DE102018004054A1

DE102018004054A1 - Herstellungsverfahren für ein Sicherheitselement

Info

Publication number: DE102018004054A1
Application number: DE102018004054.3A
Authority: DE
Inventors: Gianluca Messa
Original assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2019-11-21
Also published as: WO2019219234A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselementes (S), das auf einem transparenten Substratfilm (1) eine Metallschicht (2), die in bestimmtem Muster angeordnete Lücken (3) aufweist, auf der Metallschicht (2) eine lichtabsorbierende Schicht (4), die Öffnungen (5) hat, welche zu den Lücken (3) in der Metallschicht (2) deckungsgleich sind, und darüber eine vollflächige, auch die Öffnungen (5) und Lücken (3) überdeckende Farbeffektschicht (6) aufweist, wobei zur Herstellung folgende Schritte ausgeführt werden:- auf dem Substratfilm (1) wird an Stellen, an denen die Metallschicht (2) die Lücken (3) aufweisen soll, eine Waschfarbe (7) aufgebracht, und auf den mit der Waschfarbe (7) versehenen Substratfilm (1) wird vollflächig die Metallschicht (2) aufgebracht und durch Entfernen der Waschfarbe (7) in den Lücken (3) entfernt,- über der Metallschicht (2) wird die lichtabsorbierende Schicht (4) so aufgebracht, dass sie auch die Lücken (3) in der Metallschicht (2) überspannt,- in der Schicht (4) werden die Öffnungen (5) erzeugt, wobei die mit den Lücken (3) versehene Metallschicht (2) als Maske verwendet wird, und- auf der mit den Öffnungen (5) versehenen Schicht (4) wird die Farbeffektschicht (6) aufgebracht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Sicherheitselement, das auf einem transparenten Substratfilm eine Metallschicht, die in bestimmtem Muster angeordnete Lücken aufweist, auf der Metallschicht eine lichtabsorbierende Schicht, die Öffnungen hat, welche zu den Lücken der Metallschicht deckungsgleich sind, und darüber eine vollflächige, auch die Öffnungen und Lücken überdeckende Farbeffektschicht aufweist.
Ein solches Sicherheitselement ist beispielsweise in der WO 2003/061980 A1 geschildert. Die Lücken in der Metallschicht, die im Stand der Technik auch als Demetallisierungen bezeichnet werden, bieten einem Betrachter ein Positiv- oder Negativbild dar, und die über der lichtabsorbierenden Schicht angeordnete Flüssigkristallschicht erzeugt einen sehr prägnanten Colour-Shift-Effekt. Zur Herstellung des Sicherheitselementes sieht diese Veröffentlichung vor, auf dem Substratfilm vollflächig die Metallschicht aufzubringen und darüber die lichtabsorbierende Schicht. Diese wird strukturiert und dient dann für einen Ätzprozess auch zum Ätzen der darunterliegenden Metallschicht. Auf diese Weise werden zuerst die Öffnungen in der lichtabsorbierenden Schicht und dann die dazu passenden Lücken in der Metallschicht erzeugt. Anschließend wird vollflächig mit der Flüssigkristallschicht abgedeckt.
Die WO 2016/177391 A1 befasst sich ebenfalls mit der Herstellung eines Sicherheitselementes der geschilderten Art. Allerdings liegt hier der transparente Substratfilm zwischen der mit Lücken versehenen Metallschicht und der mit den Öffnungen versehenen lichtabsorbierenden Schicht, über welcher wiederum die vollflächige Flüssigkristallschicht angeordnet ist. Dieser Aufbau erfordert zweiseitig angreifende Prozesse, zum Schaffen der Lücken auf der einen Seite des Substratfilms und der Öffnungen auf der anderen Seite. Naturgemäß ist dies aufwendig und ist zudem schwierig dahingehend, dass die Deckungsgleichheit zwischen den Lücken in der Metallschicht auf der einen Seite des Substratfilms und den Öffnungen in der lichtabsorbierenden Schicht auf der anderen Seite des Substratfilms nur schwierig herzustellen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement, das auf einem transparenten Substratfilm eine Metallschicht, die im bestimmten Muster angeordnete Lücken aufweist, auf der Metallschicht eine lichtabsorbierende Schicht, die Öffnungen hat, welche zu den Lücken der Metallschicht deckungsgleich sind, und darüber eine vollflächige, auch die Öffnungen und Lücken überdeckende Farbeffektschicht aufweist, anzugeben, mit dem eine einfache Herstellung möglich ist.
Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Herstellen des genannten Sicherheitselementes vor, das auf einem transparenten Substratfilm eine Metallschicht aufweist, die in bestimmtem Muster Lücken hat. Auf der Metallschicht befindet sich eine lichtabsorbierende Schicht. Diese hat Öffnungen, welche zu den Lücken der Metallschicht deckungsgleich sind. Über der lichtabsorbierenden Schicht ist vollflächig eine Farbeffektschicht vorgesehen, die auch die Öffnungen und Lücken überdeckt. Zur Herstellung wird in einem Metallisierungs-/ Demetallisierungsschritt auf dem Substratfilm an den Stellen, an denen die Metallschicht die Lücken aufweisen soll, eine Waschfarbe aufgebracht. Auf den mit der Waschfarbe versehenen Substratfilm wird vollflächig die Metallschicht aufgebracht. Durch Entfernen der Waschfarbe wird die Metallschicht in den Lücken demetallisiert und damit bemustert. Anschließend wird über der Metallschicht die lichtabsorbierende Schicht aufgebracht. Sie wird so aufgebracht, dass sie auch die Lücken in der Metallschicht überdeckt.
Daraufhin wird die lichtabsorbierende Schicht so bearbeitet, dass die Öffnungen erzeugt werden. Dabei wird die mit den Lücken versehene Metallschicht als Maske verwendet.
Hierfür gibt es mehrere Möglichkeiten. In einer Version wird die lichtabsorbierende Schicht als Fotolack ausgebildet, und die Metallschicht dient in einem Lithographieschritt als Maske. Der Fotolack ist dazu ein Positiv-Fotolack, damit bei der Entwicklung die Öffnungen an den Stellen entstehen, die durch die Lücken in der Metallschicht hindurch belichtet wurden. In einer Alternative hierzu werden die Öffnungen durch Ablation mittels Strahlung, insbesondere hochintensiver Laserstrahlung, erzeugt, die durch die Lücken in der Metallschicht eingestrahlt wird. Auch hier dienen die Lücken und damit das Muster in der Metallschicht als Maske, so dass die Anforderungen an die Präzision der Bestrahlung deutlich reduziert sind. Es muss nicht, wie in anderen Laserablationsverfahren üblich, der Laserstrahl hochpräzise geführt werden, weil sich Ungenauigkeit in der Laserbestrahlung auf die Ablationsgenauigkeit auswirken würde. Vielmehr sorgt die Maske in der Metallschicht automatisch dafür, dass die Öffnungen nur dort durch Ablation entstehen, an denen die Metallschicht Lücken hat.
In beiden Versionen erfolgt also ein Belichten durch den Substratfilm und durch die Metallschicht hindurch. Auf diese Weise ist automatisch eine perfekte Passerung und Deckungsgleichheit zwischen den Lücken in der Metallschicht, welche als Maske dienen, und den Öffnungen in der lichtabsorbierenden Schicht erreicht.
Auf die derart mit den Öffnungen versehenen Schicht wird die Farbeffektschicht, z. B. eine Flüssigkristallschicht, aufgebracht.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird ein Sicherheitsfaden ausgebildet, beispielsweise indem ein transparenter Substratfilm entsprechend geschnitten wird.
Die Erfindung umfasst gleichermaßen ein Sicherheitselement, das nach dem genannten Verfahren hergestellt wird sowie ein Wertdokument mit einem solchen Sicherheitselement. In dieser Ausgestaltung ist ein Wertdokument, beispielsweise eine Banknote, ein Ausweisdokument, ein Scheck, eine elektronisch auslesbare Karte etc. als Wertdokument mit einem Sicherheitselement der genannten Art ausgestaltet.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbespiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. In den Figuren zeigen:

