Si c herhe its e l e me nt

Die Erfindung betrifft ein optisch variables Element, insbesondere ein Sicherheitselement, das z.B. für einen Datenträger verwendet werden kann.

Datenträger, wie Wert- und Ausweisdokumente, oder Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit einem optisch variab- len Element versehen, das eine Überprüfung der Echtheit des Datenträgers gestattet und das zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dient. Dazu weist das optisch variable Element einen optischen Effekt auf, der beispielsweise bei Änderung der Betrachtungsrichtung variiert und nicht mit herkömmlichen Kopiergeräten kopiert werden kann.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein optisch variables Element, insbesondere ein Sicherheitselement, anzugeben, das eine hohe Fälschungssicherheit mit guter Erkennbarkeit und leichter Verifizier- barkeit verwendet.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein optisch variables Element, insbesondere Sicherheitselement, mit einer transparenten Trägerschicht, einer zumindest teiltransparenten Reflexionsschicht, die auf der Trägerschicht gebildet ist, und einer transparenten Einbettungsschicht, die auf der Reflexionsschicht gebildet ist, wobei die Reflexionsschicht in einem Motivbereich derart strukturiert ist, dass sie eine Vielzahl von teiltransparenten Mikrospiegeln bildet, die aufgrund von gerichteter Reflexion von einfallendem Licht bei Aufsicht auf den Motivbereich ein wahrnehmbares Motiv darbieten, und wobei sich die Brechungsindizes der Träger- und der Einbettungsschicht im sichtbaren Spektrum um nicht mehr als 0,2 unterscheiden, damit das in Aufsicht wahrnehmbare Motiv in Durchsicht des Motivbereiches nicht zu erkennen ist. Damit wird für einen Betrachter der überraschende Effekt bereitgestellt, dass er zwar in Aufsicht ein Motiv erkennt, in Durchsicht jedoch dieses Motiv für ihn verschwindet. Diesen optischen Effekt kann man als durchsichtiges„ An- tiwasserzeichen" bezeichnen.

Bei dem erfindungsgemäßen Element können sich die Brechungsindizes der Träger- und der Einbettungsschicht im sichtbaren Spektrum um nicht mehr als 0,1 und insbesondere um nicht mehr als 0,05 unterscheiden. In diesem Fall kann das Verschwinden des Motivs in Durchsicht gut sichergestellt werden.

Unter dem Verschwinden des Motivs in Durchsicht wird hier insbesondere verstanden, dass z.B. auch ein in einem gewissen Abstand hinter dem op- tisch variablen Element befindliches Bild durch den Motivbereich weitgehend unverzerrt sichtbar ist und dabei das in Aufsicht wahrnehmbare Motiv quasi nicht mehr erkennbar ist. Die Brechungseffekte der teiltransparenten Mikrospiegel in Durchsicht führen somit erfindungsgemäß zu keiner Erkennbarkeit des Motivs. Dies wird durch die sehr ähnlichen Brechungsindi- zes der Träger- und der Einbettungsschicht erreicht, wodurch das transmit- tierte Licht zwar einen geringen lateralen Versatz durch Brechung an den teiltransparenten Mikrospiegeln erfährt, aber die Ausbreitungsrichtung des Lichts nicht oder nicht merklich geändert wird. Der Motivbereich wirkt in Durchsicht quasi wie eine planparallele Platte.

Bei dem optisch variablen Element kann die der Reflexionsschicht abgewandte Oberseite der Einbettungsschicht nicht dem Relief der Mikrospiegel folgen. Besonders bevorzugt ist die Oberseite plan ausgebildet. Dies führt zu einem Schutz gegen unerwünschte Abformungen und somit gegen uner- wünschtes Kopieren des optisch variablen Elementes. Ebenso kann die der Reflexionsschicht abgewandte Unterseite der Trägerschicht nicht dem Relief der Mikrospiegel folgen. Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen optisch variablen Element die Re- flexionsschicht eine dielektrische Schicht sein, deren Brechungsindex sich in zumindest einem Teil des sichtbaren Spektrums jeweils um mehr als 0,2 vom Brechungsindex der Trägerschicht und vom Brechungsindex der Einbettungsschicht unterscheidet. Bevorzugt kann der Unterschied > 0,3 und be- sonders bevorzugt > 0,5 sein.

Die Vielzahl der teiltransparenten Mikrospiegel kann so ausgebildet sein, dass aufgrund von gerichteter Reflexion von einfallendem Licht bei Aufsicht auf den Motivbereich aus unterschiedlichen Blickrichtungen mindestens zwei verschiedene Motive dargeboten werden.

Ferner können bei dem erfrndungsgemäßen optisch variablen Element die minimalen lateralen Abmessungen der Mikrospiegel > 1 μπι sein. Bevorzugt liegen sie im Bereich von 3 bis 300 μπι, insbesondere im Bereich von 4 bis 50 μπι und besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 20 μιιι.

Die Mikrospiegel können ein zumindest lokal periodisches Sägezahngitter oder ein Facettenraster bilden. Ferner ist es möglich, dass die Reflexionsschicht nur bereichsweise und/ oder mit bereichsweise unterschiedlichem Schichtaufbau vorliegt.

Ferner kann die Reflexion an der Reflexionsschicht bereichsweise durch ein Antireflexrelief, insbesondere ein Sub- Wellenlängengitter oder Mottenau- genstrukturen, zumindest verringert, bevorzugt nahezu vollständig unterdrückt werden.

Ferner ist es möglich, dass die Reflexionsschicht eine bereichsweise unterschiedliche Schichtdicke aufweist.

Die Reflexionsschicht kann durch eine oder mehrere hochbrechende

Schicht(en) gebildet sein, die zumindest in einem Teil des sichtbaren Spektrums einen Brechungsindex von > 1,7, bevorzugt von > 1,8 und besonders bevorzugt von > 2 aufweist.

