DE102015006793A1

DE102015006793A1 - Optically variable security element

Info

Publication number: DE102015006793A1
Application number: DE102015006793.1A
Authority: DE
Inventors: Maik Rudolf Johann Scherer; Josef Schinabeck
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2016-12-01
Also published as: EP3302995B1; CN107921810A; CN107921810B; WO2016188619A1; EP3302995A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement (12) zur Absicherung von Wertgegenständen, bei dem – eine Reliefstruktur (22) und ein zweilagiger Farbspiegel (30) übereinander angeordnet sind und in Zusammenwirkung ein optisch variables und farbiges Erscheinungsbild in Reflexion erzeugen, wobei – der zweilagige Farbspiegel (30) aus einer reflektierenden Metallschicht (32) und einer auf der Metallschicht (32) angeordneten ultradünnen Absorberschicht (34) aus Silizium, einer Siliziumlegierung oder SiOx mit x < 1 besteht.The invention relates to an optically variable security element (12) for securing valuables, in which - a relief structure (22) and a two-ply color mirror (30) are arranged one above the other and in interaction produce an optically variable and colored appearance in reflection, wherein - the two-ply Color mirror (30) consists of a reflective metal layer (32) and an on the metal layer (32) arranged ultra-thin absorber layer (34) made of silicon, a silicon alloy or SiOx with x <1.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Sicherheitselements und einen Datenträger mit einem solchen Sicherheitselement.The invention relates to an optically variable security element for securing valuables. The invention also relates to a method for producing such a security element and a data carrier with such a security element.

Datenträger, wie etwa Wert- oder Ausweisdokumente, oder andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Eine besondere Rolle bei der Echtheitsabsicherung spielen Sicherheitselemente mit betrachtungswinkelabhängigen Effekten, da diese selbst mit modernsten Kopiergeräten nicht reproduziert werden können. Die Sicherheitselemente werden dabei mit optisch variablen Elementen ausgestattet, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln und beispielsweise je nach Betrachtungswinkel einen anderen Farb- oder Helligkeitseindruck und/oder ein anderes graphisches Motiv zeigen.Data carriers, such as valuables or identity documents, or other valuables, such as branded articles, are often provided with security elements for the purpose of security, which permit verification of the authenticity of the data carriers and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction. Security elements with viewing-angle-dependent effects play a special role in the authentication of authenticity since they can not be reproduced even with the most modern copiers. The security elements are thereby equipped with optically variable elements that give the viewer a different image impression under different viewing angles and, for example, show a different color or brightness impression and / or another graphic motif depending on the viewing angle.

Optisch variable Sicherheitselement werden teilweise zusammen mit Farbspiegeln, also mit optischen Bauelementen, die Licht im sichtbaren Spektralbereich frequenzabhängig und damit farbig reflektieren, eingesetzt. Beispielsweise sind Sicherheitselemente mit mehrschichtigen Dünnschichtelementen bekannt, deren Farbeindruck sich für den Betrachter mit dem Betrachtungswinkel ändert. Der Farbkippeffekt solcher Dünnschichtelemente beruht auf betrachtungswinkelabhängigen Interferenzeffekten durch Mehrfachreflexionen in den verschiedenen Teilschichten des Elements. Der Wegunterschied des an den verschiedenen Schichten reflektierten Lichts hängt einerseits von der optischen Dicke einer dielektrischen Abstandsschicht ab, die den Abstand zwischen einer semitransparenten Absorberschicht und einer Reflexionsschicht festlegt, und variiert andererseits mit dem jeweiligen Betrachtungswinkel. Die dielektrischen Abstandsschichten solcher Dünnschichtelemente weisen typischerweise eine relativ große Dicke zwischen 200 nm und 400 nm auf und sind daher in der Herstellung zeit- und kostenintensiv.Optically variable security elements are sometimes used together with color mirrors, that is to say with optical components which reflect light in the visible spectral range in a frequency-dependent manner and thus in color. For example, security elements with multilayer thin-film elements are known whose color impression changes with the viewing angle for the viewer. The color shift effect of such thin-film elements is based on viewing-angle-dependent interference effects due to multiple reflections in the different sub-layers of the element. The path difference of the light reflected at the different layers depends on the one hand on the optical thickness of a dielectric spacer layer, which determines the distance between a semi-transparent absorber layer and a reflective layer, and on the other hand varies with the respective viewing angle. The dielectric spacers of such thin film elements typically have a relatively large thickness between 200 nm and 400 nm, and are therefore time consuming and costly to manufacture.

Es ist auch bekannt, Farbspiegel durch eine Beschichtung von spiegelnden Metalloberflächen mit farbigen, semitransparenten Lacken zu bilden. Solche Gestaltungen lassen sich aber oft nicht oder nur schwer mit passergenauen und farblosen Negativtextelementen kombinieren, da die Lackschichten typischerweise nicht durch Laserstrahlung bearbeitet oder abgetragen werden können. Auch die zusätzliche Dicke der Lackschichten, die zu einem stärkeren Aufbau des Farbspiegels führt, ist oft nachteilig und insbesondere bei Sicherheitselementen für Banknoten und andere Wertdokumente nicht erwünscht.It is also known to form color mirrors by coating reflective metal surfaces with colored, semi-transparent paints. However, such designs are often impossible or difficult to combine with true-to-pass and colorless negative text elements, since the lacquer layers typically can not be processed or removed by laser radiation. The additional thickness of the paint layers, which leads to a stronger structure of the color mirror, is often disadvantageous and not desirable in particular for security elements for banknotes and other value documents.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstig herstellbares, optisch variables Sicherheitselement mit hoher Fälschungssicherheit und einem insbesondere in Reflexion attraktiven, farbigen visuellen Erscheinungsbild anzugeben.Proceeding from this, the object of the invention is to specify a cost-effectively producible, optically variable security element with high security against forgery and a color visual appearance which is attractive in particular in reflection.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is solved by the features of the independent claims. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß der Erfindung ist bei einem gattungsgemäßen Sicherheitselement vorgesehen, dass

– eine Reliefstruktur und ein zweilagiger Farbspiegel übereinander angeordnet sind und in Zusammenwirkung ein optisch variables und farbiges Erscheinungsbild in Reflexion erzeugen, wobei
– der zweilagige Farbspiegel aus einer reflektierenden Metallschicht und einer auf der Metallschicht angeordneten ultradünnen Absorberschicht aus Silizium, einer Siliziumlegierung oder SiO_x mit x < 1 besteht.

According to the invention, it is provided in a generic security element that

- A relief structure and a two-layer color mirror are arranged one above the other and in cooperation produce an optically variable and colored appearance in reflection, wherein
- The two-layer color mirror of a reflective metal layer and an arranged on the metal layer ultra-thin absorber layer of silicon, a silicon alloy or SiO _x with x <1 consists.

Wie weiter unten genauer erläutert, lässt sich durch geeignete ultradünne Absorberschichten die Reflexionsfarbe einer Metallschicht durch Variation der Absorberschichtdicke in weiten Bereichen einstellen. Beispielsweise kann die silbrige Reflexion einer Aluminium-Metallschicht durch aufgebrachte Silizium-Absorberschichten einer Schichtdicke zwischen einigen Nanometern und etwa 35 nm praktisch stufenlos von der silbernen Reflexionsfarbe der reinen Metallschicht über eine goldene, gelbe und rote Reflexionsfarbe bis hin zu einer blauen Reflexionsfarbe einstellen. Bei Schichtdicken zwischen etwa 40 nm und 80 nm wiederholt sich diese Farbfolge, für noch größere Schichtdicken oberhalb von 80 nm zeigt das Reflexionsspektrum zwei oder mehr Reflexionsminima, so dass dann andere Farbenfolgen entstehen.As explained in more detail below, the reflection color of a metal layer can be adjusted by varying the absorber layer thickness over a wide range by means of suitable ultrathin absorber layers. By way of example, the silvery reflection of an aluminum-metal layer by applied silicon absorber layers of a layer thickness between a few nanometers and about 35 nm can be adjusted virtually continuously from the silver reflection color of the pure metal layer via a golden, yellow and red reflection color to a blue reflection color. For layer thicknesses between about 40 nm and 80 nm, this color sequence is repeated, for even greater layer thicknesses above 80 nm, the reflection spectrum shows two or more reflection minima, so that then other color sequences arise.

Mit einer einfach zu erzeugenden Absorberschicht geringer Schichtdicke lassen sich so insbesondere kostengünstig gold- und kupferfarbene Metallisierungen herstellen. Durch Bereiche unterschiedlicher Schichtdicke bzw. nicht beschichtete Bereiche der Metallschicht lassen sich verschiedene metallische Reflexionsfarben in einfacher Weise und in hoher räumlicher Auflösung miteinander kombinieren.With an absorber layer with a small layer thickness, which is easy to produce, gold and copper-colored metallizations can be produced in a particularly cost-effective manner. By areas of different layer thickness or uncoated areas of the metal layer, different metallic reflection colors can be combined in a simple manner and in high spatial resolution.

Als besonders vorteilhaft hat sich eine ultradünne Absorberschicht aus Silizium herausgestellt, wobei kristallines, polykristallines oder amorphes Silizium zum Einsatz kommen kann. Weiter kommen für die ultradünne Absorberschicht auch Siliziumlegierungen, wie etwa SiAl, SiFe, SiCu oder SiTi und SiO_x mit x < 1, bevorzugt x < 0,5 und besonders bevorzugt x < 0,2 in Betracht.An ultrathin absorber layer made of silicon has proved to be particularly advantageous, it being possible to use crystalline, polycrystalline or amorphous silicon. Come on for the ultra-thin absorber layer and silicon alloys, such as SiAl, SiFe, sicu or SiTi and SiO _x with x <1, preferably x <0.5 and particularly preferably x <0.2 into consideration.

Mit Vorteil weist die ultradünne Absorberschicht eine Schichtdicke zwischen 1 nm und 200 nm, bevorzugt zwischen 1 nm und 100 nm und besonders bevorzugt zwischen 5 nm und 35 nm auf.The ultrathin absorber layer advantageously has a layer thickness between 1 nm and 200 nm, preferably between 1 nm and 100 nm and particularly preferably between 5 nm and 35 nm.

