WO2014072358A1 - Mehrschichtkörper sowie verfahren zur herstellung eines sicherheitselements - Google Patents

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relief
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Harald Walter
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    • G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G03H1/024—Hologram nature or properties
    • G03H1/0244—Surface relief holograms

Definitions

  • the invention relates to a multilayer body, in particular a security element for security documents, as well as a method for producing a
  • banknotes security elements which have a hologram or a computer-generated diffraction grating.
  • security elements usually generate an optically variable effect by targeted diffraction of the incident light into the first or higher
  • interference filters which are used, for example, in the form of
  • Interference layer pigments can be added to a printing ink. These interference filters are based on multilayer systems of conductive and / or non-conductive (dielectric) layers, eg metal / nonconductive / metal or Nonconductive / Nonconductive / Nonconductive, with the nonconductive layers
  • Security element which has an integrated optical waveguide of a transparent dielectric.
  • the waveguide is between
  • Waveguides can also be used to generate color effects in direct reflection.
  • the invention is based on the object to provide a multilayer body and a method for producing a security element, which is characterized by a high security against counterfeiting.
  • This object is achieved by a multilayer body having a metal layer, in which the first surface of the metal layer facing towards the upper side of the multilayer body or the upper side of the multilayer body and / or in a second surface of the metal layer forming the underside of the multilayer body or forming the underside of the multilayer body at least partially an optically active surface relief is formed, wherein in at least a first region of the multilayer body, the surface relief is formed by a first relief structure, in at least one by an associated
  • Azimutwinkel certain direction has a succession of surveys and depressions whose surveys follow one another with a period P, which is smaller than a wavelength of visible light, and wherein the minima of the
  • Wells define a base and the first relief structure has a relief depth t, which by the spacing of the maxima of the collection of the first relief structure of the base in a vertical on the base standing direction is determined.
  • This object is further achieved by a method for producing a security element, in which a multilayer body comprising a metal layer is formed with an optically active surface relief molded in a first surface or one of the first surfaces, wherein in at least a first region of the multilayer body Surface relief is formed by a first relief structure, which in at least one determined by an associated azimuth angle
  • Wavelength of the visible light and wherein the minima of the recesses define a base surface and the first relief structure has a relief depth t, which is determined by the spacing of the maxima of the elevations of the relief structure from the base in a direction perpendicular to the base surface direction.
  • the profile shape and / or the relief depth t of the first relief structure is selected in particular such that the colored appearance of the light incident on the first region at at least a first angle of incidence and directly reflected by the metal layer or directly transmitted through the metal layer is changed, in particular by plasmon resonance of the metal layer with the
  • Plasmons are called the quantized variations of the carrier density in semiconductors, metals and insulators; quantum mechanically, they are treated as quasiparticles.
  • the term plasmon is a common abbreviation for plasma oscillation quanta. What the photon represents for electromagnetic waves is the plasmon for vibrations in the Fermi gas of metals. One differentiates, particle plasmon, surface plasmon and volume plasmon. The first two belong to the plasmon polaritons, since here electron density fluctuations couple with electromagnetic fields outside the metal. Strictly speaking, surface and particle plasmons would thus have to receive the addition of polariton.
  • plasmon polariton Classically one can imagine plasmons as electrons, which oscillate relative to the positive ions. For better clarity, one can imagine a cubic metal block in a right-facing field. The free electrons now move to the left until the field inside is balanced. In the process, positive ions are exposed on the right edge. When the outer field is switched off, the electrons move to the right as a result of the mutual repulsion and the attraction of the positive ions. That's how they oscillate
  • Interference filter for example Fabry-Perot filter
  • Fabry-Perot filter which are usually composed of three or more layers with sometimes very small thickness tolerances.
  • the optical appearance of the multilayer body is characterized in particular by a defined (ie largely monochromatic) color impression (eg red), which in direct reflection and or transmission (ie under "normal"
  • the color impression is stable over a relatively wide tilt angle range (typically at least 10 ° to 20 °). This
  • Color impression changes upon strong tilting (e.g., 30 °) to a second defined and stable color impression (e.g., green) similar to so-called Fabry-Perot thin film filters. Due to this stability against slight tilting
  • symmetrical profile shapes are characterized by a mirror symmetry with respect to the base surfaces. These profile shapes remain the same in this reflection, the relief structure is only shifted by half a period P.
  • the optical effects when viewed from both sides (at the same angle and the same lighting conditions) are in these
  • Profile forms in this sense have this mirror symmetry in the of the Base plane clamped level does not open. These profile shapes differ when viewed from both sides. For example, a first relief structure with such an asymmetric profile shape viewed from the one side of an arrangement of narrow peaks with wide valleys and viewed from the other side consist of broad hills with narrow deep valleys. Thus, studies have also surprisingly shown that in such a design of the profile shapes the wells with respect to the plasmon resonance as
  • the stimulating electric field is more localized by the asymmetric profile shape (e.g., at the narrow peaks of the relief structure), resulting in a
  • the excitation from the plasmons also differs on both sides in asymmetric
  • the profile shape of the first relief structure is preferably chosen such that the width of the elevations and depressions of the first relief structure (with period P and relief depth t), based on a distance of t / 2 from the base (ie the half width or in English "fill width at half maximum "FWHM), at least 0.6 x P, preferably at least 0.7 x P or at most 0.4 x P, in particular at most 0.3 x P (" x "stands for the mathematical operation” times ")
  • the width of the elevations or the width of the depressions is determined at a distance of half the relief depth t from the base surface parallel to the base surface, ie the distance of adjacent flanks of the first relief structure relative to a distance of t / 2 and determines this chosen so that the above
  • Conditions for the profile shapes of the first relief structure particularly strong and aesthetic, ie well-defined, color impressions can be achieved for the human observer.
  • Under edge steepness of the first relief structure here is understood by the flanks of the relief structure with respect to a distance of t / 2 with the base closed angle, d. H. the understood by the enclosed at the edges at a distance of t / 2 from the base tangent to the base included angle.
  • the distance from the base is determined here in a direction perpendicular to the base direction. Investigations have shown that by maintaining these conditions, the strength of the first relief structure, in particular in direct reflection or direct transmission generated color impression can be further improved.
  • the edge steepness of the first relief structure is selected with respect to each distance between 1/4 x t and 3/4 x t of the base surface so that it is between 40 ° and 90 °, more preferably between 50 ° and 85 °. This also allows the strength of the color impression, which by the first
  • Relief structure is generated, continue to improve. Further, it is advantageous, the edge steepness of the first relief structure, based on each distance between 0 and 1/4 xt and / or between 3/4 xt and t of the base between 0 ° and 50 °, preferably between 0 ° and 40 ° choose. Also This makes it possible to further improve the strength of the color impression which is generated by the first relief structure.
  • the layer thickness d of the metal layer in the region of the flanks of the first relief structure, based on a distance of t / 2 of the base surface is chosen so that this compared to the thickness of the metal layer in the region of the peaks of the elevations and / or Minima of the wells is reduced by at least 30%, more preferably by at least 50%, more preferably between 50% and 100%. It has been shown that even by these measures, the color impression generated in the first area can be further enhanced and thus the visual appearance of the
  • Multi-layer body is improved.
  • the relief depth t of the first relief structure is between 80 nm and 500 nm, in particular between 100 nm and 400 nm and preferably between 120 nm and 300 nm. It has been found that in particular when the relief depth t is selected in the Range between 150 nm and 300 nm can improve the strength of the color impression generated in the first area.
  • the period P of the first relief structure is preferably smaller than one
  • the first relief structure may be formed as a linear grid, which has a sequence of elevations and depressions in one direction.
  • the line gratings may be constructed of straight or curved, in particular serpentine, lines (for so-called “snake gratings"), but it is also possible for the first relief structure to be in the form of a cross lattice or hexagonal lattice
  • Circular grid is formed, which has a sequence of elevations and depressions in two directions.
  • the period P of the succession of peaks and valleys with respect to both directions is preferably selected in the above-mentioned range.
  • the period can be the same in the two directions in the case of a cross grid.
  • the period can also be different. This applies analogously to hexagonal gratings and circular grids. Investigations have further shown that the formation of the first relief structure is to be preferred as a cross lattice or as a hexagonal lattice, since these lattices show stronger color impressions.
  • the metal layer is preferably to be formed in a layer thickness d between 10 nm and 100 nm, preferably between 15 nm and 80 nm and more preferably between 20 nm and 50 nm, when the multilayer body is designed for observation in incident light.
  • the multilayer body preferably has only one metal layer, namely the metal layer, in whose first and / or second surface the first relief structure is shaped.
  • the HRI layer is preferably formed from ZnS or TiO 2.
  • the layer thickness of the HRI layer is preferably in the range of 20 nm to 500 nm and more preferably in the range of 50 nm to 200 nm.
  • the LRI layer may be, for example, polymer or S1O2 or MgF 2 .
  • the thickness of the LRI layer is preferably between 20 nm and 1000 nm and more preferably in the range from 50 nm to 500 nm.
  • the plasmon resonance depends inter alia on the refractive index of the material surrounding the metal layer. Consequently, for example, an HRI layer with a high refractive index alters the resonance and thus the color impression. It has also been shown that a multilayer body according to the invention, with a corresponding configuration of the layer thickness of the metal layer, can be used not only in the
  • the optical thickness (OD) of the metal layer for this purpose is preferably between 0.5 and 2.5, in particular between 0.7 and 2.3, more preferably between 1, 0 and 2.0 to choose.
  • the unit of optical thickness (OD) refers to the
  • An optical thickness of 1.0 corresponds to a transmission of 10% and an optical thickness of 2.0 to a transmission of 1%.
  • An optical thickness of 0.5 to 2.5 thus corresponds to an aluminum layer having a thickness of 6 nm to 34 nm, an optical thickness of 0.7 to 2.3 to a layer thickness of an aluminum layer of 8 nm to 31 nm and an optical thickness of 1, 0 to 2.0 of a layer thickness of a
  • Aluminum layer from 13 nm to 27 nm.
  • Relief structure probably lies in the excitation of plasmons by the incident light.
  • the plaques at the upper "interface” of the metal layer stimulate plasmons at the lower “interface” and increase by this coupling the intensity of the transmitted light for this wavelength range.
  • In the immediate vicinity of the metal layer arise here probably electric fields with excessive field strength, which allows the plasmons to "light” through the metal layer. This makes it possible, by means of a laminated body according to the invention
  • metallized security feature which shows a first optically variable effect in reflected light at the top, when viewed from the bottom - with a corresponding design of the relief form, as stated above - a different second optical effect shows and at
  • the multi-layer body is designed such that any one or more layers of the metal layer provided above the metal layer
  • Multilayer body and / or below the metal layer possibly provided one or more layers of the multilayer body are transparent or partially transparent, in particular a transmission of more than 15%, in particular more than 50%, more preferably more than 90% in at least one
  • Part of the first area have. In this way, it is ensured that the optical effect generated by the metal layer and the first relief structure is visible in incident light viewing from the upper side, in incident light viewing from the underside and / or in transmitted light viewing.
  • this partial area it is also possible for this partial area to be pattern-shaped and for the partial area of the first area surrounding this partial area to have at least one layer which is opaque, so that the one of the metal layer and the first relief structure generated optical effect only in that by the shape of the first
  • Subregion specific area is visible.
  • a mask layer to be provided in the multi-layer body above the metal layer and / or below the metal layer, which recess has a recess corresponding to the first partial area, wherein the recess of the mask layer provided above the metal layer and that provided below the metal layer Mask layer can also have a different shape, so that different information in Aufbitlichtachtung of the
  • the first surface of the metal layer is coated with a first dielectric layer and the underside of the metal layer is coated with a second dielectric layer, wherein the refractive indices of the first dielectric layer and the second dielectric layer are at least 0.1, more preferred differ by at least 0.2.
  • Appearance differs when viewing the incident light and / or transmitted light from the underside.
  • the first surface of the metal layer and / or the second surface of the metal layer is covered in regions with transparent dielectric layers having different refractive indices and thus in different subregions of the first region the optical appearance of the multilayer body due to the different refractive indices of this dielectric layer different from each other.
  • the profile shape and / or relief depth t of the first relief structure is selected so that the metal layer in direct reflection for the incident at the first angle of incidence light in the first region in a visible to the human eye first spectral range with a width of at least 50 nm reflection of less than 15%, in particular of less than 10%, and in a visible to the human eye second spectral range of a width between 10 nm and at most 200 nm, in particular 20 nm to
  • the transmission values can be significantly lower than in reflection and even in the range of a few percent. It is important here that in a visible to the human eye second spectral range of a width between 10 nm and at most 200 nm, in particular 20 nm to
  • At least 3 times and in particular at least 4 times higher direct transmission is present in relation to the mean value of the transmission in a first spectral range with a width of at least 50 nm.
  • the width of the first spectral range is more preferably at least 100 nm.
  • the profile shape and / or the relief depth of the first relief structure is further selected such that at a second angle of incidence different from the first angle of incidence, the colored appearance of the light directly reflected in the first subarea or directly transmitted through the metal layer is changed differently and at these angles of incidence in incident light observation or Transmitted light observation for the human observer in particular show different, relatively stable colors (eg red with almost vertical viewing and green with tilting by eg 30 °). This corresponds to a defined color change during tilting.
  • the first differs
  • Angle of incidence from the second angle of incidence by a value between 10 ° and 45 °.
  • the lateral extent of the first region is at least 10 mm 2 , more preferably at least 20 mm 2 , and thus clearly visible to the unaided human eye as a surface region.
  • Multilayer body in the first region or in at least one of the first regions at least one dye and / or luminescent substance which less than 2 ⁇ , in particular less than 1 ⁇ , preferably less than 500 nm, more preferably less than 300 nm far from the first surface and / or the second surface of the metal layer is disposed remotely.
  • Electromagnetic amplification is based on excitation of surface plasmons in the metal, which can locally generate very high fields at tips on the surface or in particles. This field together with the incident light will rain that
  • plasmon enhanced absorption surface plasmon polariton or SPP-enhanced absorption
  • SPCE plasmon-coupled emission
  • the first and / or second layer is preferably applied to the first or second surface of the first metal layer in regions or over the entire area in the first region and thus covers the first surface or second surface in the first region in regions or over the entire surface.
  • the first and / or second layer thus locally adjoins the surface or surface regions of the metal layer, into which the first relief structure is molded into the metal layer.
  • the first relief structure is thus preferably partially or completely covered by the first or second layer.
  • the multilayer body preferably has at least one first layer adjoining the first surface of the metal layer and / or at least one second layer adjoining the second surface of the metal layer and comprising at least one dye and / or at least one luminescent substance.
  • luminescent substances are here in particular fluorescent or
  • the layer thickness of the at least one first layer and / or the at least one second layer is preferably between 20 nm and 2 ⁇ ,
  • the layer thickness of the first layer and / or the second layer can be ensured in this case that the above-described effect in the area in which the at least one first layer and / or second layer covers the first area, predominates, so that a distinctly different visual impression results in the area in which the at least one first layer and / or at least one second layer covers the first area, and in the area, in which the at least one first layer and / or second layer does not cover the first region.
  • the concentration of the dyes or luminescent substances in the region of the first and / or second layer remote from the first or second surfaces of the metal layer is preferably less than 1 ⁇ m, more preferably less than 500 nm, more preferably less than 300 nm, than in FIG the rest of the area first or the second layer. As a result, the effect described above can be further enhanced.
  • the at least one first layer and / or second layer may be on the
  • Metal layer can be applied directly, for example by means of a printing process, and in particular consist of a lacquer layer or a protective lacquer layer to which the at least one dye or luminescent substance has been added. Further, it is also possible that the at least one first layer and / or second layer of a Replizierlack Mrs or one on a
  • Layer formed on the surface of the replication lacquer layer is deposited and the metal layer is deposited on this replication lacquer layer or on the layer applied to the replicate lacquer layer, for example vapor-deposited thereon in a vacuum.
  • Luminescent to a soluble dye or luminescent Alternatively, nanoparticles such as e.g. Quantum dot (Q-dot) or too
  • Hybrid materials such as e.g. dye-doped zeolite crystals (as described for example in EP 1873202 A1) in question.
  • dye-doped zeolite crystals as described for example in EP 1873202 A1 in question.
  • a dye-doped zeolite crystals as described for example in EP 1873202 A1 in question.
  • a dye-doped zeolite crystals as described for example in EP 1873202 A1
  • Dyes of the following substance groups used metal complex dyes, in particular with Cr 3+ or Co 2+ as the central atom.
  • examples are the NeoZapon dyes from BASF and Orasol dyes from BASF (formerly Ciba).
  • luminescent substances of the following substance groups are used: coumarins, rhodamines and cyanines.
  • the at least one first layer and / or the at least one second layer preferably have a transmissivity of at least 70%, preferably of at least 90%, in the wavelength range visible to the human eye.
  • the dye is applied over the entire surface, it is advantageous if the transmission of the colored layer is only minimally changed by the dye, so that no coloration is recognizable outside the first regions.
  • the transmission of the colored layer is only minimally changed by the dye, so that no coloration is recognizable outside the first regions.
  • the transmission of the colored layer is only minimally changed by the dye, so that no coloration is recognizable outside the first regions.
  • Macrostructure or a matte structure is visible to the human observer at a viewing distance of more than 30 cm and when illuminated with white light (D65) with an illuminance of at least 100 lux, preferably at least 500 lux and at the same time less than 10,000 lux is not visible
  • white light D65
  • the dye is applied, especially at a higher concentration, but only where the structures of the first region have been replicated, or those structures of the first region are replicated (with the usual tolerances of tolerances) where the dye is present. This is a stronger influence on the
  • the dye in the first region it is also possible to apply the dye in different concentrations inside and outside the first region or two different dyes inside and outside the first region.
  • Luminescent substance on the dry mass of the first and / or second layer is preferably between 0.1% and 20%, in particular between 0.5% and 10%.
  • the proportion by weight of the dye or luminescent substance in the dry matter of the first and / or second layer is preferably between 1 mg / m 2 and 200 mg / m 2 , further between 2 mg / m 2 and 50 mg / m 2 and preferably between 3 mg / m 2 and 30 mg / m 2 and particularly preferably 3 mg / m 2 and 15 mg / m 2 . This has proved to be advantageous for achieving the above-mentioned effect.
  • the color of the at least one dye or luminescent substance of the at least one first and / or at least one second layer is
  • two or more first layers and / or second layers are provided, whose dyes or luminescent substances are selected such that the color of the dyes of these layers or the color of the luminescent substances of these layers is mutually different when excited.
  • a first layer with a first layer Dye is applied, in a second region which overlaps the first region in regions, a first layer having a second dye is applied to the first surface of the metal layer, and in a third region which overlaps the first region at least partially and the first and second Region overlaps regions, a second layer with a third dye is applied to the second surface of the metal layer, wherein the color of the first, second and third dye differs.
  • Metal layer in the first area generated optical effects, so at
  • one or more first layers or one or more second layers may overlap in regions. This also makes it possible to achieve interesting optical effects: As stated above, the filter effect of the dyes and the luminescence of the luminescent substances depends on the removal of these substances from the first or second surface of the metal layer, so that depending on the order in which these layers are superimposed , these different color effects unfolded, in contrast to a usual
  • the second and / or further relief structure is a relief structure which preferably has a diffractive relief structure, a holographic relief structure, a matt structure, a mirror surface, a refractive, almost achromatic macrostructure (ie a structure with a period of more than 5 ⁇ ), a lens, a microlens grid or a combination of such
  • Relief structures is formed.
  • a diffractive relief structure is understood in particular to be a relief structure which has a spatial frequency between 200 and 2000 lines / mm and in particular generates an optically variable effect by diffracting the incident light into the first or a higher diffraction order. Examples of this are linear or cross gratings. Furthermore, diffractive relief structures can also be formed by computer-generated holograms, for example by kinoforms.
  • Matt structures preferably have a surface roughness (R a ) between 50 nm and 2000 nm, more preferably between 100 nm and 1000 nm.
  • the matte effect can be either isotropic, ie equal to all azimuth angles, or anisotropic, ie varying at different azimuth angles.
  • macrostructure is meant a structure whose spatial frequency is less than 100 lines / mm and which generate an optical effect essentially by refraction. The effect is thus almost achromatic.
  • Lenses can be formed as refractive lenses or as diffractive lenses.
  • a microlens grid is preferably formed by a one-dimensional or two-dimensional arrangement of microlenses, for example cylindrical lenses or spherical lenses. The raster width of a microlens grid is preferably between 300 ⁇ and 50 ⁇ .
  • the second and the further relief structure are formed by relief structures which differ at least in one structural parameter and thus generate different optical effects.
  • the at least one first region or one of the first regions and the at least one second region are each formed by a multiplicity of partial regions. These subregions preferably have at least one lateral dimension, which is less than 300 ⁇ m.
  • the subregions of the first region and the subregions of the second region are further preferably arranged in interleaved fashion.
  • the interlocking with a size of the sub-areas below the
  • Resolution limit of the human eye i. in particular less than 300 ⁇ . It is thus possible, for example, for partial areas of the first area and partial areas of the second area to be in one direction or in two directions
  • Relief structure in the first area generated optical effects and the generated by the second relief structure in the second area optical effect are superimposed.
  • the optical effect generated by the first relief structure and at a second viewing angle is the optical effect generated by the second relief structure for the human Viewer at one and the same point of the multilayer body visible.
  • the area ratio of the total area of the subregions of the first region to the total area of the subregions of the second region is greater than 5: 1, more preferably greater than 10: 1 selected. This high proportion of the first area is helpful to ensure a well visible color effect.
  • the at least one second region is formed by a multiplicity of mutually separated partial regions and the first region of these partial regions surrounds as a background region.
  • the subregions of the second region pseudorandomly or their
  • the first relief structure may in this case be formed, for example, by a mirror surface or by an achromatic structure so as to achieve the superposition of the optical appearance of the first region with a glittering effect or mica effect.
  • the subregions of the second region in this case preferably have lateral surface dimensions of between 50 ⁇ m and 300 ⁇ m.
  • the first region or at least one of the first regions has a pattern-shaped shape and is thus formed, for example, in the form of letters, numbers, a symbol or a motif.
  • This first region may be contoured by a second region, this second region comprising a second structure, e.g. a
  • Matt structure has. This emphasizes the contour of the first area. It is advantageous in this case if the shape of the first region or at least one of the first regions is chosen so that it contains a visible only by means of an aid information feasible. That's the way it is
  • the first region or at least one of the first regions can be in the form of a nanotext, which can only be visualized by the human observer with the aid of an enlarging device.
  • the first region or at least one of the first regions can be shaped in the form of a moiré pattern in which hidden information is encoded, for example by means of a
  • Microlens grid or a correspondingly shaped mask layer, e.g. a line grid can be made visible, which may also be part of the multilayer body.
  • the first area or at least one of the first areas has one or more first zones and one or more second zones in which one or more parameters of the first relief structure differ.
  • the first relief structure in the first zones preferably differs from that in the second zones into one or more of the parameters: period P, azimuth angle, relief depth t, base area and profile shape.
  • the first relief structure in the one or more first zones differs from the first relief structure in the one or more second zones in the azimuthal orientation, for example to encode only information recognizable by means of a polarizer, or also in the period, relief depth or inclination the base surface to a ground plane, for example, to generate motion effects or 3D effects.
  • first region or at least one of the first regions still comprises one or more third or further zones, which differs from the first zones and second zones differ in that one or more of the aforementioned parameters of the first relief structure are selected in these different from the first and second zones.
  • adjacent first and second and / or first, second, third and further zones less than 10 ⁇ , preferably less than 1000 nm spaced from each other.
  • the parameters of the first relief structure are identical in the first zones, identical in the second zones, identical in the third zones, and / or identical in the other zones.
  • the first and second zones each have lateral dimensions of more than 300 ⁇ on, in particular a width and a length of more than 500 ⁇ on and more preferably more than 2 mm.
  • the one or more first and second zones are further preferably formed to form a motif, wherein the first zones form a foreground area of the motif and the second zones form one
  • Training background area of the motif Furthermore, it is also possible that one or more first zones for forming a first motif and one or more second zones for forming a second motif are formed.
  • the first, second and / or third zones have at least one lateral dimension of less than 300 ⁇ , in particular less than 150 ⁇ , preferably less than 80 ⁇ on. Furthermore, the first, second and / or third zones are at least regionally
  • first, second and third zones are arranged alternately successively in one or two directions.
  • first, second and third zones By such a configuration and arrangement of first, second and third zones, it is possible, for example, motion effects, morphing ing effects
  • the parameters of the first relief structure in the first, second and third zones can be selected such that different colors, for example red, green and blue, are generated at a certain viewing angle in the first, second and third zones.
  • Viewpoint generated color of the pixel to be generated by additive color mixing.
  • the base surface of the first relief structure is formed by a coarse structure or a matt structure.
  • Base surface is not formed in the form of a flat surface, but modeled according to the coarse structure or matte structure.
  • coarse structure is understood as meaning a structure whose period is greater by at least a factor of 5, further by a factor of 10 than the period P of the first relief structure, and in particular between 1 ⁇ m and 10 ⁇ m.
  • the relief depth of the rough structures is Preferably, between 50 nm and 5000 nm, preferably between 100 nm and 2000 nm.
  • the coarse structure may have areas differently inclined surfaces, so that the first relief structures in direct reflection / transmission generated effect shifts accordingly in its angular range and so in different parts of the first area under different
  • Viewing angles is visible or - when randomly arranged when using a matte structure, is visible over a wider viewing angle range.
  • the period P of the first relief structure is varied in regions.
  • Relief structure is in this case preferably up to 10%, more preferably up to 5%.
  • the period P of the first relief structure is increased / decreased in one or more of the edge regions of the first region, or increased or decreased in dependence on the distance from the centroid of the first region. It has been found that interesting optically variable effects can be generated thereby and, for example, a "rolling-bar effect" can be generated Alternatively or additionally, the azimuth angle of the first relief structure can also be varied (slightly).
  • a “rolling bar” effect is usually understood to mean an optical effect similar to a reflective cylindrical lens
  • Cylindrical lens migrate when the multi-layer body is tilted in the direction of the viewing angle.
  • the first area or at least one of the first areas has a plurality of
  • Each of the subregions has a smallest dimension of more than 3 ⁇ and a maximum dimension of less than 300 ⁇ on.
  • Inclination angle of the base surface of the first relief structure against a ground plane, rotation angle of the base of the first relief structure about an axis perpendicular to the ground plane, azimuth angle of the first relief structure, period P of the relief structure is pseudo-random within the respective portion for each of the first area predefined variation range varies.
  • Shape of the section rectangle, square, circle, oval, hexagon, octagon, rhombus.
  • Area size of the subarea Between 5 ⁇ 2 and 6000 ⁇ 2 , more preferably between 5 ⁇ 2 and 300 ⁇ 2 . If the area size of the subareas varies pseudorandomly, the range of variation is preferably 10% to 50% of the average area size of the subregions.
  • the angle of inclination in particular the
  • the base plane is spanned by the x-axis and the y-axis, and the inclination angle A x represents the inclination angle when rotating about the x-axis and the inclination angle A y represents the inclination angle when rotating about the y-axis.
  • this rotation angle of the base of the first relief structure is advantageous, this rotation angle of the sub-regions pseudo-random in a range of -90 ° to + 90 °, more preferably from - 45 ° to + 45 ° and particularly preferably -15 ° to + 15 ° to vary.
  • Azimuth angle of the first relief structure Variation range from -90 ° to + 90 °, more preferably from -45 ° to + 45 °, and most preferably -15 ° to + 15 °.
  • Period P of the relief structure is preferably up to 10%, more preferably up to 5% around an average.
  • the first region or at least one of the first regions has a multiplicity of subregions and the parameters of the first relief structure in each of the subregions are selected according to a relief structure that is pseudo-random for the respective subregion from a set of predefined ones Relief structures is selected.
  • This approach can be used to generate interesting optically variable effects, such as generating colored movements, glitter, mica and 3D effects.
  • the multilayer body is preferably as a transfer film, laminating film or
  • the multi-layer body preferably also has one or more further layers selected from the group: replication layer, lacquer layer, adhesion-promoting layer, adhesive layer, protective lacquer layer, carrier layer and decorative layer.
  • the multilayer body thus comprises, for example, a carrier film, preferably a transparent plastic film, e.g. made of PET, PC, PE, BOPP with a thickness between 10 ⁇ and 500 ⁇ , a transparent replication, for example, a thermoplastic or UV-curable Replizierlack and an adhesive layer, for example a
  • Cold adhesive layer a hot-melt adhesive layer or a UV-curable adhesive layer.
  • the multi-layer body is further formed as a security element of a security document, in particular a banknote or an ID document and thus formed, for example in the form of a patch or a stripe.
  • a security document in particular a banknote or an ID document
  • the multi-layer body a security element of a security document, in particular a banknote or an ID document and thus formed, for example in the form of a patch or a stripe.
  • Security document such as a banknote, a card (e.g., credit card, ID card) or an ID document is formed.
  • the security document may also be a label / label, a commercial product package, a ticket, a certificate or a tax stamp or tax stamp.
  • the multilayer body is formed as a transfer film, preferably a partial area of the multilayer body is stamped onto a substrate by means of a pattern-shaped stamping die. Indicates the multi-layered body
  • a homogeneous first relief structure which is one of the above generated color effects, for example, a color shift in a rotation from red to green, so can by an embossing stamp with a
  • Multilayer body is applied in this case by means of a non-specific laminating on a substrate over the entire surface. It is particularly advantageous further here if the surface of the substrate onto which the multilayer body is embossed has a surface structure, in particular has a coarse structure or a matt structure, and the embossing pressure is chosen such that the base area of the first relief structure according to the coarse structure or matt structure during embossing is deformed.
  • the multilayer body in one operation with a blind embossing tool, in the embossing surface of a coarse structure is molded.
  • the embossing pressure is chosen so that the base area of the first relief structure according to the coarse structure of
  • blind embossing tool when pressing the blind embossing tool is deformed. Also by this method, it is possible to subsequently customize the multi-layer body by appropriate deformation of the base of the first relief structure in a subsequent operation and so the above
  • FIG. 1a shows a schematic plan view of a security document with a security element.
  • FIG. 1b shows a schematic sectional representation of the security document according to FIG. 1a.
  • Fig. 2 shows a schematic sectional view of a detail of a
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of a section of a
  • Fig. 4a shows a schematic representation of a relief structure.
  • 4b shows a schematic plan view of the relief structure according to FIG. 4a.
  • 4c shows a schematic sectional view of a relief structure.
  • Fig. 4d shows a schematic sectional view of a relief structure.
  • 4e shows a diagram for clarifying the reflection behavior of a metal layer with a relief structure shaped in a surface.
  • 4f and 4g each show a schematic sectional view of a
  • FIGS. 5a and 5g show diagrams for clarifying the reflection behavior or transmission behavior of a metal layer with a relief structure shaped into a surface.