Bei dem erfindungsgemäßen optisch variablen Element kann die Dicke der Reflexionsschicht so gewählt sein, dass aufgrund von Interferenz des an den Grenzflächen der Reflexionsschicht reflektierten Lichtes das in Aufsicht wahrnehmbare Motiv farbig dargeboten ist.

Insbesondere kann die Schichtdicke z der Reflexionsschicht für eine hohe Reflektivität bei einer gewünschten Wellenlänge λ im sichtbaren Spektralbereich so gewählt sein, dass die folgende Gleichung z = erfüllt ist,

2n _R

wobei m ein ganzzahliger Wert von 1 bis 4 und nR der Brechungsindex der Reflexionsschicht ist. Bevorzugt ist die Schichtdicke z der Reflexionsschicht so gewählt, dass die Gleichung für z für m = 2 erfüllt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen optisch variablen Element kann/ können die Reflexionsschicht(en) in Reflexion eine Buntheit C^* = a * ² +b * ² von mehr als 40, bevorzugt mehr als 50 und besonders bevorzugt mehr als 60 aufweisen. Zur Bewertung der Farben bzw. Buntheit wird dazu das CIE L*a*b* Farbsystem benutzt und von einer Beleuchtung mit einer D65 Normlichtquelle ausgegangen.

Ferner kann die mindestens eine der Reflexionsschichten eine Schichtdicke entsprechend der optischen Weglänge ZUR (wobei z die Schichtdicke der Reflexionsschicht und riR der Brechungsindex der Reflexionsschicht ist) zwischen 285 nm und 1755 nm, bevorzugt zwischen 475 nm und 1365 nm und besonders bevorzugt zwischen etwa 500 nm und 1100 nm aufweisen. Wenn die Reflexionsschicht durch drei Schichten gebildet ist, ist es bevorzugt, dass die beiden äußeren Schichten jeweils eine solche optische Weglänge aufweisen.

Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen optischen Element die Dicke der Reflexionsschicht so gewählt sein, dass aufgrund von Interferenzen des an den Grenzflächen der Reflexionsschicht reflektierten Lichtes das in Aufsicht wahrnehmbare Motiv weiß dargeboten wird. Insbesondere kann die Dicke der Reflexionsschicht so gewählt sein, dass die entsprechende optische Weglänge zwischen 115 und 135 nm liegt. Bevorzugt beträgt die optische Weglänge 125 nm.

Bei dem optisch variablen Element kann die Reflexionsschicht einen Drei- schichtaufbau mit zwei Außenschichten und einer dazwischen angeordneten Abstandschicht aufweisen, wobei die Brechungsindizes der Außenschichten gleich sind. Insbesondere können die Brechungsindizes der Außenschichten größer sein als der Brechungsindex der Abstandsschicht.

Das optisch variable Element kann insbesondere als Sicherheitsfaden, Aufreißfaden, Sicherheitsband, Sicherheitsstreifen, Patch oder als Etikett zum Aufbringen auf einen Datenträger, wie z.B. ein Sicherheitspapier, Wertdo- kumente oder der gleichen, ausgebildet sein. Insbesondere kann das optisch variable Element transparente oder zumindest transluzente Bereiche oder Ausnehmungen überspannen. Unter dem Begriff Sicherheitspapier wird hier insbesondere die noch nicht umlauffähige Vorstufe zu einem Wertdokument verstanden, die neben dem erfindungsgemäßen optisch variablen Element beispielsweise auch weitere Echtheitsmerkmale, wie z.B. im Volumen vorgesehene Lumineszenzstoffe, aufweisen kann. Unter Wertdokumenten werden hier einerseits aus Sicher- heitspapieren hergestellte Dokumente verstanden. Andererseits können Wertdokumente auch sonstige Dokumente oder Gegenstände sein, die mit dem erfindungsgemäßen optisch variablen Element versehen werden können, damit die Wertdokumente nicht kopierbare Echtheitsmerkmale aufweisen, wodurch eine Echtheitsprüfung möglich ist und zugleich ein uner- wünschtes Kopieren verhindert wird.

Es wird ferner bereitgestellt ein Datenträger mit einem erfindungsgemäßen optisch variablen Element (einschließlich seiner Weiterbildung). Bei dem Datenträger kann es sich z.B. um ein Wert-, Ausweisdokument, Sicher heitspa- pier oder einen anderen Wertgegenstand handeln.

Es wird ferner bereitgestellt ein optisch variables Element gemäß einer zweiten Variante, insbesondere Sicherheitselement, mit einer Trägerschicht, einer Reflexionsschicht, die auf der Trägerschicht gebildet ist, wobei die Reflexi- onsschicht in einem Motivbereich aufgrund ihrer Strukturierung eine Vielzahl von Mikrospiegeln aufweist, die aufgrund von gerichteter Reflexion von einfallendem Licht bei Aufsicht auf den Motivbereich ein wahrnehmbares Motiv darbieten, und wobei die Dicke der Reflexionsschicht so gewählt ist, dass aufgrund von Interferenz des an den Grenzflächen der Reflexions- schicht reflektierten Lichtes das in Aufsicht wahrnehmbare Motiv farbig bzw. bunt, insbesondere einfarbig, dargeboten ist.

Mit einem solchen optisch variablen Element gemäß der zweiten Variante kann eine ausgezeichnete farbige Darstellung realisiert werden.

Bei dem optisch variablen Element gemäß der zweiten Variante kann die Schichtdicke z der Reflexionsschicht für eine gewünschte Wellenlänge λ so gewählt sein, dass die folgende Gleichung z = ( ^{m +} ^^) _er füllt ist, wobei m

2n _R

ein ganzzahliger Wert von 1 bis 4 und HR der Brechungsindex der Reflexionsschicht ist. Insbesondere kann die obige Gleichung für z für m = 2 erfüllt sein.