Bei der Metallschicht des zweilagigen Farbspiegels handelt es sich mit Vorteil um Aluminium, Silber, Kupfer, Zinn, Zink, Eisen, Chrom, Nickel oder eine Legierung dieser Metalle. Die Schichtdicke der Metallschicht liegt mit Vorteil zwischen 10 nm und 100 nm, vorzugsweise zwischen 15 nm und 80 nm.The metal layer of the two-layer color mirror is advantageously aluminum, silver, copper, tin, zinc, iron, chromium, nickel or an alloy of these metals. The layer thickness of the metal layer is advantageously between 10 nm and 100 nm, preferably between 15 nm and 80 nm.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung enthält der zweilagige Farbspiegel zumindest zwei Teilbereiche mit unterschiedlicher Schichtdicke der ultradünnen Absorberschicht einschließlich der Schichtdicke Null. Dabei weist der Farbspiegel in den zumindest zwei Teilbereichen unterschiedliche Reflexionsfarben auf, so dass die Reliefstruktur und der zweilagige Farbspiegel in Zusammenwirkung ein zumindest zweifarbiges Erscheinungsbild in Reflexion erzeugen.In an advantageous embodiment, the two-layered color mirror contains at least two partial regions with different layer thicknesses of the ultrathin absorber layer, including the layer thickness zero. In this case, the color mirror has different reflection colors in the at least two subregions, so that the relief structure and the two-layered color mirror, in interaction, produce an at least bicoloured appearance in reflection.

Die Teilbereiche unterschiedlicher Schichtdicke können durch Bereiche gebildet sein, in denen die Schichtdicke der ultradünnen Absorberschicht jeweils von Null verschieden, aber unterschiedlich groß ist. Eine solche unterschiedliche Dicke kann insbesondere durch Masken bei dem Aufbringen der Absorberschicht, durch eine selektive Entfernung der Absorberschicht durch lithographische Verfahren oder eine Laserbeaufschlagung, oder durch eine geeignete Auslegung der Reliefstruktur, verbunden mit geeignet gewählten Bedingungen beim Aufbringen der Absorberschicht erreicht werden.The partial regions of different layer thickness can be formed by regions in which the layer thickness of the ultrathin absorber layer is different from zero but different in size. Such a different thickness can be achieved in particular by masks in the application of the absorber layer, by a selective removal of the absorber layer by lithographic methods or laser application, or by a suitable design of the relief structure, combined with suitably selected conditions during the application of the absorber layer.

Alternativ oder zusätzlich kann der Farbspiegel nur in der ultradünnen Absorberschicht vorliegende Aussparungen enthalten, die Teilbereiche des Farbspiegels mit einer Absorberschicht der Schichtdicke Null bilden. Im Rahmen dieser Beschreibung wird auch ein Teilbereich in dem die optischen Eigenschaften der Absorberschicht so verändert wurden, dass sie ihre absorbierende Eigenschaft verliert, also beispielsweise durch Oxidation oder eine andere Materialumwandlung transparent wird, als Aussparung in der Absorberschicht angesehen.Alternatively or additionally, the color mirror may contain only recesses present in the ultrathin absorber layer, which form subregions of the color mirror with an absorber layer of zero layer thickness. In the context of this description, a subregion in which the optical properties of the absorber layer have been modified in such a way that it loses its absorbing property, thus becoming transparent, for example, by oxidation or another material transformation, is regarded as a recess in the absorber layer.

In den nur in der ultradünnen Absorberschicht vorliegenden Aussparungen weist die Metallschicht vorteilhaft eine spiegelnde Reflexion auf. Insbesondere weist die Metallschicht in diesen Aussparungen eine Reflektivität von mehr als 80%, insbesondere von mehr als 90% der Reflektivität einer unbeschichteten gleichartigen Metallschicht auf.In the recesses present only in the ultrathin absorber layer, the metal layer advantageously has a specular reflection. In particular, the metal layer in these recesses has a reflectivity of more than 80%, in particular more than 90%, of the reflectivity of an uncoated, similar metal layer.

Der Farbspiegel kann alternativ oder zusätzlich Aussparungen enthalten, die durch die Absorberschicht und die Metallschicht hindurchgehen und daher Aussparungen im gesamten Farbspiegel bilden. In diesen Aussparungen des Farbspiegels ist der Blick auf eine Untergrundschicht freigegeben oder es ergeben sich Durchsichtsbereiche in dem Sicherheitselement.The color mirror may alternatively or additionally contain recesses which pass through the absorber layer and the metal layer and therefore form recesses in the entire color mirror. In these recesses of the color mirror, the view of a background layer is released or there are see through areas in the security element.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Farbspiegel mit einer Farbschicht kombiniert, die in den Aussparungen des Farbspiegels sichtbar ist. Vorzugsweise liegt die Farbschicht dabei auf der der Absorberschicht abgewandten Seite der Metallschicht vor. Durch eine solche Farbschicht kann das Sicherheitselement eine oder mehrere metallische Reflexionsfarben des Farbspiegels mit nicht-metallischen Farbeindrücken in den Aussparungen kombinieren.In an advantageous development of the color mirror is combined with a color layer, which is visible in the recesses of the color mirror. The ink layer is preferably present on the side of the metal layer facing away from the absorber layer. By virtue of such a color layer, the security element can combine one or more metallic reflection colors of the color mirror with non-metallic color impressions in the recesses.

Die Reliefstruktur des Sicherheitselements ist mit Vorteil durch eine diffraktive Struktur, wie etwa ein Hologramm, ein holographisches Gitterbild oder eine hologrammähnliche Beugungsstruktur gebildet. Auch achromatische Strukturen, wie etwa eine Mattstruktur, eine Mikrospiegelanordnung, ein Blazegitter mit einem sägezahnartigen Furchenprofil oder eine Fresnellinsenanordnung, oder Nanostrukturen, wie etwa eine Subwellenlängenstruktur, kommen als Reliefstruktur in Frage.The relief structure of the security element is advantageously formed by a diffractive structure, such as a hologram, a holographic grating image or a hologram-like diffraction structure. Also achromatic structures, such as a matt structure, a micromirror arrangement, a blazed grating with a sawtooth-like furrow profile or a Fresnel lens arrangement, or nanostructures, such as a sub-wavelength structure, come as a relief structure in question.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweilagige Farbspiegel als Beschichtung der Reliefstruktur ausgebildet. Dabei kann sowohl die Metallschicht als auch die Absorberschicht der Reliefstruktur zugewandt sein. Die Farbmodifikation durch die Absorberschicht ist allerdings nur bei Betrachtung von der Seite der Absorberschicht her sichtbar, so dass das Sicherheitselement je nach den gewünschten Betrachtungsrichtungen entsprechend ausgelegt werden muss.In an advantageous embodiment of the two-layer color mirror is formed as a coating of the relief structure. In this case, both the metal layer and the absorber layer may face the relief structure. However, the color modification by the absorber layer is visible only when viewed from the side of the absorber layer, so that the security element must be designed according to the desired viewing directions.

In vorteilhaften Gestaltungen kann die Reliefstruktur so ausgebildet sein, dass sie beim Aufbringen der Absorberschicht zu bereichsweise unterschiedlichen Schichtdicken der Absorberschicht und damit zu unterschiedlichen Reflexionsfarben führt. Beispielsweise kann die Reliefstruktur Mikrospiegel mit unterschiedlicher Neigung enthalten und die Absorberschicht kann durch eine gerichtete Bedampfung, insbesondere eine Schrägbedampfung, auf die Mikrospiegel aufgebracht werden. Wie weiter unter genauer erläutert, hängt die Schichtdicke der aufgebrachten Absorberschicht dann stark von der relativen Orientierung von Mikrospiegeloberfläche und Bedampfungsrichtung ab, so dass sich durch eine geeignete Ausrichtung der Mikrospiegel gewünschte Farbeffekte erzeugen lassen.In advantageous embodiments, the relief structure may be formed so that it leads to partially different layer thicknesses of the absorber layer and thus to different reflection colors when applying the absorber layer. For example, the relief structure may contain micromirrors with different inclinations, and the absorber layer may be applied to the micromirrors by directional vapor deposition, in particular oblique vapor deposition. As explained in more detail below, the layer thickness of the applied absorber layer then depends strongly on the relative orientation of micromirror surface and vapor deposition direction, so that it is possible to produce desired color effects by suitable alignment of the micromirrors.

In anderen Ausgestaltungen stellt die Reliefstruktur ein Linsenraster aus einer Mehrzahl von Mikrolinsen dar, das beabstandet von dem Farbspiegel angeordnet ist. Der Farbspiegel enthält dabei vorteilhaft ein oder mehrere Sollbilder, die bei Betrachtung des Farbspiegels durch das Linsenraster aus bestimmten Betrachtungsrichtungen erkennbar sind. Insbesondere umfassen die genannten Sollbilder Aussparungen, die nur in der Absorberschicht vorliegen und/oder Aussparungen, die den gesamten Farbspiegel durchdringen. Bei der Betrachtung wirken das Linsenraster und der Farbspiegel zusammen, um das oder die Sollbilder darzustellen und dadurch ein optisch variables und farbiges Erscheinungsbild in Reflexion zu erzeugen. In other embodiments, the relief structure is a lenticular array of a plurality of microlenses that is spaced from the color mirror. The color mirror advantageously contains one or more reference images, which can be recognized from certain viewing directions when viewing the color mirror through the lens grid. In particular, said target images comprise recesses which are present only in the absorber layer and / or recesses which penetrate the entire color mirror. When viewed, the lenticular and color mirrors cooperate to represent the target image (s) thereby producing an optically variable and colored appearance in reflection.

