[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 cm
2, vorzugsweise mehr als 1 cm
2 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.
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.
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).
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).