Das optisch variable Element gemäß der zweiten Variante kann in gleicher Weise weitergebildet werden wie das oben beschriebene optisch variable Element, bei dem der Motivbereich auch eine Durchsicht ermöglicht. Auch das optisch variable Element gemäß der zweiten Variante kann eine Durchsicht ermöglichen, es kann jedoch auch so ausgebildet sein, dass keine unverzerrte Durchsicht oder überhaupt keine Durchsicht möglich ist. Insbesondere kann das optisch variable Element gemäß der zweiten Variante eine transparente Einbettungsschicht aufweisen, die auf der Reflexionsschicht gebildet ist.

Ferner kann die Reflexionsschicht als einzelne Reflexionsschicht ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Reflexionsschicht mehrschichtig ist. Die Reflexionsschicht(en) kann in Reflexion eine Buntheit C _ab * = a * ² +b * ² von mehr als 40, bevorzugt mehr als 50 und besonders bevorzugt von mehr als 60 aufweisen. Ferner kann mindestens eine der Reflexionsschichten eine Schichtdicke entsprechend einer optischen Weglänge ZUR (Z = Schichtdicke, HR = Brechungsindex der Reflexionsschicht) zwischen 285 nm und 1755 nm, bevorzugt zwischen 475 nm und 1365 nm und besonders bevorzugt zwischen etwa 500 nm und 1100 nm aufweisen. Wenn die Reflexionsschicht durch drei Schichten gebildet ist, werden die beiden äußeren bevorzugt eine solche Schichtdicke entsprechend der angegebenen optischen Weglänge aufweisen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielshalber anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Zur besseren Anschaulichkeit wird in den Figuren auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Darstellung verzichtet. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen optisch variablen Element 1;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht des optisch variablen Elements 1 zur Erläuterung des in Aufsicht dargebotenen Motivs; Fig. 3 eine Schnittansicht des optisch variablen Elementes gemäß Fig. 2 zur Erläuterung des Verschwindens des Motivs in Durchsicht; eine Schnittansicht eines ähnlichen optisch variablen Elementes zur Erläuterung des Verschwindens des Motivs in Durchsicht bei dem er findungsgemäßen optisch variablen Element 1;

Fig. 5 die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrades R des optisch variablen Elements gemäß Fig. 2 und 3 für verschiedene Schichtdicken z der Reflexionsschicht 6;

Fig. 6 ein Diagramm zur Buntheit C* des optisch variablen Elementes gemäß Fig. 2 in Abhängigkeit der Schichtdicke z der Reflexionsschicht 6 in Reflexion;

Fig. 7 ein Diagramm des Transmissionsgrades T in Abhängigkeit der Wellenlänge für ein optisch variables Element gemäß Fig. 2 für verschiedene Schichtdicken z der Reflexionsschicht 6;

Fig. 8 ein Diagramm zur Darstellung der Buntheit C* des optisch variablen Elementes von Fig. 2 in Abhängigkeit der Schichtdicke z der Reflexionsschicht 6 in Transmission;

Fig. 9 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optisch variablen Elementes 1;

Fig. 10 ein Diagramm der Buntheit C* der Reflexionsschicht 19 des optisch variablen Elementes gemäß Fig. 9 in Abhängigkeit der Schichtdicke z in Reflexion; Fig. 11 ein Diagramm des Reflexionsgrades R des optisch variablen Elements 1 gemäß Fig. 9 in Abhängigkeit der Wellenlänge für verschiedene Schichtdicken z;

Fig. 12 ein Diagramm für die Werte a* und b* des CIE L*a*b* Farbsystems für verschiedene Schichtdicken der Reflexionsschicht 6 gemäß der Ausführungsform von Fig. 2; Fig. 13 ein Diagramm für die Werte a* und b* des CIE L*a*b* Farbsystems für verschiedene Schichtdicken der Reflexionsschicht 16, 18 gemäß der Ausführungsform von Fig. 9;

Fig. 14 ein Diagramm der Helligkeit L* und der Buntheit C* bei Reflexion in Abhängigkeit der Schichtdicke z der Reflexionsschicht 6 für das optisch variable Element gemäß Fig. 2, und

Fig. 15 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optisch variablen Elementes 1.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße optisch variable Element 1 in einem Fenster 2 einer Banknote 3 angeordnet und kann daher in Aufsicht sowie in Durchsicht betrachtet werden. Das optisch variable Element 1 dient als Sicherheitselement, um die Echtheit der Banknote 3 überprüfen zu können und kann daher auch als Sicherheitsmerkmal bezeichnet werden. Wie in der schematischen Darstellung in Fig. 1 gezeigt ist, ist in Aufsicht ein Motiv, hier beispielsweise ein Stern 4, für einen Betrachter wahrnehmbar. In Durchsicht ist dieser Stern 4 jedoch für den Betrachter nicht sichtbar. Um diesen Effekt bereitstellen zu können, weist das optisch variable Element 1, wie am besten aus der schematischen Schnittdarstellung in Fig. 2 ersichtlich ist, eine transparente Trägerschicht 5, eine teiltransparente Reflexionsschicht 6 sowie eine transparente Einbettungsschicht 7 auf, die in dieser Reihenfolge aufeinander angeordnet sind. Die teiltransparente Reflexionsschicht 6 liegt somit zwischen der transparenten Trägerschicht 5 und der transparenten Einbettungsschicht 7.

Die transparente Trägerschicht 5 ist bei der hier beschriebenen Ausführungsform ein transparenter Prägelack (z.B. ein thermoplastischer oder strah- lungshärtender Lack), in dem die Struktur einer Vielzahl von Mikrospiegeln 8 geprägt ist, wobei diese Strukturierung mit der teiltransparenten Reflexi- onsschicht 6 beschichtet ist, um die gewünschten Mikrospiegel 8 zu bilden. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist eine einzige Reflexionsschicht 6 gebildet. Es ist jedoch auch möglich, mehrere transparente Reflexi- onsschichten übereinander zu bilden.