Als Mikrolinsen werden im Rahmen dieser Beschreibung Linsen bezeichnet, deren Größe in zumindest einer lateralen Richtung unterhalb der Auflösungsgrenze des bloßen Auges liegt. Die Mikrolinsen können dabei beispielsweise sphärisch oder asphärisch ausgebildet sein, aber auch der Einsatz von Zylinderlinsen kommt in Betracht. Sphärische oder asphärische Mikrolinsen haben vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 5 μm und 100 μm, insbesondere zwischen 10 μm und 50 μm, besonders bevorzugt zwischen 15 μm und 20 μm. Mikrozylinderlinsen haben vorzugsweise eine Breite zwischen 5 μm und 100 μm, insbesondere zwischen 10 μm und 50 μm, besonders bevorzugt zwischen 15 μm und 20 μm. Die Länge der Mikrozylinderlinsen ist beliebig, sie kann beispielsweise beim Einsatz in Sicherheitsfäden der Gesamtbreite des Fadens entsprechen und mehrere Millimeter betragen.In the context of this description, microlenses are lenses whose size lies below the resolution limit of the naked eye in at least one lateral direction. The microlenses may be formed, for example, spherical or aspherical, but also the use of cylindrical lenses is possible. Spherical or aspherical microlenses preferably have a diameter of between 5 μm and 100 μm, in particular between 10 μm and 50 μm, particularly preferably between 15 μm and 20 μm. Microcylinder lenses preferably have a width between 5 μm and 100 μm, in particular between 10 μm and 50 μm, particularly preferably between 15 μm and 20 μm. The length of the micro-cylinder lenses is arbitrary, it may for example correspond to the use of security threads of the total width of the thread and be several millimeters.

In bevorzugten Ausgestaltungen weist der Farbspiegel in nicht ausgesparten Bereichen ein goldfarbenes oder rötliches, insbesondere kupferfarbenes Erscheinungsbild auf, während der Farbspiegel in den nur in der Absorberschicht vorliegenden Aussparungen vorzugsweise ein silbriges Erscheinungsbild aufweist. Wie oben erwähnt, kann der Farbspiegel auch mehrere unterschiedliche metallische Reflexionsfarben zeigen, insbesondere indem die Absorberschicht in Teilbereichen mit unterschiedlicher Dicke vorliegt.In preferred embodiments, the color mirror has a gold-colored or reddish, in particular copper-colored appearance in non-recessed regions, while the color mirror in the recesses present only in the absorber layer preferably has a silvery appearance. As mentioned above, the color mirror can also show several different metallic reflection colors, in particular in that the absorber layer is present in partial regions with different thicknesses.

Die Erfindung enthält auch einen Datenträger mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art, wobei das Sicherheitselement in vorteilhaften Gestaltungen in oder über einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung des Datenträgers angeordnet ist. Bei dem Datenträger kann es sich insbesondere um ein Wertdokument, wie eine Banknote, insbesondere eine Papierbanknote, eine Polymerbanknote oder eine Folienverbundbanknote, um eine Aktie, eine Anleihe, eine Urkunde, einen Gutschein, einen Scheck, eine hochwertige Eintrittskarte, aber auch um eine Ausweiskarte, wie etwa eine Kreditkarte, eine Bankkarte, eine Barzahlungskarte, eine Berechtigungskarte, einen Personalausweis oder eine Passpersonalisierungsseite handeln.The invention also includes a data carrier with a security element of the type described, wherein the security element is arranged in advantageous configurations in or over a window area or a through opening of the data carrier. The data carrier may in particular be a value document, such as a banknote, in particular a paper banknote, a polymer banknote or a film composite banknote, a share, a bond, a certificate, a coupon, a check, a high-quality admission ticket, but also an identity card such as a credit card, a bank card, a cash card, an entitlement card, an identity card, or a pass personalization page.

Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zum Herstellen eines optisch variablen Sicherheitselements der oben beschriebenen Art, bei dem

– eine Reliefstruktur und ein zweilagiger Farbspiegel übereinander angeordnet werden, wobei
– der zweilagige Farbspiegel aus einer reflektierenden Metallschicht und einer auf der Metallschicht angeordneten ultradünnen Absorberschicht aus Silizium, einer Siliziumlegierung oder SiO_x mit x < 1 gebildet wird.

The invention also includes a method for producing an optically variable security element of the type described above, in which

- A relief structure and a two-layer color mirror are arranged one above the other, wherein
- The two-layer color mirror of a reflective metal layer and an arranged on the metal layer ultra-thin absorber layer of silicon, a silicon alloy or SiO _{x is formed} with x <1.

Der Farbspiegel wird vorteilhaft mit Aussparungen versehen, die nur in der ultradünnen Absorberschicht vorliegen und die Teilbereiche des Farbspiegels mit einer Absorberschicht der Schichtdicke Null bilden. Alternativ oder zusätzlich kann der Farbspiegel mit Aussparungen versehen werden, die durch die Absorberschicht und die Metallschicht hindurchgehen.The color mirror is advantageously provided with recesses which are present only in the ultrathin absorber layer and form the subregions of the color mirror with an absorber layer of zero layer thickness. Alternatively or additionally, the color mirror may be provided with recesses which pass through the absorber layer and the metal layer.

Die Aussparungen werden dabei mit besonderem Vorteil durch Einwirkung von Laserstrahlung in die Absorberschicht und/oder den gesamten Farbspiegel eingebracht. Insbesondere werden die Aussparungen in der ultradünnen Absorberschicht durch Einwirkung von Laserstrahlung mit einer Laserwellenlänge eingebracht, bei der die Absorption des Farbspiegels um mehr als 50%, vorzugsweise mehr als 100%, insbesondere mehr als 200% größer ist als die Absorption der Metallschicht. Auf diese Weise kann ein hoher Energieeintrag in die Absorberschicht erreicht werden, der zur selektiven Demetallisation der Absorberschicht ohne nennenswerte Beschädigung der Metallschicht führt. Die Metallschicht zeigt daher in den Aussparungen der Absorberschicht annähernd dieselbe Reflektivität wie eine unbeschichtete Metallschicht.The recesses are thereby introduced with particular advantage by the action of laser radiation in the absorber layer and / or the entire color mirror. In particular, the recesses in the ultrathin absorber layer are introduced by the action of laser radiation having a laser wavelength at which the absorption of the color level is greater than the absorption of the metal layer by more than 50%, preferably more than 100%, in particular more than 200%. In this way, a high energy input into the absorber layer can be achieved, which leads to the selective demetallization of the absorber layer without appreciable damage to the metal layer. The metal layer therefore exhibits approximately the same reflectivity in the recesses of the absorber layer as an uncoated metal layer.

Ohne an eine bestimmte Erklärung gebunden sein zu wollen, wird gegenwärtig davon ausgegangen, dass die Umwandlung der Laserenergie in Wärme überwiegend in der Absorberschicht stattfindet. Sobald die Absorberschicht demetallisiert, also entfernt oder in eine transparente Modifikation umgewandelt ist, wird die Laserstrahlung von der Metallschicht reflektiert und daher nicht mehr absorbiert bzw. im Wärme umgewandelt. Der Laserpulsenergiedichtenbereich, in dem eine selektive Demetallisierung nur der Absorberschicht erfolgen kann, ist daher relativ groß, was die Prozessstabilität erhöht und eine Produktion im industriellen Maßstab erleichtert.Without wishing to be bound by any particular explanation, it is presently believed that the conversion of the laser energy to heat occurs predominantly in the absorber layer. As soon as the absorber layer has been demetallised, ie removed or converted into a transparent modification, the laser radiation is reflected by the metal layer and therefore no longer absorbed or converted in the heat. The laser pulse energy density range in which selective demetallization of only the absorber layer can therefore be relatively large, which increases process stability and facilitates industrial-scale production.

Bei einer deutlich höheren Laserpulsenergie kann der gesamte Farbspiegel einschließlich der Metallschicht demetallisiert werden. Es ist also vorteilhaft möglich, mit derselben Laserquelle durch Variation der Pulsenergie entweder selektiv nur die Absorberschicht oder den gesamten Farbspiegel zu demetallisieren.At a significantly higher laser pulse energy, the entire color level including the metal layer can be demetallized. It is thus advantageously possible with the same laser source by varying the pulse energy either selectively only the Absorber layer or demetallisieren the entire color mirror.

Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.Further exemplary embodiments and advantages of the invention are explained below with reference to the figures, in the representation of which a representation true to scale and proportion has been dispensed with in order to increase the clarity.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen optisch variablen Sicherheitselement, 1 a schematic representation of a banknote with an optically variable security element according to the invention,

2 schematisch einen Querschnitt durch das Sicherheitselement der 1, 2 schematically a cross section through the security element of 1 .

3 das berechnete wellenlängenabhängige Reflexionsverhalten eines zweilagigen Farbspiegels aus einer 28 nm dicken Aluminiumschicht und einer Siliziumschicht der Dicke d_Si, 3 the calculated wavelength-dependent reflection behavior of a two-layer color mirror made of a 28 nm thick aluminum layer and a silicon layer of thickness d _Si ,

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Reliefstruktur des optisch variablen Sicherheitselements durch eine Mikrospiegelanordnung gebildet ist, 4 a further embodiment of the invention, in which the relief structure of the optically variable security element is formed by a micromirror arrangement,

5 ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement, bei dem in eine Trägerfolie eine Reliefstruktur in Form einer Mikrospiegelanordnung eingeprägt und mit einer Metallschicht beschichtet ist, 5 a security element according to the invention, in which a relief structure in the form of a micromirror arrangement is embossed in a carrier foil and coated with a metal layer,

7 ein Ausführungsbeispiel wie in 2, jedoch mit invertierter Schichtreihenfolge des zweilagigen Farbspiegels, 7 an embodiment as in 2 but with inverted layer order of the two-layer color mirror,

8 das Reflexionsspektrum einer 28 nm dicken Aluminiumschicht und das Reflexionsspektrum eines goldfarbenen Farbspiegels aus einer 16 nm dicken Siliziumschicht auf einer 28 nm dicken Aluminiumschicht, und 8th the reflection spectrum of a 28 nm thick aluminum layer and the reflection spectrum of a gold-colored color mirror from a 16 nm thick silicon layer on a 28 nm thick aluminum layer, and

9 ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement mit einem Linsenrasterbild zur unskalierten Darstellung zweier vorbestimmter Sollbilder, die aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen sichtbar sind. 9 an inventive security element with a lenticular image for unscaled representation of two predetermined target images, which are visible from different viewing directions.

Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten erläutert. 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10 mit einem erfindungsgemäßen optisch variablen Sicherheitselement 12. Das Sicherheitselement 12 zeigt ein zweifarbiges metallisch glänzendes Hologramm, bei dem im Ausführungsbeispiel ein sitzender Fuchs als Vordergrundmotiv 14 silbern glänzend vor einem goldfarbenen Hintergrund 16 in Erscheinung tritt.The invention will now be explained using the example of security elements for banknotes. 1 shows a schematic representation of a banknote 10 with an optically variable security element according to the invention 12 , The security element 12 shows a two-tone shiny metallic hologram, in the embodiment, a sitting fox as a foreground motif fourteen silvery shiny against a golden background 16 appears in appearance.

Das Sicherheitselement 12 enthält auch einen Negativtext 18 in Form der Ziffernfolge ”20”, welcher kein metallisches Erscheinungsbild zeigt und nicht an der holographischen Rekonstruktion teilnimmt. Vielmehr zeigt der Negativtext 18 die Untergrundfarbe des Banknotensubstrats oder tritt, falls das Sicherheitselement 12 in einem Fensterbereich der Banknote 10 angeordnet ist, als transparentes Durchsichtsmerkmal in Erscheinung.The security element 12 also contains a negative text 18 in the form of the number sequence "20", which shows no metallic appearance and does not participate in the holographic reconstruction. Rather, the negative text shows 18 the background color of the banknote substrate or occurs if the security element 12 in a window area of the banknote 10 is arranged, as a transparent see-through feature in appearance.

2 zeigt zur Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaus erfindungsgemäßer Sicherheitselemente und des Zustandekommens des zweifarbigen metallischen Erscheinungsbilds schematisch einen Querschnitt durch das Sicherheitselement 12. 2 shows to explain the basic structure of inventive security elements and the coming of the two-tone metallic appearance schematically a cross section through the security element 12 ,

Das Sicherheitselement 12 enthält eine Trägerfolie 20, beispielsweise eine transparente Polyethylenterephthalat(PET)-Folie, die mit einer Reliefstruktur 22 in Form eines Prägehologramms versehen ist, das bei Betrachtung das gewünschte Motiv, hier den sitzenden Fuchs, rekonstruiert. Über der Reliefstruktur 22 ist ein zweilagiger Farbspiegel 30 angeordnet, der in Zusammenwirkung mit der Hologramm-Reliefstruktur 22 das zweifarbige, optisch variable Erscheinungsbild erzeugt.The security element 12 contains a carrier foil 20 For example, a transparent polyethylene terephthalate (PET) film having a relief structure 22 is provided in the form of an embossed hologram, which reconstructs the desired motif, here the sitting fox, when viewed. Above the relief structure 22 is a two-ply color mirror 30 arranged in cooperation with the hologram relief structure 22 creates the two-tone, visually variable appearance.

Der zweilagige Farbspiegel 30 besteht dabei aus einer reflektierenden Metallschicht 32, im Ausführungsbeispiel aus einer 28 nm dicken Aluminiumschicht. Auf der Metallschicht 32 ist eine ultradünne Absorberschicht 34 aufgebracht, die im Ausführungsbeispiel durch eine 14 nm dicke Siliziumschicht gebildet ist. Die beiden unterschiedlichen Reflexionsfarben des Sicherheitselements 12 werden dadurch erzeugt, dass der Farbspiegel 30 in einem Teilbereich 38 Aussparungen in der Absorberschicht 34 enthält, so dass die Absorberschicht dort eine Schichtdicke von Null aufweist, während sie in Teilbereichen 36 außerhalb der Aussparungen die nominelle Schichtdicke von 14 nm aufweist.The two-ply color mirror 30 consists of a reflective metal layer 32 , In the embodiment of a 28 nm thick aluminum layer. On the metal layer 32 is an ultra-thin absorber layer 34 applied, which is formed in the embodiment by a 14 nm thick silicon layer. The two different reflection colors of the security element 12 are generated by the fact that the color mirror 30 in a subarea 38 Recesses in the absorber layer 34 contains, so that the absorber layer has a layer thickness of zero there, while in subregions 36 outside the recesses has the nominal layer thickness of 14 nm.

Im Teilbereich 38, in dem die Absorberschicht 34 ausgespart ist, erscheint das Hologramm 22 für einen Betrachter somit mit der silbrig glänzenden Farbe der Aluminium-Metallschicht 32. Dagegen ist der Farbeindruck im Teilbereich 36 von der Siliziumschicht 34 trotz ihrer geringen Schichtdicke stark modifiziert und erscheint goldfarben.In the subarea 38 in which the absorber layer 34 is omitted, the hologram appears 22 for a viewer thus with the silvery shiny color of the aluminum metal layer 32 , In contrast, the color impression in the sub-area 36 from the silicon layer 34 despite its small layer thickness heavily modified and appears golden.

Der zweifarbige Farbspiegel 30 enthält weiter Aussparungen 40, in denen weder eine Metallschicht 32 noch eine Absorberschicht 34 vorliegt und die im Ausführungsbeispiel der 1 in Form der Ziffernfolge ”20” ausgebildet sind. Im Bereich der Aussparungen 40 ist das Prägehologramm 22 wegen der fehlenden Metallisierung praktisch nicht sichtbar und der Betrachter blickt durch das Sicherheitselement 12 hindurch auf den weißen oder gegebenenfalls bedruckten Untergrund des Banknotensubstrats. Ist das Sicherheitselement 12 in einem Fensterbereich einer Banknote aufgebracht, so treten die Aussparungen 40 als transparentes Durchsichtmerkmal in Erscheinung.The two-tone color mirror 30 contains further recesses 40 in which neither a metal layer 32 still an absorber layer 34 is present and in the embodiment of the 1 in the form of the number sequence "20" are formed. In the area of the recesses 40 is the embossed hologram 22 because of the lack of metallization virtually invisible and the viewer looks through the security element 12 through to the white or optionally printed substrate of the banknote substrate. Is this security element 12 applied in a window portion of a banknote, the recesses occur 40 as a transparent visual feature in appearance.

Die Farbmodifikation der Metallschicht 32 tritt nur bei der Betrachtung des Sicherheitselements 12 von der Seite der Absorberschicht 34 her auf (Betrachtungsrichtung 42). Dagegen erscheint das bis auf die Spiegelbildlichkeit unveränderte holographische Motiv bei Betrachtung von der Seite der Metallschicht 32 her (Betrachtungsrichtung 44) mit dem einfarbigen, silbrigen Erscheinungsbild der Aluminium-Metallschicht 32. Bei von beiden Seiten her betrachtbaren Sicherheitselementen 12 kann dieser unterschiedliche Farbeindruck als zusätzliches Echtheitskennzeichen genutzt werden.The color modification of the metal layer 32 occurs only when considering the security element 12 from the side of the absorber layer 34 forth on (viewing direction 42 ). By contrast, the holographic motif, which remains unchanged except for the mirror image, appears from the side of the metal layer 32 forth (viewing direction 44 ) with the monochrome, silvery appearance of the aluminum-metal layer 32 , When viewed from both sides security elements 12 This different color impression can be used as an additional authenticity mark.

Eine wesentliche Besonderheit der vorliegenden Erfindung liegt in der auf der Metallschicht 32 aufgebrachten ultradünnen Silizium-Absorberschicht 34 des zweilagigen Farbspiegels 30. Mit solchen ultradünnen Absorberschichten 34 lässt sich die Reflexionsfarbe einer Metallschicht 32 durch Variation der Absorberschichtdicke in weiten Bereichen variieren, was die Erzeugung einer Vielzahl visueller Effekte und Erscheinungsbilder gestattet.An essential feature of the present invention is that on the metal layer 32 applied ultra-thin silicon absorber layer 34 of the two-ply color mirror 30 , With such ultrathin absorber layers 34 can the reflection color of a metal layer 32 vary widely by varying the absorber layer thickness, allowing the creation of a variety of visual effects and appearances.

3 zeigt hierzu das berechnete wellenlängenabhängige Reflexionsverhalten eines zweilagigen Farbspiegels aus einer reflektierenden Metallschicht in Form einer 28 nm dicken Aluminiumschicht und einer ultradünnen Absorberschicht in Form einer Siliziumschicht der Dicke d_Si. Wie sich aus der eingezeichneten Linie 50 ergibt, die einer Siliziumschichtdicke d = 14 nm entspricht, weist ein Farbspiegel mit einer solchen Siliziumschicht im kurzwelligen sichtbaren Spektralbereich eine sehr niedrige Reflektivität, im langwelligen sichtbaren Spektralbereich dagegen eine sehr hohe Reflektivität auf, so dass sich insgesamt das bei 2 beschriebene goldfarbene Erscheinungsbild ergibt. 3 shows the calculated wavelength-dependent reflection behavior of a two-layer color mirror of a reflective metal layer in the form of a 28 nm thick aluminum layer and an ultra-thin absorber layer in the form of a silicon layer of thickness d _Si . As is apparent from the drawn line 50 shows, which corresponds to a silicon layer thickness d = 14 nm, a color mirror with such a silicon layer in the short-wave visible spectral range has a very low reflectivity, in the long-wavelength visible spectral range, however, a very high reflectivity, so that in total at 2 described golden appearance results.

