DE102022003386A1

DE102022003386A1 - Sicherheitselement mit Nanostrukturen

Info

Publication number: DE102022003386A1
Application number: DE102022003386.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Rahm; Christian Stöckl; Matthias Blazek; Moritz Höfer; Christian Fuhse
Original assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2022-09-14
Filing date: 2022-09-14
Publication date: 2024-03-14
Also published as: WO2024056129A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement für Wertgegenstände oder Wertdokumente (2), das auf einem Substrat (20) eine Subwellenlängengitterstruktur (24) aufweist, die in senkrechter Draufsicht (8) eine auf Basis von Plasmonenresonanz erzeugte Farbe zeigt, wobei eine Vielzahl von mit dem unbewaffneten Auge nicht auflösbaren Teilbereichen (16,17) gebildet ist, in denen jeweils die Subwellenlängengitterstruktur (24) einheitlich ausgebildet ist, wobei sich die Subwellenlängengitterstrukturen (24) zwischen den Teilbereichen (16,17) in mindestens einem die Lichtbeugung beeinflussenden Strukturparameter unterscheiden und die Vielzahl der mit dem unbewaffneten Auge nicht auflösbare Teilbereiche einen Flächenbereich (6, 32) des Sicherheitselement (4) überdecken, wobei die Teilbereiche (16,17) im Flächenbereich (6, 32) sich in dem mindestens einen Strukturparameter so unterscheiden, dass ein Beobachter im von den Teilbereichen (16, 17) belegten Flächenbereich (6) beim Kippen des Sicherheitselements (4) um mindestens eine, in einer Substratebene liegende Kippachse (10) keinen drehwinkelabhängigen Beugungseffekt wahrnimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement für Wertgegenstände oder Wertdokumente, das auf einem Substrat eine Subwellenlängengitterstruktur aufweist, die durch Lichtbeugung und Resonanzeffekte eine Farbe zeigt, wobei eine Vielzahl von mit dem unbewaffneten Auge nicht auflösbaren Teilbereichen gebildet ist, in denen jeweils die Subwellenlängengitterstruktur einheitlich ausgebildet ist, wobei sich die Subwellenlängengitterstrukturen zwischen den Teilbereichen in mindestens einem die Lichtbeugung beeinflussenden Strukturparameter unterscheiden. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Sicherheitselements.
Seit den 1980er Jahren werden holographische Gitter mit einer Periode zwischen typischerweise 600 nm und 1500 nm als Sicherheitsmerkmale in Banknoten und Ausweisen eingesetzt. Sie haben über Jahrzehnte hinweg das optische Erscheinungsbild dieser Dokumente geprägt und deren Fälschungssicherheit gewährleistet.
Für den Begriff „Beugungsstrukturen“ sind folgende Aspekte relevant. Die Beugung oder Diffraktion ist die Ablenkung von Wellen an einem Hindernis. Durch Beugung kann sich eine Welle in Raumbereiche ausbreiten, die auf geradem Weg durch das Hindernis versperrt wären. Jede Art von physikalischen Wellen kann Beugung zeigen. Zur Beugung kommt es durch Entstehung neuer Wellen entlang einer Wellenfront gemäß dem huygens-fresnelschen Prinzip. Diese können durch Überlagerung zu Interferenzerscheinungen führen. Ein Beispiel ist die Beugung am periodischen Gitter (in erster oder höherer Ordnung).
Zur Realisierung können periodische Strukturen verwendet werden. Ein- oder zweidimensionale periodische Strukturen („Hologrammgitter“) mit Perioden von etwa 400 nm bis etwa 5 µm zeigen typisch bunte „Regenbogenfarben“.
Besondere optisch variable Effekte können durch Variation von z.B. Gitterperiode und/oder Azimutwinkel erzeugt werden. Die Variation der Parameter kann hierbei kontinuierlich oder zumindest in kleinen Schritten erfolgen (z.B. zur Realisierung von Pumpeffekten). Auch größere Strukturen zeigen Beugungseffekte, die in der Praxis aber nur noch bei weitestgehend gerichteter Beleuchtung zu beobachten sind. Im Gegensatz zu Gittern mit symmetrischem Profil (Sinusgitter, Rechteckgitter) weisen Blazegitter eine asymmetrische Profilform auf (insbesondere Sägezahnprofile). Dadurch kann gezielt z.B. in die + 1. Beugungsordnung mehr Intensität gebeugt werden als in die -1. Beugungsordnung, wodurch sich asymmetrische Darstellungen erzeugen lassen. Aperiodische Beugungsstrukturen wirken als „Mattstrukturen“ und weisen ähnliche Strukturgrößen auf wie Hologrammgitter, sind jedoch unregelmäßig angeordnet, so dass im gebeugten Licht eine Überlagerung von Licht unterschiedlicher Wellenlängen zu einer „Verweißlichung“ führt. Die Strukturen können praktisch isotrop in alle Richtungen gleich beugen oder nur in bestimmte Vorzugsrichtungen. Werden unterschiedliche Strukturen mit unterschiedlichen Vorzugsrichtungen verwendet, können z. B. achromatische Laufeffekte realisiert werden. Ausgehend von Hologrammgittern können solche Strukturen durch „Verwackeln“ der Gitterlinien, also z.B. Variation der Linienabstände oder Azimutwinkel einzelner Gitterlinien erzeugt werden.