Bei der Reflexionsschicht 7 (bzw. den Reflexionsschichten) handelt es sich bevorzugt um eine dielektrische Schicht (bzw. dielektrische Schichten). Diese Schichten können mit einem Dünnfilmverfahren, wie z.B. Elektronenstrahl- verdampfen oder Sputtern, auf die strukturierte Trägerschicht 5 aufgebracht werden.

Um unerwünschte Beugungseffekte zu minimieren, sind hier die minimalen lateralen Abmessungen der Mikrospiegel 8 größer und bevorzugt deutlich größer als die maximale Wellenlänge des sichtbaren Lichtes. Unter sichtbarem Licht wird hier insbesondere elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von 380 bis 780 nm verstanden. Bevorzugt betragen daher die minimalen lateralen Abmessungen der Mikrospiegel 8 mindestens 3 μιη, be- vorzugt mindestens 5 μιη und besonders bevorzugt mindestens 10 μπα. Die maximalen Prägehöhen der Strukturierung in der transparenten Trägerschicht 5 können weniger als 20 μιη, bevorzugt weniger als 10 μπα und besonders bevorzugt weniger als 4 μπι betragen. Dadurch ist es leicht möglich, die Mikrospiegel 8 in einem möglichst dünnen Schichtverbund einzubetten.

Die Mikrospiegel 8 können in einem regelmäßigen Raster oder auch unregelmäßig angeordnet sein. Ferner ist es möglich, dass die Mikrospiegel 8 auch ein zumindest lokal periodisches Sägezahngitter bilden. Die Strukturierung der Trägerschicht 5 und somit die Anordnung der Mikrospiegel 8 ist in einem flächigen Motivbereich des optisch variablen Elementes 1 so gewählt, dass in Aufsicht auf den Motivbereich (bei einer Blickrichtung Bl und einer einfallenden Lichtrichtung LI gemäß Fig. 2) für einen Betrachter ein Motiv (hier der Stern 4) wahrnehmbar ist, wie durch die Pfeile Rl und R2 für das reflektierte Licht angedeutet ist.

Da die transparente Trägerschicht 5 und die transparente Einbettungsschicht 7 in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel den gleichen Brechungsindex aufweisen, heben sich die Richtungsänderungen durch Brechung des einfallenden Lichtes an der Grenzfläche zwischen der Oberseite der Reflexi- onsschicht 6 und der Trägerschicht 5 einerseits und an der Grenzfläche zwischen der Unterseite der Reflexionsschicht 6 und der transparenten Einbettungsschicht 7 andererseits auf, so dass bei Transmission das Licht LI nur horizontal versetzt wird (Richtung des Doppelpfeiles PI). Der transmittierte Lichtstrahl behält aber seine Ausbreitungsrichtung bei. Da der horizontale Versatz äußerst gering ist und die Ausbreitungsrichtung beibehalten wird, sind die Mikrospiegel 8 in Durchsicht praktisch nicht mehr erkennbar. Das erfindungsgemäße Sicherheitselement 1 wirkt in Durchsicht wie ein transpa- rentes (eventuell leicht milchiges Fenster), so dass ein Betrachter durch dieses Fenster zwar z.B. einen strukturierten Hintergrund erkennen kann, aber nicht mehr den Stern 4 sieht.

In Fig. 4 ist zur weiteren Erläuterung dieses Durchsichteffektes ein Beispiel eines optisch variablen Elementes 1' gezeigt, bei dem die Brechungsindizes von Träger- und Einbettungsschicht 5', 7' deutlich unterschiedlich sind. In diesem Fall bewirken die Brechungen an den Grenzflächen zwischen der Reflexionsschicht 6' und der Trägerschicht 5' einerseits und der Einbetrungs- schicht T andererseits, dass nach der Transmission das Licht eine andere Ausbreitungsrichtung aufweist. Wenn man durch ein solches Sicherheitselement V einen strukturierten Hintergrund betrachtet, führen die Brechungseffekte und die dadurch bedingten Richtungsänderungen zu sichtbaren Verzerrungen, die letztendlich das Motiv des Sicherheitselementes (hier des Sternes 4) sichtbar machen würden.

Daher sind erfindungsgemäß die Trägerschicht 5 und die Einbettungsschicht 7 so gewählt, dass ihre Brechungsindizes im sichtbaren Spektrum gleich sind oder sich nicht um mehr als 0,2 unterscheiden, da bis zu dieser Differenz der Brechungsindizes der beschriebene Effekt des Fensters in Durchsicht noch sicher erreicht wird.

Das erfindungsgemäße optisch variable Element 1 weist somit quasi einen „Anti wasserzeicheneffekt" auf, da in Aufsicht ein Motiv (hier der Stern 4) sichtbar ist und in Durchsicht das Motiv nicht mehr sichtbar ist und somit verschwindet. Man kann diesen optischen Effekt des erfindungsgemäßen optisch variablen Elementes 1 auch als durchsichtiges„Anti Wasserzeichen" bezeichnen. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform ist die Schichtdicke der Reflexionsschicht 6 unter Berücksichtigung ihres Brechungsindex so gewählt, dass in Aufsicht der Stern 4 farbig erscheint. Dazu ist es bevorzugt, dass der Brechungsindex der teiltransparenten Reflexionsschicht 6 möglichst stark von dem Brechungsindex der Trägerschicht 5 abweicht. Die Abweichung kann beispielsweise mehr als 0,2, bevorzugt mehr als 0,4 und besonders bevorzugt mehr als 0,6 betragen. Da Prägelacke, die für die transparente Trägerschicht 5 verwendet werden können, in der Praxis oft einen Brechungsindex von 1,5 aufweisen, ist es leichter, eine teiltransparente Reflexionsschicht 6 mit einem deutlich höheren statt einem deutlich niedrigeren Brechungsindex aufzu- bringen. Daher ist bevorzugt, dass der Brechungsindex der Reflexionsschicht mindestens 1, 7, bevorzugt mindestens 1,9 und besonders bevorzugt größer als 2 ist.