Wie aus 3 weiter ersichtlich, wandert das Reflexionsminium der Farbspiegel mit zunehmender Schichtdicke der Siliziumschicht kontinuierlich vom blauen zum roten Ende des sichtbaren Spektrums, wobei die Reflexionsminima im Wesentlichen auf einer Reflexionsgeraden 52 liegen. Bei einer sehr geringen Schichtdicke der Siliziumschicht von einigen Nanometern, dominiert der silbrige Farbeindruck der Aluminiumschicht und der Farbspiegel erscheint silbern. Wird die Schichtdicke der Siliziumschicht sukzessive bis auf etwa 30 nm erhöht, so ergibt sich mit der Verschiebung des Reflexionsminiums ins Rote der Reihe nach ein goldener, ein gelber, ein roter und schließlich ein blauer Farbeindruck. Ab einer Schichtdicke der Siliziumschicht von etwa 35 nm wiederholt sich diese Farbfolge, da dann eine zweite, steilere Reflexionsgerade 54 mit Reflexionsminima auftritt, die das visuelle Erscheinungsbild bestimmt. Wegen der größeren Steigung der zweiten Reflexionsgerade 54 sind die Reflexionsfarben von Farbspiegeln mit einer Siliziumschicht einer Schichtdicke oberhalb von 35 nm weniger auf Dickeschwankungen der Siliziumschicht empfindlich.How out 3 Furthermore, as the layer thickness of the silicon layer increases, the reflection minium of the color mirrors continuously migrates from the blue to the red end of the visible spectrum, the reflection minima essentially traveling along a reflection straight line 52 lie. With a very small layer thickness of the silicon layer of a few nanometers, the silvery color impression of the aluminum layer dominates and the color mirror appears silver. If the layer thickness of the silicon layer is successively increased to about 30 nm, the shift of the reflection minium into red results in succession in a golden, a yellow, a red and finally a blue color impression. From a layer thickness of the silicon layer of about 35 nm, this color sequence is repeated, since then a second, steeper reflection line 54 occurs with reflection minima, which determines the visual appearance. Because of the larger slope of the second reflection line 54 the reflection colors of color mirrors with a silicon layer with a layer thickness above 35 nm are less sensitive to thickness fluctuations of the silicon layer.

4 illustriert ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Reliefstruktur 62 des optisch variablen Sicherheitselements 60 durch eine Mikrospiegelanordnung gebildet ist. Das Sicherheitselement 60 ist dabei selbst sehr flach mit maximalen Höhendifferenzen von etwa 10 μm ausgebildet, vermittelt dem Betrachter aber dennoch einen deutlichen dreidimensionalen Eindruck eines in zwei Raumrichtungen gewölbten Motivs 80, das zur Illustration als Kugelkalotte angenommen ist. Das optisch variable Sicherheitselement 60 enthält einen reflektiven Flächenbereich 64, dessen Ausdehnung eine x-y-Ebene definiert, die hier mit der Ebene des Sicherheitselements 60 zusammenfällt. Die z-Achse steht senkrecht auf der x-y-Ebene, so dass das durch die drei Achsen gebildete Koordinatensystem ein Rechtssystem bildet. 4 illustrates another embodiment of the invention, in which the relief structure 62 of the optically variable security element 60 is formed by a micromirror arrangement. The security element 60 is even very flat formed with maximum height differences of about 10 microns, but conveys the viewer still a clear three-dimensional impression of a curved in two spatial directions motive 80 , which for illustration is accepted as a ball dome. The optically variable security element 60 contains a reflective surface area 64 whose extent defines an xy plane, which here is the level of the security element 60 coincides. The z-axis is perpendicular to the xy plane so that the coordinate system formed by the three axes forms a legal system.

4 zeigt einen kleinen Ausschnitt des reflektiven Flächenbereichs 64 mit mehreren Pixeln 66, die entlang einer Höhenlinie 84 der gewölbten Fläche 80 liegen. In der Trägerfolie des Sicherheitselements 60 ist als Reliefstruktur 62 nicht die vom Betrachter wahrgenommene gewölbte Fläche 80 selbst ausgebildet, sondern eine Vielzahl reflektierender Pixel 66, die jeweils drei reflektierende Facetten 68 mit gleicher Orientierung enthalten. Die reflektierenden Facetten 68 stellen kleine Mikrospiegel dar, die durch ihre Orientierung das Reflexionsverhalten der gewölbten Fläche 80 imitieren. Die Anordnung der Facetten 68 wird daher im Rahmen dieser Beschreibung auch als Mikrospiegelanordnung bezeichnet. 4 shows a small section of the reflective area 64 with several pixels 66 that go along a contour line 84 the arched area 80 lie. In the carrier foil of the security element 60 is as a relief structure 62 not the curved surface perceived by the viewer 80 trained, but a variety of reflective pixels 66 , each with three reflective facets 68 included with the same orientation. The reflective facets 68 represent small micromirrors, which by their orientation, the reflection behavior of the curved surface 80 imitate. The arrangement of the facets 68 is therefore also referred to in the context of this description as a micromirror arrangement.

Die reflektierenden Pixel 66 bzw. die reflektierenden Facetten 68 sind durch eine Beschichtung einer Prägelackschicht 70 mit einem zweilagigen Farbspiegel 72 gebildet, der beispielsweise aus einer 60 nm dicken Aluminiumschicht und einer auf der Aluminiumschicht aufgebrachten 18 nm dicken Siliziumschicht besteht, und der dem reflektierenden Flächenbereich 64 in Reflexion ein farbiges Erscheinungsbild verleiht.The reflective pixels 66 or the reflective facets 68 are by a coating of an embossing lacquer layer 70 with a two-ply color mirror 72 formed, for example, of a 60 nm thick aluminum layer and an applied on the aluminum layer 18 nm thick silicon layer, and the reflective surface area 64 gives a colorful appearance in reflection.

Die Orientierung jeder Facette 68 ist durch die Neigung der Facette gegen die x-y-Ebene und einen Azimutwinkel oder auch durch die Angabe ihres Normalenvektors bestimmt. Der Azimutwinkel einer Facette ist dabei der Winkel zwischen der Projektion des Normalenvektors n in die x-y-Ebene und einer vorbestimmten Referenzrichtung. Um das Reflexionsverhalten der gewölbten Fläche 80 nachzubilden, sind die Facetten 68 jeweils so orientiert, dass ihr Normalenvektor n gerade dem über die Ausdehnung eines Pixels 66 gemittelten lokalen Normalenvektor N der gewölbten Fläche 80 entspricht.The orientation of each facet 68 is determined by the inclination of the facet against the xy plane and an azimuth angle or by the indication of its normal vector. The azimuth angle of a facet is the angle between the projection of the normal vector n into the xy plane and a predetermined reference direction. To the reflection behavior of the curved surface 80 to reproduce are the facets 68 each oriented so that their normal vector n just over the Extension of a pixel 66 averaged local normal vector N of the curved surface 80 equivalent.

Im Ausführungsbeispiel sind die Pixel 66 mit quadratischem Umriss ausgebildet, sie können im Allgemeinen aber auch beliebige andere Umrissformen aufweisen. Die Kantenlänge der Pixel 66 liegt unterhalb von 300 μm und liegt insbesondere im Bereich von 20 μm bis 100 μm. Länge und Breite der Facetten 68 liegen oberhalb vom 5 μm, um Farbaufspaltungen durch die Facettenanordnung selbst zu vermeiden. Die Höhe der Facetten liegt nur zwischen 0 und 10 μm, vorzugsweise zwischen 0 und 5 μm, so dass der gesamte reflektive Flächenbereich 64 Höhenunterschiede von maximal 10 μm aufweist, welche mit bloßem Auge nicht wahrnehmbar sind.In the exemplary embodiment, the pixels 66 formed with a square outline, but in general they can also have any other outline shapes. The edge length of the pixels 66 is below 300 microns and is in particular in the range of 20 microns to 100 microns. Length and width of the facets 68 are above 5 microns to avoid color splits by the facet assembly itself. The height of the facets is only between 0 and 10 microns, preferably between 0 and 5 microns, so that the entire reflective surface area 64 Height differences of a maximum of 10 microns, which are imperceptible to the naked eye.

Da die geometrische Reflexionsbedingung ”Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel” für die Reflexion von gerichtetem Licht 82 nur von der lokalen Orientierung des Normalenvektors der reflektierenden Fläche 80, 64 abhängt und die Pixel 66 zudem sehr klein sind und damit selbst nicht in Erscheinung treten, zeigt der reflektierende Flächenbereich 64 im Wesentlichen dieselben Reflexionseigenschaften wie die zu imitierende dreidimensionale Fläche 80, wie am Beispiel des ganz linken Pixels der 4 illustriert. Der farbig reflektierende Flächenbereich 64 erzeugt daher beim Betrachter trotz seiner geringen Höhendifferenzen den ausgeprägt dreidimensionalen Eindruck der imitierten Fläche 80.Since the geometric reflection condition "angle of incidence equals angle of reflection" for the reflection of directed light 82 only from the local orientation of the normal vector of the reflecting surface 80 . 64 depends and the pixels 66 Moreover, they are very small and therefore do not appear themselves, as shown by the reflective surface area 64 essentially the same reflection properties as the three-dimensional surface to be imitated 80 , as with the example of the leftmost pixel of the 4 illustrated. The color-reflecting surface area 64 therefore creates in the viewer, despite its small height differences, the pronounced three-dimensional impression of the imitated surface 80 ,

Die reflektierenden Facetten 68 sind insgesamt so orientiert, dass der reflektive Flächenbereich 64 für einen Betrachter als gegenüber seiner tatsächlichen Raumform vor- und/oder zurückspringende Fläche 80 wahrnehmbar ist. Die tatsächliche Raumform des reflektiven Flächenbereichs 64 ist durch die Abfolge der geneigten Facetten, im Ausführungsbeispiel etwa durch die regelmäßige sägezahnartige Anordnung der Facetten 68 gegeben. Wegen der Allgemeinheit der beschriebenen Konstruktion lassen sich mit dem farbig reflektierenden Flächenbereich 64 praktisch beliebige dreidimensional wahrnehmbare Motive erzeugen, wie etwa Portraits, Darstellungen von Gegenständen, Tieren oder Pflanzen, oder räumliche Darstellungen alphanumerischer Zeichen.The reflective facets 68 are altogether oriented so that the reflective surface area 64 for a viewer as compared to its actual spatial form projecting and / or receding surface 80 is perceptible. The actual spatial form of the reflective surface area 64 is by the sequence of the inclined facets, in the embodiment, for example, by the regular sawtooth-like arrangement of the facets 68 given. Because of the generality of the construction described can be with the color-reflecting surface area 64 create virtually any three-dimensional perceptible motifs, such as portraits, representations of objects, animals or plants, or spatial representations of alphanumeric characters.