In den letzten Jahren nahm die Fälschungssicherheit der auf dem physikalischen Effekt der Beugung beruhenden Prägehologramme jedoch durch die zunehmende Verfügbarkeit von Geräten zu deren Herstellung spürbar ab, so dass sie heute zur primären Absicherung von Wertdokumenten kaum mehr eingesetzt werden können.
Anstelle von Hologrammen werden daher bevorzugt Sicherheitsmerkmale verwendet, die auf der Verwendung von nicht-beugenden Mikrostrukturen beruhen, zum Beispiel Mikrospiegeln oder Mikrolinsen. Solche Merkmale sind wesentlich schwerer zu fälschen und verleihen den damit ausgestatteten Wertdokumenten ein noch ungewohntes und neuartiges Aussehen verbunden mit einer die Aufmerksamkeit schnell auf sich ziehenden hohen Dynamik. Hoch wirksam und die Fälschungssicherheit zusätzlich steigernd ist in diesem Zusammenhang auch die Verwendung von Colourshift-Beschichtungen, die dem Betrachter einen kippwinkelabhängigen Farbeindruck vermitteln.
Beschichtungen mit Interferenz Farb-Filter (Colourshift) erzeugen Farbe durch Mehrfachreflexion von Licht in einem (dünnen) Schichtaufbau. Die Interferenzbedingung wird nur für eine Wellenlänge erfüllt, alle anderen haben destruktive Interferenz. Somit kommt es zur Farberzeugung. Mit zunehmender Anzahl der Schichten wird die Farbe spektral „reiner“, d.h. der Interferenzpeak wird schmaler. Typisch sind Dreischichtaufbauten mit Absorber, Dielektrikum und Reflektor, z.B. Absorber Cr (ca. 5 nm), Dielektrikum SiO₂ (200-500 nm), Reflektor Al (ca. 50 nm).
Mikrospiegel sind Facetten, die einfallendes Licht im Wesentlichen nach den Gesetzen der Strahlenoptik reflektieren. Sie weisen Abmessungen auf, die deutlich (ca. Faktor 10) größer als die Lichtwellenlänge sind, insbesondere Abmessungen ab etwa 5 µm. Damit ist ihr Reflexionsverhalten weitgehend achromatisch. Bevorzugt liegen die Abmessungen maximal bei 100 µm, besonders bevorzugt bei maximal 40 µm. Die Mikrospiegel können periodisch („Sägezahngitter“) oder aperiodisch angeordnet sein. Auch Fresnelstrukturen können ganz oder teilweise aus Mikrospiegelstrukturen bestehen oder durch Mikrospiegel angenähert werden. Fresnelstrukturen entstehen aus beliebig geformten Oberflächen durch Schnitte mit konstanter Höhe. So können Mikrospiegel auch beispielsweise eine bogenförmige Querschnittsform und eine dreidimensionale Form aufweisen.
Mikrospiegel sind oft rechteckig ausgeführt, es sind aber auch wabenförmige (sechseckige) oder beliebig geformte Mikrospiegel („Mosaik“) möglich. Die Oberflächen der Mikrospiegel sind bevorzugt eben mit definierter Neigung ausgebildet. Zumindest die am stärksten geneigten Mikrospiegel weisen im Profil eine Höhe auf, die deutlich größer als die Wellenlänge ist (> 1 µm). Die Neigungen der steilsten Mikrospiegel liegen typischerweise im Bereich von 20°, in speziellen Gestaltungen sogar im Bereich von 10°.
Der Reflexionsgrad bzw. die Farbe des reflektierten Lichts kann über die Beschichtung bestimmt werden, die z.B. als einfache oberflächenkonforme Metallisierung wie Aluminium oder als eine hochbrechende Beschichtung wie z.B. ZnS oder in Form eines mehrschichtigen Colourshiftaufbaus vorliegt. Die Farbe und/oder der Reflexionsgrad können auch durch überlagerte Subwellenlängenstrukturen eingestellt werden. Werden Mikrospiegel nicht reflektierend beschichtet, sondern sind zumindest semitransparent, so können ähnliche Effekte wie bei der Spiegelwirkung in Auflicht durch die Prismenwirkung in Durchlicht beobachtet werden. Für die erforderliche Lichtbrechung dürfen die Strukturen nicht eingebettet werden oder müssen an einer Grenzfläche zu einem Material mit deutlich unterschiedlichem Brechungsindex liegen.