  • 6a shows a schematic sectional view of a section of a
  • Fig. 6b shows a schematic sectional view of a detail of a
  • FIG. 6c shows a diagram for clarifying the reflection behavior of the security element according to FIG. 6a.
  • Fig. 6d shows a schematic sectional view of a detail of a
  • FIGS. 6e and 6f show diagrams for clarifying the reflection behavior of a security element.
  • Fig. 7a shows a schematic plan view of a security element.
  • Fig. 7b shows a schematic plan view of the security element according to Fig. 7a after application of two layers containing a dye or
  • FIGS. 8a and 8b show schematic plan views of a region of a security element.
  • FIGS. 9a and 9b show schematic plan views of a region of a security element.
  • FIGS. 9a and b show a diagram for clarifying the reflection behavior of the security element according to FIGS. 9a and b.
  • FIG. 10a and 10b show schematic plan views of a region of a security element.
  • FIG. 1 1 shows a schematic plan view of a section of a
  • Security element comprising a second region formed from a plurality of subregions and a first region.
  • Fig. 12a shows a schematic sectional view of a transfer film.
  • FIG. 12b shows a schematic sectional illustration of an arrangement for embossing the transfer film according to FIG. 12a onto a substrate.
  • FIG. 12c shows a schematic plan view of a detail of the transfer layer of the transfer film according to FIG. 12a.
  • FIG. 12 d shows a schematic plan view of a section of the substrate according to FIG. 12 b after stamping off.
  • Fig. 13 shows a schematic sectional view of a detail of a
  • Security element. 14a shows a schematic illustration of a detail of a security element, in which a region covered by a relief structure is formed by a plurality of partial regions.
  • FIG. 14b shows a schematic representation to clarify the orientation of the base surface of a relief structure provided in the partial regions according to FIG. 14a.
  • FIGS. 1 a and 1 b show a security document 1.
  • the security document 1 is preferably a banknote. However, it is also possible for the security document 1 to be, for example, an ID document, a product security label, an ID card or credit card, a cash card, a hang tag of a commercial product or a certificate, in particular a software certificate.
  • the security document 1 has a carrier substrate 10 and an on the
  • Carrier substrate 10 applied security element 2.
  • the carrier substrate 10 is preferably a paper substrate, for example with a layer thickness between 50 or 500 ⁇ m. However, it is also possible that the substrate 10 is a plastic substrate or a
  • Substrate made of one or more plastic and / or paper layers. Furthermore, it is also possible for one or more further security elements to be applied to the substrate 10 in addition to the security element 2 or to be integrated into the layer structure or the layers of the substrate 10.
  • the substrate 10 thus has, for example as further security elements, one or more of the following elements: a watermark, a security print, a security thread, a patch with one or more security features, which are provided, for example, by a holographic or diffractive optical structure.
  • the security element 2 has in the embodiment of FIG. 1 a and FIG. 1 b a strip-shaped shape and extends over the entire width or length of the security document.
  • the security element 2 covers a window region 12 of the substrate 10, in which the substrate 10 has a recess or opening or is transparent. Thus, in this area, the security element 2 is visible both when viewed from the front side and when viewed from the back of the security document 1.
  • the security element 2 has a different shape, for example as a patch, or is not arranged in a window area of the security document 1, but is completely applied to an opaque area of the substrate 10.
  • the security element 2 is preferably a laminating film, which comprises a carrier substrate, a metal layer, one or more optional ones
  • the carrier substrate is preferably a transparent plastic film with a layer thickness between 10 ⁇ m and 500 ⁇ m, in particular between 15 ⁇ m and 150 ⁇ m, for example from BOPP or PET or PC (polycarbonate).
  • the adhesive layer is preferably a hot-melt adhesive layer, a cold-adhesive layer or a UV-curable adhesive layer or a heat-curable or heat-crosslinking adhesive layer or a hybrid adhesive layer with thermoplastic and heat- and / or radiation-curing components.
  • the security element 2 is designed as a transfer film or transfer layer of a transfer film. In this case, a release layer is also provided between the support layer and the metal layer the carrier foil is missing. Further, it is also possible that the security element 2 is designed as a security thread and not, as shown in Fig. 1 b, is applied to the surface of the substrate 10, but at least partially embedded in the substrate 10 or alternately on the top and the Bottom of the substrate 10 is arranged. In this case, the security element 2 preferably consists of a carrier foil, the metal layer one or more optional decorative layers and optionally an adhesion-promoting layer, which is provided on the top and / or the bottom of the security element 2. Furthermore, it is also possible for the security element 2 to be provided by layers of the substrate 10, in particular if the
  • Security document 1 is a card-shaped security document.
  • the security element consists of a metal layer and one or more optional decorative layers, which perform the functions described below.
  • the security element 2 preferably has one or more areas 31, 32, 41 and 42, in which at least partially a metal layer is provided.
  • a metal layer is provided in the surface facing the top of the security document and / or the underside of the security document 1 facing surface of the metal layer.
  • an optically active surface relief is molded in the surface facing the top of the security document and / or the underside of the security document 1 facing surface of the metal layer.
  • this surface relief is formed by a first relief structure which has a sequence of elevations and depressions in at least one direction determined by an associated azimuth angle whose elevations follow one another with a period P which is smaller than one Wavelength of visible light is.
  • the surface relief is formed by a second and / or further relief structure selected or selected from the group: diffractive relief structure, holographic relief structure, mirror surface, matt structure, macrostructure, lens or microlens grid. Further it is also possible that in one or more of
  • Refractive index differ by more than 0.2, or is formed in the surface of a high or low refractive dielectric layer, for example, a ZnS layer is molded.
  • the regions 32 and 42 in this case overlap the window region 12 at least regionally, so that the security element 2 in the regions 32 and 42 at least partially from the top and bottom of the
  • Security document 1 are visible. In the regions 32 and 42, the optical effect generated by the first or second relief structure is thus visible when viewed from the top side of the security document 1, when viewed from the underside of the security document 1 and / or when viewed in transmitted light.
  • Areas 31 and 41 are preferably not arranged in the window area 12.
  • the optical effect formed by the first relief structure or second relief structure in the areas 31 and 41, respectively, is thus preferably visible only when the reflected light is viewed from the front of the security document 1.
  • Having security features has a security printing, one or more layers containing optically variable pigments, one or more layers containing fluorescent or phosphorescent substances or has one or more layers, which is a machine-readable Security feature, such as a barcode, a magnetic strip, machine-readable pigments, feature substances or Taggants provide.
  • a machine-readable Security feature such as a barcode, a magnetic strip, machine-readable pigments, feature substances or Taggants provide.
  • the regions 31, 32, 41 and 42 represent regions of the security document 1 and security elements 2, respectively, which result in a plan view of the security element 2, i. Form regions with respect to a view perpendicular to a plane defined by the top or bottom of the security document 1 or security element 2. This also applies to the other areas, zones and subareas described here.
  • Fig. 1 a the number of areas 31, 32, 41 and 42 and their shapes in Fig. 1 a is shown by way of example, so that the areas 31, 32, 41 and 42 may have a different shape, may be provided in a different number and hereinafter is also sufficient if only one area 31 or area 32 is provided in the security element 2.
  • FIG. 2 shows a detail of the security element 1, which has an upper side 201 and a lower side 202. Furthermore, the security element 2 has a metal layer 21, possibly also only partially provided, in whose surface 201 facing the surface 201 a relief structure 61 is formed and / or a relief structure 61 is formed in its surface facing the underside 202. As shown in FIG. 2, the relief structure 61 in this case is preferably shaped in both surfaces of the metal layer 21. In addition to the metal layer 21, the security element 2 preferably also has one or more layers not shown in FIG. 2, for example one
  • Adhesive layers and one or more further decorative layers are Adhesive layers and one or more further decorative layers.
  • the upper surface of the metal layer 21 forms the upper surface 201 of the security element 2 or the one or more layers of the
  • Security elements 2 which are provided between the upper side 201 and the metal layer 21, are transparent or translucent, at least in the regions 31, and preferably have a transmission in the wavelength range of more than 30%, visible to the human eye, at least in the regions 31. , in particular more than 50%, preferably of more than 80%.
  • a preferably transparent carrier film optionally applied with the interposition of a preferably transparent adhesion-promoting layer, a preferably transparent Replizierlack Mrs.
  • a surface relief is at least partially molded by UV replication or by heat / pressure.
  • the relief structure 61 is molded as a first relief structure, and in the regions 41 and 42, if appropriate, the second relief structures described above.
  • the metal layer 21 is applied, for example by means of vapor deposition in a vacuum and optionally by means of a
  • the relief structure 61 has in at least one by an associated
  • the relief structure 61 has a relief depth t, which is determined by the spacing of the maxima 613 of the elevations 612 of the relief structures 61 from a base area defined by minima 615 of the depression 614 of the relief structure 61 relative to a direction perpendicular to this base area ,
  • the relief structure 61 is now chosen so that the period P in the range between 200 nm and 500 nm, in particular between 220 nm and 400 nm, and is preferably selected in the range between 220 nm and 350 nm.
  • the depth t of the relief structure 61 is preferably selected between 80 nm and 500 nm, in particular between 100 nm and 400 nm and particularly preferably between 150 nm and 300 nm.
  • the metal layer 21 is preferably made of aluminum, copper, gold, silver, chromium or an alloy with these metals.
  • the thickness of the metal layer d is preferably selected between 10 nm and 100 nm, in particular between 15 nm and 80 nm and particularly preferably between 20 nm and 50 nm.
  • the relief structure 61 is preferably formed by a linear grid, a cross grid, a hexagonal grid, a circular grid or even more complex grid shapes.
  • ⁇ , ⁇ a ex
  • ⁇ , ⁇ the angle of the incident light 51
  • a ex is the angle of the direct light 52, against the surface normals of the base 616, as shown in FIG.
  • a clearly recognizable color change is generated when the incidence and
  • Failure angle is changed simultaneously, for example, from 10 ° to 30 °.
  • Such color changes are easily verifiable even for laymen and especially easily recognizable in diffused light. Partly occurs a change from one color (eg red) to another (eg green), sometimes occurs a change from an intense color in particular with high color saturation (eg dark yellow) to a weak color, especially with low color saturation (eg light yellow) and partially a color changes to a silver, especially achromatic,
  • the profile shape of the relief structure 61 is preferably selected such that the edges in the reflection spectrum are relatively strong, in particular a change in the
  • Wavelength range of 50 nm The average slope of at least one edge in the reflection spectrum is consequently preferably greater than 2% / 10 nm over a wavelength range of at least 50 nm.
  • the reflection spectrum preferably has a first range of at least 50 nm width with a reflection of less than 15%, preferably less than 10% and a second region at least 10 nm wide and at most 200 nm wide (reflection edge) with a reflection that is at least twice higher, preferably 2.5 times higher than in the first region. Further, the second region is at least 20 nm wide,
  • 100% reflection is hereby preferably defined as the measured reflection of the metal layer on a smooth, i. Unstructured interface with otherwise the same framework (such as metal layer embedded or surface, etc.).
  • FIG. 4 a shows a schematic 3D view of a relief structure 61 in the form of a cross grating with a period P in an x-direction and a y-direction perpendicular to the x-direction of, for example, in each case 350 nm and one Relief depth of, for example, 200 nm.
  • the relief structure 61 shown in Fig. 4a thus has in the x-direction and in the y-direction, a sequence of elevations 612 and
  • the distance between the maxima 613 of the elevations 612 and the minima 615 of the depressions 614 in this case defines the relief depth.
  • the maxima 613 of the elevations 612 in each case represent the highest point or, if the elevations have a flat surface at their highest point, the highest points of the elevations 613.
  • the minima 615 of the depressions respectively form the lowest point of the depressions and the lowest points Points of the wells represent.
  • Fig. 4a shows a plan view of the top of the metal layer 21 of
  • the minima 615 of the depressions further define, as shown in FIG. 4 a, a base 616, which is a flat surface in the case shown in FIG. 4 a.
  • a base 616 which is a flat surface in the case shown in FIG. 4 a.
  • the base 616 is not formed by a flat surface, but for example by a
  • FIG. 4b shows a schematic plan view of the relief structure 61 according to FIG. 4a with the elevations 612, the depressions 614, the maxima 613 of the elevations 612 and the minima 615 of the depressions 614. Further, in FIG. 4a
  • FIGS. 4f and 4g now illustrate a section through the relief structure 61 according to FIG. 4a and FIG. 4b along the section line S-S 'illustrated in FIG. 4b.
  • FIGS. 4c and 4d as well as FIGS. 4f and 4g each show a section of the relief structure 61 according to FIG. 4a and FIG. 4b with a plurality of elevations 612 and
  • Recesses 614 shown in a plane perpendicular to the base 616 and along the line S-S 'extending cutting plane.
  • the elevations 612 have maxima 613 and the depressions 614 have minima 615. Furthermore, in FIG. 4c, the width 618 of the elevations 612 is also plotted with respect to a distance t / 2 from the base 616 and in FIG. 4d the width 618 of the depressions 614 is also based on a distance t / 2. Both correspond to the half width or the "Füll width half maximum" (FWHM).
  • profile shapes which are asymmetrical with respect to a reflection at the base surface 616 and thus, in particular, as already explained above, differ from the surface profile mirrored by more than one phase offset for the human Eye produce much stronger and aesthetic color impressions, as symmetrical profile shapes.
  • Symmetrical profile shapes in this sense are characterized by a mirror symmetry in the base 616, d. H. in the embodiment according to FIGS. 4a to 4d, by a mirror symmetry in the x / y plane.
  • the profile shape remains the same in such a relief structure in such a reflection, the
  • Relief structure is only shifted by half a period (see sinusoidal profile A in Fig. 4c and 4d).
  • the optical effects when viewed from both sides are therefore the same in these symmetrical profile shapes, when the metal layer 21 is embedded on both sides in a material with the same refractive index.
  • Profile shapes in this sense do not have this mirror symmetry in the base 616 or x / y plane.
  • the profile shape differs significantly when viewed from both sides (see, e.g., profile E in Figures 4c and 4d).
  • profile E in Figures 4c and 4d.
  • such a relief structure viewed from one side of an arrangement of narrow peaks with wide valleys and viewed from the other side of wide hills with narrow deep valleys.
  • the width of the elevations 612 or depressions 614 of the relief structure is at least 0.6 ⁇ p, preferably at least 0.7 ⁇ p or at most 0.4 ⁇ p, in particular at most 0.3 x P is. This is explained in the figures Fig. 4c and Fig. 4d with respect to relief structures 61 having a plurality of profile shapes A to E.
  • Fig. 4c illustrates now the width 618 of the elevations 612 relative to a distance t / 2 of the base 616.
  • the width 618 of Elevations 612 in the direction of the sequence of the elevations 612 and depressions 614 are determined, at a distance t / 2 from the base 616.
  • the profile form A has a width 618 of 0.5P, the profile shape B of 0.57 ⁇ P, the profile shape C. of 0.63 x P, the profile shape D of 0.69 x P and the profile shape E of 0.75 x P on.
  • the profile form A represents one with respect to a reflection at the base surface 616 or x / y plane
  • FIG. 4 d shows a corresponding design of relief structures 61 with profile shapes A to E, wherein here the profile form A to E are determined by a corresponding width 618 of the depressions 614 relative to a distance of t / 2 from the base surface 616. It has now been found that the width 618 is preferably> 0.6 ⁇ P or ⁇ 0.4 ⁇ P, in particular> 0.7 ⁇ P or ⁇ 0.3 ⁇ P to generate the human eye particularly aesthetically clear color impressions and / or color effects.
  • the width 618 is preferably in the range of 0.9 ⁇ P to 0.6 ⁇ P or 0.1 ⁇ P to 0.4 ⁇ P, more preferably 0.85 ⁇ P to 0.7 ⁇ P, or 0.15 x P to 0.3 x P.
  • the reflection peak widens and the reflection minima become deeper (reflection ⁇ 10%), which is necessary for a high-contrast color.
  • the profile form C shows for example on both sides of the peak at about 550 nm deep reflection minima with up to only 3% reflection, resulting in a clear and strong green color impression.
  • the asymmetrical profile shapes are therefore preferred.
  • FIGS. 4f and 4g each show two more exemplary asymmetrical ones
  • Profile shape variants (dashed and solid), the profile shapes F, G, H and I.
  • the dashed profile shapes F and H have been moved in the z direction for better clarity.
  • Fig. 4f shows exemplary profile shapes F and G with
  • FIG. 4g shows asymmetrical
  • Fig. 3 shows a section of the security element 2 in the area 32.
  • Security element 2 is constructed as the security element 2 of FIG. 2 and thus has the metal layer 21 and in the upper surface and / or lower
  • the metal layer 21 is selected such that the metal layer has an optical thickness OD in the range from 0.5 to 2.5, in particular from 0.7 to 2.3 and particularly preferably from 1, 0 to 2.0.
  • the unit of optical thickness (OD) is in this case determined based on an unstructured and thus smooth surface (corresponds to a mirror surface).
  • optical thickness 1.0 corresponds to a transmission of 10% and an optical thickness of 2.0 to a transmission of 1%.
  • the relief depth t and the profile shape is also chosen so that a clearly recognizable color change is recognizable if the input and output angle is changed simultaneously, for example, is changed from 0 ° to 20 °. Such color changes are easily verifiable even for a layman.
  • the relief structure 61 thus causes a spectral range of visible light to be preferred, i. H. with higher intensity, is transmitted through the metal layer 21, whereby the transmitted light appears colored.
  • the transmission spectrum depends on the period P and the relief depth t, the profile shape, as well as on the illumination and viewing angle.
  • the transmission spectrum, and thus also the color impression, can occur both during tilting (that is to say when rotating about an axis lying in the plane spanned by the multi-layer body) and during rotation of the
  • the reason for the selectively increased transmission in the area 32 of the relief structures 61 is probably the excitation of plasmons by the incident light. In the immediate vicinity of the metal layer, this creates an electric field with increased field strength. The plaques at the "upper interface” of the metal layer 21 stimulate plasmons at the "lower interface” and increase by this coupling the transmission of the transmitted light. By appropriate choice of the layer thickness of the metal layer is causing such a coupling results and so light can be "slid" through the metal layer 21. Both in transmission and in reflection, it has been shown here that the following effects can be achieved by changing the parameters of the relief structure 61: It has been found that the colors and color effects generated in direct reflection or transmission strongly differ from the period P of FIG Relief structure 61 depend. With increasing period P shifts into the reflection or
  • FIGS. 5a and 5b show simulation data calculated on the basis of so-called rigorous diffraction, for the reflected (R °) and transmitted (T °) intensity as a function of the wavelength ⁇ and the period P.
  • the simulation data are averaged over the TE and TM polarization and thus correspond to the case of unpolarized illumination and viewing.
  • the symmetrical profile form A was used.
  • the (relatively slowly rising) high-pass edge of the reflection correlates with peaks in the transmission.
  • High intensity is bright in the figures Fig. 5a and Fig. 5b, low intensity shown dark.
  • the brightness scale is shown for reflection from 0 to 70% and for transmission from 0 to 10%.
  • Fig. 5c now shows a corresponding diagram for three simulated
  • the reflection edge moves in the three periods shown on the visible spectral range and shifts by approximately 80 nm from the period 250 nm to period 350 nm.
  • the period P can thus be used to set a particular color impression.
  • the profile shape and lattice depth must be adapted for each period. This was not done in Figure 5c to vary only one parameter and show the peak shift.
  • FIGS. 5 d to 5 f the influence of the choice of the parameters of the relief structure 61 on the optical effects in reflection which are presented is clarified on the basis of several examples.
  • Fig. 5g shows the optical effect in transmission.
  • the data in Figs. 5d to 5g and 6c are measured reflectance spectra of film patterns.
  • the spectrometer AvaSpec-2048 used is from Avantes.
  • the dark reference was measured against a dull black surface.
  • Light reference (defined 100%) for reflection was measured against an aluminum mirror.
  • For transmission was as a light reference directly from the
  • Illuminating fiber used in the measuring fiber incident light.
  • the relief structure 61 selected here is an asymmetric cross grating having a period P of 300 nm, a grating depth of 150 nm and a width 618 of the recesses 614 of 0.7 ⁇ P, see also the explanations in FIGS. 4a to 4d.
  • the axis definition is referred to the figures Fig. 4a to Fig. 4d.
  • the reflection spectrum measured at an angle of incidence of 30 ° shows a reflection peak at a wavelength of about 535 nm and a reflection edge above 600 nm. This spectrum results in a metallic-green color impression.
  • a security element having such a relief structure 61 also exhibits a color effect upon rotation in the x / y plane, i. with a change in the azimuth angle ⁇ .
  • the solid line represents the spectrum in incident light observation of the
  • Front side (corresponds to the viewing situation according to Fig. 5d) and the dashed line represents the spectrum when viewed from the back (pole 2).
  • the dashed line has a clear reflection peak at about 490 nm.
  • Reflection edge shifted by about 25 nm to higher wavelengths and slightly less pronounced.
  • the color impression when viewed from the back is due to the reflection peak a less strong red color impression (read a lighter red) than when viewed from the front.
  • Pole. 1 is preferred in this example.
  • Fig. 5g shows three measured spectra in transmission. The lighting and
  • a clear transmission peak shift of 512 nm over 587 nm to 662 nm can be seen. The color impression, which this
  • both the color impression in reflection and in transmission can be significantly changed by an additional HRI layer.
  • the pattern according to FIG. 5d shows a dark green color impression, if an approximately 60 nm thick HRI layer of, for example, ZnS is adjacent to the aluminum layer on the viewing side.
  • the thickness of this HRI layer is in
  • 6a shows a further embodiment of the security element 2, in which dyes and / or luminescent substances are arranged in the immediate vicinity of the metal layer 21.
  • FIG. 6 a shows the security element 2 with the metal layer 21.
  • the relief structure 61 is molded into the metal layer 21 and in the region 41 a second relief structure 62 or (not shown) a mirror surface is molded. Concerning. the configuration of the metal layer 21 and the relief structure 61 and the
  • Layer structure of the security element 2 is made to previous embodiments of FIG. 1 to Fig. 5f.
  • the security element 2 according to FIG. 6a furthermore has a layer 22 which contains the one or more dyes and / or
  • a dye and / or luminescent substance In the immediate vicinity of the metal layer 21 is a dye and / or luminescent substance. Immediate proximity here means closer than 2 ⁇ , in particular closer than 1 ⁇ , more preferably closer than 500 nm, and more preferably closer than 300 nm.
  • the dye and / or luminescent substance is in this case preferably in one
  • the dielectric layer 22 may be a layer applied to the metal layer 21, in particular a pattern-shaped layer act. However, it is also possible that the dye or luminescent substance is contained in a layer which is introduced into the security element 2 before the metal layer 21 is applied. So it may be at the layer 22nd
  • the replication lacquer layer is a replicate varnish layer or a layer applied to a replicate varnish layer. It is also possible for the replication lacquer layer to consist of a stack of two or more layers, of which only the uppermost layer, which forms the interface with the metal layer 21, is provided with the dye and / or luminescent substance. This has the advantage that the layer 22 can be chosen to be very thin and yet the total thickness of the replication lacquer layer is within a conventional thickness range, as has proven itself in production.
  • the layer 22 can also be applied from the vacuum, e.g.
  • Dyes and / or luminescent substances used are preferably dissolved dyes and / or luminescent substances.
  • metal complex dyes has proven itself.
  • nanoparticles such as e.g. Quantum dot (Q-dot) in question or hybrid materials such. dye-doped zeolite crystals (as described for example in EP 1873202 A1).
  • Q-dot Quantum dot
  • hybrid materials such as dye-doped zeolite crystals (as described for example in EP 1873202 A1).
  • the use of the following luminescent substances has proved successful: coumarins, rhodamines and cyanines.
  • the layer 22 the one or more dyes or
  • Luminescent substances are added, designed to be very transparent. It preferably has a transmission of at least 70%, in particular of 90% in the wavelength range from 400 to 700 nm. For many applications, it is important that the transparency of the colored layer 22 be so high that in areas with the structure 62 no effect of the dye is recognizable. It is particularly advantageous here if the dye or luminescent substance is arranged to a large extent in the immediate vicinity of the surface of the metal layer 21, in which the relief structure 61 is molded. This is shown in Fig. 6a. Surprisingly, it has been found that in an arrangement of
  • Luminescent substances and dyes in the immediate vicinity of the surface of the metal layer 21, in which the relief structure 61 is molded the absorption of the dye or the luminescence of the luminescent substance is significantly increased. This is probably due to the fact that by the generated from the relief structure 61 plasmons increased field strength in the near field, i. to a distance of about one wavelength of the exciting light.
  • the electric field (E field) as shown in Fig. 6a, exponentially decreases with the distance from the
  • FIG. 6b shows the security element according to FIG. 6a with the difference that here the layer 22 is chosen to be relatively thick. Even if the total amount of dyes in the layer 22 in the
  • Embodiment of Fig. 6b significantly less dye or luminescent material spaced with increased E field and the increased absorption or luminescence occurs only to a small extent, since the dye which is more than one wavelength away from the surface of the metal layer 21 , mainly as 6a and 6b, respectively, the reflective light 54 or 55 is influenced by the dye or luminescent substance
  • the layer thickness of the layer 22 is preferably in the range from 20 nm to 2 ⁇ m , In particular 50 nm to 1 ⁇ and more preferably in the range of 100 nm to 500 nm to choose.
  • a dye which has a similar color impression as the relief structure 61 is used, the following effect can be achieved: If, for example, a red dye is applied to the metal layer 21 in a region having a relief structure 61, which (without dye) when viewed almost perpendicular has red color impression and when tilted viewing (about 30 °) has a green color impression, the red color impression is significantly enhanced. If the concentration of the red dye in the layer 22 is low enough, the green color impression remains virtually unchanged. Overall, this results in a strong visible color shift effect from red to green. It has been found that for this purpose the concentration of the red dye can be so low that a metallic mirror, which is also coated with the color layer, looks almost unchanged, ie without additional color effect or color shading.
  • the color layer can be applied over the entire surface and does not have to be applied partially and in register with the areas with the relief structure 61.
  • a yellow dye may cause enhancement of both red and green color impressions.
  • such a full-area applied yellow dye in areas without the relief structure 61 can give the impression of a gold foil, if the concentration of the dye is high enough. Depending on the choice of the dye so the color impression can be selectively changed.
  • the dye may also have other additional functions.
  • the dye can have fluorescent properties, which can be checked by a simple laser pointer. If, for example, Lumogen Red is used as the dye and the multilayer body is irradiated with a laser pointer with the wavelength 532 nm, the color of the luminous spot changes from green (areas without the dye) to yellow (areas with the dye).
  • the dye is applied, especially at a higher concentration, only where the structures of the first region have been replicated, or those structures of the first region are replicated (with the usual registration tolerances) where the dye is present. This is a stronger influence on the
  • FIG. 6d shows the security element 2 with the metal layer 21 and with a plurality of optional further layers, in particular a further transparent replication lacquer layer provided below the metal layer 21, one or more transparent further ones
  • Layers for example a replicate varnish layer, one or more varnish layers and an adhesion-promoting layer.
  • the relief structure 61 is molded into the metal layer 21, and in the region 41 is a second relief structure 62 or a mirror surface molded.
  • the configuration of the metal layer 21 and the relief structure 61 and the layer structure of the security element 2 reference is made to the preceding embodiments according to FIGS. 1 to 5f.
  • Security element 2 according to FIG. 6a furthermore has the layer 22 which contains the one or more dyes and luminescent substances.
  • the layer 22 is applied to the metal layer 21 only in the region 31 and is thus applied to the metal layer 21 only in the region in which the relief structure 61 is molded into the metal layer 21.
  • the dye in the first region it is also possible to apply the dye in different concentrations inside and outside the first region or two different dyes inside and outside the first region.
  • Register accuracy or register accuracy is the positional accuracy of two surface areas and / or layers relative to each other to understand.
  • Positional accuracy is for example via so-called register marks or
  • Registration marks or other technical aids e.g. optical sensors, adjusted. Depending on the processes used, the tolerances are
  • Positional accuracy i. the tolerances of different sizes and can range for example in the range of a few microns up to a few millimeters.
  • Relief structure 61 still massively reinforced. When tilted viewing can then however, the red color impression is also present. This corresponds to a stable red color, which is only visible in the area of the relief structure 61, that is to say in register with the area of the relief structure 61.
  • the layer 22 can be applied over the whole area both in the region 31 and in the region 41. Since the reinforcing effect described above does not occur in the region 41, with a correspondingly small selection of the concentration of the dye and / or luminescent substance in the layer 22, the red color impression is thus not or barely visible in the region 41 for the human observer, but in the region 31 visible due to the reinforcing effect described above.
  • a red color impression can be structured with a far higher registration accuracy than is possible by means of a printing method and arranged absolutely register-accurate to optically variable effects which are produced, for example, by second or first relief structures. If, for example, a dye is used which has a different color impression than the relief structure 61, the color impression of the security element 2 is not only reinforced but also changed. If, for example, a blue dye is applied to a red-appearing relief structure, then a strong violet color impression can be produced.
  • the color of the dye can be chosen so that they the weaker one matches the two colors. As a result, the visibility of the weaker color impression can be improved. It is also possible, the layer 21st
  • the pattern for example in the form of a logo, a text or an image, and to choose the color of the dye so that it matches the color that appears when the security element 2 is rotated. In this way, it can be achieved that, for example, the logo or the image suddenly appears with high light intensity when the security element 2 is rotated.
  • FIG. 6c now shows the color impression of
  • Security element 2 in reflection without dye (solid line) and with dye (dashed line) in an embodiment of the relief structure 61 according to FIG. 5a to FIG. 5f. Lighting angle and viewing angle is 8 °.
  • a colored polymer layer of 150 nm thickness was applied to the metal layer 21 of aluminum.
  • the polymer layer comprises a red dye, Acrotest Test Ink 42 mN, which is embedded in a matrix of polyacrylic acid and is so diluted that an unstructured area of the metal layer, i. one
  • the transmission of the polymer layer is chosen so that at least 90% of the incident visible light in the wavelength range of 400 nm to 700 nm passes through the polymer layer.
  • the two measured reflection spectra differ markedly with and without dyes, as shown in FIG. 6c.
  • the interaction of the dye with the metal layer with a shaped relief structure 61, as shown in FIG. 6c, on the one hand leads to a displacement of the high-pass edge by about 60 nm to higher wavelengths.
  • the reflected intensity increases above a wavelength of 600 nm.
  • a broader reflection minimum and a more pronounced reflection edge result, which results in a more powerful red tone.
  • At a 30 ° (not shown) shifts the Reflection edge through the dye also to longer wavelengths.
  • the intensity of the reflection peak is reduced to about 535nm.