Daher wird für die vorliegende Ausführungsform sowie auch für die nach- folgenden Ausführungsformen davon ausgegangen, dass der Brechungsindex nL der transparenten Trägerschicht 5 1,5 und der Brechungsindex nj? der teiltransparenten Reflexionsschicht 6 2,5 beträgt.

Die transparente Einbettungsschicht 7 dient neben ihrer Wirkung für den „Antiwasser Zeicheneffekt" auch zum Schutz vor mechanischer und/ oder chemischer Beanspruchung und insbesondere vor unbefugter Abformung. Daher ist die von der Reflexionsschicht 6 abgewandte Oberfläche der Einbettungsschicht 7 bevorzugt eben ausgebildet. Wie in der Darstellung von Fig. 2 gezeigt ist, wird einfallendes Licht LI sowohl an der Ober- als auch der Unterseite der Reflexionsschicht 6 reflektiert. Dadurch kommt es zu Interferenz der an der Ober- und Unterseite reflektierten Lichtstrahlen, so dass je nach Dicke der Reflexionsschicht 6 weißes oder buntes Licht in die durch die Orientierung der Mikrospiegel 8 vorgegebene Richtung reflektiert wird. Zur Vereinfachung wird im Folgenden von senkrechtem Lichteinfall ausgegangen, wobei die beschriebenen Effekte natürlich auch bei Lichteinfall aus anderen Richtungen auftreten. Konstruktive Interferenz und ein entsprechend hoher Reflexionsgrad des an den Grenzflächen der Reflexionsschicht 6 reflektierten Lichtes tritt dann auf, wenn die reflektierten Lichtstrahlen einen Gangunterschied von mX aufweisen, wobei λ die Wellenlänge des Lichtes bezeichnet und m eine ganze Zahl ist. Der Gangunterschied bei einer Dicke z der Reflexionsschicht 6 ergibt sich aus der doppelten optischen Weglänge durch die 'Reflexionsschicht 6 2HRZ sowie einem Phasensprung von λ/l, der hier an der oberen Grenzfläche auftritt (Übergang vom optisch dünneren in ein optisch dichteres Medium). Damit ergibt sich für die konstruktive Interferenz die folgende Bedingung:

Zur Suche einer für die Wellenlänge λ geeigneten Schichtdicke kann man die obige Bedingung nach z auflösen und erhält die folgende Gleichung 1:

Da z offensichtlich positiv sein muß, muß m > 0 gelten. Die Tatsache, dass die Reflexionsschicht 6 durch konstruktive Interferenz ein Reflexionsmaximum bei der Wellenlänge einer bestimmten Farbe hat, reicht zur Erzeugung einer Darstellung mit hoher Buntheit allein jedoch nicht aus. Dies soll im Folgenden anhand berechneter Reflexionsspektren und Farbwerten veranschaulicht werden. Zur Bewertung der Farben bzw. Buntheit wird dazu das CIE L*a*b* Farbsystem benutzt und von einer Beleuchtung mit einer D65 Normlichtquelle ausgegangen. Der Farbwert L* gibt dabei die Helligkeit wieder, während a* und b* den Farbort auf einer Rot-Grün- bzw.

Blau-Gelb- Achse angeben.

In der beschriebenen Ausführungsform ist die Reflexionsschicht 6 auf eine möglichst hohe Buntheit im Grünen optimiert. Dazu kann man in der obigen Formel für z die Schichtdicke z so wählen, dass sich konstruktive Interferenz beispielsweise bei einer Wellenlänge von 530 nm ergibt. Geht man von n 2,5 aus, so ergeben sich für m = 0,1, 2, 3, 4 Schichtdicken z von 53 nm, 159 nm, 265 nm, 371 nm und 477 nm.

In Fig. 5 ist das Reflexionsvermögen bzw. der Reflexionsgrad R entlang der vertikalen Achse in Abhängigkeit der Wellenlänge λ für den Bereich von 400 bis 700 nm (entlang der horizontalen Achse) für die Schichtdicken z von 53 nm (Kurve 10), 159 nm (Kurve 11) sowie 477 nm (Kurve 12) gezeigt. Aus diesen drei beispielhaft gezeigten Reflexionsspektren erkennt man, dass mit steigender Schichtdicke z der Reflexionsschicht 6 das Maximum bei einer Wellenlänge von 530 nm immer schärfer wird, wobei bei größeren Schichtdicken weitere Maxima in das sichtbare Spektrum (hier in das dargestellte Spektrum von 400 bis 700 nm) rücken. Ferner erkennt man, dass der Wert des Reflexionsgrades R bei der gewünschten Wellenlänge von 530 nm für alle dargestellten Schichtdicken z der gleiche ist. Zur Quantifizierung der Buntheit wurden aus diesen Reflexionsspektren L*a*b* Farbwerte bzw. die Buntheit C _ab * = Va * ² +b * ² (im Folgenden auch einfach als C* bezeichnet) bei D65 Normbeleuchtung berechnet.

Fig. 6 zeigt die so berechnete Buntheit C* bei Reflexion, wobei entlang der horizontalen Achse die Schichtdicke z in nm aufgetragen und entlang der vertikalen Achse die Buntheit C* aufgetragen ist. Aus der Darstellung von Fig. 6 kann entnommen werden, dass die Buntheit C* mit steigender

Schichtdicke z zunächst ansteigt und dann bei Schichtdicken entsprechend m > 2 wieder abfällt. Die bunteste Farbe erhält man hier also bei m = 2 bzw. einer Reflexionsschichtdicke z von 265 nm. Grund für den Anstieg bei kleinen Schichtdicken z ist die in Fig. 5 gezeigte zunehmende Schärfe des Reflexionsmaximums. Bei größeren Schichtdicken z rücken neben dem gewünsch- ten Maximum weitere Reflexionsmaxima in sichtbares Spektrum, die hier in Reflexion zusätzlich unerwünschte Blau- bzw. Rotanteile liefern und die Buntheit wieder reduzieren.