Wie im Zusammenhang mit 3 für eine Silizium-Absorberschicht erläutert, hängt die Reflexionsfarbe eines zweilagigen Farbspiegels 30 stark von der Schichtdicke der Absorberschicht 34 ab. Diese Abhängigkeit kann genutzt werden, um ein Sicherheitselement mit einer Mikrospiegelanordnung in einem einzigen Arbeitsgang mit je nach Spiegelausrichtung unterschiedlichen Reflexionsfarben zu versehen. 5 zeigt zur Illustration ein Sicherheitselement 90, bei dem in eine Trägerfolie 92 eine Reliefstruktur in Form einer Mikrospiegelanordnung 94 eingeprägt und mit einer Metallschicht 96, beispielsweise einer 60 nm dicken Kupferschicht, beschichtet ist. Als Absorberschicht 98 ist eine Siliziumschicht aufgedampft, wobei durch eine Schrägbedampfung 100 je nach Spiegelneigung eine unterschiedliche Schichtdicke der Absorberschicht 98 erreicht wurde.As related to 3 for a silicon absorber layer, the reflection color of a two-ply color mirror hangs 30 strong on the layer thickness of the absorber layer 34 from. This dependence can be used to provide a security element with a micromirror arrangement in a single operation with different reflection colors depending on the mirror alignment. 5 shows for illustration a security element 90 in which in a carrier film 92 a relief structure in the form of a micromirror arrangement 94 embossed and with a metal layer 96 , For example, a 60 nm thick copper layer is coated. As absorber layer 98 a silicon layer is deposited by vapor deposition 100 depending on the mirror inclination, a different layer thickness of the absorber layer 98 was achieved.

Wird die Absorberschicht in einer nominellen Schichtdicke d₀ aufgedampft, so wird diese nominelle Schichtdicke als maximale Schichtdicke für Mikrospiegel erreicht, deren Normalenvektor n parallel zur Bedampfungsrichtung 100 steht. Mikrospiegel, deren Normalenvektor mit der Bedampfungsrichtung 100 einen kleinen Winkel einschließen, wie etwa die Mikrospiegel 102 der 5, werden bei der Bedampfung mit einer dicken, wenn auch nicht mehr maximal dicken Absorberschicht versehen, während Mikrospiegel, deren Normalenvektor mit der Bedampfungsrichtung 100 einen großen Winkel nahe 90° einschließen, wie etwa die Mikrospiegel 104, nur mit einer dünnen Absorberschicht versehen werden. Genauer beträgt die Schichtdicke d der Absorberschicht für eine nominelle Schichtdicke d₀ bei Mikrospiegeln, deren Normalenvektor mit der Bedampfungsrichtung 100 einen Winkel β einschließt d = d₀cos(β). If the absorber layer is vapor-deposited to a nominal layer thickness d ₀ , this nominal layer thickness is achieved as the maximum layer thickness for micromirrors whose normal vector n is parallel to the deposition direction 100 stands. Micromirror, whose normal vector with the evaporation direction 100 include a small angle, such as the micromirrors 102 of the 5 , are provided in the vapor deposition with a thick, albeit no more than the thickest absorber layer, while micromirror, whose normal vector with the evaporation direction 100 include a large angle near 90 °, such as the micromirrors 104 , only be provided with a thin absorber layer. More precisely, the layer thickness d of the absorber layer for a nominal layer thickness d ₀ in the case of micromirrors is the normal vector with the vapor deposition direction 100 includes an angle β d = d ₀ cos (β).

Der Farbeindruck von Mikrospiegeln mit einer Absorberschicht einer Schichtdicke d kann beispielsweise mit Hilfe des Reflexionsspektren wie in 3 ermittelt werden.The color impression of micromirrors with an absorber layer of a layer thickness d can be determined, for example, by means of the reflection spectra as in FIG 3 be determined.

Da eine Schrägbedampfung in der Produktion typischerweise mit Hilfe von Blenden realisiert wird, stellt die geringe Schichtdicke der ultradünnen Absorberschicht einen großen Vorteil gegenüber herkömmlichen Farbspiegelbeschichtungen mit dicken Dielektrikumsschichten dar. So genügt für die Herstellung eine signifikant kürzere Bedampfungsdauer, auch geht weniger Material verloren und die Blenden verschmutzen langsamer.Since oblique deposition in the production is typically realized with the aid of diaphragms, the small layer thickness of the ultrathin absorber layer represents a great advantage over conventional color mirror coatings with thick dielectric layers. Thus, a significantly shorter evaporation time is sufficient for production, less material is lost and the diaphragms are lost pollute slower.

Farbänderungen durch Schrägbedampfen können beispielsweise bei den sogenannten RollingStar-Designs oder bei Kippbildern mit Vorteil eingesetzt werden. Zur Illustration zeigt 6 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Sicherheitsfadens 110, der in einem Flächenbereich ein RollingStar-Muster zeigt, bei dem in jeder Kippstellung zwei parallele Reihen kleiner Rechtecke 112 zu sehen sind. Beim Kippen des Sicherheitsfadens 110 um die Fadenquerachse 114 ergibt sich ein kinematischer Effekt, bei dem sich die beiden Rechteck-Reihen 112 aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegen. 6(a) zeigt das Erscheinungsbild in einer ersten Kippstellung mit kleinem Abstand der Rechteck-Reihen 112, während 6(b) das Erscheinungsbild in einer zweiten Kippstellung mit großem Abstand der Rechteck-Reihen 112 zeigt. Der unterschiedliche Abstand der Rechteck-Reihen 112 bei unterschiedlichen Kippstellungen kann in der bei 4 beschriebenen Art durch eine geeignete Anordnung unterschiedlich ausgerichteter kleiner Facetten bzw. Mikrospiegel erhalten werden.Color changes by oblique vapor deposition can be used for example in the so-called RollingStar designs or tilting with advantage. For illustration shows 6 a section of a security thread according to the invention 110 , which shows in a surface area a RollingStar pattern in which in each tilted position two parallel rows of small rectangles 112 you can see. When tilting the security thread 110 around the thread transverse axis 114 results in a kinematic effect, in which the two rows of rectangles 112 move towards or away from each other. 6 (a) shows the appearance in a first tilted position with a small distance of the rows of rectangles 112 , while 6 (b) the appearance in a second tilted position with a large distance of the rows of rectangles 112 shows. The different distance of the rectangle rows 112 at Different tilt positions can be found in the 4 be obtained by a suitable arrangement of differently oriented small facets or micromirrors.

Durch die Schrägbedampfung der Absorberschicht 98 wird der kinematische Effekt mit einem Farbeffekt kombiniert. Da die Mikrospiegel, die die Rechteck-Reihen 112 mit kleinem bzw. großem Abstand bilden, unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen, um die unterschiedliche Sichtbarkeit bei den beiden Kippstellungen zu erzeugen, werden sie bei der oben beschriebenen Schrägbedampfung auch mit unterschiedlich dicken Absorberschichten versehen. Auf diese Weise kann der Farbeindruck der Rechteck-Reihen 112 beispielsweise von einem silbernen Farbeindruck bei kleinem Abstand (6(a)) zu einem goldenen Farbeindruck bei großem Abstand (6(b)) wechseln. Der Aufmerksamkeits- und Wiedererkennungswert des kinematischen Merkmals kann dadurch auf einfache Weise noch erhöht werden.Due to the oblique evaporation of the absorber layer 98 the kinematic effect is combined with a color effect. Because the micromirrors, which are the rectangle rows 112 form with small or large distance, have different angles of inclination to produce the different visibility in the two tilt positions, they are also provided with different thickness absorber layers in the Schrägbedampfung described above. In this way, the color impression of the rectangle rows 112 for example, from a silver color impression at a small distance ( 6 (a) ) to a golden color impression at a large distance ( 6 (b) ) switch. The attention and recognition value of the kinematic feature can be further increased in a simple manner.

Es versteht sich, dass die Abstandsänderungen und die Farbänderungen der Rechteck-Reihen 112 in der Realität typischerweise kontinuierlich verlaufen und in 6 nur zur Illustration auf zwei diskrete Werte beschränkt wurden.It is understood that the distance changes and the color changes of the rectangle rows 112 in reality typically run continuously and in 6 limited to two discrete values for purposes of illustration only.

Bei einem Sicherheitselement mit einem Kippbild können die Mikrospiegel beispielsweise so ausrichtet sein, dass in einer ersten Kippstellung ein erstes Motiv und in einer zweiten, unterschiedlichen Kippstellung ein zweites Motiv sichtbar sind. Da die Mikrospiegel unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen um die unterschiedliche Sichtbarkeit in den beiden Kippstellungen zu erzeugen, werden sie bei der oben beschriebenen Schrägbedampfung auch mit unterschiedlich dicken Absorberschichten versehen, so dass das erste Motiv beispielsweise mit silbrigem Farbeindruck und das zweite Motiv mit kupferähnlichem rötlichem Farbeindruck erscheint.In the case of a security element with a tilting image, the micromirrors can be aligned, for example, in such a way that a first motif is visible in a first tilted position and a second motif in a second, different tilted position. Since the micromirrors have different angles of inclination in order to produce the different visibility in the two tilt positions, they are also provided with differently thick absorber layers in the above-described oblique evaporation, so that the first motif appears, for example, with a silvery color impression and the second motif with a copper-like reddish color impression.

Während 2 eine Gestaltung zeigt, bei der auf der Reliefstruktur 22 zunächst die Metallschicht 32 und dann die ultradünne Absorberschicht 34 aufgebracht ist, zeigt das Sicherheitselement 120 der 7, dass auch die umgekehrte Schichtreihenfolge möglich ist. Da die Farbmodifikation der Metallschicht 32 durch die Absorberschicht 34 nur bei der Betrachtung des Sicherheitselements 12 von der Seite der Absorberschicht 34 her sichtbar ist, erscheint das Sicherheitselement 120 bei Betrachtung von der Vorderseite her (Betrachtungsrichtung 122) mit der unveränderten Reflexionsfarbe der Metallschicht 32, beispielsweise silbern. Bei Betrachtung von der Rückseite her (Betrachtungsrichtung 124) ist der Farbeindruck der Metallschicht 32 durch die ultradünne Absorberschicht 34 modifiziert, so dass beispielsweise ein gold- oder kupferfarbener Farbeindruck entsteht.While 2 shows a design in which on the relief structure 22 first the metal layer 32 and then the ultra-thin absorber layer 34 is applied, shows the security element 120 of the 7 in that the reverse layer order is also possible. Because the color modification of the metal layer 32 through the absorber layer 34 only when considering the security element 12 from the side of the absorber layer 34 is visible, the security element appears 120 when viewed from the front (viewing direction 122 ) with the unchanged reflection color of the metal layer 32 , for example, silver. When viewed from the back (viewing direction 124 ) is the color impression of the metal layer 32 through the ultrathin absorber layer 34 modified, so that, for example, creates a gold or copper-colored color impression.