  • Figs. 6e and 6f show measured reflection spectra of an example of a
  • FIGS. 6e and 6f now show the color impression of the security element 2 in reflection without dye (solid line) and with dye (dotted line) in an embodiment of the relief structure 61 according to FIGS. 5a to 5f.
  • Illumination angle and viewing angle are 8 ° in FIG. 6e and 30 ° in FIG. 6f.
  • the metal layer 21 made of aluminum a colored
  • the polymer layer of about 240 nm thickness.
  • the polymer layer has a yellow dye, in particular Solvent Yellow 82, which is embedded in a matrix of polymethyl methacrylate (PMMA).
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • Relief structure 61 looks like a so-called "gold foil.” For comparison, the reflection spectrum of the colored security element 2 measured at 8 ° is shown in thin skimmed lines in an area without a relief structure - that is, only dye on aluminum.
  • FIGS. 7a and 7b each show a section of the security element 2, which has a plurality of regions 31 and a background region 41 enclosing them.
  • the relief structure 61 is shaped into the metal layer 21 and in the region 41 is one of them.
  • different relief structure 62 for example, a holographic structure, or a mirror surface molded.
  • the relief structure 61 may be identical or different in the regions 31, e.g. in the period P differ.
  • a first layer 22 is further arranged in regions 81 and a second layer 22 is disposed adjacent to metal layer 21 in a region 82, for example printed on metal layer 21.
  • the layer 22 provided in the regions 81 in this case has a first dye and the layer 22 provided in the region 82 a second dye, wherein the first dye and the second dye are different dyes having different colors.
  • the areas 41 is covered with relief structures, which does not match with Dyes of the layers 22 govern, so that the color effect layers 22 are not or hardly visible in these areas.
  • the concentration of the dyes with layers 22 as set forth above is preferably to be selected so that areas which are printed with these layers and not like the
  • Relief structure 61 have formed relief structures, are virtually unchanged, d. H. do not look dyed.
  • the areas 81 and 82 with the dyes may be smaller than the areas 31. As a result, it is possible to ensure that only in
  • the azimuth angle, the relief depth t, the base area and the profile shape can be selected constant over the entire area of a region 31 or 32.
  • a region 31 formed in the shape of a letter "A" in a rectangular area to be covered with a relief structure 61 which, when viewed vertically, is red and oblique, i.e. tilted,
  • Relief structure 61 is occupied, which appears yellow when viewed vertically, and in which this color disappears when tilted. Furthermore, a background region 41 is provided, in which the relief structure is formed by a matt structure. When viewed vertically, this shows a red “A” and a yellow “B” against a gray background. It is also possible for one or more of these parameters to vary in the region 31 or 32. For example, it is possible that the period of
  • Relief structure 61 increases slightly from the edge to the center of a region 31 or 32 and then slightly decreases again to the opposite edge.
  • the variation of the period should be less than ⁇ 10%, better less than ⁇ 5%, in particular between 10 nm and 50 nm.
  • the regions 31 and 32 may comprise one or more zones in which one or more of the parameters of the first relief structure 61 are selected differently.
  • FIGS. 8a and 8b each show a region 35 which is shaped in the form of an "I" or "F" and which is subdivided into a plurality of zones 351, 352, 353 and 354.
  • zones 351, 352, 353 and 354 in each case one or more of the parameters of the relief structures 61 are selected differently, in particular the period P, the relief depth t or the azimuth angle of the relief structure 61 are chosen differently.
  • one or more of the aforementioned parameters in the respective zones 351, 352, 353 and 354 to be varied differently, as has already been stated above.
  • the zones 351, 352, 353 and 354 further preferably have at least one lateral dimension of less than 300 ⁇ , for example, a width of less than 300 ⁇ and a length of more than 2 mm. In this way, for example, counteracting motion effects in the areas 35 can be realized.
  • a reddish core of the "I” may migrate when the ink ribbon wanders over the "I.”
  • Multi-layer body is tilted in the direction of the viewing angle.
  • FIGS. 9a and 9b further show a region 36 of FIG
  • Fig. 9c shows the reflection of a cross grating of a period of 300 nm and a depth of 150 nm for the TE polarized component of the reflected light and for the TM polarized component of the reflected light (at a viewing angle of 25 °).
  • Relief structure 61 typically very similar to almost identical when rotating in the x / y plane, ie independent of the azimuth angle. This is especially true for Cross grid. Considered dissolved by a polarizer, this is not necessarily the case, so that it is also possible to realize a design which, viewed without a polarizer, has a monochromatic surface, but, with a polarizer, reveals additional information.
  • the relief structure 61 is selected in the zones 361 and 362 that the azimuth angle ⁇ of the relief structure 61 in the zones 361 and 362 differs, for example, the azimuth angle ⁇ in the zone 362 is selected rotated by at least 15 ° relative to the zone 361.
  • the azimuth angle ⁇ in the zone 362 is selected rotated by at least 15 ° relative to the zone 361.
  • a security feature can be realized in which a region, for example the region 36, when viewed without polarizer appear in a uniform color, when viewed through a polarizer, however, a visible through a different color information is visible, such as the zone 361 yellow and zone 362 appear red.
  • FIGS. 10a and 10b show a region 37, which is composed of a multiplicity of partial regions 371.
  • the partial regions 371 preferably have as irregular an as possible shaping.
  • the parameters of the relief structure 61 are selected according to a predetermined relief structure, which is pseudo-random for the respective subarea 371 from a sentence is selected from predefined relief structures.
  • Several relief structures for example relief structures G1, G2, G3 and G4 are predefined, which differ, for example, in their azimuth orientation and / or their period and their relief depth. From this set of relief structures G1 to G4, one of the relief structures G1 to G4 is selected pseudorandomly for each of the subareas 371, and a corresponding relief structure is formed as a relief structure 61 in the respective subarea 371.
  • Fig. 1 1 shows a section of a security element 2, which has one of a plurality of subregions 431 existing area in which the relief structure 62 is molded, and consists of a region 39 in which the
  • Relief structure 61 is formed and which the background area to the
  • Partitions 431 forms.
  • the relief structure 62 preferably consists of a mirror surface or an achromatic structure, for example a blazed grating, whose azimuth orientation is selected at random.
  • the sub-regions 431 are preferably arranged at random against the background of the region 39 and / or chosen pseudorandom in their orientation, for example, the orientation of their longitudinal edge.
  • metallic glitter is added to the color surface, which acts noble as in metallic paints of cars noble.
  • the relief structure 61 is molded in the subregions 431 and the relief structure 62 for the region 39. Furthermore, it is also possible that the security element 2 is provided by embossing a portion of a transfer layer of a transfer film. 12a shows by way of example a transfer film 3 with a carrier film 25, a release layer 24, a protective lacquer layer 23, a replication lacquer layer 27, the metal layer 21, a protective lacquer layer 28 and an adhesive layer 26.
  • the relief structure 61 is molded into the metal layer 21. Concerning.
  • the design of the metal layer 21 and the relief structure 61 is hereby referred to the above embodiments and in particular to the figures Fig. 1 to Fig. 1 1.
  • the transfer film 3 is then, as shown in Fig. 12b, by means of a
  • Embossing tool 9 on the surface of a substrate such as the
  • Substrate 10 of the security document 1 molded.
  • the carrier film 25 is then removed with the areas of the transfer layer which have not been pressed against the substrate 10 by the stamping tool 9.
  • the metal layer 21 with the relief structure 61 (see FIG. 12c), which is provided in the area 33 in the entire area in the transfer film 3, is not completely transferred to the substrate 10, but merely transmitted in a pattern in the area. in that
  • Embossing tool presses the transfer sheet 3 against the substrate 10. After this
  • embossing results in the shape design of the metal layer 21 with the relief structure 61 shown in FIG. the metal layer 21 with the
  • Relief structure 61 is provided in a region 34 on substrate 10, which is shaped, for example, in the form of the number "50."
  • the surface of substrate 10 preferably has no smooth and flat surface, but has a surface which has a certain surface roughness, for example, shows a dull appearance, or in which already a Grobpatented is formed.
  • the embossing pressure, with which the embossing tool 9 now presses the transfer film 3 against the substrate 10, is preferably chosen so that the base surface 616 of the relief structure 61 according to the relief structure of FIG.
  • Surface of the substrate 10 is deformed, for example, also in the form of a matt structure or a coarse structure is deformed. It has been found that such an approach, for example, the angle under which the
  • Color effects of the relief structure 61 in the area 34 is visible, can be significantly increased, or that in addition movement, morphing (morphing) or 3-D effects by appropriate choice of a coarse structure in this way in the
  • Security element 2 can be introduced.
  • Blind embossing tool is pressed against the security element 2, preferably chosen so that the base surface of the relief structure 61 is deformed according to the coarse structure or matte structure of Blindoniagewerkmaschinees, whereby the above-described advantages can be achieved by this approach.
  • FIG. 13 shows by way of example a detail of a security element 2 with the metal layer 21 into which such a relief structure 61 is molded. Concerning. the design of the
  • Security element 2 is based on the preceding embodiments according to FIG. 1 to FIG. 1 1 referenced.
  • the base surface 616 of the relief structure 61 as shown in FIG. 13, is not shaped as a plane but in the form of a coarse structure, whereby the effects described above can be realized.
  • Security elements 2 have a plurality of subregions, each of the subregions having a smallest dimension of 3 ⁇ and a maximum dimension of less than 300 ⁇ .
  • 14a shows, by way of example, the detail of such a region of the security element 2 with a multiplicity of partial regions 30.
  • the relief structure 61 is now molded into the metal layer 21.
  • one or more of the parameters of the relief structure 61 and / or the subarea 30 are further varied pseudorandomly. It is particularly advantageous here, at least one of the parameters: shape of the subregion,
  • FIG. 14b illustrates a corresponding pseudo-random variation of the inclination angle of the base surface 616 of the relief structure 61 for the subregions 30.
  • the relief structure 61 is preferably not shaped into the metal layer 21. In these areas, preferably the relief structure 62 is molded or the metal layer 21 is not provided in these areas, so that in these areas of the metal layer 21 will not develop any optical effect.

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Abstract

Es wird ein Mehrschichtkörper (1, 2, 3) sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements beschrieben. Der Mehrschichtkörper weist eine Metallschicht (21) auf. In einer zur Oberseite des Mehrschichtkörpers weisenden oder die Oberseite des Mehrschichtkörpers bildenden ersten Oberfläche der Metallschicht (21) und/oder in einer zur Unterseite des Mehrschichtkörpers weisenden oder die Unterseite des Mehrschichtkörpers bildenden zweiten Oberfläche der Metallschicht (21) ist zumindest bereichsweise ein optisch aktives Oberflächenrelief abgeformt. In zumindest einem ersten Bereich (31 bis 39) des Mehrschichtkörpers ist das Oberflächenrelief von einer ersten Reliefstruktur (61) gebildet. Die erste Reliefstruktur (61) weist in zumindest einer durch einen zugeordneten Azimutwinkel bestimmten Richtung (617) eine Abfolge von Erhebungen (612) und Vertiefungen (614) auf, deren Erhebungen (612) mit einer Periode P aufeinander abfolgen, welche kleiner als eine Wellenlänge des sichtbaren Lichtes ist, wobei die Minima der Vertiefungen (614) auf einer Grundfläche liegen und die erste Reliefstruktur (61) eine Relieftiefe t aufweist, welche durch die Beabstandung der Maxima der Erhebungen (612) der ersten Reliefstruktur (61) von der Grundfläche in einer senkrecht auf der Grundfläche stehenden Richtung bestimmt ist. Die Profilform und/oder die Relieftiefe t der ersten Reliefstruktur (61) ist so gewählt, dass die farbige Erscheinung des auf den ersten Bereich (31 bis 39) unter zumindest einem ersten Einfallswinkel einfallenden und von der Metallschicht (21) im ersten Bereich direkt reflektierten bzw. durch die Metallschicht direkt transmittierten Lichts (52, 53) verändert wird, insbesondere durch Plasmon-Resonanz der Metallschicht mit dem einfallenden Licht verändert wird.

Description

Mehrschichtkörper sowie Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements
Die Erfindung betrifft einen Mehrschichtkörper, insbesondere ein Sicherheitselement für Sicherheitsdokumente, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines
Sicherheitselements.
Es ist bekannt, auf Banknoten Sicherheitselemente aufzubringen, welche ein Hologramm oder ein computergeneriertes Beugungsgitter aufweisen. Derartige Sicherheitselemente generieren üblicherweise einen optisch variablen Effekt durch gezielte Beugung des einfallenden Lichts in die erste oder in höhere
Beugungsordnungen und zeigen so in direkter Reflexion üblicherweise lediglich den Eindruck einer Spiegelfläche.
Weiter ist es bekannt, Farbeffekte in direkter Reflexion durch die Verwendung von Interferenzfilter zu generieren, welche beispielsweise in Form von
Interferenzschichtpigmenten einer Druckfarbe zugesetzt werden können. Diese Interferenzfilter basieren auf Mehrschichtsystemen aus leitfähigen und/oder nichtleitenden (dielektrischen) Schichten, z.B. Metall/Nichtleitend/Metall oder Nichtleitend/Nichtleitend/Nichtleitend, wobei die nichtleitenden Schichten
unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen.
Weiter wird in der WO 03/059643 A1 der Aufbau eines speziellen
Sicherheitselements beschrieben, welches einen integrierten optischen Wellenleiter aus einem transparenten Dielektrikum aufweist. Der Wellenleiter ist zwischen
Schichten aus Kunststoff eingebettet, in welche ein Beugungsgitter nullter Ordnung abgeformt ist. Durch das Ein- und Auskoppeln des einfallenden Lichts in den
Wellenleiter können hierbei Farbeffekte auch in direkter Reflexion generiert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, einen Mehrschichtkörper sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements anzugeben, welches sich durch eine hohe Fälschungssicherheit auszeichnet. Diese Aufgabe wird durch einen Mehrschichtkörper mit einer Metallschicht gelöst, bei dem in einer zur Oberseite des Mehrschichtkörpers weisenden oder die Oberseite des Mehrschichtkörpers bildenden ersten Oberfläche der Metallschicht und/oder in einer zur Unterseite des Mehrschichtkörpers weisenden oder die Unterseite des Mehrschichtkörpers bildenden zweiten Oberfläche der Metallschicht zumindest bereichsweise ein optisch aktives Oberflächenrelief abgeformt ist, wobei in zumindest einem ersten Bereich des Mehrschichtkörpers das Oberflächenrelief von einer ersten Reliefstruktur gebildet ist, die in zumindest einer durch einen zugeordneten
Azimutwinkel bestimmten Richtung eine Abfolge von Erhebungen und Vertiefungen aufweist, deren Erhebungen mit einer Periode P aufeinander abfolgen, welche kleiner als eine Wellenlänge des sichtbaren Lichts ist, und wobei die Minima der
Vertiefungen eine Grundfläche definieren und die erste Reliefstruktur eine Relieftiefe t aufweist, welche durch die Beabstandung der Maxima der Erhebung der ersten Reliefstruktur von der Grundfläche in einer senkrechten auf der Grundfläche stehenden Richtung bestinnnnt ist. Diese Aufgabe wird weiter von einem Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements gelöst, bei dem ein Mehrschichtkörper umfassend eine Metallschicht mit einem in einer ersten Oberfläche oder einer der ersten Oberflächen gegenüberliegenden zweiten Oberfläche abgeformten optisch aktiven Oberflächenrelief gefertigt wird, wobei in mindestens einem ersten Bereich des Mehrschichtkörpers das Oberflächenrelief von einer ersten Reliefstruktur gebildet ist, die in zumindest einer durch eine zugeordneten Azimutwinkel bestimmten
Richtung eine Abfolge von Erhebungen und Vertiefungen aufweist, deren
Erhebungen mit einer Periode P aufeinander abfolgen, welche kleiner als eine
Wellenlänge des sichtbaren Lichts ist, und wobei die Minima der Vertiefungen eine Grundfläche definieren und die erste Reliefstruktur eine Relieftiefe t aufweist, welche durch die Beabstandung der Maxima der Erhebungen der Reliefstruktur von der Grundfläche in einer senkrecht auf der Grundfläche stehenden Richtung bestimmt ist. Die Profilform und/oder die Relieftiefe t der ersten Reliefstruktur wird hierbei insbesondere so gewählt, dass die farbige Erscheinung des auf den ersten Bereich unter zumindest einem ersten Einfallswinkel einfallend und von der Metallschicht direkt reflektierten bzw. durch die Metallschicht direkt transmittierten Lichts verändert wird, insbesondere durch Plasmonen-Resonanz der Metallschicht mit dem
einfallenden Licht verändert wird.
Plasmonen werden die quantisierten Schwankungen der Ladungsträgerdichte in Halbleitern, Metallen und Isolatoren genannt; quantenmechanisch werden sie als Quasiteilchen behandelt. Der Begriff Plasmon ist eine gebräuchliche Abkürzung für Plasmaschwingungsquanten. Was das Photon für elektromagnetische Wellen darstellt, ist das Plasmon für Schwingungen im Fermigas von Metallen. Man unterscheidet, Partikelplasmon, Oberflächenplasmon und Volumenplasmon. Die ersten beiden gehören zu den Plasmon-Polaritonen, da hier Schwankungen der Elektronendichte mit elektromagnetischen Feldern außerhalb des Metalls koppeln. Streng genommen müssten Oberflächen- und Partikelplasmonen somit den Zusatz Polariton erhalten. Die Plasmonen-Resonanz in den in diesem Dokument
beschriebenen Sicherheitselementen fällt unter die Kategorie Plasmon-Polariton. Klassisch kann man sich Plasmonen als Elektronen vorstellen, die relativ zu den positiven Ionen oszillieren. Zur besseren Verdeutlichung kann man sich einen kubischen Metallklotz in einem nach rechts gerichteten Feld vorstellen. Die freien Elektronen bewegen sich nun nach links, bis das Feld im Inneren ausgeglichen ist. Dabei werden am rechten Rand positive Ionen freigelegt. Schaltet man das äußere Feld nun ab, wandern die Elektronen infolge der gegenseitigen Abstoßung und der Anziehung durch die positiven Ionen wieder nach rechts. So oszillieren die
Elektronen nun mit der Plasmafrequenz hin und her, bis die Energie durch Reibung oder andere Dämpfungen aufgebraucht ist. Plasmonen sind die Quantisierung dieser Eigenschwingung. Die Erfindung bietet den Vorteil, Sicherheitselemente mit einem optischen
Erscheinungsbild bereitzustellen, das sich deutlich von den bisher bekannten silbrig glänzenden und/oder regenbogenfarbigen Hologramm-Effekten abhebt, und neuartige Farbeffekte bereitzustellen, welche die Fälschungssicherheit von
Sicherheitsdokumenten weiter erhöhen. Weiter können diese Effekte auch nicht mittels üblicher holographischer Techniken nachgeahmt werden und auch nicht mittels Dot-Matrix und Kinemax-Geräten kopiert werden, sodass auch hierdurch eine deutliche Erhöhung der Fälschungssicherheit bewirkt wird. Ferner kann dieser Mehrschichtkörper kostengünstiger hergestellt werden als die bekannten
Interferenzfilter (z.B. Fabry-Perot Filter), welche meist aus drei oder mehr Schichten mit teils sehr geringen Dickentoleranzen aufgebaut sind.
Das optische Erscheinungsbild des Mehrschichtkörpers zeichnet sich insbesondere durch einen definierten (d.h. weitgehend einfarbigen) Farbeindruck (z.B. rot) aus, welcher in direkter Reflexion und oder Transmission (also unter„normalen"
Betrachtungsbedingungen) zu sehen ist. Der Farbeindruck ist stabil über einen relativ breiten Kippwinkelbereich (typischerweise mindestens 10° bis 20°). Dieser
Farbeindruck verändert sich beim starken Verkippen (z.B. um 30°) zu einem zweiten definierten und stabilen Farbeindruck (z.B. grün), ähnlich wie bei sogenannten Fabry- Perot Dünnschichtfiltern. Durch diese Stabilität gegen leichte Verkippung
unterscheidet er sich deutlich von sogenannten Regenbogenfarbeffekten von
Diffraktionsgittern erster oder höherer Ordnung, welche oftmals bereits beim
Verkippen um 10° die gesamte Farbpalette des Regenbogens durchlaufen. Ferner erscheinen die Regenbogenfarbeffekte von Diffraktionsgittern nicht in direkter
Reflexion, sondern unter anderen Winkeln, welche sich mit der Beugungsgleichung berechnen lassen.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die erste
Reliefstruktur eine in Bezug auf eine Spiegelung an der Grundfläche asymmetrische Profilform auf. Überraschend hat sich nach langwierigen Untersuchungen gezeigt, dass derartige Profilformen für den menschlichen Betrachter einen deutlich
sichtbareren und klareren Farbeindruck als symmetrische Profilformen,
beispielsweise symmetrisch, sinusförmige oder rechteckförmige Profilformen erzeugen. In diesem Sinne symmetrische Profilformen zeichnen sich durch eine Spiegelsymmetrie bezüglich der Grundflächen aus. Diese Profilformen bleiben bei dieser Spiegelung gleich, die Reliefstruktur wird lediglich um eine halbe Periode P verschoben. Die optischen Effekte bei Betrachtung von beiden Seiten (unter gleichem Winkel und gleichen Beleuchtungsbedingungen) sind bei diesen
spiegelsymmetrischen Profilformen gleich, wenn die erste Reliefstruktur in beiden Oberflächen der Metallschicht abgeformt ist und die Metallschicht auf beiden Seiten in ein Material mit gleichem Brechungsindex eingebettet ist. Asymmetrische
Profilformen in diesem Sinne weisen diese Spiegelsymmetrie in der von der Grundfläche aufgespannten Ebene nicht auf. Diese Profilformen unterscheiden sich bei Betrachtung von beiden Seiten. Beispielsweise kann eine erste Relief struktur mit einer derartig asymmetrischen Profilform von der einen Seite betrachtet aus einer Anordnung schmaler Spitzen mit breiten Tälern bestehen und von der anderen Seite betrachtet aus breiten Hügeln mit schmalen tiefen Tälern bestehen. So haben Untersuchungen auch überraschend gezeigt, dass bei einer derartigen Ausbildung der Profilformen die Vertiefungen bezüglich der Plasmonen-Resonanz wie
Subwellenlängenlöcher in einer Metallschicht wirken und die Erzeugung von
Plasmonen begünstigen.
Das anregende elektrische Feld wird durch die asymmetrische Profilform stärker lokalisiert (z.B. an den schmalen Spitzen der Reliefstruktur), was zu einer
ausgeprägteren Resonanz, z.B. Absorption, führen kann. Die Anregung von den Plasmonen unterscheidet sich ferner auf beiden Seiten bei asymmetrischen
Profilformen.
Weiter wird die Profilform der ersten Reliefstruktur vorzugsweise so gewählt, dass die Breite der Erhebungen und Vertiefungen der ersten Reliefstruktur (mit Periode P und Relieftiefe t), bezogen auf einen Abstand von t/2 von der Grundfläche (d.h. die Halbwertsbreite oder im Englischen„füll width at half maximum" FWHM), mindestens 0,6 x P, vorzugsweise mindestens 0,7 x P oder höchstens 0,4 x P, insbesondere höchstens 0,3 x P beträgt ("x" steht für die mathematische Operation "mal"). Es wird so die Breite der Erhebungen oder die Breite der Vertiefungen in einem Abstand der Hälfte der Relieftiefe t von der Grundfläche parallel zur Grundfläche bestimmt, d.h. der Abstand benachbarter Flanken der ersten Reliefstruktur bezogen auf einen Abstand von t/2 bestimmt, und dieser so gewählt, dass die oben angeführten
Bedingungen erfüllt sind. Es hat sich gezeigt, dass bei Einhaltung dieser
Bedingungen für die Profilformen der ersten Reliefstruktur besonders starke und ästhetische, d.h. wohl definierte, Farbeindrücke für den menschlichen Betrachter erzielt werden können.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt die
Flankensteilheit der ersten Reliefstruktur, bezogen auf einen Abstand von t/2 von der Grundfläche zwischen 60° und 90°, weiter bevorzugt zwischen 70° und 85°.
Unter Flankensteilheit der ersten Relief struktur wird hierbei der von den Flanken der Reliefstruktur in Bezug auf einen Abstand von t/2 mit der Grundfläche geschlossene Winkel verstanden, d. h. der von den an den Flanken in einem Abstand von t/2 von der Grundfläche anliegenden Tangenten mit der Grundfläche eingeschlossene Winkel verstanden. Der Abstand von der Grundfläche wird hierbei in einer senkrecht auf der Grundfläche stehenden Richtung bestimmt. Untersuchungen haben gezeigt, dass auch durch Einhalten dieser Bedingungen die Stärke des von der ersten Relief struktur insbesondere in direkter Reflexion oder direkter Transmission generierten Farbeindruck weiter verbessert werden kann.
Vorzugsweise wird die Flankensteilheit der ersten Reliefstruktur bezogen auf jeden Abstand zwischen 1/4 x t und 3/4 x t von der Grundfläche so gewählt, dass dieser zwischen 40° und 90°, weiter bevorzugt zwischen 50° und 85° beträgt. Auch hierdurch lässt sich die Stärke des Farbeindrucks, welcher durch die erste
Reliefstruktur generiert wird, weiter verbessern. Weiter ist es vorteilhaft, die Flankensteilheit der ersten Reliefstruktur, bezogen auf jeden Abstand zwischen 0 und 1/4 x t und/oder zwischen 3/4 x t und t von der Grundfläche zwischen 0° und 50°, bevorzugt zwischen 0° und 40° zu wählen. Auch hierdurch lässt sich die Stärke des Farbeindrucks, welcher von erster Reliefstruktur generiert wird, weiter verbessern.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Schichtdicke d der Metallschicht im Bereich der Flanken der ersten Reliefstruktur, bezogen auf einen Abstand von t/2 von der Grundfläche so gewählt, dass diese gegenüber der Dicke der Metallschicht im Bereich der Maxima der Erhebungen und/oder Minima der Vertiefungen um mindestens 30%, weiter bevorzugt um mindestens 50%, weiter bevorzugt zwischen 50% und 100% reduziert ist. Es hat sich gezeigt, dass auch durch diese Maßnahmen der im ersten Bereich generierte Farbeindruck weiter verstärkt werden kann und damit das optische Erscheinungsbild des
Mehrschichtkörpers verbessert wird.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt die Relieftiefe t der ersten Reliefstruktur zwischen 80 nm und 500 nm, insbesondere zwischen 100 nm und 400 nm und bevorzugt zwischen 120 nm und 300 nm. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere bei Wahl der Relieftiefe t in dem Bereich zwischen 150 nm und 300 nm die Stärke des in dem ersten Bereich generierten Farbeindrucks verbessern lässt.
Die Periode P der ersten Reliefstruktur wird vorzugsweise kleiner als eine
Wellenlänge des sichtbaren Lichtes (= Spektralbereich zwischen 400 nm und 700 nm) gewählt, vorzugsweise zwischen 200 nm und 500 nm, insbesondere zwischen 220 nm und 400 nm, weiter bevorzugt zwischen 220 nm und 350 nm gewählt. Es hat sich gezeigt, dass durch die Einstellung der Periode P der ersten Reliefstruktur sich die im ersten Bereich für den menschlichen Betrachter in direkter Reflexion /
Transmission zeigende Farbe verändert wird und somit der Farbton des
Farbeindrucks bzw. der sich in direkter Reflexion bzw. Transmission unter unterschiedlichen Einfalls- und Ausfallswinkeln zeigende Farbeffekt durch
Veränderung der Periode P der Reliefstruktur in den oben angegebenen Bereichen verändern lässt. Die erste Reliefstruktur kann als Lineargitter ausgebildet sein, welches in eine Richtung eine Abfolge von Erhebungen und Vertiefungen aufweist. Die Liniengitter können aus geraden oder auch gekrümmten, insbesondere schlangenförmigen, (für sogenannte„snake gratings") Linien aufgebaut sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die erste Reliefstruktur als ein Kreuzgitter oder hexagonales Gitter oder
Kreisgitter ausgebildet ist, welches in zwei Richtungen eine Abfolge von Erhebungen und Vertiefungen aufweist. Im Fall eines Kreuzgitters wird die Periode P der Abfolge von Erhebungen und Vertiefungen bezüglich beider Richtungen vorzugsweise in dem oben angegebenem Bereich gewählt. Hierbei kann bei Kreuzgitter die Periode in den beiden Richtungen gleich sein. Die Periode kann aber auch unterschiedlich sein. Für hexagonale Gitter und Kreisgitter gilt dies analog. Untersuchungen haben weiter gezeigt, dass die Ausbildung der ersten Reliefstruktur als Kreuzgitter oder als hexagonales Gitter vorzuziehen ist, da sich bei diesen Gittern stärkere Farbeindrücke zeigen. Die Metallschicht ist im ersten Bereich vorzugsweise in einer Schichtdicke d zwischen 10 nm und 100 nm, bevorzugt zwischen 15 nm bis 80 nm und weiter bevorzugt zwischen 20 nm bis 50 nm, auszubilden, wenn der Mehrschichtkörper zur Betrachtung im Auflicht ausgelegt ist. Die beschriebenen Effekte lassen sich bereits mit nur einer Metallschicht erzielen, da der Kerneffekt nicht auf einer Dünnschicht-Interferenz beruht. Vorzugsweise weist der Mehrschichtkörper in dem mindestens einen ersten Bereich lediglich eine Metallschicht, nämlich die Metallschicht auf, in dessen erster und/oder zweiter Oberfläche die erste Reliefstruktur abgeformt ist. Vorzugsweise weist der Mehrschichtkörper im ersten Bereich neben der
Metallschicht und der an die Oberfläche bzw. Oberflächen mit abgeformter erster Reliefstruktur der Metallschicht angrenzenden Schicht bzw. Schichten keine weiteren Schichten mehr auf, in die die erste Reliefstruktur abgeformt ist. Hierdurch kann vermieden werden, dass der von der Metallschicht mit der ersten Reliefstruktur generierte Effekt von Interferenzeffekten überlagert und in seiner Brillanz
beeinträchtigt wird.