Besonders bunte Farben ergeben sich somit für m zwischen 1 und 4 insbesondere für m = 2 und m = 3. Aus Kostengründen ist dabei insbesondere die dünnere Schicht mit m = 2 interessant. Mit Blick auf das gesamte sichtbare Spektrum zwischen 380 nm und 780 nm sind hier also insbesondere solche Schichtdicken z interessant, für die die Gleichung 1 mit λ zwischen 380 nm und 780 nm sowie m zwischen 1 und 4 gilt. Bevorzugt liegt m zwischen 2 und 3. Dies entspricht einer optischen Weglänge ZUR zwischen 285 nm und 1755 nm, bevorzugt zwischen 475 nm und 1365 nm. Berücksichtigt man weiterhin, dass das menschliche Auge am Rand dieses Spektrums wenig empfindlich ist, kann man den bevorzugten Bereich der optischen Weglänge so- gar noch etwas enger fassen und etwa zwischen 500 nm und 1100 nm ansetzen.

Im Gegensatz zu den in Fig. 5 gezeigten Reflexionsspektren weisen die zu- gehörigen Transmissionsspektren, die in Fig. 7 dargestellt sind, nur wenig ausgeprägte Maxima und Minima auf. In Fig. 7 ist entlang der horizontalen Achse wiederum die Wellenlänge λ von 400 bis 700 nm aufgetragen und entlang der vertikalen Achse der Transmissionsgrad bzw. die Transmission T, wobei die Kurve 13 den Transmissionsgrad für eine Schichtdicke z von 53 nm, die Kurve 14 den Transmissionsgrad T für eine Schichtdicke z von 159 nm und die Kurve 15 den Transmissionsgrad T für eine Schichtdicke z von 477 nm zeigt. Folglich ist die Reflexionsschicht 6 in Durchsicht nahezu farblos und erscheint weitgehend wie eine einfache transparente Folie, was z.B. der Darstellung in Fig. 8 entnommen werden kann. In Fig. 8 ist in gleicher Weise wie in Fig. 6 die Buntheit C* dargestellt, wobei in Fig. 8 jedoch die Buntheit in Transmission und in Fig. 6 die Buntheit in Reflexion gezeigt ist.

Da die Reflexionsschicht 6 im Motivbereich bei dem beschriebenen optisch variablen Element 1 in Durchsicht wie eine einfache transparente Folie er- scheint, verschwindet für einen Betrachter nicht nur das zuvor in Reflexion gesehene Motiv (der Stern 4), sondern auch die Farbe der Folie unterscheidet sich von der des in Reflexion gesehenen Motivs, d.h. die Folie erscheint dann weitgehend farblos bzw. in einer anderen Farbe. Dies ist für einen Betrachter ein besonders auffälliger und einprägsamer Effekt, der sich sehr gut für Si- cherheitsmerkmale eignet.

Farbigkeit und Helligkeit des in Reflexion sichtbaren Motivs 4 lassen sich gegenüber der bisher beschriebenen Ausführungsform mit der einzelnen Reflexionsschicht weiter verbessern, wenn man statt nur einer einzelnen Reflexionsschicht 6 mehrere Reflexionsschichten benutzt.

Als besonders vorteilhaft haben sich hier Dreifachschichten mit zwei hoch- brechenden Schichten 16 und 18 und einer dazwischenliegenden Abstandsschicht 17 erwiesen. Eine schematische Schnittdarstellung einer solchen Drei- fachreflexionsschicht 19 ist in Fig. 9 dargestellt.

Die Abstandsschicht 17 kann dabei beispielsweise einen Brechungsindex aufweisen, der dem der Trägerschicht 5 und/ oder der Einbettungsschicht 7 entspricht bzw. dazu sehr ähnlich ist. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform weist die Abstandsschicht einen Brechungsindex von 1,5 auf. Die Dicke der Abstandsschicht 17 ist wieder so zu wählen, dass konstruktive Interferenz der an ihrer Ober- und an ihrer Unterseite reflektierten Beiträge auftritt. Beispielhaft wird hier eine Dicke von λ (4ηι) = 88 nm gewählt.

Wie Fig. 10 zu entnehmen ist, in der die Buntheit C* in Reflexion für die Ausführungsform des optisch variablen Elementes 1 von Fig. 9 gezeigt ist, ergibt sich damit eine im Vergleich zu einer einzelnen Reflexionsschicht 6 noch einmal deutlich höhere Buntheit bzw. Croma, die im Optimum bei über 95 liegt (im Vergleich zu lediglich knapp 55 bei einer Einzelreflexionsschicht 6).

In Fig. 10 ist in gleicher Weise wie in Fig. 6 die Buntheit C* entlang der vertikalen Achse und die Schichtdicke z von 0 bis 600 nm entlang der horizonta- len Achse aufgetragen, wobei z hier die Schichtdicke der hochbrechenden Schicht 16 sowie der hochbrechenden Schicht 18 ist, die bei der beschriebenen Ausführungsform gleiche Schichtdicken aufweisen. Natürlich können die Schichtdicken der beiden Schichten 16 und 18 auch unterschiedlich sein. Auch der maximale Reflexionsgrad R (hier wieder für 530 nm) für das optisch variable Element 1 gemäß Fig. 9 ist mit nun etwa 0,6, wie in Fig. 11 gezeigt ist, im Vergleich zu etwa 0,22 bei einer einzelnen Reflexionsschicht 6 (Fig. 5) noch einmal deutlich erhöht. In Fig. 11 ist der Reflexionsgrad R ent- lang der vertikalen Achse und die Schichtdicken z von 53 nm (Kurve 20), 265 nm (Kurve 21) und 477 nm (Kurve 22) der beiden hochbrechenden Schichten

16 und 18 für den Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm entlang der horizontalen Achse aufgetragen. Die Abstandsschicht 17 weist die Dicke von 88 nm auf.