Im Teilbereich 38 ist die Absorberschicht 34 ausgespart, so dass das Sicherheitselement 120 dort auch von der Rückseite her einen silbernen Farbeindruck zeigt. In der Aussparung 40 liegt weder eine Metallschicht 32 noch eine Absorberschicht 34 vor, so dass die Aussparung 40 als transparentes Durchsichtmerkmal in Erscheinung tritt.In the subarea 38 is the absorber layer 34 recessed so that the security element 120 There also shows a silver color impression from the back. In the recess 40 there is neither a metal layer 32 still an absorber layer 34 before, leaving the recess 40 appears as a transparent visual feature.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Reliefstruktur des Sicherheitselements durch ein zweidimensionales periodisches Subwellenlängengitter gebildet, wie es beispielsweise in der Druckschrift 10 2011 101 635 A1 beschrieben ist, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. Das Subwellenlängengitter ist mit einer etwa 50 nm dicken Aluminiumschicht und einer 14 nm dicken Siliziumschicht beschichtet, welche zusammen einen zweilagigen Farbspiegel bilden. Aufgrund der Nanostrukturierung ist die Aluminiumschicht trotz ihrer relativ großen Dicke nicht opak, so dass das Sicherheitselement ein Durchsichtssicherheitselement bildet. Das Sicherheitselement erscheint in Durchsicht von beiden Seiten mit derselben Farbe, während sich in Aufsicht je nach Betrachtungsrichtung ein unterschiedlicher Farbeindruck ergibt, da die Farbmodifikation durch die Siliziumschicht bei Betrachtung in Reflexion nur von der Seite der Siliziumschicht her in Erscheinung tritt.In another embodiment, the relief structure of the security element is formed by a two-dimensional periodic sub-wavelength grating, as described for example in the document 10 2011 101 635 A1, the disclosure content of which is incorporated in the present application. The sub-wavelength grating is coated with an approximately 50 nm thick aluminum layer and a 14 nm thick silicon layer, which together form a two-ply color mirror. Due to the nanostructuring, the aluminum layer is not opaque despite its relatively large thickness, so that the security element forms a see-through security element. The security element appears in review from both sides with the same color, while in supervision depending on the viewing direction results in a different color impression, since the color modification by the silicon layer when viewed in reflection occurs only from the side of the silicon layer ago.

Zur Erzeugung der Aussparungen nur in der Absorberschicht oder im gesamten Farbspiegel kann beispielsweise in an sich bekannter Weise eine Waschfarbe aufgedruckt und nach der Bedampfung abgewaschen werden.To produce the recesses only in the absorber layer or in the entire color mirror, for example, a wash ink can be printed in a manner known per se and washed off after the vapor deposition.

Mit besonderem Vorteil werden die Aussparungen in der Absorberschicht oder im gesamten Farbspiegel allerdings durch Laserbeaufschlagung, insbesondere mit gepulster Laserstrahlung erzeugt. Bei ausreichend hoher Pulsenergiedichte kann durch die Laserstrahlung der gesamte Farbspiegel demetallisiert werden, so dass Aussparungen 40, wie in den 2 und 7 gezeigt, entstehen.With particular advantage, however, the recesses in the absorber layer or in the entire color mirror are produced by laser application, in particular with pulsed laser radiation. At sufficiently high pulse energy density can be demetallized by the laser radiation, the entire color mirror, so that recesses 40 as in the 2 and 7 shown arise.

Durch Auswahl einer geeigneten Laserwellenlänge kann zudem selektiv nur die Absorberschicht demetallisiert werden, ohne die Metallschicht zu beschädigen, so dass diese auch nach der Laserbeaufschlagung noch die gewünschten spiegelnden Reflexionseigenschaften aufweist. Wie weiter oben bereits erläutert, schließt der Begriff Demetallisation neben einer Ablation auch eine Umwandlung der Absorberschicht in eine transparente Modifikation, beispielsweise durch eine chemische Umwandlung, wie etwa eine Oxidation ein.In addition, by selecting a suitable laser wavelength, only the absorber layer can be selectively demetallised without damaging the metal layer so that it still has the desired specular reflection properties even after laser application. As already explained above, the term demetallization, in addition to ablation, also includes conversion of the absorber layer into a transparent modification, for example by a chemical transformation, such as oxidation.

Die selektive Absorption der Absorberschicht 34 beruht auf der Beobachtung, dass der zweilagige Farbspiegel 30 insgesamt ein anderes Absorptionsverhalten als die Metallschicht 32 alleine aufweist. Zur Illustration zeigt 8 das Reflexionsspektrum 130 einer 28 nm dicken Aluminiumschicht und das Reflexionsspektrum 132 eines goldfarbenen Farbspiegels 30, der aus einer 16 nm dicken Siliziumschicht auf einer 28 nm dicken Aluminiumschicht besteht. Wie aus 8 ersichtlich zeigt der Farbspiegel 30 unterhalb einer Wellenlänge von etwa 650 nm verglichen mit der bloßen Aluminiumschicht 32 eine stark reduzierte Reflexion, die dem menschlichen Auge ein goldfarbenes Erscheinungsbild vermittelt. Da die Transmission der Aluminiumschicht 32 und des Farbspiegels 30 vernachlässigbar gering ist, wird die nicht reflektierte Strahlungsenergie jeweils absorbiert. Durch die Wahl einer Laserwellenlänge, bei der der Farbspiegel 30 stark, die Aluminiumschicht 32 jedoch kaum absorbiert, kann ein hoher Wärmeeintrag in die Absorberschicht erreicht werden, der zur selektiven Demetallisation der Absorberschicht 34 ohne nennenswerte Beschädigung der Aluminiumschicht 32 führt. The selective absorption of the absorber layer 34 based on the observation that the two-ply color mirror 30 Overall, a different absorption behavior than the metal layer 32 alone. For illustration shows 8th the reflection spectrum 130 a 28 nm thick aluminum layer and the reflection spectrum 132 a gold-colored color mirror 30 , which consists of a 16 nm thick silicon layer on a 28 nm thick aluminum layer. How out 8th The color level is clearly visible 30 below a wavelength of about 650 nm compared to the bare aluminum layer 32 a greatly reduced reflection, which gives the human eye a golden appearance. Because the transmission of the aluminum layer 32 and the color mirror 30 is negligible, the non-reflected radiant energy is absorbed in each case. By choosing a laser wavelength at which the color mirror 30 strong, the aluminum layer 32 However, hardly absorbed, a high heat input into the absorber layer can be achieved, which is used for selective demetallization of the absorber layer 34 without appreciable damage to the aluminum layer 32 leads.

Beispielsweise kann durch eine gepulste Laserbeaufschlagung mit der Laserstrahlung eines frequenzverdoppelten Nd:YAG-Lasers einer Wellenlänge von 532 nm selektiv nur die 16 nm dicke Siliziumschicht 34 eines goldfarbenen Farbspiegels 30 demetallisiert werden. Die demetallisierten Teilbereiche zeigten das ursprüngliche silbrige Erscheinungsbild der Aluminiumschicht 32 und spiegelnde Reflexion, was auf eine im Wesentlichen unbeschädigte Oberfläche der Aluminiumschicht 32 hinweist. Bei einer deutlich höheren Pulsenergie kann der gesamte Farbspiegel 30 einschließlich der Aluminiumschicht 32 demetallisiert werden.For example, by pulsed laser irradiation with the laser radiation of a frequency-doubled Nd: YAG laser having a wavelength of 532 nm, only the 16 nm thick silicon layer can be selectively selected 34 a gold-colored color mirror 30 be demetallized. The demetallised sections showed the original silvery appearance of the aluminum layer 32 and specular reflection, indicating a substantially undamaged surface of the aluminum layer 32 points. At a significantly higher pulse energy, the entire color level 30 including the aluminum layer 32 be demetallized.

In weiteren Gestaltungen kann die Reliefstruktur eines optisch variablen Sicherheitselements auch durch ein Mikrolinsenraster gebildet sein, in dessen Fokusebene der zweilagige Farbspiegel angeordnet ist. Zur Illustration zeigt 9 ein Sicherheitselement 140 mit einem Linsenrasterbild zur unskalierten Darstellung zweier vorbestimmter Sollbilder, die aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen 142, 144 sichtbar sind.In further embodiments, the relief structure of an optically variable security element can also be formed by a microlens grid, in the focal plane of which the two-layer color mirror is arranged. For illustration shows 9 a security element 140 with a lenticular image for the unscaled representation of two predetermined target images, which from different viewing directions 142 . 144 are visible.

Das Sicherheitselement 140 weist einen Träger 150 in Form einer transparenten Kunststofffolie, beispielsweise einer etwa 20 μm dicken PET-Folie auf. Die Oberseite des Trägers 150 ist mit einem Betrachtungsraster in Form einer Mehrzahl paralleler Zylinderlinsen 152 versehen, deren Breite b im Ausführungsbeispiel b = 20 μm beträgt. Auf der Unterseite des Trägers 150 ist eine Motivschicht 154 ausgebildet, wobei die Dicke des Trägers 150 und die Krümmung der Mikrolinsen 152 so aufeinander abgestimmt sind, dass die Brennweite der Mikrolinsen 152 im Wesentlichen der Dicke des Trägers 150 entspricht, so dass die Motivschicht 154 in der Fokusebene der Mikrolinsen 152 liegt.The security element 140 has a carrier 150 in the form of a transparent plastic film, for example, about 20 microns thick PET film. The top of the vehicle 150 is with a viewing grid in the form of a plurality of parallel cylindrical lenses 152 provided, the width b in the embodiment b = 20 microns. On the underside of the carrier 150 is a motif layer 154 formed, the thickness of the carrier 150 and the curvature of the microlenses 152 are coordinated so that the focal length of the microlenses 152 essentially the thickness of the carrier 150 matches, so the motif layer 154 in the focal plane of the microlenses 152 lies.