Weiter ist es auch möglich, durch Kombination mit zusätzlichen dünnen Schichten noch weitere, auf einem anderen Funktionsprinzip beruhende Effekte, insbesondere Interferenzeffekte, zu erreichen. Optional kann folglich auf die Metallschicht noch eine HRI-Schicht, oder auch eine Schichtabfolge aus HRI- und LRI-Schichten, z.B. eine LRI- und anschließend eine HRI-Schicht, aufgebracht sein (HRI = High
Refractive Index; LRI = Low Refractive Index). Bevorzugt ist die HRI-Schicht aus ZnS oder TiO2 gebildet. Die Schichtdicke der HRI-Schicht ist bevorzugt im Bereich von 20 nm bis 500 nm und weiter bevorzugt im Bereich von 50 nm bis 200 nm. Die LRI- Schicht kann z.B. Polymer oder S1O2 oder MgF2 sein. Bevorzugt ist die Dicke der LRI-Schicht zwischen 20 nm und 1000nm und weiter bevorzugt im Bereich von 50 nm bis 500 nm. Die Plasmonenresonanz hängt u.a. von dem Brechungsindex des die Metallschicht umgebenden Materials ab. Folglich verändert z.B. eine HRI-Schicht mit hohem Brechungsindex die Resonanz und damit den Farbeindruck. Weiter hat sich gezeigt, dass ein erfindungsgemäßer Mehrschichtkörper bei entsprechender Ausgestaltung der Schichtdicke der Metallschicht nicht nur im
Auflicht, sondern auch im Durchlicht Farbeffekte generiert. Hierbei hat sich gezeigt, dass die optische Dicke (OD) der Metallschicht hierzu vorzugsweise zwischen 0,5 und 2,5, insbesondere zwischen 0,7 und 2,3, weiter bevorzugt zwischen 1 ,0 und 2,0 zu wählen ist. Die Einheit optischer Dicke (OD) bezieht sich hierbei auf die
Transmission der Metallschicht bezogen auf eine un strukturierte und damit glatte Fläche und steht in folgendem Verhältnis zu der Transmission T:
T = 10" (OD)
Zwischen Transmission T und optischer Dicke OD besteht so ein algorithmischer
Zusammenhang. Eine optische Dicke von 1 ,0 entspricht einer Transmission von 10% und eine optische Dicke von 2,0 einer Transmission von 1 %. Eine optische Dicke von 0,5 bis 2,5 entspricht so eine Aluminiumschicht einer Dicke von 6 nm bis 34 nm, eine optische Dicke von 0,7 bis 2,3 einer Schichtdicke einer Aluminiumschicht von 8 nm bis 31 nm und eine optische Dicke von 1 ,0 bis 2,0 einer Schichtdicke einer
Aluminiumschicht von 13 nm bis 27 nm.
Überraschend hat sich hierbei gezeigt, dass in dem Bereich, in welchem die erste Reliefstruktur in die Metallschicht abgeformt ist, sich das Transmissionsspektrum und damit die in Transmission gesehene Farbe verändert und hierbei die Transmission für bestimmte Wellenlängen des Lichts höher ist, als dies bei einer Spiegelfläche der Fall wäre. Der Grund für die erhöhte Transmission im Bereich der ersten
Reliefstruktur liegt wohl in der Anregung von Plasmonen durch das einfallende Licht. Die Plasmonen an der oberen„Grenzfläche" der Metallschicht regen Plasmonen an der unteren„Grenzfläche" an und erhöhen durch diese Kopplung die Intensität des transmittierten Lichts für diesen Wellenlängenbereich. In der unmittelbaren Nähe der Metallschicht entstehen hierbei wohl elektrische Felder mit überhöhter Feldstärke, welche es den Plasmonen ermöglicht, Licht durch die Metallschicht zu„schleusen". Damit ist es möglich, mittels eines erfindungsgemäßen Schichtkörpers ein
metallisiertes Sicherheitsmerkmal bereitzustellen, welches in Auflichtbetrachtung an der Oberseite einen ersten optisch variablen Effekt zeigt, bei Betrachtung von der Unterseite - bei entsprechender Ausgestaltung der Reliefform, wie oben ausgeführt - einen hiervon unterschiedlichen zweiten optischen Effekt zeigt und, bei
entsprechender Ausgestaltung - wie oben beschrieben - in Durchlichtbetrachtung (je nach eingestellter optischer Dichte OD des Metalls) ebenfalls einen optischen Effekt zeigt. Im Weiteren ergibt sich bei Durchlichtbetrachtung auch der große Vorteil, dass - im Gegensatz zum Einsatz von transmissiven Beugungsstrukturen erster oder höherer Ordnung - auch bei direkter Transmission, d. h. auch bei Betrachtung in einem senkrechten Winkel, ein entsprechender optischer Effekt sichtbar wird und so ein Sicherheitsmerkmal bereitgestellt wird, welches durch bestehende Technologie nur sehr schwer nachahmbar ist.
Vorzugsweisende ist der Mehrschichtkörper so ausgestaltet, dass eventuell oberhalb der Metallschicht vorgesehenen ein oder mehreren Schichten des
Mehrschichtkörpers und/oder unterhalb der Metallschicht eventuell vorgesehene ein oder mehrere Schichten des Mehrschichtkörpers transparent oder teil-transparent ausgebildet sind, insbesondere eine Transmission von mehr als 15%, insbesondere von mehr als 50%, weiter bevorzugt von mehr als 90% in zumindest in einem
Teilbereich des ersten Bereichs aufweisen. Hierdurch wird sichergestellt, dass der von der Metallschicht und der ersten Reliefstruktur generierte optische Effekt in Auflichtbetrachtung von der Oberseite, in Auflichtbetrachtung von der Unterseite und/oder in Durchlichtbetrachtung sichtbar ist. Hierbei ist es auch möglich, dass dieser Teilbereich musterförmig ausgebildet ist und der diesen Teilbereich umgebene Teilbereich des ersten Bereichs zumindest eine Schicht aufweist, welche opak ausgebildet ist, sodass der von der Metallschicht und der ersten Reliefstruktur generierte optische Effekt lediglich in dem durch die Formgebung des ersten
Teilbereichs bestimmten Bereich sichtbar ist. Hierbei ist es auch möglich, dass oberhalb der Metallschicht und/oder unterhalb der Metallschicht eine Maskenschicht in dem Mehrschichtkörper vorgesehen ist, welche über eine dem ersten Teilbereich entsprechende Ausnehmung verfügt, wobei die Ausnehmung der oberhalb der Metallschicht vorgesehenen Maskenschicht und der der unterhalb der Metallschicht vorgesehenen Maskenschicht auch eine unterschiedliche Formgebung besitzen kann, sodass unterschiedliche Informationen bei Auflichtbetrachtung von der
Oberseite bzw. Unterseite Sichtbar werden.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die erste Oberfläche der Metallschicht mit einer ersten dielektrischen Schicht und die Unterseite der Metallschicht mit einer zweiten dielektrischen Schicht beschichtet ist, wobei sich die Brechungsindizes der ersten dielektrischen Schicht und der zweiten dielektrischen Schicht um zumindest 0,1 , weiter bevorzugt um mindestens 0,2 unterscheiden. Hierdurch kann erreicht werden, dass sich das optische Erscheinungsbild des ersten Bereichs bei Auflichtbetrachtung und/oder Durchlichtbetrachtung von der Oberseite von dem entsprechenden
Erscheinungsbild bei Auflichtbetrachtung und/oder Durchlichtbetrachtung von der Unterseite unterscheidet.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die erste Oberfläche der Metallschicht und/oder die zweite Oberfläche der Metallschicht bereichsweise mit transparenten dielektrischen Schichten mit unterschiedlichem Brechungsindex belegt ist und hierdurch in unterschiedlichen Teilbereichen des ersten Bereichs das optische Erscheinungsbild des Mehrschichtkörpers bedingt durch die unterschiedlichen Brechungsindices dieser dielektrischen Schicht voneinander abweicht. Vorzugsweise wird die Profilform und/oder Relieftiefe t der ersten Reliefstruktur so gewählt, dass die Metallschicht bei direkter Reflexion für das unter dem ersten Einfallswinkel einfallende Licht im ersten Bereich in einem für das menschliche Auge sichtbaren ersten Spektralbereich mit einer Breite von mindestens 50 nm eine Reflexion von weniger als 15% aufweist, insbesondere von weniger als 10% aufweist, und in einem für das menschliche Auge sichtbaren zweiten Spektralbereich einer Breite zwischen 10 nm und höchstens 200 nm, insbesondere 20 nm bis
150 nm, eine mindestens zweifach, ferner mindestens 2,5-fach, bevorzugt
mindestens 3-fach und insbesondere mindestens 4-fach höhere direkte Reflexion aufweist bezogen auf den Mittelwert der Reflexion im ersten Spektralbereich.
Dies resultiert in einen für den menschlichen Betrachter definierten und relativ stabilen Farbeindruck bzw. farbige Erscheinung. Für einen definierten und relativ stabilen Farbeindruck in Transmission können die Transmissionswerte deutlich geringer sein als in Reflexion und sogar im Bereich weniger Prozent liegen. Wichtig ist hier, dass in einem für das menschliche Auge sichtbaren zweiten Spektralbereich einer Breite zwischen 10 nm und höchstens 200 nm, insbesondere 20 nm bis
150 nm, eine mindestens zweifach, ferner mindestens 2,5-fach, bevorzugt
mindestens 3-fach und insbesondere mindestens 4-fach höhere direkte Transmission vorliegt bezogen auf den Mittelwert der Transmission in einem ersten Spektralbereich mit einer Breite von mindestens 50 nm. Die Breite des ersten Spektralbereichs ist weiter bevorzugt mindestens 100 nm.
Vorzugsweise ist die Profilform und/oder die Relieftiefe der ersten Reliefstruktur weiter so gewählt, dass bei einem vom ersten Einfallswinkel unterschiedlichen zweiten Einfallswinkel die farbige Erscheinung des im ersten Teilbereich direkt reflektierten bzw. durch die Metallschicht direkt transmittierten Lichts unterschiedlich verändert wird und sich unter diesen Einfallswinkeln bei Auflichtbetrachtung bzw. Durchlichtbetrachtung für den menschlichen Betrachter insbesondere unterschiedliche, relativ stabile Farben zeigen (z.B. rot bei nahezu senkrechter Betrachtung und grün bei Verkippung um z.B. 30°). Dies entspricht einem definierten Farbwechsel beim Verkippen. Vorzugsweise unterscheidet sich der erste
Einfallswinkel von dem zweiten Einfallswinkel um einen Wert zwischen 10° und 45°.
Für eine einfache Erkennung des Farbwechsels ist es vorteilhaft, wenn die laterale Ausdehnung des ersten Bereiches mindestens 10 mm2 beträgt, weiter bevorzugt mindestens 20 mm2 beträgt und dadurch für das unbewaffnete menschliche Auge deutlich als Flächenbereich erkennbar ist.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der
Mehrschichtkörper in dem ersten Bereich oder in mindestens einem der ersten Bereiche mindestens einen Farbstoff und/oder Lumineszenzstoff auf, welcher weniger als 2 μιτι, insbesondere weniger als 1 μιτι, bevorzugt weniger als 500 nm, weiter bevorzugt weniger als 300 nm weit von der ersten Oberfläche und/oder der zweiten Oberfläche der Metallschicht entfernt angeordnet ist. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass Farbstoffe und/oder Lumineszenzstoffe bei einer derart nahen Anordnung an der Oberflächen der mit der ersten Reliefstruktur versehenden Metallschicht eine massiv verstärkte Absorption bzw. Fluoreszenz aufweisen, als dies bei diesen Stoffen üblicherweise der Fall ist, beispielsweise bei Anordnung in der Nähe einer Spiegelfläche oder„normalen" diffraktiven Strukturen, der Fall ist. Dieser Effekt ist wohl darauf zurückzuführen, dass die durch die erste Reliefstruktur bedingte Plasmonen-Anregung eine erhöhte Feldstärke erzeugt. Diese erhöhte Feldstärke liegt im Nahfeld, d. h. vor allem bis zu einer Entfernung von ca. einer Wellenlänge des anregenden Lichts vor. Diese erhöhte Feldstärke ist für die
Erhöhung der Absorption bzw. Fluoreszenz der Farbstoffe bzw. Lumineszenzstoffe verantwortlich. Analoge Effekte werden z.B. in der Analytik in der sogenannten oberflächenverstärkten Raman-Streuung (Surface Enhanced Raman Scattering (SERS)) verwendet. Wenn sich das Molekül nahe einer metallischen Oberfläche (vor allem Silber und Gold) befindet, kann das Raman-Signal extrem verstärkt werden. Die
elektromagnetische Verstärkung beruht auf Anregung von Oberflächenplasmonen im Metall, welche an Spitzen an der Oberfläche oder in Partikeln lokal sehr hohe Felder erzeugen kann. Dieses Feld zusammen mit dem einfallenden Licht regen das
Molekül an und führt so zu einer verstärkten Raman-Streuung. Über der Oberfläche fällt dieser Effekt rasch ab aber das Molekül braucht nicht an der Oberfläche gebunden zu sein.
Die Verstärkungsmechanismen dahinter werden Plasmonen verstärkte Absorption (surface plasmon polariton bzw. SPP-enhanced absorption) sowie Plasmonen gekoppelte Emission (surface plasmon coupled emission (SPCE)) genannt.
Dieser aufgefundene Effekt einer Farbstoffschicht und/oder Lumineszenzstoffschicht kann, wie im Folgenden beschrieben, in vielfältiger weise eingesetzt werden, um einprägsame und nur schwer nachahmbare Sicherheitsmerkmale bereitzustellen:
Die erste und/oder zweite Schicht ist hierbei vorzugsweise auf die erste bzw. zweite Oberfläche der ersten Metallschicht bereichsweise oder vollflächig im ersten Bereich aufgebracht und bedeckt somit die erste Oberfläche bzw. zweite Oberfläche im ersten Bereich bereichsweise oder vollflächig. Die erste und/oder zweite Schicht grenzt somit bereichsweise unmittelbar an die Oberfläche oder Oberflächenbereiche der Metallschicht an, in welche die erste Reliefstruktur in die Metallschicht abgeformt ist. Die erste Reliefstruktur ist damit vorzugsweise bereichsweise oder vollständig von der ersten bzw. zweiten Schicht bedeckt. Weiter ist es auch vorteilhaft, wenn die erste bzw. zweite Schicht lediglich im ersten Bereich auf die Metallschicht
aufgebracht ist und damit lediglich dort vorgesehen ist, wo diese an die erste
Reliefstruktur angrenzt und damit die oben beschriebenen Effekte generiert werden. Vorzugsweise weist der Mehrschichtkörper mindestens eine an die erste Oberfläche der Metallschicht angrenzende erste Schicht und/oder mindestens eine an die zweite Oberfläche der Metallschicht angrenzende zweite Schicht auf, welche mindestens einen Farbstoff und/oder mindestens einen Lumineszenzstoff aufweist. Mit dem Begriff Lumineszenzstoffe sind hier insbesondere fluoreszierende oder
phosphoreszierende Stoffe umfasst.
Die Schichtdicke der mindestens einen ersten Schicht und/oder der mindestens einen zweiten Schicht beträgt vorzugsweise zwischen 20 nm und 2 μιτι,
insbesondere zwischen 50 nm und 1 μιτι, insbesondere zwischen 100 nm und 500 nm. Durch eine entsprechende Wahl der Schichtdicke der ersten Schicht und/oder der zweiten Schicht kann hierbei sichergestellt werden, dass der vorgehend geschilderte Effekt in dem Bereich, in dem die mindestens eine erste Schicht und/oder zweite Schicht den ersten Bereich überdeckt, überwiegt, sodass sich ein deutlich unterschiedlicher optischer Eindruck in dem Bereich ergibt, in dem die mindestens eine erste Schicht und/oder mindestens eine zweite Schicht den ersten Bereich überdeckt, und in dem Bereich, in denen die mindestens eine erste Schicht und/oder zweite Schicht den ersten Bereich nicht überdeckt.
Vorzugsweise ist die Konzentration der Farbstoffe bzw. Lumineszenzstoffe in dem von der ersten bzw. zweiten Oberflächen der Metallschicht weniger als 1 μιτι, weiter bevorzugt weniger als 500 nm, weiter bevorzugt weniger als 300 nm entfernten Bereich der ersten und/oder zweiten Schicht höher als in dem übrigen Bereich der ersten bzw. der zweiten Schicht. Hierdurch kann die oben beschriebene Wirkung weiter verstärkt werden.
Die mindestens eine erste Schicht und/oder zweite Schicht kann auf der
Metallschicht direkt beispielsweise mittels einem Druckverfahren aufgebracht werden, und insbesondere aus einer Lackschicht oder aus einer Schutzlackschicht bestehen, welcher der mindestens eine Farbstoff bzw. Lumineszenzstoff zugesetzt worden ist. Weiter ist es auch möglich, dass die mindestens eine erste Schicht und/oder zweite Schicht von einer Replizierlackschicht oder einer auf einer
Replizierlackschicht aufgebrachten Schicht gebildet wird und die Metallschicht auf diese Replizierlackschicht bzw. auf die auf die Replizierlackschicht aufgebrachte Schicht abgeschieden wird, beispielsweise auf dieser im Vakuum aufgedampft wird.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem mindestens einen Farbstoff und/oder
Lumineszenzstoff um einen löslichen Farbstoff bzw. Lumineszenzstoff. Alternativ kommen auch Nanopartikel wie z.B. Quantum dot (Q-dot) oder auch
Hybridmaterialien wie z.B. farbstoffdotierte Zeolith-Kristalle (wie beispielsweise in der EP 1873202 A1 beschrieben) in Frage. Vorzugsweise werden als Farbstoff
Farbstoffe folgender Stoffgruppen eingesetzt: Metallkomplexfarbstoffe, insbesondere mit Cr3+ oder Co2+ als Zentralatom. Beispiele sind die NeoZapon Farbstoffe von BASF und Orasol -Farbstoffe von BASF (ehemals Ciba). Vorzugsweise werden Lumineszenzstoffe der folgenden Stoffgruppen eingesetzt: Cumarine, Rhodamine und Cyanine. Die mindestens eine erste Schicht und/oder die mindestens eine zweite Schicht weisen vorzugsweise eine Transmissivität von mindestens 70%, bevorzugt von mindestens 90% in dem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich auf. Insbesondere wenn der Farbstoff vollflächig aufgebracht ist, ist es vorteilhaft, wenn die Transmission der gefärbten Schicht durch den Farbstoff nur minimal verändert wird, so dass keine Färbung außerhalb der ersten Bereiche erkennbar ist. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die
Konzentration des mindestens einen Farbstoffs und/oder Lumineszenzstoffes in der mindestens einen ersten Schicht und/oder der mindestens einen zweiten Schicht so gewählt, dass deren optische Wirkung in einem zweiten Bereich, in welchem das Oberflächenrelief von einer Spiegelfläche, einer diffraktiven Struktur, einer
Makrostruktur oder einer Mattstruktur gebildet ist, für den menschlichen Betrachter bei einem Betrachtungsabstand von mehr als 30 cm und bei einer Beleuchtung mit weißem Licht (D65) mit einer Beleuchtungsstärke von mindestens 100 Lux, bevorzugt mindestens 500 Lux und gleichzeitig weniger als 10000 Lux nicht sichtbar ist, jedoch im ersten Bereich aufgrund der vorhergehend beschriebenen Verstärkung der Absorption bzw. Lumineszenz eine optisch erkennbare Wirkung entfaltet. Alternativ wird der Farbstoff, insbesondere in höherer Konzentration, aber nur dort aufgebracht, wo die Strukturen des ersten Bereichs repliziert wurden oder diese Strukturen des ersten Bereichs werden (mit den üblichen Passertoleranzen) dort repliziert, wo der Farbstoff vorliegt. Dadurch ist ein stärkerer Einfluss auf den
Farbeffekt möglich, ohne gleichzeitig Bereiche außerhalb des ersten Bereichs für das menschliche Auge erkennbar einzufärben.
Neben dem partiellen Aufbringen des Farbstoffs im ersten Bereich ist es auch möglich, den Farbstoff in unterschiedlicher Konzentration innerhalb und außerhalb des ersten Bereichs oder zwei unterschiedliche Farbstoffe innerhalb und außerhalb des ersten Bereichs aufzubringen. Der Gewichtsprozentanteil des mindestens einen Farbstoffes bzw.
Lumineszenzstoffes an der Trockenmasse der ersten und/oder zweiten Schicht beträgt vorzugsweise zwischen 0,1 % und 20% insbesondere zwischen 0,5% und 10%.
Der Gewichtsanteil des Farbstoffes bzw. Lumineszenzstoffes an der Trockenmasse der ersten und/oder zweiten Schicht beträgt vorzugsweise zwischen 1 mg/m2 und 200 mg/m2, weiter zwischen 2 mg/m2 und 50 mg/m2 und bevorzugt zwischen 3 mg/m2 und 30 mg/m2 und insbesondere bevorzugt 3 mg/m2 und 15 mg/m2. Dies hat sich als vorteilhaft zur Erzielung des oben angegebenen Effekts erwiesen.
Die Farbe des mindestens einen Farbstoffes bzw. Lumineszenzstoffes der mindestens einen ersten und/oder mindestens einen zweiten Schicht wird
vorzugsweise so gewählt, dass dessen Farbe bzw. dessen Farbe bei Anregung der von der ersten Reliefstruktur für einen bestimmten Einfallswinkel des einfallenden Lichts in direkter Reflexion bzw. Transmission generierten Farbe entspricht oder sich von dieser Farbe unterscheidet. Je nach Farbe können so bei unterschiedlichen Betrachtungswinkeln in direkter Reflexion bzw. in direkter Transmission durch entsprechende Farbmischungen unterschiedliche Farbeffekte generiert werden, welche so durch andere Technologien zumindest nur sehr schwer nachgeahmt werden können und so die Fälschungssicherheit weiter erhöhen.
Vorzugsweise sind zwei oder mehr erste Schichten und/oder zweite Schichten vorgesehen, deren Farbstoffe bzw. Lumineszenzstoffe so gewählt sind, dass sich die Farbe der Farbstoffe dieser Schichten bzw. die Farbe der Lumineszenzstoffe dieser Schichten bei Anregung wechselseitig unterscheidet. So ist es beispielsweise möglich, dass in einer ersten Region, welche den ersten Bereich teilweise überlappt, auf die erste Oberfläche der Metallschicht eine erste Schicht mit einem ersten Farbstoff aufgebracht ist, in einer zweiten Region, welche den ersten Bereich bereichsweise überlappt, eine erste Schicht mit einem zweiten Farbstoff auf die erste Oberfläche der Metallschicht aufgebracht ist, und in einer dritten Region, welche den ersten Bereich zumindest bereichsweise überlappt und die erste und zweite Region bereichsweise überlappt, eine zweite Schicht mit einem dritten Farbstoff auf die zweite Oberfläche der Metallschicht aufgebracht ist, wobei sich die Farbe des ersten, zweiten und dritten Farbstoffs unterscheidet. Hierdurch ergibt sich zum Einen bei entsprechender Wahl der Schichtdicke der ersten Schichten und der zweiten
Schichten der bereits oben beschriebene Effekt, dass die Wirkung der ersten, zweiten und dritten Farbstoffe in den Bereich, in dem diese Schichten den ersten Bereich überlappen, deutlich stärker als außerhalb ist. Im Weiteren ergeben sich entsprechende Farbmischeffekte mit den von der ersten Reliefstruktur der
Metallschicht im ersten Bereich generierten optischen Effekte, sodass bei
Auflichtbetrachtung von der Vorder- und der Rückseite sowie bei
Durchlichtbetrachtung jeweils auch entsprechend unterschiedliche optische Effekte bewirkt werden.
Weiter ist es auch möglich, dass ein oder mehrere erste Schichten oder ein oder mehrere zweite Schichten sich bereichsweise überlappen. Auch hierdurch lassen sich interessante optische Effekte erzielen: Wie bereits oben ausgeführt, hängt die Filterwirkung der Farbstoffe sowie die Lumineszenz der Lumineszenzstoffe von der Entfernung dieser Stoffe von der ersten bzw. zweiten Oberfläche der Metallschicht ab, sodass je nach Reihenfolge, in der diese Schichten übereinanderliegen, diese unterschiedliche Farbwirkungen entfaltet, im Gegensatz zu einer üblichen
Farbmischung übereinanderliegender Farbschichten, bei der deren Reihenfolge keinen Einfluss auf die sich ergebende Mischfarbe hat. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Oberflächenrelief in ein oder mehreren zweiten Bereichen und/oder weiteren
Bereichen von einer zweiten und/oder weiteren Reliefstruktur gebildet. Bei der zweiten und/oder weiteren Relief struktur handelt es sich um eine Reliefstruktur, welche vorzugsweise von einer diffraktiven Reliefstruktur, einer holographischen Reliefstruktur, einer Mattstruktur, einer Spiegelflächen, einer refraktiven, nahezu achromatischen Makrostruktur (d.h. einer Struktur mit einer Periode von mehr als 5 μΐη), einer Linse, einem Mikrolinsenraster oder einer Kombination solcher
Reliefstrukturen gebildet wird.
Unter diffraktiver Reliefstruktur wird insbesondere eine Reliefstruktur verstanden, welche eine Spatialfrequenz zwischen 200 und 2000 Linien/mm aufweist und insbesondere durch Beugung des einfallenden Lichts in die erste oder eine höhere Beugungsordnung einen optisch variablen Effekt generiert. Beispiele hierfür sind Linear- oder Kreuzgitter. Weiter können diffraktive Reliefstrukturen auch von computergenerierten Hologrammen, beispielsweise von Kinoformen gebildet werden.
Als Mattstrukturen können isotrope oder anisotrope Mattstrukturen eingesetzt werden. Unter Mattstruktur wird eine Struktur mit Licht streuenden Eigenschaften bezeichnet, welche vorzugsweise über ein stochastisches Oberflächenmattprofil verfügt. Mattstrukturen weisen vorzugsweise eine Relieftiefe (Peak-to-Valley = P-V) zwischen 100 nm und 5000 nm, weiter bevorzugt zwischen 200 und 2000 auf.
Mattstrukturen weisen vorzugsweise eine Oberflächenrauigkeit (Ra) zwischen 50 nm und 2000 nm, weiter bevorzugt zwischen 100 nm und 1000 nm auf. Der Matteffekt kann entweder isotrop, d.h. gleich unter allen Azimutwinkeln, oder anisotrop, d.h. variierend bei verschiedenen Azimutwinkel, sein. Unter Makrostruktur wird eine Struktur verstanden, deren Spatialfrequenz kleiner als 100 Linien/mm ist und welche einen optischen Effekt im Wesentlichen durch Refraktion generieren. Der Effekt ist somit nahezu achromatisch. Linsen können als refraktiv wirkenden Linsen oder auch als diffraktive Linsen ausgeformt sein. Ein Mikrolinsenraster wird vorzugsweise von einer eindimensionalen oder zweidimensionalen Anordnung von Mikrolinsen, beispielsweise Zylinderlinsen oder sphärischen Linsen gebildet. Die Rasterweite eines Mikrolinsenrasters beträgt vorzugsweise zwischen 300 μιτι und 50 μιτι.
Vorzugweise werden die zweite und die weitere Reliefstruktur von Reliefstrukturen gebildet, die sich zumindest in einem Strukturparameter unterscheiden und so unterschiedliche optische Effekte generieren.
Vorzugsweise wird der mindestens eine erste Bereich oder einer der ersten Bereiche und der mindestens eine zweite Bereich jeweils von einer Vielzahl von Teilbereichen gebildet. Diese Teilbereiche weisen hierbei vorzugsweise zumindest eine laterale Abmessung auf, welche kleiner als 300 μιτι ist.
Die Teilbereiche des ersten Bereichs und die Teilbereiche des zweiten Bereichs sind weiter bevorzugt ineinandergerastert (interleaved) angeordnet. Bevorzugt erfolgt die Ineinanderrasterung mit einer Größe der Teilbereiche unterhalb der
Auflösungsgrenze des menschlichen Auges, d.h. insbesondere kleiner als 300 μηη. So ist es beispielsweise möglich, dass in eine Richtung oder in zwei Richtungen Teilbereiche des ersten Bereichs und in Teilbereiche des zweiten Bereichs
abwechseln aufeinander abfolgen. Hierdurch ist es möglich, dass für den
menschlichen Betrachter der Effekt erzielt wird, dass der von der ersten
Reliefstruktur in dem ersten Bereich generierte optische Effekte und der von der zweiten Reliefstruktur in dem zweiten Bereich generierte optische Effekt sich überlagern. So ist beispielsweise unter einem ersten Blickwinkel der von der ersten Reliefstruktur generierte optische Effekt und unter einem zweiten Betrachtungswinkel der von der zweiten Reliefstruktur generierte optische Effekt für den menschlichen Betrachter an ein und derselben Stelle des Mehrschichtkörpers sichtbar.
Vorzugsweise ist zumindest in dem Bereich, in dem die Teilbereiche des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs ineinandergerastert sind, das Flächenverhältnis der Gesamtfläche der Teilbereiche der ersten Bereichs zu der Gesamtfläche der Teilbereiche des zweiten Bereichs größer als 5:1 , weiter bevorzugt größer als 10:1 gewählt. Dieser hohe Anteil des ersten Bereiches ist hilfreich, um einen gut sichtbaren Farbeffekt zu gewährleisten.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn der mindestens eine zweite Bereich von einer Vielzahl von voneinander getrennten Teilbereichen gebildet ist und der erste Bereich dieser Teilbereiche als Hintergrundbereich umschließt. So ist es beispielsweise möglich, die Teilbereiche des zweiten Bereichs pseudo-zufällig anzuordnen oder deren
Flächenorientierung, beispielsweise die Orientierung ihrer Längsachsen pseudozufällig zu wählen und diese so pseudo-zufällig angeordneten und/oder orientierten Teilbereiche mit dem ersten Bereich als Hintergrundbereich zu umschließen. Die erste Reliefstruktur kann hierbei beispielsweise von einer Spiegelfläche oder von einer achromatischen Struktur gebildet sein, um so die Überlagerung des optischen Erscheinungsbildes des ersten Bereichs mit einem Glitzereffekt oder Glimmereffekt zu erzielen. Die Teilbereiche des zweiten Bereichs weisen hierbei vorzugsweise laterale Flächenabmessungen zwischen 50 μιτι und 300 μιτι auf.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt der erste Bereich oder mindestens einer der ersten Bereiche eine musterförmige Formgebung und ist so beispielsweise in Form von Buchstaben, Zahlen, eines Symbols oder eines Motivs ausgeformt. Dieser erste Bereich kann konturartig von einem zweiten Bereich umrahmt sein, wobei dieser zweite Bereich eine zweite Struktur z.B. eine
Mattstruktur, aufweist. Dies hebt die Kontur des ersten Bereichs noch hervor. Vorteilhaft ist hierbei weiter, wenn die Formgebung des ersten Bereichs oder mindestens eines der ersten Bereiche hierbei so gewählt ist, dass diese eine lediglich mithilfe eines Hilfsmittels sichtbar machbare Information enthält. So ist es
beispielsweise möglich, dass der erste Bereich oder mindestens einer der ersten Bereiche in Form eines Nanotextes ausgebildet ist, welcher von dem menschlichen Betrachter nur unter Zuhilfenahme einer Vergrößerungsvorrichtung sichtbar gemacht werden kann. Weiter ist es auch möglich, dass der erste Bereich oder mindestens einer der ersten Bereiche in Form eines Moire-Musters ausgeformt ist, in welchem eine versteckte Information kodiert ist, die beispielsweise mittels eines
Mikrolinsenrasters oder einer entsprechend ausgeformten Maskenschicht, z.B. ein Linienraster, sichtbar gemacht werden kann, welches bzw. welche ebenfalls Teil des Mehrschichtkörpers sein kann.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der erste Bereich oder mindestens einer der ersten Bereiche ein oder mehrere erste Zonen und ein oder mehrere zweite Zonen auf, in welchen sich ein oder mehrere Parameter der ersten Reliefstruktur unterscheiden. Vorzugsweise unterscheidet sich die erste Reliefstruktur in den ersten Zonen von der in den zweiten Zonen in ein oder mehreren der Parametern: Periode P, Azimutwinkel, Relieftiefe t, Grundfläche und Profilform. So unterscheidet sich beispielsweise die erste Reliefstruktur in den ein oder mehreren ersten Zonen von der ersten Reliefstruktur in den ein oder mehreren zweiten Zonen in der Azimuthorientierung, um beispielsweise lediglich mittels einem Polarisator erkennbare Information zu kodieren oder auch in der Periode, Relieftiefe oder in der Neigung der Grundfläche zu einer Grundebene, um beispielsweise Bewegungseffekte oder 3D-Effekte zu generieren.