Der Aufbau der Reflexionsschicht 19 als Dreifachschicht mit zwei hochbrechenden Schichten 16 und 18 und der dazwischenliegenden Abstandsschicht

17 ist somit äußerst vorteilhaft, da eine deutliche Qualitätssteigerung gegenüber einer einzelnen Reflexionsschicht 6 mit relativ geringem Mehraufwand bei der Herstellung erreicht werden kann.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen wurde jeweils eine Optimierung hinsichtlich der Reflexion im Grünen durchgeführt. Natürlich ist man darauf nicht beschränkt. Das erfindungsgemäße Konzept ist auch auf andere Farben Übertrag- bzw. anwendbar.

So sind in Fig. 12 für die Ausfuhrungsform gemäß Fig. 2 die Werte für a* entlang der horizontalen Achse und für b* entlang der vertikalen Achse für Schichtdicken z der Reflexionsschicht 6 zwischen 0 und 500 nm in 1 nm Schritten aufgetragen, wobei die eingezeichneten Pfeile die oben genannten Schichtdicken z von 53 nm, 159 nm, 265 nm, 371 nm und 477 nm für ein Re- flexionsmaximum bei 530 nm (im Grünen) anzeigen. In Fig. 13 ist eine entsprechende Darstellung wie in Fig. 12 für die Ausführungsform gemäß Fig. 9 gezeigt, wobei die Abstandsschicht 17 eine Schichtdicke von 88 nm aufweist. Wie man den Darstellungen von Fig. 12 und 13 entnehmen kann, können Farben aller Farbwinkel mit hoher Buntheit erzeugt werden. So stellten Punkte in Richtung der positiven a*- Achse Rottöne, Punkte in Richtung der negativen a*-Achse Grüntöne, Punkte in Richtung der positiven b*- Achse Gelbtöne und Punkte in Richtung der negativen b*- Achse Blautöne dar. Da- zwischen ergeben sich entsprechende Mischfarben. Zur Optimierung eines bestimmten Farbtons kann ferner die Dicke der Abstandsschicht 17 optimiert werden.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die in Aufsicht sichtbaren Far- ben auch vom Reflexionswinkel abhängen und einen Kippeffekt aufweisen können. Hochbrechende Reflexionsschichten zeigen dabei geringere Farb- kippung als niedrigbrechende Reflexionsschichten. Je nach Anwendung kann ein deutlicher Farbkippeffekt erwünscht oder unerwünscht sein. In Abhängigkeit davon kann beispielsweise die Brechzahl der Reflexionsschicht gewählt werden.

Ferner kann die Schichtdicke der Reflexionsschicht 6 statt im Hinblick auf eine besonders bunte auch im Hinblick auf eine möglichst weiße Darstellung optimiert werden. In Fig. 14 ist für die Ausführungsform des optisch variab- len Elementes 1 gemäß Fig. 2 entlang der vertikalen Achse die Helligkeit L* (Kurve 23) und die Buntheit C* (Kurve 24) bei Reflexion in Abhängigkeit der Schichtdicke z von 0 bis 500 nm entlang der horizontalen Richtung dargestellt. Besonders vorteilhaft ist eine Schichtdicke z um 50 nm. Hier liegt eine große Helligkeit bei sehr niedriger Buntheit vor, was in der Praxis sehr helle weiße Darstellungen bewirkt. Diese Schichtdicke entspricht etwa einer optischen Weglänge URZ von etwa 125 nm. Damit liegt nach obiger Formel mit m = 0 ein breites Maximum bei etwa 500 nm vor, d.h. in der Mitte des sichtbaren Spektrums. Allgemein lassen sich also mit Schichtdicken entsprechend einer optischen Weglänge URZ um 125 nm besonders helle weiße Darstellungen erreichen.

Durch die Verwendung von zwei Reflexionsschichten 16 und 18 mit etwa 50 nm Dicke und einem Brechungsindex von 2,5, die von einer Abstandsschicht 17 mit Brechungsindex 1,5 und einer Dicke von 88 nm getrennt sind, lässt sich auch bei einem Aufbau gemäß Fig. 9 (Reflexionsschicht 19 mit Dreischichtaufbau) die Helligkeit noch einmal deutlich steigern.

Die teiltransparente Reflexionsschicht 6 sowie die hochbrechenden Schichten 16 und 18 können insbesondere durch hochbrechende Dielektrika, wie z.B. ΊΊΟ2 oder ZnS verwirklicht sein. Für die Abstandsschicht 17 mit geringerem Brechungsindex kann beispielsweise Si0 ₂ oder MgF ₂ verwendet werden.