1 eine Draufsicht auf eine Banknote mit einem Sicherheitselement,
2 eine schematische Schnittdarstellung durch das Sicherheitselement der 1 und
3A-F verschiedene Stufen der Herstellung des Sicherheitselements der 1 und 2.

1 zeigt schematisch eine Banknote B mit einem Sicherheitselement S. Die Banknote B ist auf einem Banknotenpapier gedruckt, und das Sicherheitselement S ist als Sicherheitsfaden ausgestaltet, welcher in das Banknotenpapier eingearbeitet wurde. Es kann auch als Folienelement ausgestaltet und aufgebracht werden.
2 zeigt schematisch eine Schnittdarstellung durch das Sicherheitselement S der 1. Das Sicherheitselement S ist auf einem Substratfilm 1, beispielsweise einem Polymerfilm, aufgebaut und umfasst eine Metallschicht 2 mit darüber liegender lichtabsorbierender Schicht 4. In der Metallschicht 2 sind Lücken 3 gebildet, die in einem Muster angeordnet sind, welches Information, beispielsweise einen Text etc. kodiert. Damit diese Lücken 3 ihre Wirkung entfalten können, sind deckungsgleich dazu in der lichtabsorbierenden Schicht 4 Öffnungen 5 ausgebildet. Auf diese Weise kann Licht durch die Öffnungen 5 und die Lücken 3 fallen, so dass bei einer Betrachtung des Sicherheitselementes S, z. B. von der Seite des Substrates 1 her, die durch das Muster der Lücken 3 und Öffnungen 5 kodierte Information erkennbar ist. Über der lichtabsorbierenden Schicht befindet sich eine Farbeffektschicht, hier in Form einer Flüssigkristallschicht 6. Sie erzeugt bei geeigneter Betrachtung einen Farbeffekt.
Zur Herstellung des Sicherheitselementes S werden die in den 3A bis 3F gezeigten Verfahrensschritte ausgeführt.
In einem ersten Schritt wird ein polymerer Substratfilm 1 bereitgestellt und mit einer Waschfarbe 7 an denjenigen Stellen versehen, an denen später das Muster Lücken in der Metallschicht 2 aufweisen soll. Den dann vorliegenden Zustand zeigt 3A.
Anschließend wird, wie 3B zeigt, die Metallschicht 2 auf den Substratfilm 1 und über die Waschfarbe 7 aufgetragen.
Nach Entfernen der Waschfarbe 7 mit der darüber liegenden Metallschicht 2 erhält man den Zustand, der in 3C gezeigt ist. Auf dem Substratfilm 1 befindet sich die Metallschicht 2 mit den Lücken 3 an den gewünschten Stellen, die durch die Ortsverteilung der Waschfarbe 7 vorgegeben waren.
Anschließend wird in einer Ausführungsform vollflächig, d. h. auch über den Lücken 3 auf die Metallschicht 2 ein Fotolack 4 aufgebracht. Es handelt sich dabei um einen Positiv-Fotolack, der an belichteten Stellen in einem Entwicklungsprozess entfernt wird. Mit diesem Zustand, der in 3D gezeigt ist, wird am Fotolack 4 ein Lithographieschritt ausgeführt. Dabei wird der Fotolack 4 durch die Metallschicht 2, welche das Muster mit den Lücken 3 hat, belichtet. Nach dem anschließenden Entwicklungsschritt hat der Fotolack 4 deckungsgleich zu den Lücken 3 Öffnungen 5, wie 3E zeigt. Dadurch, dass die bemusterte Metallschicht 2 als Maske für den Lithographieschritt am Fotolack 4 diente, sind die Lücken 3 in der Metallschicht 2 in perfekter Passerung zu den Öffnungen 5 im Fotolack.
In einer alternativen Ausführungsform wird eine (nicht notwendigerweise als Fotolack ausgebildete) lichtabsorbierende Schicht 4 mittels Strahlung, die durch die Lücken 3 in der Metallschicht 2 eingestrahlt wird, ablatiert.
Abschließend wird, wie 3F zeigt, über der lichtabsorbierenden Schicht die Flüssigkristallschicht 6 als Farbeffektschicht aufgetragen. Andere Farbeffektschichten sind dem Fachmann als Alternativen bekannt. Auf diese Weise ist das Sicherheitselement S fertiggestellt.
Als Materialien für Substratfilm 1, Metallschicht 2, Fotolack 4 und Flüssigkristallschicht 6 kommen diejenigen Materialien in Frage, die im Zusammenhang mit einem anderen Herstellverfahren, d. h. einer anderen Abfolge von Schritten in der WO 2003/061980 A1 oder der WO 2016/177391 A1 genannt sind. Der Offenbarungsgehalt dieser Veröffentlichungen wird diesbezüglich hier vollumfänglich durch Inbezugnahme eingebunden.
Bezugszeichenliste

S: Sicherheitselement
B: Banknote
1: Substrat
2: Metallschicht
3: Lücke
4: Fotolack
5: Öffnung
6: Flüssigkristallschicht
7: Waschfarbe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2003/061980 A1 [0002, 0023]
WO 2016/177391 A1 [0003, 0023]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselementes (S), das auf einem transparenten Substratfilm (1) eine Metallschicht (2), die in bestimmtem Muster angeordnete Lücken (3) aufweist, auf der Metallschicht (2) eine lichtabsorbierende Schicht (4), die Öffnungen (5) hat, welche zu den Lücken (3) in der Metallschicht (2) deckungsgleich sind, und darüber eine vollflächige, auch die Öffnungen (5) und Lücken (3) überdeckende Farbeffektschicht (6) aufweist, wobei zur Herstellung folgende Schritte ausgeführt werden: - auf dem Substratfilm (1) wird an Stellen, an denen die Metallschicht (2) die Lücken (3) aufweisen soll, eine Waschfarbe (7) aufgebracht, und auf den mit der Waschfarbe (7) versehenen Substratfilm (1) wird vollflächig die Metallschicht (2) aufgebracht und durch Entfernen der Waschfarbe (7) in den Lücken (3) entfernt, - über der Metallschicht (2) wird die lichtabsorbierende Schicht (4) so aufgebracht, dass sie auch die Lücken (3) in der Metallschicht (2) überspannt, - in der Schicht (4) werden die Öffnungen (5) erzeugt, wobei die mit den Lücken (3) versehene Metallschicht (2) als Maske verwendet wird, und - auf der mit den Öffnungen (5) versehenen Schicht (4) wird die Farbeffektschicht (6) aufgebracht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der transparenten Substratfilm (1) in als Sicherheitsfaden ausgebildet, z. B. geschnitten wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Farbeffektschicht eine Flüssigkristallschicht (6) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die lichtabsorbierende Schicht ein Positiv-Fotolack (4) ist und die Öffnungen (5) lithographisch erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Öffnungen (5) durch Ablation mittels Strahlung erzeugt werden, die durch die Lücken (3) in der Metallschicht (2) auf die lichtabsorbierende Schicht (4) eingestrahlt wird.
Sicherheitselement, hergestellt nach einem der obigen Verfahren.
Wertdokument mit einem Sicherheitselement (S) nach Anspruch 6.