Weiter ist es auch möglich, dass der erste Bereich oder mindestens einer der ersten Bereiche noch ein oder mehrere dritte oder weitere Zonen umfasst, welche sich von den ersten Zonen und zweiten Zonen darin unterscheiden, dass ein oder mehrere der vorgenannten Parameter der ersten Reliefstruktur in diesen unterschiedlich zu den ersten und zweiten Zonen gewählt sind. Vorzugsweise sind benachbarte erste und zweite und/oder erste, zweite, dritte und weitere Zonen weniger als 10 μιτι, bevorzugt weniger als 1000 nm voneinander beabstandet.
Vorzugweise sind die Parameter der ersten Reliefstruktur in den ersten Zonen identisch gewählt, in den zweiten Zonen identisch gewählt, in den dritten Zonen identisch gewählt und/oder in den weiteren Zonen identisch gewählt.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die ersten und zweiten Zonen jeweils laterale Abmessungen von mehr als 300 μιτι auf, insbesondere eine Breite und eine Länge von jeweils mehr als 500 μιτι auf und weiter bevorzugt mehr als 2 mm auf. Die ein oder mehreren ersten und zweiten Zonen sind weiter vorzugsweise zur Ausbildung eines Motivs ausgeformt, wobei die ersten Zonen einen Vordergrundbereich des Motivs ausbilden und die zweiten Zonen einen
Hintergrundbereich des Motivs ausbilden. Weiter ist es auch möglich, dass ein oder mehrere erste Zonen zur Ausbildung eines ersten Motivs und ein oder mehrere zweiten Zonen zur Ausbildung eines zweiten Motivs ausgeformt sind.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die ersten, zweiten und/oder dritten Zonen zumindest eine laterale Abmessung von weniger als 300 μιτι auf, insbesondere von weniger als 150 μιτι, bevorzugt von weniger als 80 μιτι auf. Weiter sind die ersten, zweiten und/oder dritten Zonen zumindest bereichsweise
ineinandergerastert angeordnet. So ist es beispielsweise möglich, dass erste, zweite und dritte Zonen in einer oder in zwei Richtungen abwechselnd aufeinander abfolgend angeordnet sind.
Durch eine derartige Ausbildung und Anordnung von ersten, zweiten und dritten Zonen ist es beispielsweise möglich, Bewegungseffekte, Morph ing-Effekte
(Verwandlungseffekte), mehrfarbige Darstellungen oder farbige Darstellungen zu generieren, welche mittels additiver Farbmischung generiert werden. So ist es beispielsweise möglich, erste Zonen zur Darstellung eines ersten Motivs, zweiten Zonen zur Darstellung eines zweiten Motivs und gegebenenfalls dritte Zonen zur Darstellung eines dritten Motivs ineinandergerastert anzuordnen, wobei das erste, zweite und dritte Motiv für den Betrachter jeweils unter einem zugeordneten
Blickwinkel sichtbar ist. Weiter können beispielsweise die Parameter der ersten Reliefstruktur in der ersten, zweiten und dritten Zone so gewählt werden, dass unter einem bestimmten Betrachtungswinkel in den ersten, zweiten und dritten Zonen unterschiedliche Farben, beispielsweise Rot, Grün und Blau, generiert werden. Durch die entsprechende Wahl der Anordnung von ersten, zweiten und dritten Zonen in einem einem Bildpunkt zugeordneten Bereich, kann sodann die unter diesem
Blickwinkel generierte Farbe des Bildpunkts durch additive Farbmischung generiert werden.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in dem ersten Bereich oder in mindestens einem der ersten Bereiche die Grundfläche der ersten Reliefstruktur von einer Grobstruktur oder einer Mattstruktur gebildet. Die
Grundfläche ist so nicht in Form einer ebenen Fläche ausgebildet, sondern gemäß der Grobstruktur oder Mattstruktur modelliert. Unter Grobstruktur wird hierbei eine Struktur verstanden, deren Periode um mindestens den Faktor 5, weiter um den Faktor 10 größer als die Periode P der ersten Reliefstruktur ist, und insbesondere zwischen 1 μηη und 10 μηη beträgt. Die Relieftiefe der Grobstrukturen beträgt vorzugsweise zwischen 50 nm und 5000 nm, bevorzugt zwischen 100 nm und 2000 nm. Die Grobstruktur kann so bereichsweise unterschiedlich geneigte Flächen aufweisen, sodass der von ersten Reliefstrukturen in direkte Reflexion/Transmission generierte Effekt sich entsprechend in seinem Winkelbereich verschiebt und so in verschiedenen Teilbereichen des ersten Bereichs unter unterschiedlichen
Betrachtungswinkeln sichtbar ist oder - bei entsprechend zufälliger Anordnung bei Verwendung einer Mattstruktur, über einen breiteren Betrachtungswinkelbereich sichtbar ist.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in dem ersten Bereich oder in mindestens einem der ersten Bereiche die Periode P der ersten Reliefstruktur bereichsweise variiert. Die Variation der Periode P der ersten
Reliefstruktur beträgt hierbei vorzugsweise bis zu 10%, weiter vorzugsweise bis zu 5%. Vorzugsweise wird die Periode P der ersten Reliefstruktur in ein oder mehreren der Randbereiche des erste Bereichs erhöht/verringert oder in Abhängigkeiten von der Entfernung vom Flächenschwerpunkt des ersten Bereichs erhöht oder verringert. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch interessante optisch variable Effekte generiert werden können und beispielsweise ein„roll ing bar"-Effekt generiert werden kann. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann weiter auch der Azimutwinkel der ersten Reliefstruktur bereichsweise (geringfügig) variiert werden.
Unter einem„rolling bar"-Effekt wird meist ein optischer Effekt ähnlich einer reflektierenden Zylinderlinse verstanden. Dabei erscheinen die Bereiche der
Zylinderlinse, welche das Licht in die Richtung eines Beobachters reflektieren heller, als die Bereiche, welche das Licht in andere Richtungen reflektieren. Somit erzeugt diese Funktion eine Art„Lichtband", welches scheinbar über die Zylinderlinse wandert, wenn der Mehrschichtkörper in Richtung des Blickwinkels gekippt wird. Im Fall der in diesem Dokument beanspruchten Strukturen ergibt sich ein etwas anderer „rolling bar"-Effekt, bei welchem anstatt des "Lichtbandes" nun ein "Farbband" scheinbar über die Zylinderlinse wandert. Beispielsweise kann ein rötlicher Kern einer Zylinderlinse (mit einem gelblich oder grünlichen Außenbereich der
Zylinderlinse) wandern, wenn der Mehrschichtkörper in Richtung des Blickwinkels gekippt wird.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der erste Bereich oder mindestens einer der ersten Bereiche eine Vielzahl von
Teilbereichen auf. Jeder der Teilbereiche weist eine kleinste Abmessung von mehr als 3 μιτι und eine größte Abmessung von weniger als 300 μιτι auf. Ein oder mehrere der Parameter ausgewählt aus der Gruppe: Form des Teilbereichs, Flächengröße des Teilbereichs, Position des Flächenschwerpunkts des Teilbereichs,
Neigungswinkel der Grundfläche der ersten Reliefstruktur gegen eine Grundebene, Drehwinkel der Grundfläche der ersten Reliefstruktur um eine auf der Grundebene senkrecht stehenden Achse, Azimutwinkel der ersten Reliefstruktur, Periode P der Reliefstruktur wird, für den jeweiligen Teilbereich pseudo-zufällig innerhalb eines jeweils für den ersten Bereich vordefinierten Variationsbereich variiert.
Für die vorgenannten Parameter werden vorzugsweise folgende Variationsbereiche gewählt:
1 ) Form des Teilbereichs: Rechteck, Quadrat, Kreis, Oval, Sechseck, Achteck, Raute.
2) Flächengröße des Teilbereichs: Zwischen 5 μιτι2 und 6000 μιτι2, weiter bevorzugt zwischen 5 μιτι2 und 300 μιτι2. Wird die Flächengröße der Teilbereiche pseudo- zufällig variiert so beträgt der Variationsbereich vorzugsweise 10 % bis 50 % der mittleren Flächengröße der Teilbereiche.
3) Position des Flächenschwerpunkts des Teilbereichs: Hierbei hat es sich besonders bewährt den Variationsbereich der zufälligen Verschiebung zwischen dem +D/2 und dem -D/2 zu wählen, wobei D die Abmessung der Teilbereiche in Richtung der x-Achse bzw. der y-Achse ist und die Rasterweite des Rasters in Richtung der x- Achse und/oder der y-Achse auf das 3/2 -fache der Abmessung D der Teilbereiche in Richtung der x-Achse bzw. y-Achse festzusetzen.
4) Neigungswinkel der Grundfläche der ersten Reliefstruktur gegen eine
Grundebene: Vorzugsweise wird der Neigungswinkel, insbesondere der
Neigungswinkel Ax und/oder Ay, der Teilbereiche pseudo-zufällig in einem
Variationsbereich von -45° bis +45°, weiter bevorzugt von -30° bis +30°, besonders bevorzugt -15° bis +15°, insbesondere zur Erzielung eines Glitzereffekts variiert. Die Grundebene wird hierbei von der x-Achse und der y-Achse aufgespannt und der Neigungswinkel Ax stellt den Neigungswinkel bei einer Drehung um die x-Achse und der Neigungswinkel Ay den Neigungswinkel bei einer Drehung um die y-Achse dar.
5) Drehwinkel der Grundfläche der ersten Relief struktur um eine auf der Grundebene senkrecht stehende Achse: Es ist vorteilhaft, diesen Drehwinkel der Teilbereiche pseudozufällig in einem Variationsbereich von -90° bis +90°, weiter bevorzugt von - 45° bis +45° und besonders bevorzugt -15° bis +15° zu variieren.
6) Azimutwinkel der ersten Reliefstruktur: Variationsbereich von -90° bis +90°, weiter bevorzugt von -45° bis +45° und besonders bevorzugt -15° bis +15°.
7) Periode P der Reliefstruktur: Die Variation der Periode P beträgt vorzugsweise bis zu 10%, weiter vorzugsweise bis zu 5% um einen Mittelwert herum.
Weiter ist es auch vorteilhaft, wenn der ersten Bereich oder mindestens einer der ersten Bereiche eine Vielzahl von Teilbereichen aufweist und die Parameter der ersten Reliefstruktur in jedem der Teilbereiche gemäß einer Reliefstruktur gewählt wird, die pseudo-zufällig für den jeweiligen Teilbereich aus einem Satz von vordefinierten Reliefstrukturen ausgewählt wird. Durch diese Vorgehensweise lassen sich interessante optisch variable Effekte generieren, beispielsweise farbige Bewegungen, Glitzer-, Glimmer- und 3D-Effekte generieren. Der Mehrschichtkörper ist vorzugsweise als Transferfolie, Laminierfolie oder
Sicherheitsfaden ausgebildet. Der Mehrschichtkörper weist neben der metallischen Schicht vorzugsweise noch ein oder mehrere weitere Schichten ausgewählt aus der Gruppe: Replizierschicht, Lackschicht, Haftvermittlungsschicht, Kleberschicht, Schutzlackschicht, Trägerschicht und Dekorschicht auf. Der Mehrschichtkörper weist so beispielsweise eine Trägerfolie, vorzugsweise eine transparente Kunststofffolie z.B. aus PET, PC, PE, BOPP mit einer Dicke zwischen 10 μιτι und 500 μιτι, eine transparente Replizierschicht, beispielsweise aus einem thermoplastischen oder UV- härtbaren Replizierlack und eine Kleberschicht auf, beispielsweise eine
Kaltkleberschicht, eine Heißkleberschicht oder eine UV-härtbare Kleberschicht.
Vorzugsweise ist der Mehrschichtkörper weiter als ein Sicherheitselement eines Sicherheitsdokuments, insbesondere einer Banknote oder eines ID-Dokuments ausgebildet und so beispielsweise in Form eines Patches oder eine Streifes ausgeformt. Weiter ist es auch möglich, dass der Mehrschichtkörper ein
Sicherheitsdokument, beispielsweise eine Banknote, eine Karte (z.B. Kreditkarte, ID- Karte) oder ein ID-Dokument ausbildet. Das Sicherheitsdokument kann außerdem ein Etikett/Label, eine Verpackung eines kommerziellen Produkts, ein Ticket, ein Zertifikat oder eine Steuerbanderole oder Steuermarke sein. Wird der Mehrschichtkörper als Transferfolie ausgebildet, so wird vorzugsweise ein Teilbereich des Mehrschichtkörpers mittels eines musterförmig ausgebildeten Prägestempels auf ein Substrat abgeprägt. Weist der Mehrschichtkörper
beispielsweise eine homogene erste Reliefstruktur auf, welche einen der oben beschriebenen Farbeffekte generiert, beispielsweise einen Farb-Shift bei einer Drehung von Rot nach Grün, so kann durch einen Prägestempel mit einer
entsprechenden Formgebung, beispielsweise der Formgebung eines Diamanten, auf dem Zielsubstrat ein Element mit dieser Formgebung, beispielsweise ein Diamant, mit diesem Farbeffekt hergestellt werden. Weiter ist es auch möglich, dass der
Mehrschichtkörper in diesem Fall mittels einer unspezifischen Laminierwalze auf ein Substrat vollflächig aufgebracht wird. Besonders vorteilhaft ist hier weiter, wenn die Oberfläche des Substrats, auf das der Mehrschichtkörper abgeprägt wird, eine Oberflächenstruktur aufweist, insbesondere eine Grobstruktur oder eine Mattstruktur aufweist und der Prägedruck so gewählt wird, dass die Grundfläche der ersten Reliefstruktur gemäß der Grobstruktur oder Mattstruktur beim Abprägen verformt wird.
Weiter ist es auch möglich und auch vorteilhaft, den Mehrschichtkörper in einem Arbeitsgang mit einem Blindprägewerkzeug zu bearbeiten, in dessen Prägefläche eine Grobstruktur abgeformt wird. Der Prägedruck wird hierbei so gewählt, dass die Grundfläche der ersten Reliefstruktur gemäß der Grobstruktur des
Blindprägewerkzeugs beim Aufpressen das Blindprägewerkzeug verformt wird. Auch durch dieses Verfahren ist es möglich, in einem nachträglich Arbeitsschritt den Mehrschichtkörper durch entsprechende Verformung der Grundfläche der ersten Reliefstruktur nachträglich zu individualisieren und so die bereits oben
beschriebenen zusätzlichen optischen Effekte in ein Sicherheitselement oder ein Sicherheitsdokument einzubringen. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnungen beispielhaft erläutert. Fig. 1 a zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Sicherheitsdokument mit einem Sicherheitselement.
Fig. 1 b zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Sicherheitsdokuments nach Fig. 1 a.
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts eines
Sicherheitselements. Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts eines
Sicherheitselements.
Fig. 4a zeigt eine schematische Darstellung einer Reliefstruktur. Fig. 4b zeigt eine schematische Draufsicht auf die Reliefstruktur nach Fig. 4a. Fig. 4c zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Reliefstruktur. Fig. 4d zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Reliefstruktur.
Fig. 4e zeigt ein Diagramm zur Verdeutlichung des Reflexionsverhaltens einer Metallschicht mit in einer Oberfläche abgeformten Reliefstruktur.
Fig. 4f und 4g zeigen jeweils eine schematische Schnittdarstellung einer
Reliefstruktur. Fig. 5a und Fig. 5g zeigen Diagrannnne zur Verdeutlichung des Reflexionsverhaltens bzw. Transmissionsverhaltens einer Metallschicht mit einer in eine Oberfläche abgeformte Reliefstruktur. Fig. 6a zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts eines
Sicherheitselements.
Fig. 6b zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts eines
Sicherheitselements.
Fig. 6c zeigt ein Diagramm zur Verdeutlichung des Reflexionsverhaltens des Sicherheitselements nach Fig. 6a.
Fig. 6d zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts eines
Sicherheitselements.
Fig. 6e und Fig. 6f zeigen Diagramme zur Verdeutlichung des Reflektionsverhaltens eines Sicherheitselements. Fig. 7a zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Sicherheitselement.
Fig. 7b zeigt eine schematische Draufsicht auf das Sicherheitselement nach Fig. 7a nach Aufbringung zweier Schichten enthaltend einen Farbstoff oder
Lumineszenzstoff.
Fig. 8a und Fig. 8b zeigen schematische Draufsichten auf einen Bereich eines Sicherheitselements. Fig. 9a und Fig. 9b zeigen schematische Draufsichten auf einen Bereich eines Sicherheitselements.
Fig. 9c zeigt ein Diagramm zur Verdeutlichung des Reflexionsverhaltens des Sicherheitselements nach Fig. 9a und b.
Fig. 10a und Fig. 10b zeigen schematische Draufsichten auf einen Bereich eines Sicherheitselements. Fig. 1 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt eines
Sicherheitselements umfassend einen aus mehreren Teilbereichen gebildeten zweiten Bereich und einen ersten Bereich.
Fig. 12a zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Transferfolie.
Fig. 12b zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Anordnung zum Abprägen der Transferfolie nach Fig. 12a auf ein Substrat.
Fig. 12c zeigt eine schematische Draufsicht eines Ausschnitts der Transferlage der Transferfolie nach Fig. 12a.
Fig. 12d zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt des Substrats nach Fig. 12b nach dem Abprägen. Fig. 13 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts eines
Sicherheitselements. Fig. 14a zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Sicherheitselements, bei dem ein mit einer Reliefstruktur belegter Bereich von mehreren Teilbereichen gebildet ist. Fig. 14b zeigt eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Orientierung der Grundfläche einer in den Teilbereichen nach Fig. 14a vorgesehenen Reliefstruktur.
Fig. 1 a und Fig. 1 b zeigen ein Sicherheitsdokument 1 . Bei dem Sicherheitsdokument 1 handelt es sich vorzugsweise um eine Banknote. Es ist jedoch auch möglich, dass es sich bei dem Sicherheitsdokument 1 beispielsweise um ein ID-Dokument, ein Etikett zur Produktsicherung, eine ID-Karte oder Kreditkarte, Geldkarte, ein Hang- Tag eines kommerziellen Produkts oder ein Zertifikat insbesondere Software- Zertifikat handelt. Das Sicherheitsdokument 1 weist ein Trägersubstrat 10 und ein auf dem
Trägersubstrat 10 appliziertes Sicherheitselement 2 auf.
Bei dem Trägersubstrat 10 handelt es sich vorzugsweise um ein Papiersubstrat, beispielsweise mit einer Schichtdicke zwischen 50 oder 500 μιτι. Es ist jedoch auch möglich, dass es sich bei dem Substrat 10 um ein Kunststoffsubstrat oder um ein
Substrat aus ein oder mehreren Kunststoff- und/oder Papierschichten handelt. Weiter ist es auch möglich, dass auf dem Substrat 10 neben dem Sicherheitselement 2 auch ein oder mehrere weitere Sicherheitselemente appliziert oder in den Schichtaufbau oder die Schichten des Substrats 10 integriert sind. Das Substrat 10 weist so beispielsweise als weitere Sicherheitselemente ein oder mehrere der folgenden Elemente auf: Ein Wasserzeichen, ein Sicherheitsdruck, einen Sicherheitsfaden, einen Patch mit ein oder mehreren Sicherheitsmerkmalen, welche beispielsweise von einer holographischen oder beugungsoptischen Struktur erbracht werden. Das Sicherheitselement 2 hat in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 a und Fig. 1 b eine streifenförmigen Formgebung und erstreckt sich über die gesamte Breite oder Länge des Sicherheitsdokuments 1 . Weiter deckt das Sicherheitselement 2 einen Fensterbereich 12 des Substrats 10 ab, in dem das Substrat 10 eine Ausnehmung bzw. Durchbrechung aufweist oder transparent ausgebildet ist. Damit ist in diesem Bereich das Sicherheitselement 2 sowohl bei Betrachtung von der Vorderseite, als auch bei Betrachtung von der Rückseite des Sicherheitsdokuments 1 sichtbar. Es ist jedoch auch möglich, dass das Sicherheitselements 2 eine andere Formgebung besitzt, beispielsweise als Patch ausgebildet ist, oder nicht in einem Fensterbereich des Sicherheitsdokuments 1 angeordnet ist, sondern vollständig auf einem opaken Bereich des Substrats 10 appliziert ist.
Bei dem Sicherheitselement 2 handelt es sich vorzugsweise um eine Laminierfolie, welche ein Trägersubstrat, eine Metallschicht ein oder mehrere optionale
Dekorschichten und eine Kleberschicht aufweist, mit der die Laminierfolie an dem Substrat 10 festgelegt ist. Bei dem Trägersubstrat handelt es sich vorzugsweise um eine transparente Kunststofffolie mit einer Schichtdicke zwischen 10 μιτι und 500 μιτι, insbesondere zwischen 15 μιτι und 150 μιτι, beispielsweise aus BOPP oder PET oder PC (Polycarbonat). Bei der Kleberschicht handelt es sich vorzugsweise um eine Heißkleberschicht, eine Kaltkleberschicht oder um eine UV-härtbare Kleberschicht oder um eine wärmehärtbare bzw. wärmevernetzende Kleberschicht oder um eine hybride Kleberschicht mit thermoplastischen und wärme- und/oder strahlenhärtenden Komponenten.
Weiter ist es auch möglich, dass das Sicherheitselement 2 als Transferfolie oder Übertragungslage einer Transferfolie ausgebildet ist. In diesem Fall ist zwischen der Trägerschicht und der Metallschicht auch eine Ablöseschicht vorgesehen bzw. es fehlt die Trägerfolie. Weiter ist es auch möglich, dass das Sicherheitselement 2 als Sicherheitsfaden ausgebildet ist und nicht, wie in Fig. 1 b gezeigt, auf die Oberfläche des Substrats 10 appliziert ist, sondern zumindest bereichsweise in das Substrat 10 eingebettet ist oder abwechselnd auf der Oberseite und der Unterseite des Substrats 10 angeordnet ist. In diesem Fall besteht das Sicherheitselement 2 vorzugsweise aus einer Trägerfolie, der Metallschicht ein oder mehreren optionalen Dekorschichten und optional einer Haftvermittlungsschicht, welche auf der Oberseite und/oder der Unterseite des Sicherheitselements 2 vorgesehen ist. Weiter ist es auch möglich, dass das Sicherheitselement 2 von Schichten des Substrats 10 bereitgestellt wird, insbesondere wenn es sich bei dem
Sicherheitsdokument 1 um ein kartenförmiges Sicherheitsdokument handelt. In diesem Fall besteht das Sicherheitselement aus einer Metallschicht und ein oder mehreren optionalen Dekorschichten, welche die im Folgenden beschriebenen Funktionen erbringen.
Das Sicherheitselement 2 weist vorzugsweise ein oder mehrere Bereiche 31 , 32, 41 und 42 auf, in welchen zumindest bereichsweise eine Metallschicht vorgesehen ist. In die zur Oberseite des Sicherdokuments weisenden Oberfläche und/oder die zur Unterseite des Sicherheitsdokuments 1 weisende Oberfläche der Metallschicht ist zumindest bereichsweise ein optisch aktives Oberflächenrelief abgeformt. In den ein oder mehreren Bereichen 31 und 32 wird hierbei dieses Oberflächenrelief von einer ersten Reliefstruktur gebildet, die in zumindest einer durch einen zugeordneten Azimutwinkel bestimmten Richtung eine Abfolge von Erhebungen und Vertiefungen aufweist, deren Erhebungen mit einer Periode P aufeinander abfolgen, welche kleiner als eine Wellenlänge des sichtbaren Lichtes ist. Der genauere Aufbau dieser ersten Reliefstruktur wird im Folgenden noch anhand von zahlreichen
Ausführungsbeispielen erläutert. In den ein oder mehreren Bereichen 41 und 42 wird das Oberflächenrelief von einer zweiten und/oder weiteren Reliefstruktur gebildet, die ausgewählt ist bzw. ausgewählt sind aus der Gruppe: diffraktive Reliefstruktur, holographische Reliefstruktur, Spiegelfläche, Mattstruktur, Makrostruktur, Linse oder Mikrolinsenraster. Weiter ist es auch möglich, dass in ein oder mehreren der
Bereiche 41 und 42 die zweite und/oder weitere Reliefstruktur nicht in einer
Oberfläche einer Metallschicht abgeformt ist, sondern zwischen zwei transparenten Schichten des Sicherheitselements 2 abgeformt ist, welche sich in ihrem
Brechungsindex um mehr als 0,2 unterscheiden, oder in der Oberfläche einer hoch- oder niedrigbrechenden dielektrischen Schicht abgeformt ist, beispielsweise einer ZnS-Schicht abgeformt ist.
Die Bereiche 32 und 42 überlappen hierbei den Fensterbereich 12 zumindest bereichsweise, sodass das Sicherheitselement 2 in den Bereichen 32 und 42 zumindest bereichsweise von der Oberseite und Unterseite des
Sicherheitsdokuments 1 sichtbar sind. In den Bereichen 32 und 42 ist so der von der ersten bzw. zweiten Reliefstruktur generierte optische Effekt bei Betrachtung von der Oberseite des Sicherheitsdokuments 1 , bei der Betrachtung von der Unterseite des Sicherheitsdokuments 1 und/oder bei Betrachtung im Durchlicht sichtbar. Die
Bereiche 31 und 41 sind vorzugsweise nicht im Fensterbereich 12 angeordnet. Der von der ersten Reliefstruktur bzw. zweiten Reliefstruktur in den Bereichen 31 bzw. 41 gebildete optische Effekt ist so vorzugsweise lediglich bei Auflichtbetrachtung von der Vorderseite des Sicherheitsdokuments 1 sichtbar.
Weiter ist es auch möglich, dass das Sicherheitselement 2 noch weitere
Sicherheitsmerkmale aufweist, beispielsweise einen Sicherheitsdruck aufweist, ein oder mehrere Schichten enthaltend optisch variable Pigmente aufweist, ein oder mehrere Schichten enthaltend fluoreszierende oder phosphoreszierende Stoffe aufweist oder ein oder mehrere Schichten aufweist, welche ein maschinenlesbares Sicherheitsmerkmal, z.B. einen Barcode, einen Magnetstreifen, maschinenlesbare Pigmente, Merkmalsstoffe oder Taggants, bereitstellen.
Wie auch in den Figuren Fig. 1 a und Fig. 1 b dargestellt, stellen die Bereiche 31 , 32, 41 und 42 Bereiche des Sicherheitsdokuments 1 bzw. Sicherheitselements 2 dar, welche sich bei einer Draufsichtbetrachtung des Sicherheitselements 2 ergeben, d.h. Bereiche bezüglich einer Betrachtung senkrecht zu einer von der Oberseite bzw. Unterseite des Sicherheitsdokuments 1 bzw. Sicherheitselements 2 definierten Ebene ausbilden. Dies gilt auch für die sonstigen hier beschriebenen Bereiche, Zonen und Teilbereiche.
Weiter ist die Anzahl der Bereiche 31 , 32, 41 und 42 und deren Ausformungen in Fig. 1 a beispielhaft dargestellt, sodass die Bereiche 31 , 32, 41 und 42 eine andere Formgebung besitzen können, in einer anderen Anzahl vorgesehen sein können und im Weiteren auch ausreichend ist, wenn in dem Sicherheitselement 2 nur ein Bereich 31 oder ein Bereich 32 vorgesehen ist.
Der Aufbau des Sicherheitselements 2 in einem Teilbereich 31 wird im Folgenden beispielhaft anhand von Fig. 2 erläutert.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt des Sicherheitselements 1 , welches eine Oberseite 201 und eine Unterseite 202 aufweist. Weiter weist das Sicherheitselement 2 eine - ggf. auch lediglich partiell vorgesehene - Metallschicht 21 auf, in deren zur Oberseite 201 weisenden Oberfläche eine Reliefstruktur 61 ausgeformt ist und/oder in deren zur Unterseite 202 weisenden Oberfläche eine Reliefstruktur 61 ausgeformt ist. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Reliefstruktur 61 hierbei vorzugsweise in beiden Oberflächen die Metallschicht 21 abgeformt. Neben der Metallschicht 21 weist das Sicherheitselement 2 vorzugsweise noch ein oder mehrere, in Fig. 2 nicht gezeigte Schichten auf, beispielsweise eine
Replizierlackschicht, ein oder mehrere Lackschichten, ein oder mehrere
Haftvermittlungsschichten und ein oder mehrere weitere Dekorschichten auf.
Vorzugsweise bildet die obere Oberfläche der Metallschicht 21 die Oberseite 201 des Sicherheitselements 2 aus oder die ein oder mehreren Schichten des
Sicherheitselements 2, welche zwischen der Oberseite 201 und der Metallschicht 21 vorgesehen sind, sind - zumindest in den Bereichen 31 - transparent oder transluzent ausgebildet und weisen vorzugsweise zumindest in dem Bereichen 31 eine Transmission in dem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich von mehr als 30%, insbesondere mehr als 50%, bevorzugt von mehr als 80% auf.