Für die optische Wirkung sind in erster Linie die Unterschiede im Bre- chungsindex und weniger die absoluten Werte von Bedeutung. Anstelle hochbrechender Reflexionsschichten 6, 16, 18 in einem niedrigbrechenden Lack 5, 7 können im Prinzip auch niedrigbrechende Reflexionsschichten in hochbrechenden Lacken benutzt werden. So sind im Stand der Technik insbesondere Lacke mit einem Brechungsindex von 1,8 bekannt, die beispiels- weise mit einer Reflexionsschicht aus MgF ₂ beschichtet werden könnten. Die Abstandsschicht könnte dann eine hochbrechende Schicht aus beispielsweise ZnS sein. Darüber hinaus können auch dielektrische Polymere als Reflexi- onsschicht(en) bzw. Abstandsschicht(en) eingesetzt werden. Ferner können die Mikrospiegel 8 bereichsweise mit imterschiedlichen Re- flexionsschichten beschichtet sein. Insbesondere können die Reflexionsschichten bereichs weise ausgespart sein und/ oder in unterschiedlicher Schichtdicke vorliegen. Dadurch lassen sich insbesondere auch mehrfarbige Ansichten und/ oder ein Wechsel zwischen Ansichten mit unterschiedlichen Farben realisieren. Eine Möglichkeit zur Realisierung bereichsweise unterschiedlicher Reflexionsschichten sind Waschverfahren, bei denen beispielsweise zunächst eine Waschfarbe auf die Prägelacke bzw. gegebenenfalls bereits vorhandene untere Reflexionsschichten gedruckt wird, dann die Refle- xionsschicht vollflächig aufgedampft wird und anschließend die Waschfarbe wieder heruntergewaschen wird, wobei die Beschichtung auf den vorher mit der Waschfarbe bedeckten Bereichen ebenfalls mit abgetragen wird.

Das erfindungsgemäße optisch variable Element 1 kann eine Vielzahl ver- schiedener optischer Effekte zeigen. Die optischen Effekte können beispielsweise eine 3D-Wölbung, ein 3D-Stereogramm, (Multi-)Kippbilder und/ oder kinematische Effekte enthalten.

In Fig. 15 ist eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform des optisch va- riablen Elementes 1 gezeigt, bei dem das Element 1 drei Bereiche A, B und C aufweist. In jedem dieser Bereiche befinden sich Mikrospiegel 8, die einfallendes Licht LI in jeweils vorgegebene Richtungen RA , RB und Rc reflektieren. Bei senkrecht einfallendem Licht LI leuchten die Bereiche A, B und C jeweils aus der zugehörigen Betrachtungsrichtung RA-RC in der durch die Reflexionsschicht 6 gegebenen Farbe hell auf. Dadurch ist es z.B. möglich, dass man aus den verschiedenen Betrachtungsrichtungen RA-RC unterschiedliche Motive walmümmt. Die Bereiche A-C können ineinander verschachtelt sein. Damit sich beliebige Motive so darstellen lassen, dass nicht aus bestimmten Richtungen in Aufsicht eine Negativdarstellung sichtbar wird, kann die Re- flexionsschicht 6 beispielsweise bereichsweise ausgelassen werden. Alternativ zur Aussparung der Reflexionsschicht 6 kann in Bereichen, die aus keiner der möglichen Betrachtungsrichtungen RA-RC in Aufsicht hell aufleuchten sollen, statt der Mikrospiegel 8 eine Antireflexstruktur (nicht gezeigt), insbesondere Sub- Wellenlängengitter oder Mottenaugenstrukturen, geprägt werden. Ein solches Verfahren ist besonders vorteilhaft, da keine zusätzlichen Arbeitsschritte zur Aussparung der Reflexionsschicht nötig sind und

Antireflexstrukturen mit hoher Auflösung register genau im gleichen Arbeitsgang neben Mikrospiegeln 8 geprägt werden können.

Das erfindungsgemäße optisch variable Element kann insbesondere in einem transparenten Bereich eines Wertdokumentes, insbesondere einer Banknote, eingesetzt werden. Alternativ kann es jedoch auch auf einem hellen oder dunklen Hintergrund plaziert werden. Vor einem dunklen Hintergrund erscheinen die Darstellungen in Aufsicht besonders hell und kontrastreich. Da sich jedoch ein dunkler Hintergrund nicht in jedes Banknotendesign integrieren lässt, kann das optisch variable Element 1 so ausgebildet werden, dass das Motiv in Aufsicht so hell wahrnehmbar ist, dass es auch vor einem weißen oder mit einem beliebigen Motiv bedruckten Hintergrund noch ausreichend auffällt.

Das erfindungsgemäße optisch variable Element 1 kann auch als Sicherheits- faden ausgebildet sein. Ferner ist es möglich, das optisch variable Element 1 direkt auf dem Wertdokument auszubilden. So kann ein direkter Druck mit anschließender Prägung des optisch variablen Elements 1 auf ein Polymersubstrat durchgeführt werden, um beispielsweise bei Kunststoffbanknoten ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement auszubilden. Das erfindungsge- mäße optisch variable Element 1 kann in verschiedensten Substraten ausgebildet werden. Insbesondere kann es in oder auf einem Papiersubstrat, einem Papier mit Synthesefasern, d.h. Papier mit einem Anteil x polymeren Materials im Bereich von 0 < x < 100 Gew.-%, einer Kunststofffolie, z. B. einer Folie aus Polyethylen (PE), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephtha- lat (PBT), Polyethylennaphthalat (PEN), Polypropylen (PP) oder Polyamid (PA), oder einem mehrschichtigem Verbund, insbesondere einem Verbund mehrerer unterschiedlicher Folien (Kompositverbund) oder einem Papier- Folien- Verbund (Folie/ Papier/ Folie oder Papier/ Folie/ Papier), wobei das optisch variable Element in oder auf oder zwischen jeder der Schichten eines solchen mehrschichtigen Verbunds vorgesehen werden kann, ausgebildet werden.

B e zu g s z e i c he n l i s t e

1 optisch variables Element

2 Fenster

3 Banknote

4 Stern

5 transparente Trägerschicht

6 teiltransparente Reflexionsschicht

7 transparente Einbettungsschicht

8 Mikrospiegel

10-15 Kurve

16 hochbrechende Schicht

17 Abstandsschicht

18 hochbrechende Schicht

19 Reflexionsschicht

20-24 Kurve

LI einfallendes Licht

Rl, R2 reflektiertes Licht

Bl Blickrichtung

PI Doppelpfeil

R Reflexionsgrad

T Transmissionsgrad

A, B, C Bereich

RA,RB,RC Richtung