche de réflexion (10) est une couche d'interférence multicouche constituée de couches diélectriques et métalliques, sachant que la couche transparente à la lumière (11) est tournée vers la couche de moulage (4) et que la couche métallique opaque est tournée vers la couche de protection (7).

6. Elément de sécurité (2) selon la revendication 5,
caractérisé en ce que :

la couche d'interférence multicouche est une triple couche qui comprend une couche diélectrique transparente, qui est constituée de TiO₂ et dont l'épaisseur est comprise entre 100 nm et 150 nm, et qui est enserrée entre une couche métallique transparente et une couche métallique réfléchissante.

7. Elément de sécurité (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que :

la couche de réflexion (10) est une couche constituée d'un métal du groupe de l'aluminium, de l'or, du chrome et du tellure.

8. Elément de sécurité (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce que :

la caractéristique de sécurité (30) est entourée par un ensemble d'éléments plats (29) à la manière d'une mosaïque, dotés d'autres structures produisant un effet optique de diffraction, et en ce que l'ensemble à la manière d'une mosaïque forme un motif plat (28) variable optiquement.

9. Elément de sécurité (2) selon la revendication 8,
caractérisé en ce que :

au moins un élément plat (29) de forme linéaire du motif plat (28) s'étend sous la forme d'une bande (38) par-dessus la caractéristique de sécurité (30).

Zeichnung