Bei der Herstellung des Sicherheitselements 2 wird beispielsweise auf eine
vorzugsweise transparente Trägerfolie, ggf. unter Zwischenschaltung einer vorzugsweise transparenten Haftvermittlungsschicht, eine vorzugsweise transparente Replizierlackschicht aufgebracht. In die Replizierlackschicht wird sodann mittels UV- Replikation oder mittels Wärme/Druck ein Oberflächenrelief zumindest bereichsweise abgeformt. In den Bereichen 31 und 32 wird hierbei die Reliefstruktur 61 als erste Reliefstruktur und in den Bereichen 41 und 42 ggf. die oben beschriebenen zweiten Reliefstrukturen abgeformt. Sodann wird die Metallschicht 21 beispielsweise mittels Aufdampfens im Vakuum aufgebracht und ggf. mittels eines
Demetallisierungsverfahrens musterförmig strukturiert. Sodann wird optional eine vorzugsweise transparente Schutzlackschicht und/oder Kleberschicht aufgebracht. Weiter ist es auch möglich, dass bei der Fertigung des Sicherheitselements 2 noch ein oder mehrere weitere Schichten in das Sicherheitselement 2 eingebracht werden, wie bereits oben ausgeführt. Die Reliefstruktur 61 weist in zumindest einer durch einen zugeordneten
Azimutwinkel bestimmten Richtung eine Abfolge von Erhebungen 612 und
Vertiefungen 614 auf, deren Erhebungen mit einer Periode P aufeinander abfolgen, welche kleiner als eine Wellenlänge des sichtbaren Lichtes ist. Die Reliefstruktur 61 weist eine Relieftiefe t auf, welche durch die Beabstandung der Maxima 613 der Erhebungen 612 der Reliefstrukturen 61 von einer Grundfläche bestimmt ist, welche durch Minima 615 der Vertiefung 614 der Reliefstruktur 61 definiert ist, bezogen auf eine senkrecht auf dieser Grundfläche stehenden Richtung.
Aus der Beugungsgleichung ergibt sich folgender Zusammenhang, wobei m für Beugungsordnung (m = 0, +1 , +2, ...), 0m für den Winkel der Diffraktion und θ,ηο den Winkel des einfallenden Lichts steht: inc
Figure imgf000044_0001
Falls P < λ (und m ungleich 0) ergibt sich bei senkrechtem Lichteinfall hieraus Folgendes:
|sin9m| = | ^ | > 1
Hieraus ergibt sich, dass bei einer Periode P, welche zwischen λ und K/2 liegt in nahezu allen Betrachtungssituationen keine Beugung des Lichts mehr in höhere Beugungsordnungen stattfindet und bei P < K/2 für keinen Winkel mehr eine
Beugung in höhere Beugungsordnungen stattfindet, sodass„klassische"
Beugungserscheinungen nur noch von untergeordneter Bedeutung sind.
Die Reliefstruktur 61 wird nun so gewählt, dass die Periode P in dem Bereich zwischen 200 nm und 500 nm, insbesondere zwischen 220 nm und 400 nm und bevorzugt im Bereich zwischen 220 nm und 350 nm gewählt ist. Die Tiefe t der Reliefstruktur 61 wird vorzugsweise zwischen 80 nm und 500 nm, insbesondere zwischen 100 nm und 400 nm und besonders bevorzugt zwischen 150 nm und 300 nm gewählt.
Die Metallschicht 21 besteht vorzugsweise aus Aluminium, Kupfer, Gold, Silber, Chrom oder einer Legierung mit diesen Metallen.
Die Dicke der Metallschicht d wird vorzugsweise zwischen 10 nm und 100 nm, insbesondere zwischen 15 nm und 80 nm und besonders bevorzugt zwischen 20 nm und 50 nm gewählt.
Die Reliefstruktur 61 wird vorzugsweise von einem linearen Gitter, einem Kreuzgitter, einem hexagonalen Gitter, einem Kreisgitter oder noch komplexeren Gitterformen gebildet.
Der Farbeindruck bzw. Farbeffekt der Reliefstruktur 61 ist in direkter Reflexion sichtbar, d. h. im Spiegelreflex bzw. unter der Bedingung, dass α,η = aex ist, α,η ist der Winkel des einfallenden Lichts 51 und aex der Winkel des direkten Lichts 52, gegen die Flächennormen der Grundfläche 616, wie in Fig. 2 gezeigt. Bevorzugt wird durch entsprechende Wahl der Relieftiefe t und der Profilform der Reliefstruktur 61 weiter auch ein klar erkennbarer Farbwechsel erzeugt, wenn der Einfalls- und
Ausfallswinkel gleichzeitig von beispielsweise 10° auf 30° geändert wird. Derartige Farbwechsel sind auch für Laien einfach verifizierbar und insbesondere auch in diffusem Licht leicht erkennbar. Teilweise tritt ein Wechsel von einer Farbe (z.B. rot) zu einer anderen auf (z.B. grün), teilweise tritt ein Wechsel von einer intensiven Farbe insbesondere mit hoher Farbsättigung (z.B. dunkelgelb) zu einer schwachen Farbe insbesondere mit geringer Farbsättigung (z.B. hellgelb) auf und teilweise wechselt eine Farbe zu einem silbernen, insbesondere achromatischen,
Farbeindruck.
Die Profilform der Reliefstruktur 61 ist vorzugsweise so gewählt, dass die Kanten in dem Reflexionsspektrum relativ stark sind, insbesondere eine Änderung der
Reflexion von mehr als 10%, bevorzugt von mehr als 15% über einen
Wellenlängenbereich von 50 nm aufweisen. Die mittlere Steigung mindestens einer Kante bzw. Flanke im Reflexionsspektrum ist folglich bevorzugt größer als 2% / 10 nm über einen Wellenlängenbereiche von mindestens 50 nm. Ferner weist das Reflexionsspektrum vorzugsweise einen ersten Bereich von mindestens 50 nm Breite mit einer Reflexion unter 15%, bevorzugt unter 10% auf und einen zweiten Bereich von mindestens 10 nm Breite und höchstens 200 nm Breite (Reflexionskante) mit einer Reflexion auf, die mindestens zweimal höher, bevorzugt 2,5 mal höher als im ersten Bereich ist. Weiter ist der zweite Bereich mindestens 20 nm breit,
vorzugsweise höchstens 150 nm breit.
100% Reflexion ist hierbei vorzugsweise definiert als die gemessene Reflexion der Metall Schicht an einer glatten, d.h. unstrukturierten Grenzfläche mit sonst gleichen Rahmenbedingungen (wie z.B. Metallschicht eingebettet oder an Oberfläche etc.).
Überraschenderweise hat sich nun ergeben, dass die Profilform der Reliefstruktur 61 von entscheidender Bedeutung für die Erzielung von deutlich sichtbaren
Farbeindrücken in direkter Reflexion ist. Dies wird nun im Folgenden anhand der Figuren Fig. 4a bis Fig. 4g näher erläutert:
Fig. 4a zeigt eine schematische 3D-Ansicht einer Reliefstruktur 61 in Form eines Kreuzgitters mit einer Periode P in einer x-Richtung und einer auf der x-Richtung senkrecht stehenden y-Richtung von beispielsweise jeweils 350 nm sowie einer Relieftiefe von beispielsweise 200 nm. Die in Fig. 4a gezeigte Reliefstruktur 61 weist so in x-Richtung und in y-Richtung eine Abfolge von Erhebungen 612 und
Vertiefungen 614 auf. Der Abstand zwischen den Maxima 613 der Erhebungen 612 und den Minima 615 der Vertiefungen 614 definiert hierbei die Relieftiefe. Die Maxima 613 der Erhebungen 612 stellen hierbei jeweils den höchsten Punkt oder, wenn die Erhebungen an ihrem höchsten Punkt eine ebene Fläche aufweisen, die höchsten Punkte der Erhebungen 613 dar. Die Minima 615 der Vertiefungen stellen jeweils den tiefsten Punkt der Vertiefungen bzw. die tiefsten Punkte der Vertiefungen dar.
Tief und hoch ist hierbei auf eine Draufsicht-Betrachtung der Oberfläche der
Metallschicht 21 bezogen, in die die Reliefstruktur 61 abgeformt ist, d.h. hier auf eine Betrachtung von der Oberseite des Sicherheitselements 2 bezogen. In diesem Sinne zeigt Fig. 4a eine Draufsicht auf die Oberseite der Metallschicht 21 des
Sicherheitselements 2.
Durch die Minima 615 der Vertiefungen wird weiter, wie in Fig. 4a gezeigt, eine Grundfläche 616 definiert, bei der es sich in dem in Fig. 4a gezeigten Fall um eine ebene Fläche handelt. Es ist jedoch auch möglich, dass die Grundfläche 616 nicht von einer ebenen Fläche gebildet wird, sondern beispielsweise von einer
Grobstruktur oder einer Mattstruktur oder einer gebogenen bzw. gekrümmten Fläche gebildet wird, wie später noch eingehend erläutert.
Fig. 4b zeigt eine schematische Draufsicht auf die Reliefstruktur 61 nach Fig. 4a mit den Erhebungen 612, den Vertiefungen 614, den Maxima 613 der Erhebungen 612 und den Minima 615 der Vertiefungen 614. Weiter sind in Fig. 4b auf die
Koordinatenachsen x und y eingezeichnet, welche die Richtungen beschreiben, in welche die Erhebungen 612 und Vertiefungen 614 aufeinander abfolgen. Fig. 4c und 4d sowie Fig. 4f und Fig. 4g verdeutlichen nun einen Schnitt durch die Reliefstruktur 61 nach Fig. 4a und Fig. 4b entlang der in Fig. 4b verdeutlichten Schnittlinie S-S'.
In Fig. 4c und Fig. 4d sowie Fig. 4f und Fig. 4g ist jeweils ein Ausschnitt aus der Reliefstruktur 61 nach Fig. 4a und Fig. 4b mit mehreren Erhebungen 612 und
Vertiefungen 614 gezeigt, in einer senkrecht auf der Grundfläche 616 stehenden und entlang der Linie S-S' verlaufenden Schnittebene.
Wie in Fig. 4c und Fig. 4d gezeigt, weisen die Erhebungen 612 Maxima 613 und die Vertiefungen 614 Minima 615 auf. Weiter ist in Fig. 4c noch die Breite 618 der Erhebungen 612 bezogen auf einen Abstand t/2 von der Grundfläche 616 und in Fig. 4d die Breite 618 der Vertiefungen 614 ebenfalls bezogen auf einen Abstand t/2 eingezeichnet. Beides entspricht der Halbwertsbreite bzw. dem„füll width half maximum" (FWHM).
Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, dass Profilformen, welche im Bezug auf eine Spiegelung an der Grundfläche 616 asymmetrisch sind, und so insbesondere, wie bereits oben erläutert, mit ihrer an der Grundfläche gespiegelten Profilform sich um mehr als nur einen Phasenversatz unterscheiden, für das menschliche Auge deutlich stärkere sowie ästhetische Farbeindrücke erzeugen, als symmetrische Profilformen. Symmetrische Profilformen in diesem Sinne zeichnen sich durch eine Spiegelsymmetrie in der Grundfläche 616, d. h. bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4a bis Fig. 4d durch eine Spiegelsymmetrie in der x/y-Ebene aus. Die Profilform bleibt bei solchen Reliefstruktur bei einer solchen Spiegelung gleich, die
Reliefstruktur wird lediglich um eine halbe Periode verschoben (siehe sinusförmiges Profil A in Fig. 4c und 4d). Die optischen Effekte bei Betrachtung von beiden Seiten (unter gleichen Winkel- und Beleuchtungsbedingungen) sind somit bei diesen symmetrischen Profilformen gleich, wenn die Metallschicht 21 auf beiden Seiten in ein Material mit gleichem Brechungsindex eingebettet ist. Asymmetrische
Profilformen in diesem Sinne weisen diese Spiegelsymmetrie in der Grundfläche 616 bzw. x/y-Ebene nicht auf. Die Profilform unterscheidet sich deutlich bei Betrachtung von beiden Seiten (siehe z.B. Profil E in Fig. 4c und 4d). Beispielsweise besteht eine derartige Reliefstruktur von der einen Seite betrachtet aus einer Anordnung schmaler Spitzen mit breiten Tälern und von der anderen Seite betrachtet aus breiten Hügeln mit schmalen tiefen Tälern. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die so gebildeten„Plateaus" bezüglich der Erzeugung von Plasmonen ähnlich wirken wie Löcher in einer Metallschicht, wodurch wohl die Vorteile gegenüber symmetrischen Profilformen erzielt werden. Zur Bestimmung der Symmetrie einer Reliefstruktur wird somit die Reliefstruktur an der Grundfläche 616 bzw. an der x/y-Ebene gespiegelt und dann überprüft, ob die Profilform noch identisch ist, d. h. der ungespiegelten Profilform entspricht und die Relief struktur somit bis auf eine Verschiebung um eine halbe Periode identisch bleibt. Experimente und Theorie (Berechnungen auf Basis sogenannter rigoroser Diffraktion) haben gezeigt, dass das optische Verhalten derart unsymmetrischer Gitter verschieden ist, wenn man das Gitter von beiden Seiten betrachtet.
Weiter ist vorteilhaft, wenn die Breite der Erhebungen 612 oder Vertiefungen 614 der Reliefstruktur, bezogen auf einen Abstand von t/2 von der Grundfläche mindestens 0,6 x P, vorzugsweise mindestens 0,7 x P oder höchstens 0,4 x P, insbesondere höchstens 0,3 x P beträgt. Dies ist in den Figuren Fig. 4c und Fig. 4d bezüglich Reliefstrukturen 61 mit mehreren Profilformen A bis E erläutert.
Fig. 4c verdeutlich nun die Breite 618 der Erhebungen 612 bezogen auf einen Abstand t/2 von der Grundfläche 616. Wie dort gezeigt wird hier die Breite 618 der Erhebungen 612 in Richtung der Abfolge der Erhebungen 612 und Vertiefungen 614 ermittelt, in einem Abstand t/2 von der Grundfläche 616. Die Profilform A weist eine Breite 618 von 0,5P, die Profilform B von 0,57 x P, die Profilform C von 0,63 x P, die Profilform D von 0,69 x P und die Profilform E von 0,75 x P auf. Die Profilform A stellt eine bezüglich einer Spiegelung an der Grundfläche 616 bzw. x/y-Ebene
spiegelsymmetrische Profilform dar, welche, wie oben dargelegt, hier nicht bevorzugt zu wählen ist. Die Profilformen B bis E stellen in obigem Sinne asymmetrische Profilformen dar, welche bevorzugt gewählt werden. Fig. 4d zeigt eine entsprechende Ausbildung von Reliefstrukturen 61 mit Profilformen A bis E, wobei hier die Profilform A bis E durch eine entsprechende Breite 618 der Vertiefungen 614 bezogen auf einen Abstand von t/2 von der Grundfläche 616 bestimmt sind. Es hat sich nun gezeigt, dass die Breite 618 vorzugsweise > 0,6 x P bzw. < 0,4 x P zu wählen ist, insbesondere > 0,7 x P bzw. < 0,3 x P zu wählen ist, um für das menschliche Auge besonders ästhetisch klare Farbeindrücke und/oder Farbeffekte zu generieren. Weiter ist die Breite 618 bevorzugt in dem Bereich von 0,9 x P bis 0,6 x P bzw. 0,1 x P bis 0,4 x P, weiter bevorzugt von 0,85 x P bis 0,7 x P, bzw. 0,15 x P bis 0,3 x P zu wählen.
Berechnungen auf Basis sogenannter rigoroser Diffraktion mit den Profilformen A bis E aus Fig. 4c ergaben für ein beispielhaftes Kreuzgitter mit den folgenden
Parametern und Beleuchtungsbedingungen die in Fig. 4e dargestellten
Reflexionsspektren: P=300nm, t=150nm, α=30°, φ=45°
Wie zu sehen ist, liegt die Reflexion der symmetrischen Profilform A fast im
gesamten sichtbaren Spektralbereich bei deutlich über 10%. Dies ergibt einen hellen, kontrastarmen Farbeindruck. Ferner ist der Reflexionspeak bei ca. 550nm sehr schmal ausgebildet. Der Farbeindruck ist ein relativ helles Gelb.
Mit zunehmender Breite 618 der Profilform - und damit mit zunehmender
Asymmetrie - verändert sich das Reflexionsspektrum signifikant. Der Reflexionspeak wird breiter und die Reflexionsminima werden tiefer (Reflexion <10%), was für eine kontraststarke Farbe notwendig ist. Die Profilform C zeigt beispielsweise auf beiden Seiten des Peaks bei ca. 550nm tiefe Reflexionsminima mit bis zu nur 3% Reflexion, was zu einem klaren und starken grünen Farbeindruck führt. Die asymmetrischen Profilformen sind folglich bevorzugt.
Fig. 4f und Fig. 4g zeigen noch je zwei weitere beispielhafte asymmetrische
Profilformvarianten (gestrichelt und durchgezogen), die Profilformen F, G, H und I. Die gestrichelten Profilformen F und H wurden für eine bessere Übersichtlichkeit in z- Richtung verschoben. Fig. 4f zeigt beispielhafte Profilformen F und G mit
ausgeprägten Spitzen bei den Erhebungen 612. Fig. 4g zeigt asymmetrische
Profilformen mit einem schmalen Plateau bei den Erhebungen 612.
Weiter hat sich auch überraschend gezeigt, dass auch in Transmission ein klar erkennbarer Farbeindruck und/oder Farbeffekt mittels Abformung der Reliefstruktur 61 in eine Metallschicht erzielbar ist. Dies wird im Folgenden anhand von Fig. 3 verdeutlicht.
Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt des Sicherheitselements 2 im Bereich 32. Das
Sicherheitselement 2 ist wie das Sicherheitselement 2 nach Fig. 2 aufgebaut und weist so die Metallschicht 21 und die in die obere Oberfläche und/oder untere
Oberfläche der Metallschicht 21 abgeformte Reliefstruktur 61 auf, welche, wie oben bereits anhand der Figuren Fig. 2 und Fig. 4a bis Fig. 4d erläutert - aus einer Abfolge von Erhebungen 612 und Vertiefungen 614 besteht.
Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist hierbei die Metallschicht 21 so gewählt, dass die Metallschicht eine optische Dicke OD im Bereich von 0,5 bis 2,5, insbesondere von 0,7 bis 2,3 und besonders bevorzugt von 1 ,0 bis 2,0 aufweist.
Die Einheit optischer Dicke (OD) wird hierbei bezogen auf eine unstrukturierte und damit glatte Fläche (entspricht einer Spiegelfläche) ermittelt. Zwischen der optischen Dicke OD und der Transmission T besteht hierbei folgender Zusammenhang:
T = 10"(OD)
Es besteht damit ein algorithmischer Zusammenhang zwischen optischer Dicke und Transmission T. Eine optische Dicke von 1 ,0 entspricht einer Transmission von 10% und eine optische Dicke von 2,0 einer Transmission von 1 %.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass der Farbeindruck bzw. der Farbeffekt der Reliefstruktur 61 in direkter Transmission sichtbar ist, d. h. unter der Bedingung, dass ciin = aex ist bzw. das einfallende und ausfallende Licht, auf einer Linie liegt (unter Vernachlässigung der Lichtbrechung im Inneren des Sicherheitselements 2) sichtbar ist, wobei α,η der Winkel des einfallenden Lichts 51 und aex der Winkel des transmittierten Lichts 53 gegen die Flächennormale der Grundfläche 616 ist. Bevorzugt wird auch hier die Relieftiefe t und die Profilform so gewählt, dass ein klar erkennbarer Farbwechsel erkennbar ist, wenn der Ein- und Ausfallswinkel gleichzeitig geändert wird, beispielsweise von 0° auf 20° geändert wird. Derartige Farbwechsel sind auch für einen Laien einfach verifizierbar. Überraschend ist, dass ein derartiger Effekt in Transmission bei einer Metallschicht auftritt und des Weiteren auch deutlich mehr Licht in einem Spektralbereich des einfallenden Lichts durch Bereiche der Metallschicht 21 , welche mit der Reliefstruktur 61 belegt sind, hindurch transmittiert wird, als durch einen Bereich mit Spiegelflächen oder auch mit„normalen" holographischen Gittern. Dieser Unterschied in der
Transmission ergibt sich, obwohl die Massedichte an Metallen in allen Bereichen gleich ist. Die Reliefstruktur 61 bewirkt so, dass ein Spektralbereich des sichtbaren Lichts bevorzugt, d. h. mit höherer Intensität, durch die Metallschicht 21 hindurch transmittiert wird, wodurch das transmittierte Licht farbig erscheint. Das
Transmissionsspektrum ist hierbei unter anderem abhängig von der Periode P und der Relieftiefe t, der Profilform, sowie vom Beleuchtungs- und Betrachtungswinkel. Das Transmissionsspektrum und damit auch der Farbeindruck kann sich sowohl beim Verkippen (d.h. bei Drehung um eine in der von dem Mehrschichtkörper aufgespannten Ebene liegenden Achse) als auch beim Verdrehen des
Sicherheitselements 2 ändern, wodurch sich die bereits oben beschriebenen einfach verifizierbaren Effekte ergeben.
Der Grund für die selektiv erhöhte Transmission im Bereich 32 der Reliefstrukturen 61 liegt wohl in der Anregung von Plasmonen durch das einfallende Licht. In der unmittelbaren Nähe der Metallschicht entsteht hierdurch ein elektrisches Feld mit erhöhter Feldstärke. Die Plasmonen an der„oberen Grenzfläche" der Metallschicht 21 regen Plasmonen an der„unteren Grenzfläche" an und erhöhen durch diese Kopplung die Transmission des transmittierten Lichts. Durch entsprechende Wahl der Schichtdicke der Metallschicht wird bewirkt, dass sich eine derartige Kopplung ergibt und so Licht durch die Metallschicht 21„geschleust" werden kann. Sowohl in Transmission als auch in Reflexion hat sich hierbei gezeigt, dass durch die Veränderung der Parameter der Reliefstruktur 61 folgende Effekte erzielt werden können: Es hat sich herausgestellt, dass die in direkter Reflexion bzw. Transmission generierten Farben und Farbeffekte stark von der Periode P der Relief struktur 61 abhängen. Mit zunehmender Periode P verschiebt sich in den Reflexion- bzw.
Transmissionsspektren der Reflexionspeak bzw. die Reflexionskante bzw. der Transmissionspeak und die Transmissionskante zu größeren Wellenlängen.
Die Figuren Fig. 5a und Fig. 5b zeigen Simulationsdaten berechnet auf Basis sogenannter rigoroser Diffraktion, für die reflektierte (R°) bzw. transmittierte (T°) Intensität als Funktion der Wellenlänge λ und der Periode P. Die Simulationsdaten sind gemittelt über die TE- und TM-Polarisation und entsprechen somit dem Fall unpolarisierter Beleuchtung und Betrachtung. Verwendet wurde die symmetrische Profilform A. Die (relativ langsam steigende) Hochpasskante der Reflexion korreliert mit Peaks in der Transmission. Hohe Intensität ist in den Figuren Fig. 5a und Fig. 5b hell, niedrige Intensität dunkel dargestellt. Die Helligkeitsskala ist für Reflexion von 0 bis 70% und für Transmission von 0 bis 10% dargestellt.
Fig. 5c zeigt nun ein entsprechendes Diagramm für drei simulierte
Reflexionsspektren für die Perioden P = 250 nm, P = 300 nm und P = 350 nm. Wie sich in den drei in den Fig. 5c zusammengefassten Reflexionsspektren ergibt, wandert die Reflexionskante bei den drei dargestellten Perioden über den sichtbaren Spektralbereich und verschiebt sich um etwa 80 nm von der Periode 250 nm zu Periode 350 nm. Es verändert sich allerdings auch die Form der Spektren mit zunehmender Periode. Die Periode P kann so zum Einstellen eines bestimmten Farbeindrucks benutzt werden. Für eine Optimierung des Farbkontrastes ist allerdings für jede Periode die Profilform sowie Gittertiefe anzupassen. Dies wurde in Fig. 5c nicht durchgeführt, um nur einen Parameter zu variieren und den Peakshift zu zeigen.
In den Fig. 5d bis 5f wird der Einfluss der Wahl der Parameter der Reliefstruktur 61 auf die sich zeigenden optischen Effekte in Reflexion anhand mehrerer Beispiele weiter verdeutlicht. Fig. 5g zeigt den optischen Effekt in Transmission. Die Daten in Fig. 5d bis 5g sowie 6c sind gemessene Reflexionsspektren von Folienmustern. Das verwendete Spektrometer AvaSpec-2048 ist von der Firma Avantes. Die Beleuchtung erfolgte mit der Weißlichtquelle LS-1 mit einer Farbtemperatur von 3100°K von Ocean Optics über optische Fasern und einen Messkopf, welcher für verschiedene Einfalls- und Ausfallswinkel (u.a. a=8° und a=30°) verwendet werden kann. Die Dunkelreferenz wurde gegen eine matt schwarze Oberfläche gemessen. Die
Hellreferenz (definiert 100%) für Reflexion wurde gegen einen Aluminiumspiegel gemessen. Für Transmission wurde als Hellreferenz das direkt aus der
Beleuchtungsfaser in die Messfaser einfallende Licht verwendet.
Als Reliefstruktur 61 ist hier ein asymmetrisches Kreuzgitter einer Periode P von 300 nm, einer Gittertiefe von 150 nm und einer Breite 618 der Vertiefungen 614 von 0,7 x P gewählt, siehe hierzu auch die Ausführungen in den Figuren 4a bis Fig. 4d. Als Metallschicht 21 wird eine Schicht aus Aluminium einer Dicke d=24 nm
verwendet. Die Beleuchtung und Messung der Reflexionsspektren erfolgt in der x/z-Ebene, d.h. bei einem Azimutwinkel Φ = 45°. Bzgl. der Achsendefinition wird auf die Figuren Fig. 4a bis Fig. 4d verwiesen. Die durchgezogene Linie zeigt das gemessene Reflexionsspektrum in direkter Reflexion bei einem Winkel α = 8°, die gestrichelte Linie bei α = 30°.
Wie aus Fig. 5d erkennbar, wird bei α = 8° das Licht bei einer Wellenlänge von ca. 530 nm mit zunehmender Wellenlänge immer stärker reflektiert, während die
Reflexion unterhalb von 530 nm weitgehend unterhalb von 10% liegt. Dies resultiert in einen guten, auch unter üblichen Betrachtungsbedingungen rötlichen
Farbeindruck. Das bei einem Einfallswinkel von 30° gemessene Reflexionsspektrum (gestrichelte Linie) zeigt hingegen einen Reflexionspeak bei einer Wellenlänge von ca. 535 nm sowie eine Reflexionskante oberhalb von 600 nm. Dieses Spektrum resultiert in einem metallisch-grünen Farbeindruck.
Weiter zeigt ein Sicherheitselement mit einer derartigen Reliefstruktur 61 auch einen Farbeffekt bei Drehung in der x/y-Ebene, d.h. bei einer Änderung des Azimutwinkels Φ. Dies ist in Fig. 5e gezeigt. Fig. 5e zeigt die gemessenen Reflexionsspektren bei einem Beleuchtungs- und Betrachtungswinkel α von 30°, wobei die gestrichelte Linie das Spektrum an einem Gitter orientiert mit dem Azimutwinkel Φ = 45°, d.h. gemäß der x/z-Ebene und die durchgezogenen Linie das Spektrum nach Drehung um 45°, d.h. bei Φ = 0° zeigt.
Wie in Fig. 5e gezeigt, ist ein klarer Shift des Reflexionspeak von 535 nm auf ca. 600 nm zu erkennen. Auch die Reflexionskante verschiebt sich zu größeren
Wellenlängen. Der Farbeindruck verändert sich von metallisch-grün zu gelblich. Da die wie oben dargelegt gewählte Reliefstruktur 61 asymmetrisch ist,
unterscheiden sich in Folge auch die Farbeindrücke, welche sich bei Betrachtung von der Oberseite 201 (Pol. 1 ) und von der Unterseite 202 (Pol. 2) ergeben. Dies ist in Fig. 5f gezeigt. Fig. 5f zeigt zwei gemessenen Spektren bei einem Beleuchtungs- und Betrachtungswinkel α = 8° sowie bei einer Blickrichtung in der x/z-Ebene (Φ = 45°). Die durchgezogene Linie stellt das Spektrum bei Auflichtbetrachtung von der
Vorderseite (entspricht der Betrachtungssituation nach Fig. 5d) und die gestrichelte Linie das Spektrum bei Betrachtung von der Rückseite dar (Pol. 2). Die gestrichelte Linie weist einen klaren Reflexionspeak bei ca. 490 nm auf. Ferner ist die
Reflexionskante um etwa 25 nm zu höheren Wellenlängen verschoben sowie etwas weniger steil ausgeprägt. Der Farbeindruck bei Betrachtung von der Rückseite ist aufgrund des Reflexionspeaks ein weniger starker roter Farbeindruck (sprich ein helleres Rot) als bei Betrachtung von der Vorderseite. Pol. 1 ist in diesem Beispiel bevorzugt.
Fig. 5g zeigt drei gemessene Spektren in Transmission. Die Beleuchtung und
Messung der Transmissionsspektren erfolgt bei einem Azimutwinkel Φ = 0°. Bzgl. der Achsendefinition wird auf die Figuren Fig. 4a bis Fig. 4d verwiesen. Die
durchgezogene Linie zeigt das gemessene Transmissionsspektrum in direkter Transmission bei einem Winkel α = 0°, die gestrichelte Linie bei α = 25° und die gepunktete Linie bei α = 45°. Es ist ein klarer Transmissionpeak-Shift von 512 nm über 587 nm zu 662 nm zu erkennen. Der Farbeindruck, welchen diese
Transmissionspeaks erzeugen, wird noch durch die anderen spektralen Merkmale, z.B. die Peaks bzw. Plateaus zwischen 450 nm und 500 nm, verändert. Insgesamt resultieren diese Transmissionsspektren in einen Farbshift von grünlich (a = 0°) über gräulich (a = 25°) zu rötlich (a = 45°).
Sowohl der Farbeindruck in Reflexion als auch der in Transmission kann durch eine zusätzliche HRI-Schicht signifikant verändert werden. So zeigt das Muster gemäß Fig. 5d statt des roten Farbeindruck bei a=8° einen dunkelgrünen Farbeindruck, wenn eine ca. 60nm dicke HRI-Schicht aus z.B. ZnS auf der Betrachtungsseite an die Aluminiumschicht angrenzt. Bevorzugt ist die Dicke dieser HRI-Schicht im
Bereich von 20nm bis 80nm. Fig. 6a zeigt eine weitere Ausbildung des Sicherheitselements 2, bei dem in unmittelbarer Nähe zur Metallschicht 21 Farbstoffe und/oder Lumineszenzstoffe angeordnet sind.