Die Motivschicht 154 ist im Ausführungsbeispiel durch eine farbige, beispielsweise blaue Lackschicht 156 und einen über der Lackschicht 156 angeordneten zweilagigen Farbspiegel 158 mit einer Metallschicht 160 und einer ultradünnen Absorberschicht 162 gebildet. Beispielsweise handelt es sich bei der Metallschicht 160 um eine 28 nm dicke Aluminiumschicht und bei der ultradünnen Absorberschicht 162 um eine 14 nm dicke Siliziumschicht, so dass der Farbspiegel in seinen nicht ausgesparten Bereichen ein goldfarbenes Erscheinungsbild zeigt.The motif layer 154 is in the exemplary embodiment by a colored, for example blue lacquer layer 156 and one above the paint layer 156 arranged two-ply color mirror 158 with a metal layer 160 and an ultra-thin absorber layer 162 educated. For example, it is the metal layer 160 around a 28 nm thick aluminum layer and the ultrathin absorber layer 162 around a 14 nm thick silicon layer, so that the color mirror in its non-recessed areas shows a golden appearance.

Um die Sollbilder zu erzeugen, wurden in den Farbspiegel 158 durch Einwirkung von Laserstrahlung eine Mehrzahl von Mikrolöchern 164, 166 eingeschrieben. Die ersten Mikrolöcher 164 wurden aus der ersten Betrachtungsrichtung 142 in der oben beschriebenen Art nur in der ultradünnen Absorberschicht 162 erzeugt. Aus der zweiten Betrachtungsrichtung 144 wurden bei höherer Pulsenergie zweite Mikrolöcher 166 erzeugt, die durch den gesamten Farbspiegel 158 hindurchgehen. Die Mehrzahl der ersten Mikrolöcher 164 bildet dabei zusammen das erste Sollbild, die Mehrzahl der zweiten Mikrolöcher 166 das zweite Sollbild. Wegen der Umkehrbarkeit des Strahlengangs ist sichergestellt, dass die mittels der Laserbeaufschlagung in den Farbspiegel 158 eingeschriebenen Sollbilder bei der späterer Betrachtung jeweils aus derselben Richtung 142, 144 sichtbar sind, aus der sie mit dem Laserstrahl einbelichtet wurden.To create the target images, were in the color mirror 158 by the action of laser radiation a plurality of microholes 164 . 166 enrolled. The first microholes 164 were from the first viewing direction 142 in the manner described above only in the ultrathin absorber layer 162 generated. From the second viewing direction 144 became second microholes at higher pulse energy 166 generated by the entire color level 158 pass. The majority of the first microholes 164 together forms the first target image, the majority of the second microholes 166 the second target image. Because of the reversibility of the beam path is ensured that the means of laser exposure in the color mirror 158 inscribed target images in the later viewing from the same direction 142 . 144 are visible from which they were imprinted with the laser beam.

Da das erste Sollbild durch die Mikrolöcher 164 gebildet ist, die nur in der ultradünnen Absorberschicht 162 vorliegen, erscheint das erste Sollbild silbern vor dem goldfarbenen Hintergrund der nicht ausgesparten Farbspiegelbereiche. Das zweite Sollbild ist durch die Mikrolöcher 166 gebildet, die den gesamten Farbspiegel 158 durchdringen, so dass dort die blaue Lackschicht 156 sichtbar wird und das zweite Sollbild blau vor dem goldfarbenen Hintergrund der nicht ausgesparten Farbspiegelbereiche erscheint.Because the first target image through the microholes 164 is formed only in the ultra-thin absorber layer 162 are present, the first target image appears silvery in front of the gold-colored background of the not recessed color mirror areas. The second target image is through the microholes 166 formed the entire color level 158 penetrate, leaving there the blue lacquer layer 156 becomes visible and the second target image appears blue against the gold background of the not recessed color mirror areas.

Es versteht sich, dass die in den Figuren gezeigten Sicherheitselemente typischerweise weitere Schichten, wie etwa Schutz-, Abdeck- oder weitere Funktionsschichten enthalten, die für die vorliegenden Erfindung jedoch nicht wesentlich sind und daher nicht näher beschrieben werden.It is understood that the security elements shown in the figures typically contain further layers, such as protective, covering or further functional layers, which, however, are not essential to the present invention and are therefore not described in detail.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Banknotebill
1212: Sicherheitselementsecurity element
1414: Vordergrundmotivmain subject
1616: Hintergrundbackground
1818: Negativtextnegative text
2020: Trägerfoliesupport film
2222: Reliefstrukturrelief structure
3030: Farbspiegelcolor mirror
3232: Metallschichtmetal layer
3434: ultradünne Absorberschichtultrathin absorber layer
36, 3836, 38: Teilbereichesubregions
4040: Aussparungenrecesses
42, 4442, 44: Betrachtungsrichtungenviewing directions
5050: Linie Siliziumschichtdicke d = 14 nmLine silicon layer thickness d = 14 nm
52, 5452, 54: Reflexionsgeradenreflection straight
6060: Sicherheitselementsecurity element
6262: Reliefstrukturrelief structure
6464: reflektiver Flächenbereichreflective surface area
6666: reflektierende Pixelreflective pixels
6868: reflektierende Facettenreflective facets
7070: PrägelackschichtEmbossing lacquer layer
7272: Farbspiegelcolor mirror
8080: gewölbtes Motivarched motif
8282: gerichtetes Lichtdirected light
8484: Höhenliniecontour
9090: Sicherheitselementsecurity element
9292: Trägerfoliesupport film
9494: MikrospiegelanordnungMicromirror array
9696: Metallschichtmetal layer
9898: Absorberschichtabsorber layer
100100: Schrägbedampfungoblique
102, 104102, 104: Mikrospiegelmicromirror
110110: Sicherheitsfadensecurity thread
112112: Rechteckerectangles
114114: FadenquerachseThread transverse axis
120120: Sicherheitselementsecurity element
122, 124122, 124: Betrachtungsrichtungenviewing directions
130, 132130, 132: ReflexionsspektraReflexionsspektra
140140: Sicherheitselementsecurity element
142, 144142, 144: Betrachtungsrichtungenviewing directions
150150: Trägercarrier
152152: Mikrolinsenmicrolenses
154154: Motivschichtmotif layer
156156: farbige Lackschichtcolored lacquer layer
158158: Farbspiegelcolor mirror
160160: Metallschichtmetal layer
162162: Absorberschichtabsorber layer
164, 166164, 166: Mikrolöchermicroholes

Claims

An optically variable security element for safeguarding valuables, in which - a relief structure and a two-layered color mirror are arranged one above the other and interactively produce an optically variable and colored appearance in reflection, wherein - the two-layered color mirror comprises a reflective metal layer and an ultrathin absorber layer disposed on the metal layer is made of silicon, a silicon alloy or SiO _x with x <1.

A security element according to claim 1, characterized in that the color mirror contains at least two partial regions with different layer thickness of the ultrathin absorber layer including the layer thickness zero, and that the color mirror has different reflection colors in the at least two partial regions, so that the relief structure and the two-layered color mirror cooperate create at least two-color appearance in reflection.

Security element according to claim 1 or 2, characterized in that the ultrathin absorber layer has a layer thickness between 1 nm and 200 nm, preferably between 1 nm and 100 nm, particularly preferably between 5 nm and 35 nm.

Security element according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the metal layer has a layer thickness between 10 nm and 100 nm, preferably between 15 nm and 80 nm.

Security element according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the color mirror contains only in the ultrathin absorber layer present recesses, which form subregions of the color mirror with an absorber layer of zero layer thickness.

A security element according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the color mirror contains recesses which pass through the absorber layer and the metal layer.

Security element according to claim 6, characterized in that the color mirror is combined with a color layer which is visible in the recesses of the color mirror, preferably that the color layer is present on the side facing away from the absorber layer of the metal layer.

A security element according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the relief structure has a diffractive structure, such as a hologram, a holographic grating image or a hologram-like diffraction structure, an achromatic structure, such as a matt structure, a micromirror arrangement, a blazed grating with a sawtooth-like Ridge profile or a Fresnel lens arrangement, or a nanostructure, such as a sub-wavelength structure represents.

Security element according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the two-layer color mirror is formed as a coating of the relief structure.

A security element as claimed in at least one of claims 1 to 9, characterized in that the relief structure is a lenticular array of a plurality of microlenses spaced from the color mirror, and the color mirror includes one or more target images viewed through the color mirror Lenticular grid from certain viewing directions are recognizable.

Security element according to claim 10, characterized in that the target images comprise recesses only in the absorber layer and / or recesses in the entire color mirror.

Security element according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that the color mirror in non-recessed areas has a golden or reddish, especially copper-colored appearance, preferably, that the color mirror also has a silvery appearance in the present only in the absorber layer recesses.

Data carrier with a security element according to one of claims 1 to 12.

A method for producing an optically variable security element according to one of claims 1 to 12, wherein - a relief structure and a two-layered color mirror are arranged one above the other, wherein - the two-layered color mirror of a reflective metal layer and an arranged on the metal layer ultrathin absorber layer of silicon, a silicon alloy or SiO _{x is formed} with x <1.

The method of claim 14, characterized in that the color mirror is provided with recesses, which are present only in the ultra-thin absorber layer and form the portions of the color mirror having an absorber layer of the layer thickness to zero.

A method according to claim 14 or 15, characterized in that the color mirror is provided with recesses which pass through the absorber layer and the metal layer.

A method according to claim 15 or 16, characterized in that the recesses are introduced by the action of laser radiation only in the absorber layer and / or in the entire color mirror.

Method according to one of claims 15 to 17, characterized in that the recesses are introduced in the ultrathin absorber layer by the action of laser radiation having a laser wavelength at which the absorption of the color mirror by more than 50%, preferably more than 100%, in particular more than 200% greater than the absorption of the metal layer.