Fig. 6a zeigt das Sicherheitselement 2 mit der Metallschicht 21 . In dem Bereich 31 ist die Reliefstruktur 61 in die Metallschicht 21 abgeformt und in dem Bereich 41 ist eine zweite Reliefstruktur 62 oder (nicht gezeigt) eine Spiegelfläche abgeformt. Bzgl. der Ausgestaltung der Metallschicht 21 sowie der Reliefstruktur 61 und des
Schichtaufbaus des Sicherheitselements 2 wird auf vorgehende Ausführungen nach Fig. 1 bis Fig. 5f verwiesen. Das Sicherheitselement 2 nach Fig. 6a weist weiterhin noch eine Schicht 22 auf, welche die ein oder mehrere Farbstoffe und/oder
Lumineszenzstoffe enthält.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass der Farbeindruck und/oder Farbeffekt, der durch die Reliefstruktur 61 wie vorgehend beschrieben generiert wird, noch deutlich verstärkt und auch spektral verändert werden kann, wenn sich in
unmittelbarer Nähe zu der Metallschicht 21 ein Farbstoff und/oder Lumineszenzstoff befindet. Unmittelbare Nähe bedeutet hier näher als 2 μιτι, insbesondere näher als 1 μιτι, weiter bevorzugt näher als 500 nm, und weiter bevorzugt näher als 300 nm. Der Farbstoff und/oder Lumineszenzstoff ist hierbei vorzugsweise in einer
dielektrischen Schicht des Sicherheitselements 2 vorgesehen, welche direkt an die Metallschicht 21 angrenzt, wie dies in Fig. 6a beispielhaft anhand der Schicht 22 gezeigt ist. Bei der dielektrischen Schicht 22 kann es sich hierbei um eine auf die Metallschicht 21 aufgebrachte, insbesondere musterförmig ausgebildete Schicht handeln. Es ist jedoch auch möglich, dass der Farbstoff bzw. Lumineszenzstoff in einer Schicht enthalten ist, welche vor Aufbringung der Metallschicht 21 in das Sicherheitselement 2 eingebracht wird. So kann es sich bei der Schicht 22
beispielsweise um eine Replizierlackschicht oder eine auf eine Replizierlackschicht aufgebrachte Schicht handelt. Es ist auch möglich, dass die Replizierlackschicht aus einem Stapel von zwei oder mehr Schichten besteht, von der nur die oberste Schicht, welche die Grenzfläche zu der Metallschicht 21 bildet, mit dem Farbstoff und/oder Lumineszenzstoff versehen ist. Dies hat den Vorteil, dass die Schicht 22 sehr dünn gewählt werden kann und trotzdem die Gesamtdicke der Replizierlackschicht in einem üblichen Dickebereich liegt, wie er sich in der Produktion bewährt hat.
Alternativ kann die Schicht 22 auch aus dem Vakuum aufgebracht werden, z.B.
aufgedampft oder mittels PECVD abgeschieden werden.
Als Farbstoffe und/oder Lumineszenzstoffe werden bevorzugt gelöste Farbstoffe und/oder Lumineszenzstoffe eingesetzt. Insbesondere hat sich der Einsatz von Metallkomplexfarbstoffen bewährt. Alternativ kommen auch Nanopartikel wie z.B. Quantum dot (Q-dot) in Frage oder auch Hybridmaterialien wie z.B. farbstoffdotierte Zeolith-Kristalle (wie beispielsweise in der EP 1873202 A1 beschrieben). Weiter hat sich der Einsatz folgender Lumineszenzstoffe bewährt: Cumarine, Rhodamine und Cyanine.
Bevorzugt ist die Schicht 22, der die ein oder mehreren Farbstoffe bzw.
Lumineszenzstoffe zugesetzt werden, sehr lichtdurchlässig ausgebildet. Sie weist bevorzugt eine Transmission von mindestens 70%, insbesondere von 90% in dem Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm auf. Für viele Anwendungen ist es wichtig, dass die Transparenz der gefärbten Schicht 22 so hoch ist, dass in Bereichen mit der Struktur 62 kein Effekt des Farbstoffes erkennbar ist. Es ist hier insbesondere vorteilhaft, wenn der Farbstoff bzw. Lumineszenzstoff zu einem Großteil in unmittelbarer Nähe zu der Oberfläche der Metallschicht 21 angeordnet ist, in der die Reliefstruktur 61 abgeformt ist. Dies ist in Fig. 6a gezeigt. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass bei einer Anordnung von
Lumineszenzstoffen und Farbstoffen in unmittelbarer Nähe zu der Oberfläche der Metallschicht 21 , in welcher die Reliefstruktur 61 abgeformt ist, die Absorption des Farbstoffes bzw. die Lumineszenz des Lumineszenzstoffes deutlich erhöht wird. Dies ist wohl darauf zurückzuführen, dass durch die von der Relief struktur 61 generierten Plasmonen eine erhöhte Feldstärke im Nahfeld, d.h. bis zu einer Entfernung von ca. einer Wellenlänge des anregenden Lichts, erzeugt wird. Das elektrische Feld (E- Feld), fällt, wie in Fig. 6a verdeutlicht, exponentiell mit dem Abstand von der
Oberfläche, d.h. in z-Richtung ab. Dies führt wohl zu der deutlichen Erhöhung der Absorption/Lumineszenz der Farbstoffe bzw. Lumineszenzstoffe, wenn diese in unmittelbarer Nähe, wie oben dargelegt, zu der Oberfläche der Metallschicht 21 angeordnet sind, in der die Reliefstruktur 61 abgeformt ist. Ist so die Schicht 22, wie in Fig. 6a verdeutlicht, entsprechend dünn ausgestaltet oder die
Konzentrationsverteilung des Farbstoffes in der Schicht 22 so gewählt, dass diese zu einem Großteil in unmittelbarer Nähe zu der Metallschicht angeordnet sind, tragen die Farbstoffe bzw. Lumineszenzstoffe der Schicht 22 zum Großteil zu der vorgenannten Effektverstärkung bei, wodurch sie die nachfolgend erläuterten Effekte besonders einprägsam verwirklichen lassen. Fig. 6b zeigt das Sicherheitselement nach Fig. 6a mit dem Unterschied, dass hier die Schicht 22 relativ dick gewählt ist. Selbst wenn die Gesamtmenge an Farbstoffen in der Schicht 22 in dem
Ausführungsbeispiel nach Fig. 6a und Fig. 6b gleich gewählt ist, so ist in dem
Ausführungsbeispiel nach Fig. 6b deutlich weniger Farbstoff bzw. Lumineszenzstoff im Abstand mit erhöhtem E-Feld angeordnet und die verstärkte Absorption bzw. Lumineszenz tritt nur in geringem Maße auf, da der Farbstoff, welcher mehr als eine Wellenlänge von der Oberfläche der Metallschicht 21 entfernt ist, hauptsächlich als „normaler" Farbfilter wirkt. Entsprechend unterschiedlich wird in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 6a und Fig. 6b das reflektierende Licht 54 bzw. 55 von dem Farbstoff bzw. Lumineszenzstoff beeinflusst. Die Schichtdicke der Schicht 22 ist vorzugsweise im Bereich von 20 nm bis 2 μιτι, insbesondere 50 nm bis 1 μιτι und besonders bevorzugt im Bereich von 100 nm bis 500 nm zu wählen.
Durch die Nutzung des oben beschriebenen Effekts lassen sich zahlreiche
einprägsame und überraschende optische Effekte erzielen.
Wird ein Farbstoff, welcher einen ähnlichen Farbeindruck wie die Reliefstruktur 61 aufweist, verwendet, lässt sich folgender Effekt erzielen: Wird beispielsweise ein roter Farbstoff auf die Metallschicht 21 in einem Bereich mit einer Reliefstruktur 61 aufgebracht, welche (ohne Farbstoff) bei nahezu senkrechter Betrachtung einen roten Farbeindruck aufweist und bei gekippter Betrachtung (etwa bei 30°) einen grünen Farbeindruck aufweist, so wird der rote Farbeindruck deutlich verstärkt. Ist die Konzentration des roten Farbstoffes in der Schicht 22 gering genug, so bleibt der grüne Farbeindruck nahezu unverändert. Insgesamt resultiert hieraus ein starker sichtbarer Farbkippeffekt von rot nach grün. Es hat sich gezeigt, dass hierfür die Konzentration des roten Farbstoffes so gering sein kann, dass ein metallischer Spiegel, welcher ebenfalls mit der Farbschicht überzogen ist, nahezu unverändert, d.h. ohne zusätzlichen Farbeffekt oder Farbschattierung aussieht. Dies hat den Vorteil, dass die Farbschicht vollflächig aufgebracht werden kann und nicht partiell und registergenau zu den Bereichen mit der Reliefstruktur 61 aufgebracht werden muss. Alternativ kann auch ein gelber Farbstoff eine Verstärkung sowohl des roten, als auch des grünen Farbeindrucks bewirken. Zusätzlich kann ein derartiger vollflächig aufgetragener gelber Farbstoff in Bereichen ohne die Reliefstruktur 61 den Eindruck einer Goldfolie erzeugen, wenn die Konzentration des Farbstoffes hoch genug ist. Je nach Auswahl des Farbstoffes kann also der Farbeindruck gezielt verändert werden.
Optional kann der Farbstoff auch noch andere zusätzliche Funktionen aufweisen. Z.B. kann der Farbstoff fluoreszierende Eigenschaften aufweisen, was durch einen einfachen Laserpointer überprüft werden kann. Wird als Farbstoff beispielsweise Lumogen Rot verwendet und der Mehrschichtkörper mit einem Laserpointer mit der Wellenlänge 532nm bestrahlt, so ändert sich die Farbe des Leuchtspots von Grün (Bereiche ohne den Farbstoff) zu Gelb (Bereiche mit dem Farbstoff). Alternativ wird der Farbstoff, insbesondere in höherer Konzentration, nur dort aufgebracht, wo die Strukturen des ersten Bereichs repliziert wurden oder diese Strukturen des ersten Bereichs werden (mit den üblichen Passertoleranzen) dort repliziert, wo der Farbstoff vorliegt. Dadurch ist ein stärkerer Einfluss auf den
Farbeffekt möglich ohne gleichzeitig Bereiche außerhalb des ersten Bereichs für das menschliche Auge erkennbar einzufärben.
Dies ist beispielhaft in Fig. 6d gezeigt: Fig. 6d zeigt das Sicherheitselement 2 mit der Metallschicht 21 sowie mit mehreren optionalen weiteren Schichten, insbesondere eine unterhalb der Metallschicht 21 vorgesehene, insbesondere transparenten Replizierlackschicht ein oder mehrere insbesondere transparenten weiteren
Schichten, beispielsweise eine Replizierlackschicht, ein oder mehrere Lackschichten und einer Haftvermittlungsschicht. In dem Bereich 31 ist die Reliefstruktur 61 in die Metallschicht 21 abgeformt und in dem Bereich 41 ist eine zweite Reliefstruktur 62 oder eine Spiegelfläche abgeformt. Bezüglich der Ausgestaltung der Metallschicht 21 sowie der Reliefstruktur 61 und des Schichtaufbaus des Sicherheitselements 2 wird auf vorhergehende Ausführungen nach Fig. 1 bis Fig. 5f verwiesen. Das
Sicherheitselement 2 nach Fig. 6a weist weiterhin noch die Schicht 22 auf, welche die ein oder mehreren Farbstoffe und Lumineszenzstoffe enthält. Bezüglich der Ausgestaltung der Schicht 22 wird auf vorhergehende Ausführungen insbesondere zu den Figuren Fig. 6a bis Fig. 6c verwiesen. Wie in Fig. 6d gezeigt, ist die Schicht 22 nur im Bereich 31 auf die Metallschicht 21 aufgebracht und damit nur in dem Bereich auf die Metallschicht 21 aufgebracht, in welchem die Reliefstruktur 61 in die Metallschicht 21 abgeformt ist.
Neben dem partiellen Aufbringen des Farbstoffs im ersten Bereich ist es auch möglich, den Farbstoff in unterschiedlicher Konzentration innerhalb und außerhalb des ersten Bereichs oder zwei unterschiedliche Farbstoffe innerhalb und außerhalb des ersten Bereichs aufzubringen.
Unter Registergenauigkeit oder Passergenauigkeit ist die Lagegenauigkeit zweier Flächenbereiche und/oder Schichten relativ zueinander zu verstehen. Diese
Lagegenauigkeit wird beispielsweise über sogenannte Registermarken oder
Passermarken oder andere technische Hilfsmittel, z.B. optische Sensoren, eingestellt. Je nach den verwendeten Prozessen sind die Toleranzen der
Lagegenauigkeit, d.h. die Passertoleranzen unterschiedlich groß und können beispielsweise im Bereich weniger Mikrometer bis zu einigen Millimetern reichen.
Wird die Konzentration viel höher gewählt, so wird der rote Farbeindruck der
Reliefstruktur 61 noch massiv verstärkt. Bei gekippter Betrachtung kann dann allerdings auch der rote Farbeindruck vorliegen. Dies entspricht einer stabilen roten Farbe, welche nur im Bereich der Relief struktur 61 sichtbar ist, also registergenau zu dem Bereich der Reliefstruktur 61 . Es kann so beispielsweise die Schicht 22 vollflächig sowohl in dem Bereich 31 als auch in dem Bereich 41 aufgebracht werden. Da in dem Bereich 41 der oben beschriebene Verstärkungseffekt nicht eintritt, ist bei entsprechend geringer Wahl der Konzentration des Farbstoffes und/oder Lumineszenzstoffes in der Schicht 22 der rote Farbeindruck so in dem Bereich 41 für den menschlichen Betrachter nicht oder kaum sichtbar, jedoch in dem Bereich 31 aufgrund des oben beschriebenen Verstärkungseffekts sichtbar.
Hierdurch kann so beispielsweise ein roter Farbeindruck mit einer weit höheren Passergenauigkeit strukturiert werden, als mittels eines Druckverfahren möglich ist und absolut registergenau zu optisch variablen Effekten angeordnet werden, welche beispielsweise von zweiten oder ersten Reliefstrukturen erzeugt werden. Wird beispielsweise ein Farbstoff verwendet, welcher einen anderen Farbeindruck als die Reliefstruktur 61 aufweist, wird der Farbeindruck des Sicherheitselements 2 nicht nur verstärkt, sondern auch verändert. Wird beispielsweise ein blauer Farbstoff auf eine rot erscheinende Reliefstruktur aufgebracht, so kann ein stark violetter Farbeindruck erzeugt werden.
Weiter ist es auch möglich, dass die Farbe des Farbstoffes so gewählt wird, dass sie mit der Farbe der Reliefstruktur 61 übereinstimmt, welche unter einem größeren Reflexionswinkel (beispielsweise am= aex= 30°) generiert wird. Hierdurch kann Folgendes bewirkt werden: Wird beispielsweise von der Reliefstruktur 61 ein
Farbwechsel bewirkt, bei dem die beiden Farben eine stark unterschiedliche
Reflektivität aufweisen (wobei beispielsweise die Farbe unter α,η= aex= 0° eine deutlich stärkere Reflexion als die unter α,η= aex= 30° auftretende Farbe aufweist), kann die Farbe des Farbstoffes so gewählt werden, dass sie mit der schwächeren der beiden Farben übereinstimmt. Hierdurch kann die Sichtbarkeit des schwächeren Farbeindrucks verbessert werden. Weiter ist es möglich, die Schicht 21
musterförmig, beispielsweise in Form eines Logos, eines Textes oder eines Bildes aufzubringen, und die Farbe des Farbstoffes so zu wählen, dass diese mit der Farbe übereinstimmt, die erscheint, wenn das Sicherheitselement 2 gedreht wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass beispielsweise das Logo oder das Bild plötzlich mit hoher Lichtstärke erscheint, wenn das Sicherheitselement 2 gedreht wird.
Der Einfluss der Schicht 22 auf den Farbeindruck des Sicherheitselements 2 ist weiter in Fig. 6c verdeutlicht. Fig. 6c zeigt nun den Farbeindruck des
Sicherheitselements 2 in Reflexion ohne Farbstoff (durchgezogene Linie) und mit Farbstoff (gestrichelte Linie) bei einer Ausgestaltung der Reliefstruktur 61 gemäß Fig. 5a bis Fig. 5f. Beleuchtungswinkel und Betrachtungswinkel ist 8°. Hierbei wurde auf die Metallschicht 21 aus Aluminium eine eingefärbte Polymerschicht von 150 nm Dicke aufgebracht. Die Polymerschicht weist einen roten Farbstoff, nämlich Acrotest Prüftinte 42 mN auf, welche in einer Matrix aus Polyacrylsäure eingebettet ist und so stark verdünnt ist, dass ein unstrukturierter Bereich der Metallschicht, d.h. ein
Spiegelbereich, für den menschlichen Betrachter nahezu unverändert erscheint. Weiter ist die Transmission der Polymerschicht so gewählt, dass mindestens 90% des einfallenden sichtbaren Lichtes im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm durch die Polymerschicht hindurch tritt. Trotzdem unterscheiden sich die beiden gemessenen Reflexionsspektren mit und ohne Farbstoffe markant, wie in Fig. 6c gezeigt. Die Wechselwirkung des Farbstoffes mit der Metallschicht mit abgeformter Reliefstruktur 61 führt, wie in Fig. 6c gezeigt, einerseits zu einer Verschiebung der Hochpasskante um ca. 60 nm zu höheren Wellenlängen. Gleichzeitig erhöht sich die reflektierte Intensität oberhalb einer Wellenlänge von 600 nm. Insgesamt entstehen ein breiteres Reflexionsminimum und eine stärker ausgeprägte Reflexionskante, was in einem kräftigeren Rot-Ton resultiert. Bei a=30° (nicht gezeigt) verschiebt sich die Reflexionskante durch den Farbstoff ebenfalls zu größeren Wellenlängen.
Gleichzeitig reduziert sich die Intensität des Reflexionspeak bei ca. 535nm.
Fig. 6e und 6f zeigen gemessene Reflexionsspektren eines Beispiels eines
Sicherheitselements 2, welches mit einer Schicht 22 versehen ist, die einen Farbstoff in so hoher Konzentration aufweist, dass das Sicherheitselement 2 eingefärbt erscheint. Fig. 6e und 6f zeigen nun den Farbeindruck des Sicherheitselements 2 in Reflexion ohne Farbstoff (durchgezogene Linie) und mit Farbstoff (gepunktete Linie) bei einer Ausgestaltung der Reliefstruktur 61 gemäß Fig. 5a bis Fig. 5f.
Beleuchtungswinkel und Betrachtungswinkel sind 8° bei Fig. 6e und 30° bei Fig. 6f. Hierbei wurde auf die Metallschicht 21 aus Aluminium eine eingefärbte
Polymerschicht von ca. 240 nm Dicke aufgebracht. Die Polymerschicht weist einen gelben Farbstoff, insbesondere Solvent Yellow 82 auf, welcher in einer Matrix aus Polymethylmethacrylat (PMMA) eingebettet ist. Die Konzentration des gelben
Farbstoffes ist so hoch, dass das Sicherheitselement 2 in Bereichen ohne die
Reliefstruktur 61 wie eine sogenannte„Goldfolie" aussieht. Zum Vergleich ist in beiden Figuren dünn gestrichelt das bei 8° gemessene Reflexionsspektrum des eingefärbten Sicherheitselementes 2 in einem Bereich ohne Reliefstruktur - d.h. nur Farbstoff auf Aluminium - zu sehen.
Die Wechselwirkung des gelben Farbstoffes mit der Metallschicht mit abgeformter Reliefstruktur 61 führt, wie in Fig. 6e gezeigt, einerseits zu einer massiv höheren reflektierten Intensität oberhalb einer Wellenlänge von 560nm. Die Kante des
Reflexionsspektrums ist auch deutlich steiler. Andererseits ist die reflektierte
Intensität unterhalb 500nm noch unter 10% Reflexion gedrückt. Beides ergibt einen stärkeren und kontrastreicheren roten Farbeindruck bei diesem Betrachtungswinkel von 8°. Bei einem Betrachtungswinkel von 30° liegt ebenfalls ein stärkerer und kontrastreicherer - in diesem Fall grüner - Farbeindruck vor (Fig. 6f). Der für den grünen Farbeindruck relevante Reflexionspeak ist leicht zu höheren Wellenlängen verschoben und weist vor allem steilere Flanken auf.
Durch den Einsatz von ein oder mehreren Schichten 22, welche ein oder mehrere Farbstoffe und/oder Lumineszenzstoffe enthalten, lassen sich so beispielsweise die anhand der Figuren Fig. 7a und Fig. 7b erläuterten Effekte verwirklichen:
Fig. 7a und Fig. 7b zeigen jeweils einen Ausschnitt des Sicherheitselements 2, welcher mehrere Bereiche 31 und einen diese umschließenden Hintergrundbereich 41 aufweist. In den Bereichen 31 ist - wie oben dargelegt - die Reliefstruktur 61 in die Metallschicht 21 abgeformt und in dem Bereich 41 ist eine hiervon
unterschiedliche Reliefstruktur 62, beispielsweise eine holographische Struktur, oder eine Spiegelfläche abgeformt. Die Reliefstruktur 61 kann in den Bereichen 31 identisch sein oder sich unterscheiden, z.B. in der Periode P unterscheiden.
Wie in Fig. 7b gezeigt, wird weiter in Bereichen 81 eine erste Schicht 22 und in einem Bereich 82 eine zweite Schicht 22 benachbart zu der Metallschicht 21 angeordnet, beispielsweise auf die Metallschicht 21 aufgedruckt. Die in den Bereichen 81 vorgesehene Schicht 22 weist hierbei einen ersten Farbstoff und die in dem Bereich 82 vorgesehene Schicht 22 einen zweiten Farbstoff auf, wobei der erste Farbstoff und der zweite Farbstoff unterschiedliche Farbstoffe sind, welche unterschiedliche Farben besitzen. Durch die Wechselwirkung zwischen der Reliefstruktur 61 in den Bereichen 31 und den Farbstoffen der in den Bereichen 81 und 82 angeordneten Schichten 22 ergeben sich zwei unterschiedliche Farbeindrücke, die aber genau auf den Bereich der Reliefstruktur 61 , d. h. auf die Bereiche 31 beschränkt sind. Dieses Auftreten der starken Farbeindrücke ist in Fig. 7b auf die schwarz gekennzeichneten Flächen beschränkt. Die anderen Bereiche des Sicherheitselements 2,
beispielsweise der Bereiche 41 ist mit Reliefstrukturen belegt, welche nicht mit den Farbstoffen der Schichten 22 regieren, sodass in diesen Bereichen die Farbeffektschichten 22 nicht oder kaum sichtbar sind. Hierzu ist die Konzentration der Farbstoffe mit Schichten 22 wie oben dargelegt bevorzugt so zu wählen, dass Bereiche, welche mit diesen Schichten bedruckt werden und keine wie die
Reliefstruktur 61 ausgebildete Reliefstrukturen aufweisen, nahezu unverändert sind, d. h. nicht gefärbt aussehen. Alternativ können die Bereiche 81 und 82 mit den Farbstoffen kleiner ausfallen als die Bereiche 31 . Hierdurch ist es bei passergenauer Replikation in diese Bereiche 81 und 82 möglich sicherzustellen, dass nur in
Bereichen 31 mit der Relief struktur die Farbstoffe vorliegen.
Weiter treten die oben beschriebenen Wechselwirkungen zwischen Farbstoffen bzw. Lumineszenzstoffen und der Reliefstrukturen 61 auch in Transmission auf, sodass die obigen Ausführungsbeispiele nach den Fig. 6a bis 7b auch entsprechend auf eine Ausgestaltung des Sicherheitselements nach Fig. 3 übertragbar sind.
Die Parameter der Relief struktur 61 , d. h. insbesondere die Periode P, der
Azimutwinkel, die Relieftiefe t, die Grundfläche und die Profilform können im gesamten Gebiet eines Bereichs 31 bzw. 32 konstant gewählt sein. So ist es beispielsweise möglich, dass in einem rechteckförmigen Bereich ein in Form eines Buchstabens„A" ausgeformter Bereich 31 mit einer Reliefstruktur 61 belegt ist, welcher bei senkrechter Betrachtung rot und bei schräger, d.h. gekippter,
Betrachtung grün erscheint. Weiter ist ein in Form eines Buchstabens„B"
ausgeformter Bereich 32 vorgesehen, welcher mit einer unterschiedlichen
Reliefstruktur 61 belegt ist, welcher bei senkrechter Betrachtung gelb erscheint, und bei der diese Farbe beim Verkippen verschwindet. Weiter ist ein Hintergrundbereich 41 vorgesehen, in dem die Reliefstruktur von einer Mattstruktur gebildet ist. Bei senkrechter Betrachtung zeigt sich so ein rotes„A" und ein gelbes„B" gegen einen grauen Hintergrund. Es ist weiter auch möglich, dass ein oder mehrere dieser Parameter in dem Bereich 31 bzw. 32 variiert. So ist es beispielsweise möglich, dass die Periode der
Reliefstruktur 61 vom Rand zur Mitte eines Bereichs 31 bzw. 32 leicht zunimmt und dann zum gegenüberliegenden Rand leicht wieder abnimmt. Die Variation der Periode sollte hierbei weniger als ±10%, besser weniger als ±5% betragen, insbesondere zwischen 10 nm und 50 nm betragen. Durch eine derartige
Vorgehensweise lassen sich Bewegungseffekte erzielen. Es hat sich gezeigt, dass die steile Flanke und auch der Peak in den Reflexions- bzw. Transmissionsspektren der Reliefstruktur 61 mit zunehmender Gitterperiode zu größeren Wellenlängen wandert. Dieser Peakshift bzw. Flankenshift wird für den vorgenannten
Bewegungseffekt ausgenutzt. Weiter ist es auch denkbar, dass durch Variation des Azimutwinkels Φ ein Bewegungseffekt imitiert wird. Bei Kreuzgittern ist jedoch zu berücksichtigen, dass der Azimutwinkel nur zwischen 0° und 45° variiert werden kann, bei Hexagonalgittern nur zwischen 0° und 30°.
Weiter ist es auch möglich, dass die Bereiche 31 und 32 ein oder mehrere Zonen umfassen, in welchen ein oder mehrere der Parameter der ersten Reliefstruktur 61 unterschiedlich gewählt sind.
So zeigt Fig. 8a und Fig. 8b jeweils einen Bereich 35, welcher in Form eines„I" bzw. „F" ausgeformt ist und welcher jeweils in mehrere Zonen 351 , 352, 353 und 354 unterteilt ist. In den Zonen 351 , 352, 353 und 354 sind jeweils ein oder mehrere der Parameter der Reliefstrukturen 61 unterschiedlich gewählt, insbesondere die Periode P, die Relieftiefe t oder der Azimutwinkel der Reliefstruktur 61 unterschiedlich gewählt. Weiter ist es auch möglich, dass ein oder mehrere der vorgenannten Parameter in den jeweiligen Zonen 351 , 352, 353 und 354 unterschiedlich variiert ist, wie dies auch vorgehend bereits ausgeführt ist. Die Zonen 351 , 352, 353 und 354 weisen weiter bevorzugt mindestens eine laterale Abmessung von weniger als 300 μιτι auf, beispielsweise eine Breite von weniger als 300 μιτι und eine Länge von mehr als 2 mm auf. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise auch gegenläufige Bewegungseffekte in den Bereichen 35 realisieren.
Im Fall des„I" aus Fig. 8a ergibt sich ein„rolling bar"-Effekt, bei welchem ein
Farbband scheinbar über das„I" wandert. Beispielsweise kann ein rötlicher Kern des „I" (mit einem gelblich oder grünlichen Außenbereich) wandern, wenn der
Mehrschichtkörper in Richtung des Blickwinkels gekippt wird.
Im Fall des„F" aus Fig. 8b kann der„rolling bar" Effekt sogar so ausgestaltet werden, dass er in dem senkrechten Steg des„F" von links nach rechts und in den
waagrechten Stegen des„F" von oben nach unten wandert. Dies sind sehr auffällige Effekte, selbst für den Laien.
Die Figuren Fig. 9a und Fig. 9b zeigen weiter einen Bereich 36 des
Sicherheitselements 2, welcher aus zwei Zonen 361 und 362 besteht. In den Zonen 361 und 362 sind die Parameter der Reliefstruktur 61 so gewählt, dass sich diese Bereiche in ihren Polarisationseigenschaften unterscheiden. So zeigt Fig. 9c die Reflexion eines Kreuzgitters einer Periode von 300 nm und einer Tiefe von 150 nm für die TE-polarisierte Komponente des reflektierten Lichts sowie für die TM- polarisierte Komponente des reflektierten Lichts (bei einem Betrachtungswinkel von 25°). Bei Betrachtung der TE-polarisierten Komponente zeigt sich ein im
Wesentlichen gelber Farbeindruck. Wird der Polarisator um 90° gedreht, sieht man die TM-Komponente, welche Rot erscheint. Unpolarisiert sieht man das gemittelte Spektrum TE und TM. Ohne Polarisator betrachtet ist der Farbeindruck der
Reliefstruktur 61 typischerweise sehr ähnlich bis nahezu identisch, beim Drehen in der x/y-Ebene, d. h. unabhängig vom Azimutwinkel. Dies gilt insbesondere für Kreuzgitter. Durch einen Polarisator aufgelöst betrachtet, ist dies nicht notwendigerweise der Fall, sodass sich auch ein Design realisieren lässt, welches ohne Polarisator betrachtet eine einfarbige Fläche aufweist, mit Polarisator betrachtet hingegen eine zusätzliche Information preisgibt.
Hierzu wird die Relief struktur 61 in den Zonen 361 und 362 gewählt, dass sich der Azimutwinkel Φ der Reliefstruktur 61 in den Zonen 361 und 362 unterscheidet, beispielsweise der Azimutwinkel Φ in der Zone 362 um mindestens 15° gegenüber der Zone 361 gedreht gewählt wird. Bevorzugt werden bei Verwendung von
Kreuzgittern die Azimutwinkel Φ in den Zonen 361 und 362 um ca. 45°
gegeneinander verdreht angeordnet.
Durch diese Vorgehensweise kann so ein Sicherheitsmerkmal realisiert werden, bei dem ein Bereich, beispielsweise der Bereich 36, bei Betrachtung ohne Polarisator in einer einheitlichen Farbe erscheinen, bei Betrachtung durch einen Polarisator jedoch eine durch eine unterschiedliche Farbgebung hervortretende Information sichtbar wird, so beispielsweise die Zone 361 gelb und die Zone 362 rot erscheinen.
Weiter ist es möglich durch eine entsprechende Ausgestaltung der Reliefstruktur 61 auch Glitzereffekte oder Glimmereffekte in das farbige Erscheinungsbild zu
integrieren. Dies wird im Folgenden anhand der Figuren Fig. 10a bis Fig. 10d verdeutlicht.
Fig. 10a und Fig. 10b zeigen einen Bereich 37, welcher aus einer Vielzahl von Teilbereichen 371 zusammengesetzt ist. Die Teilbereiche 371 weisen vorzugsweise eine möglichst unregelmäßige Formgebung auf. In jeden der Teilbereiche 371 sind die Parameter der Reliefstruktur 61 gemäß einer vorgegebenen Reliefstruktur gewählt, welche pseudo-zufällig für den jeweiligen Teilbereich 371 aus einem Satz von vordefinierten Reliefstrukturen ausgewählt ist. Es werden mehrere Reliefstrukturen, beispielsweise Reliefstrukturen G1 , G2, G3 und G4 vordefiniert, die sich beispielsweise in ihrer Azimutorientierung und/oder ihrer Periode und ihrer Relieftiefe unterscheiden. Aus diesem Satz von Reliefstrukturen G1 bis G4 wird sodann für jeden der Teilbereiche 371 pseudo-zufällig eine der Reliefstrukturen G1 bis G4 ausgewählt und eine entsprechende Reliefstruktur als Reliefstruktur 61 in dem jeweiligen Teilbereich 371 abgeformt.
Weiter können derartige Glitzereffekte auch mittels der in Fig. 1 1 gezeigten
Anordnung von Bereiche realisiert werden.
Fig. 1 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Sicherheitselement 2, welches einen aus einer Vielzahl von Teilbereichen 431 bestehenden Bereich aufweist, in welcher die Reliefstruktur 62 abgeformt ist, und aus einem Bereich 39 besteht, in dem die
Reliefstruktur 61 abgeformt ist und welcher den Hintergrundbereich zu den
Teilbereichen 431 ausbildet. Die Reliefstruktur 62 besteht vorzugsweise aus einer Spiegelfläche oder einer achromatischen Struktur, beispielsweise einem Blaze-Gitter, dessen Azimutorientierung zufällig gewählt ist. Weiter sind die Teilbereiche 431 vorzugsweise zufällig vor dem Hintergrund des Bereichs 39 angeordnet und/oder in ihrer Orientierung, beispielsweise der Orientierung ihrer Längenkante, pseudozufällig gewählt. Hierdurch wird metallisches Glitzern zu der Farbfläche hinzugefügt, was ähnlich wie bei Metalliclacken von Autos edel wirkt.
Bezüglich der Ausbildung der Reliefstruktur 61 in dem Bereich 39 wird auf die vorhergehenden Ausführungen verwiesen.
Weiter ist es auch möglich, dass in den Teilbereichen 431 die Reliefstruktur 61 und in dem Bereich 39 die Reliefstruktur 62 abgeformt ist. Weiter ist es auch möglich, dass das Sicherheitselement 2 durch Abprägen eines Teilbereichs einer Übertragungslage einer Transferfolie bereitgestellt wird. Fig. 12a zeigt so beispielhaft eine Transferfolie 3 mit einer Trägerfolie 25, einer Ablöseschicht 24, einer Schutzlackschicht 23, einer Replizierlackschicht 27, der Metallschicht 21 , einer Schutzlackschicht 28 und einer Kleberschicht 26. In die Metallschicht 21 ist die Reliefstruktur 61 abgeformt. Bzgl. der Ausgestaltung der Metallschicht 21 und der Reliefstruktur 61 wird hier auf die obigen Ausführungen und insbesondere auf die Figuren Fig. 1 bis Fig. 1 1 verwiesen.
Die Transferfolie 3 wird sodann, wie in Fig. 12b gezeigt, mittels eines
Prägewerkzeuges 9 auf die Oberfläche eines Substrats, beispielsweise des
Substrats 10 des Sicherheitsdokuments 1 abgeformt. Nach dem Abprägen wird sodann die Trägerfolie 25 mit den Bereichen der Übertragungslage, welche von dem Prägewerkzeug 9 nicht gegen das Substrat 10 gepresst worden sind, abgezogen. Hierdurch sind zwei verschiedene Effekte erzielbar: So wird zum Einen die in dem Bereich 33 vollflächig in der Transferfolie 3 vorgesehene Metallschicht 21 mit der Reliefstruktur 61 (siehe Fig. 12c) nicht vollständig auf das Substrat 10 übertragen, sondern lediglich musterförmig in dem Bereich übertragen, in dem das
Prägewerkzeug die Transferfolie 3 gegen das Substrat 10 presst. Nach dem
Abprägen ergibt sich so beispielsweise die in Fig. 12d gezeigte Formgestaltung der Metallschicht 21 mit der Reliefstruktur 61 , d.h. die Metallschicht 21 mit der
Reliefstruktur 61 ist in einem Bereich 34 auf dem Substrat 10 vorgesehen, welcher beispielsweise in Form der Zahl„50" ausgeformt ist. Weiter ergibt sich je nach Art des Substrats folgender Effekt: Wie in Fig. 12b angedeutet, weist die Oberfläche des Substrats 10 vorzugsweise keine glatte und ebene Oberfläche auf, sondern weist eine Oberfläche auf, welche über eine gewisse Oberflächenrauigkeit verfügt, beispielsweise ein mattes Erscheinungsbild zeigt, oder in welcher bereits eine Grobstruktur abgeformt ist. Der Prägedruck, mit dem das Prägewerkzeug 9 nun die Transferfolie 3 gegen das Substrat 10 presst, wird vorzugsweise nun so gewählt, dass die Grundfläche 616 der Reliefstruktur 61 gemäß der Reliefstruktur der
Oberfläche des Substrats 10 verformt wird, beispielsweise ebenfalls in Form einer Mattstruktur oder einer Grobstruktur verformt wird. Es hat sich gezeigt, dass durch eine derartige Vorgehensweise beispielsweise der Blickwinkel, unter dem die
Farbeffekte der Reliefstruktur 61 in dem Bereich 34 sichtbar ist, deutlich erhöht werden kann, oder dass zusätzlich Bewegungs-, Formwandel- (Morphing) oder 3-D- - Effekte durch entsprechende Wahl einer Grobstruktur auf diese Weise in das
Sicherheitselement 2 eingebracht werden können.
Alternativ ist es auch möglich, ein Sicherheitselement 2 mit der Metallschicht 21 und der in dieser abgeformten Reliefstruktur 61 in einem weiteren Arbeitsgang mittels eines Blindprägewerkzeuges zu bearbeiten, in dessen Prägefläche eine Grobstruktur oder Mattstruktur abgeformt ist. Auch hier wird der Prägedruck, mit dem das
Blindprägewerkzeug gegen das Sicherheitselement 2 gepresst wird, vorzugsweise so gewählt, dass die Grundfläche der Reliefstruktur 61 gemäß der Grobstruktur oder Mattstruktur des Blindprägewerkzeuges verformt wird, wodurch auch durch diese Vorgehensweise die oben beschriebenen Vorteile erzielbar sind.
Weiter ist es auch möglich, die Relief struktur 61 bereits bei der Herstellung des Sicherheitselements 2 derart zu gestalten, dass die Grundfläche der Reliefstruktur 61 nicht die Form einer ebenen Fläche, sondern die Formgebung einer Grobstruktur oder Mattstruktur besitzt. Allerdings ist die Tiefe derartiger Strukturen meist deutlich geringer als sie bei Blindprägung erreicht werden kann. Fig. 13 zeigt beispielhaft einen Ausschnitt aus einem Sicherheitselement 2 mit der Metallschicht 21 , in welche eine derartige Reliefstruktur 61 abgeformt ist. Bzgl. der Ausgestaltung des
Sicherheitselements 2 wird auf die vorgehenden Ausführungen nach Fig. 1 bis Fig. 1 1 verwiesen. In einem Bereich 38 ist nun die Grundfläche 616 der Reliefstruktur 61 , wie in Fig. 13 gezeigt, nicht als Ebene, sondern in Form einer Grobstruktur abgeformt, wodurch sich die oben beschriebenen Effekte realisieren lassen. Weiter ist es auch möglich, Bewegungseffekte und Glitzereffekte durch folgende Vorgehensweise bereitzustellen: Ein Bereich oder mehrere Bereiche des
Sicherheitselements 2 weisen eine Vielzahl von Teilbereichen auf, wobei jeder der Teilbereiche eine kleinste Abmessung von 3 μιτι und eine größte Abmessung von weniger als 300 μιτι aufweist. Fig. 14a zeigt beispielhaft den Ausschnitt eines solchen Bereichs des Sicherheitselements 2 mit einer Vielzahl von Teilbereichen 30.
In den Teilbereichen 30 wird nun die Reliefstruktur 61 in die Metallschicht 21 abgeformt. Für jeden der Teilbereiche 30 wird weiter ein oder mehrere der Parameter der Reliefstruktur 61 und/oder des Teilbereichs 30 pseudo-zufällig variiert. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, zumindest einen der Parameter: Form des Teilbereichs,
Flächengröße des Teilbereichs, Position des Flächenschwerpunkts des Teilbereichs, Neigungswinkel der Grundfläche 616 der Reliefstruktur 61 gegen eine Grundebene, Drehwinkel der Grundfläche 616 der Reliefstruktur 61 um eine auf der Grundebene senkrecht stehenden Achse, Azimutwinkel der Reliefstruktur 61 , Periode P der Reliefstruktur pseudo-zufällig innerhalb eines jeweils vordefinierten Variationsbereich zu variieren. Fig. 14b verdeutlicht so beispielsweise ein entsprechende pseudozufällige Variation des Neigungswinkels der Grundfläche 616 der Reliefstruktur 61 für die Teilbereiche 30. Außerhalb der Teilbereiche 30 ist die Reliefstruktur 61 vorzugsweise nicht in die Metallschicht 21 abgeformt. In diesen Bereichen ist vorzugsweise die Reliefstruktur 62 abgeformt oder die Metallschicht 21 ist in diesem Bereichen nicht vorgesehen, sodass in diesen Bereichen von der Metallschicht 21 keine optische Wirkung entfalten wird.

Claims

A n s p r ü c h e
Mehrschichtkörper (1 , 2, 3), insbesondere Sicherheitselement für
Sicherheitsdokumente, mit einer Oberseite (201 ) und einer Unterseite (202), wobei der Mehrschichtkörper eine Metallschicht (21 ) aufweist, wobei in einer zur Oberseite (201 ) des Mehrschichtkörpers weisende oder die Oberseite des Mehrschichtkörpers bildende erste Oberfläche der Metallschicht (21 ) und/oder in einer zur Unterseite (202) des Mehrschichtkörpers weisenden oder die Unterseite des Mehrschichtkörpers bildenden zweiten Oberfläche der
Metallschicht (21 ) zumindest bereichsweise ein optisch aktives
Oberflächenrelief abgeformt ist, wobei in zumindest einem ersten Bereich (31 bis 39) des Mehrschichtkörpers das Oberflächenrelief von einer ersten
Reliefstruktur (61 ) gebildet ist, die in zumindest einer durch einen zugeordneten Azimutwinkel bestimmten Richtung (617) eine Abfolge von Erhebungen (612) und Vertiefungen (614) aufweist, deren Erhebungen (612) mit einer Periode P aufeinander abfolgen, welche kleiner als eine Wellenlänge des sichtbaren Lichtes ist, wobei die Minima (615) der Vertiefungen (614) auf einer
Grundfläche liegen und die erste Reliefstruktur (61 ) eine Relieftiefe t aufweist, welche durch die Beabstandung der Maxima (613) der Erhebungen (612) der ersten Reliefstruktur (61 ) von der Grundfläche (616) in einer senkrecht auf der Grundfläche (616) stehenden Richtung bestimmt ist, und wobei die Profilform und/oder die Relieftiefe t der ersten Reliefstruktur (61 ) so gewählt ist, dass die farbige Erscheinung des auf den ersten Bereich (31 bis 39) unter zumindest einem ersten Einfallswinkel einfallenden und von der Metallschicht (21 ) im ersten Bereich direkt reflektierten bzw. durch die Metallschicht direkt
transmittierten Lichts (52, 53) verändert wird, insbesondere durch Plasmon- Resonanz der Metallschicht mit dem einfallenden Licht verändert wird.
Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach Anspruch 1 ,
d ad u rch g eken nze ich net,
dass die Profilform und/oder die Relieftiefe t der ersten Reliefstruktur (61 ) so gewählt ist, dass die Metallschicht (21 ) bei direkter Reflexion für das unter dem ersten Einfallswinkel einfallende Licht (51 ) im ersten Bereich (31 bis 39) in einem für das menschliche Auge sichtbaren ersten Spektralbereich einer Breite von mindestens 50 nm eine Reflexion von weniger als 15% aufweist, insbesondere von weniger als 10% aufweist und in einem für das menschliche Auge sichtbaren zweiten Spektralbereich einer Breite von 10 nm und höchstens 200 nm, insbesondere 20 nm bis 150 nm, eine mindestens zweifach, bevorzugt mindestens 2,5-fach, weiter bevorzugt mindestens 3-fach und insbesondere 4- fach höhere Reflexion aufweist bezogen auf den Mittelwert der Reflexion im ersten Spektral bereich.
Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
d ad u rch g eken nze ich net,
dass die Profilform und/oder die Relieftiefe t der ersten Reliefstruktur (61 ) so gewählt ist, dass bei einem vom ersten Einfallswinkel unterschiedlichen zweiten Einfallswinkel die farbige Erscheinung des von der Metallschicht in dem ersten Teilbereich direkt reflektierten bzw. durch die Metallschicht direkt transmittierten Lichts unterschiedlich verändert wird und sich unter diesen Einfallswinkeln bei
Auflichtbetrachtung bzw. bei Durchlichtbetrachtung insbesondere
unterschiedliche Farben zeigen.
Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu rch gekennzeich net,
dass die erste Reliefstruktur (61 ) eine in Bezug auf eine Spiegelung an der Grundfläche (616) asymmetrische Profilform aufweist.
Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu rch gekennzeich net,
dass die Breite (618) der Erhebungen (612) oder Vertiefungen (614) der ersten Reliefstruktur (61 ), bezogen auf einen Abstand von t/2 von der Grundfläche (616), mindestens 0,6 x P vorzugsweise 0,7 x P oder höchstens 0,4 x P, insbesondere höchstens 0,3 x P beträgt.
Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu rch gekennzeich net,
dass die Flankensteilheit der ersten Reliefstruktur (61 ), bezogen auf einen Abstand t/2 von der Grundfläche (616), zwischen 60° und 90°, insbesondere zwischen 70° und 85° beträgt.
7. Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadu rch gekennzeich net,
dass die Flankensteilheit der ersten Reliefstruktur (61 ), bezogen auf jeden Abstand zwischen t/4 und 3A t von der Grundfläche (616), zwischen 40° und 90°, insbesondere zwischen 50° und 85° beträgt.
8. Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu rch gekennzeich net,
dass die Flankensteilheit der ersten Reliefstruktur (61 ), bezogen auf jeden Abstand zwischen 0 und t 4 und/oder zwischen t x 3/4 von der Grundfläche (616) zwischen 0° und 50°, insbesondere zwischen 0° und 40° beträgt.
9. Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadu rch gekennzeich net,
dass die Schichtdicke d der Metallschicht (21 ) im Bereich der Flanken der ersten Reliefstruktur (61 ), bezogen auf einen Abstand von t/2 von der
Grundfläche (616), gegenüber der Dicke der Metallschicht im Bereich der Maxima (613) der Erhebungen und/oder der Minima (615) der Vertiefungen (614) um mindestens 30%, weiter bevorzugt um mindestens 50% reduziert ist.
10. Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadu rch gekennzeich net,
dass die Periode P der ersten Reliefstruktur (61 ) zwischen 200 nm und 500 nm insbesondere zwischen 250 nm und 450 nm, und bevorzugt zwischen 250 nm und 400 nm beträgt.
1 1 . Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadu rch gekennzeich net,
dass die Relieftiefe t der ersten Reliefstruktur (61 ) zwischen 80 nm und 500 nm insbesondere zwischen 100 nm und 400 nm, bevorzugt zwischen 200 nm und 300 nm beträgt.
12. Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadu rch gekennzeich net, dass die Metallschicht (21 ) im ersten Bereich eine Schichtdicke zwischen 10 nm und 100 nm, bevorzugt zwischen 15 nm und 80 nm, weiter bevorzugt zwischen 20 nm und 50 nm aufweist.
13. Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadu rch gekennzeich net,
dass die Metallschicht (21 ) im ersten Bereich eine Schichtdicke d aufweist, welche einer optischen Dicke zwischen 0,5 und 2,5, insbesondere zwischen 0,7 und 2,3, bevorzugt zwischen 1 ,0 und 2,0 entspricht.
14. Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadu rch gekennzeich net,
dass die erste Reliefstruktur (61 ) ein Kreuzgitter ist, welches in zwei Richtungen eine Abfolge von Erhebungen und Vertiefungen aufweist.
15. Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadu rch gekennzeich net,
dass das Oberflächenrelief in ein oder mehreren zweiten Bereichen (41 , 42) und/oder weiteren Bereichen von einer zweiten und/oder weiteren Reliefstruktur gebildet ist, die ausgewählt ist bzw. ausgewählt sind aus der Gruppe: diffraktive Reliefstruktur, holographische Reliefstruktur, Spiegelfläche, Mattstruktur, Makrostruktur, Linse, Mikrolinsenraster.
16. Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach Anspruch 15,
dadu rch gekennzeich net,
dass der mindestens eine erste Bereich und der mindestens eine zweite
Bereich von einer Vielzahl von Teilbereichen gebildet sind, wobei die
Teilbereiche des ersten Bereichs und die Teilbereiche des zweiten Bereichs ineinandergerastet sind.
17. Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der Ansprüche 15 bis 16,
dadu rch gekennzeich net,
dass der mindestens eine zweite Bereich von einer Vielzahl voneinander getrennten Teilbereichen (431 ) gebildet ist und der erste Bereich (39) diese Teilbereiche des Hintergrundbereichs umschließt.
18. Mehrschichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadu rch gekennzeich net,
dass der erste Bereich oder mindestens einer der ersten Bereiche eine musterförmige Formgebung besitzt und insbesondere eine Formgebung besitzt, welche eine lediglich mithilfe eines Hilfsmittels sichtbar machbare Information enthält, insbesondere in Form eines Nanotextes oder eine Moire-Musters ausgeformt ist.
19. Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadu rch gekennzeich net,
dass der erste Bereich (35, 36) oder mindestens einer der ersten Bereiche ein oder mehrere erste Zonen (351 , 361 ) umfasst, in welchen sich ein oder mehrere der Parameter der ersten Reliefstruktur (61 ) ausgewählt aus der Gruppe: Periode P, Azimutwinkel, Relieftiefe t, Grundfläche und Profilform, von den entsprechenden Parametern der ersten Reliefstruktur (61 ) in ein oder mehreren zweiten Zonen (352, 362) und/oder ein oder mehreren weiteren Zonen (353, 354) des ersten Bereichs unterscheiden.
20. Mehrschichtkörper nach Anspruch 19,
dadu rch geken nzeich net, dass die ein oder mehreren ersten und zweiten Zonen zur Ausbildung eines Motivs ausgeformt sind, wobei die ersten Zonen einen Vordergrundbereich des Motivs ausbilden, und die zweiten Zonen einen Hintergrundbereich des Motivs ausbilden oder dass die ein oder mehreren ersten Zonen zur Ausbildung eines ersten Motivs und die ein oder mehreren zweiten Zonen zur Ausbildung eines zweiten Motivs ausgeformt sind.
Mehrschichtkörper nach Anspruch 19,
dadu rch gekennzeich net,
dass die ersten, zweiten und/oder weiteren Zonen jeweils mindestens eine laterale Abmessung von weniger als 300 μιτι aufweisen, insbesondere weniger als 150 μιτι aufweisen, bevorzugt weniger als 80 μιτι aufweisen, und dass die ersten, zweiten und/oder dritten Zonen ineinandergeraster sind. 22. Mehrschichtkörper nach Anspruch 19,
dadu rch gekennzeich net,
dass die ersten Zonen zur Darstellung eines ersten Motivs und die zweiten Zonen zur Darstellung eines zweiten Motivs angeordnet sind oder dass die ersten und die zweiten Zonen zur Generierung einer mehrfarbigen Darstellung oder zur Generierung von Mischfarben mittels additiver Farbmischung angeordnet sind.
Mehrschichtkörper (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadu rch gekennzeich net,
dass in dem ersten Bereich (38) oder in mindestens einem der ersten Bereiche die Grundfläche (616) der ersten Reliefstruktur (61 ) von einer Grobstruktur, insbesondere einer Mattstruktur oder Mattstruktur gebildet ist.
24. Mehrschichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu rch gekennzeich net,
dass in dem ersten Bereich oder in mindestens einem der ersten Bereiche die Periode P der ersten Reliefstruktur bereichsweise variiert ist, insbesondere um bis 10%, vorzugsweise um bis zu 5% variiert ist.
25. Mehrschichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadu rch gekennzeich net,
dass in dem ersten Bereich oder in mindestens einem der ersten Bereiche der Azimutwinkel der ersten Reliefstruktur bereichsweise variiert ist.
26. Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadu rch gekennzeich net,
dass der erste Bereich oder mindestens einer der ersten Bereiche eine Vielzahl von Teilbereichen (30) aufweist, dass jeder der Teilbereiche (30) eine kleinste Abmessung von mehr als 3 μιτι und eine größte Abmessung von weniger als 300 μιτι aufweist, dass ein oder mehrere der Parameter ausgewählt aus der Gruppe: Form des Teilbereichs, Flächengröße des Teilbereichs, Position des Flächenschwerpunkts des Teilbereichs, Neigungswinkel der Grundfläche der ersten Reliefstruktur gegen eine Grundebene, Drehwinkel der Grundfläche der ersten Reliefstruktur um eine auf der Grundebene senkrecht stehenden Achse, Azimutwinkel der ersten Reliefstruktur, Periode P der Reliefstruktur, für jeden der Teilbereiche (30) pseudo-zufällig innerhalb eines jeweils für den ersten Bereich vordefinierten Variationsbereich variiert ist.
27. Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadu rch gekennzeich net,
dass der erste Bereich (27) oder mindestens einer der ersten Bereiche eine Vielzahl von Teilbereichen (371 ) aufweist, und dass die Parameter der ersten Reliefstruktur (61 ) in jeden der Teilbereiche gemäß einer pseudo-zufällig für den jeweiligen Teilbereich (371 ) aus einem Satz von vordefinierten
Reliefstruktur ausgewählten Reliefstruktur gewählt ist.
28. Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu rch gekennzeich net,
dass der Mehrschichtkörper in dem ersten Bereich (31 ) oder in mindestens einem der ersten Bereiche Farbstoffe und/oder Lumineszenzstoffe aufweist, welche weniger als 2 μιτι, insbesondere weniger als 1 μιτι, bevorzugt weniger als 500 nm, weiter bevorzugt weniger als 300 nm weit von der ersten
Oberfläche und/oder der zweiten Oberfläche der Metallschicht (21 ) entfernt angeordnet sind.
29. Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu rch gekennzeich net,
dass der Mehrschichtkörper mindestens eine an die erste Oberfläche der Metallschicht (21 ) angrenzende erste Schicht (22) und/oder eine an die zweite Oberfläche der Metallschicht (21 ) angrenzende zweite Schicht (23) aufweist, welche Farbstoffe und/oder Lumineszenzstoffe aufweist, wobei die erste und/oder zweite Schicht vorzugsweise die erste Oberfläche bzw. die zweite Oberfläche der Metallschicht bereichsweise oder vollflächig im ersten Bereich oder in mindestens einem der ersten Bereiche, in welchem die erste
Reliefstruktur in die erste bzw. zweite Oberfläche abgeformt ist, bedeckt.
30. Mehrschichtkörper nach Anspruch 29,
dadu rch gekennzeich net,
dass die erste Schicht und/oder die zweite Schicht lediglich im ersten Bereich auf die erste Oberfläche bzw. zweite Oberfläche der Metallschicht aufgebracht ist oder die erste Schicht und/oder die zweite Schicht lediglich in Bereichen der ersten Oberfläche bzw. zweiten Oberfläche auf die erste bzw. zweite
Oberfläche der Metallschicht aufgebracht ist, in denen die erste Reliefstruktur in die erste Oberfläche bzw. zweite Oberfläche abgeformt ist.
Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der Ansprüche 29 und 30,
dadu rch gekennzeich net,
dass die erste Schicht (22) und/oder die zweite Schicht (23) eine Schichtdicke zwischen 20 nm und 2 μιτι, insbesondere zwischen 50 nm und 1 μιτι und bevorzugt zwischen 100 nm und 500 nm aufweist.
Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 29 und 31 ,
dadu rch gekennzeich net,
dass die Konzentration der Farbstoffe bzw. der Lumineszenzstoffe in dem von der ersten bzw. zweiten Oberfläche der Metallschicht weniger als 1 μιτι, insbesondere weniger als 500 nm, bevorzugt weniger als 300 nm entfernten Bereich der ersten und/oder zweiten Schicht höher als in dem übrigen Bereich der ersten bzw. zweiten Schicht ist.
Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 29 bis 32,
dadu rch gekennzeich net,
dass die erste Schicht und/oder die zweite Schicht eine Lackschicht ist, insbesondere eine Replizierlackschicht, eine zwischen einer
Replizierlackschicht und der Metallschicht angeordnete Schicht oder eine Schutzlackschicht ist.
34. Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 28 bis 33,
dadu rch gekennzeich net,
dass der Farbstoff und/oder Lumineszenzstoff ein löslicher Farbstoff bzw. Lumineszenzstoff ist, der insbesondere in dem Bindemittel der ersten Schicht bzw. der zweiten Schicht gelöst ist.
35. Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 29 bis 34,
dadu rch gekennzeich net,
dass die erste Schicht (21 ) und/oder die zweite Schicht (23) eine Transmission von mindestens 70%, bevorzugt von mindestens 90% im für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich aufweist.
36. Mehrschichtkörper (1 , 2, 3) nach einem der Ansprüche 29 bis 35,
dadu rch gekennzeich net,
dass die Konzentration des Farbstoffs und/oder Lumineszenzstoffe in der ersten Schicht (22) und/oder in der zweiten Schicht (23) so gewählt ist, dass dessen optische Wirkung in einem zweiten Bereich (41 ), in welchem das Oberflächenrelief von einer Spiegelfläche, einer diffraktiven Struktur, einer Makrostruktur oder einer Mattstruktur gebildet ist, für den menschlichen Betrachter bei einem Betrachtungsabstand von mehr als 30 cm und bei einer Beleuchtung mit einer Beleuchtungsstärke von weniger als 10000 LUX nicht sichtbar ist.
37. Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 29 bis 36,
dadu rch gekennzeich net,
dass die Gewichtsprozentanteile des Farbstoffs und/oder des
Lumineszenzstoffs an der Trockenmasse der ersten und/oder zweiten Schicht zwischen 0,1 % und 20%, insbesondere zwischen 0,5% und 10% beträgt.
38. Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 29 bis 37,
dadu rch gekennzeich net,
dass die Farbe des Farbstoffs und/oder des Lumineszenzstoffs der ersten und/oder zweiten Schicht so gewählt ist, dass dessen Farbe bzw. dessen Farbe bei Anregung der von der ersten Reliefstruktur für einen bestimmten
Einfallswinkel des einfallenden Lichts in direkter Reflexion bzw. Transmission generierten Farbe entspricht oder sich von diesen Farben unterscheidet.
39. Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 29 bis 38,
dadu rch gekennzeich net,
dass zwei oder mehr erste Schichten und/oder zwei oder mehr zweite
Schichten vorgesehen sind, deren Farbstoffe bzw. Lumineszenzstoffe so gewählt sind, dass sich die Farbe der Farbstoffe bzw. Lumineszenzstoffe der ersten Schicht und/oder der zweiten Schicht wechselseitig unterscheiden, und dass insbesondere der erste Bereich oder mindestens einer der ersten
Bereiche einen ersten Teilbereich aufweist, der mit einer der ersten und/oder zweiten Schicht belegt ist und einen zweiten Teilbereich aufweist, der mit einer anderen der ersten und/oder zweiten Schichten belegt ist.
40. Mehrschichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadu rch gekennzeich net,
dass der Mehrschichtkörper eine Transferfolie, eine Laminierfolie oder ein Sicherheitsfaden ist.
41 . Mehrschichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadu rch gekennzeich net, dass der Mehrschichtkörper ein Sicherheitselement eines
Sicherheitsdokuments, insbesondere einer Banknote oder eines ID-Dokuments ist. 42. Mehrschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 39,
d ad u rch g eken nze ich net,
dass der Mehrschichtkörper ein Sicherheitsdokument ist, insbesondere eine Banknote, eine Karte oder ein ID-Dokument ist. 43. Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements (1 , 2, 3) umfassend:
Fertigen eines Mehrschichtkörpers umfassend eine Metallschicht (21 ) mit einem in eine erste Oberfläche und/oder einer der ersten Oberfläche
gegenüberliegenden zweiten Oberfläche abgeformten optisch aktiven
Oberflächenrelief, wobei in mindestens einem ersten Bereich (31 bis 39) des
Mehrschichtkörpers das Oberflächenrelief von einer ersten Reliefstruktur (61 ) gebildet ist, die in zumindest einer durch einen zugeordneten Azimutwinkel bestimmten Richtung eine Abfolge von Erhebungen (612) und Vertiefungen (614) aufweist, deren Erhebungen mit einer Periode P aufeinander abfolgen, welche kleiner als eine Wellenlänge des sichtbaren Lichtes ist, wobei die
Minima (615) der Vertiefungen (614) eine Grundfläche (616) definieren und die erste Reliefstruktur (61 ) eine Relieftiefe t aufweist, welche durch die
Beabstandung der Maxima (613) der Erhebungen (612) der Reliefstruktur von der Grundfläche (616) in einer senkrecht auf der Grundfläche stehenden Richtung bestimmt ist, und wobei die Profilform und/oder die Relieftiefe t der ersten Reliefstruktur (61 ) so gewählt wird, dass die farbige Erscheinung des auf den ersten Bereich (31 bis 39) unter zumindest einem ersten Einfallswinkel einfallenden und von der Metallschicht (21 ) im ersten Bereich direkt reflektierten bzw. durch die Metallschicht direkt transmittierten Lichts (52, 53) verändert wird, insbesondere durch Plasmon-Resonanz der Metallschicht mit dem einfallenden Licht verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 43,
dadu rch geken nzeichnet,
dass der Mehrschichtkörper als Transferfolie ausgebildet wird, und dass mittels eines musterförmig ausgebildeten Prägestempels (9) ein entsprechend musterförmig ausgeformter Teilbereich des Mehrschichtkörpers auf eine
Substrat (10) abgeprägt wird.
Verfahren nach Anspruch 44,
dadu rch gekennzeich net,
dass die Oberfläche des Substrats, auf das der Mehrschichtkörper abgeprägt wird eine Oberflächenstruktur aufweist, insbesondere eine Grobstruktur oder eine Mattstruktur aufweist, und dass der Prägedruck so gewählt wird, dass die Grundfläche der ersten Reliefstruktur gemäß der Grobstruktur oder der
Mattstruktur beim Abprägen verformt wird. 46. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 45,
dad u rch gekennzeichnet,
dass auf den Mehrschichtkörper ein Blindprägewerkzeug mit einer in der
Prägefläche abgeformten Grobstruktur aufgepresst wird, und dass der
Prägedruck so gewählt wird, dass die Grundfläche der ersten Reliefstruktur gemäß der Grobstruktur des Blindprägewerkzeugs verformt wird.
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