Parallel zu Mikrostrukturen wurden seit vielen Jahren optisch variable Sicherheitsmerkmale entwickelt, die auf der Verwendung von Nanostrukturen mit typischen Größen im Subwellenlängenbereich, also kleiner als 400 nm, beruhen. Es werden ein- oder zweidimensional strukturierte Nanostrukturen in Form von regelmäßigen Subwellenlängengittern oder in Form unregelmä-ßiger Strukturen, z.B. unregelmäßig auf einer Grundfläche angeordneten Erhebungen oder Vertiefungen, eingesetzt.
Subwellenlängenstrukturen sind so klein, dass bei senkrechtem Lichteinfall keine Beugungseffekte in erster oder höherer Ordnung auftreten. Die Strukturgrößen sind kleiner als die Wellenlänge des Lichts. Dabei werden in unterschiedlichen Strukturen verschiedene Effekte genutzt: Subwellenlängengitter (in der Literatur auch als „Nullte-Ordnung Gitter“ bezeichnet) sind regelmäßige ein- oder zweidimensionale Gitter mit Perioden im Subwellenlängenbereich (≤ 400 nm) und erzeugen Farben im Spiegelreflex („nullte Ordnung“). Die Subwellenlängengitter mit metallischer Beschichtung nutzen Plasmoneneffekte zur Farberzeugung. Bei Gittern mit dielektrischer (insbesondere hochbrechender) Beschichtung entstehen Farben hingegen durch einen anderen Effekt, nämlich durch resonante Anregung von Polaritonen. Die Profilform kann beispielsweise rechteckig oder sinusförmig sein. Bei Beleuchtung und Betrachtung unter flachen Winkeln kann zusätzlich auch Beugung in erster Ordnung auftreten.
Mottenaugenstrukturen sind Subwellenlängenstrukturen, die einen nahezu reflexionslosen Übergang des Lichts von einem Medium in ein anderes erlauben. In dielektrischen Materialien wirken solche Strukturen als „Antireflexschicht“. Die Strukturen können regelmäßig (periodisch) oder unregelmäßig angeordnet sein und mit sich verjüngendem Querschnitt oder z.B. auch als binäre Rechteckstrukturen vorliegen. Sind die Mottenaugenstrukturen metallisch bedampft, erscheinen diese sehr dunkel und insbesondere schwarz.
Bei regelmäßig in einem ein- oder zweidimensionalen Gitter angeordneten Nanostrukturen führen in der Regel Resonanzeffekte, wie beispielsweise Plasmonenanregungen, zu Farberscheinungen, da die Transmission, Reflexion und Absorption des auf das Gitter fallenden Lichts spektral von das Subwellenlängengitter diesbezüglich charakterisierenden Parametern wie Periode, Tiefe, Profilform, Art der Beschichtung und Schichtdicke der Beschichtung abhängen. Insbesondere kann die Periode zum Einstellen eines bestimmten Farbeindrucks genutzt werden. Die auf diese Weise erzeugten und von einem Betrachter wahrnehmbaren Farben sind in der Regel weniger brillant und optisch variabel als die durch Beugung an einem holographischen Gitter hervorgerufenen Farberscheinungen, vielmehr sind sie eher pastellfarben und über einen größeren Winkelbereich ohne nennenswerte Farbänderung zu beobachten. Ohne Polarisator betrachtet ist der Farbeindruck von auf Plasmonenresonanz basierenden Subwellenlängengittern typischerweise auch bei Änderung des Drehwinkels in der Strukturebene sehr ähnlich bis nahezu identisch, d.h. unabhängig vom Azimutwinkel. Diese Eigenschaften machen die Subwellenlangenstrukturen besonders interessant in Sicherheitsmerkmalen, in denen sie mit Mikrostrukturen kombiniert werden.
Unter Subwellenlängenstrukturen werden hier Strukturen mit Abmessungen von ≤ 400 nm verstanden. Die Gitterperioden der Subwellenlängengitter liegen vorzugsweise zwischen 10 nm und 500 nm, bevorzugt zwischen 50 nm und 400 nm und besonders bevorzugt zwischen 100 nm und 350 nm.
Die Fälschungssicherheit von Nanostrukturen beruht insbesondere darauf, dass zu deren Herstellung hochauflösende Anlagen und Prozesse erforderlich sind, wie sie zum Beispiel in der Elektronenstrahllithographie Verwendung finden. Im Vergleich zu Prägehologrammen sind die zu erzeugenden Nanostrukturen immerhin um eine Größenordnung kleiner. Darüber hinaus müssen die vielfältigen Abformungsschritte zur Folienfertigung, die vor allem im Prozess der Prägewerkzeugfertigung angesiedelt sind, vorhersagbar formtreu erfolgen, damit die auf Folie geprägten Strukturen vom Betrachter z.B. in der gewünschten Farbe zu sehen sind.
Allerdings sind regelmäßige Subwellenlängengitter auch mit herkömmlichen Lithographieanlagen und sogar Laserdirektbelichtung - wenngleich unter erschwerten Bedingungen - noch herstellbar. Die Fälschungssicherheit ist daher noch nicht optimal.
Generell sind Subwellenlängengitter zwar schwerer herzustellen als Hologrammgitter mit entsprechend größeren Gitterperioden, da hierfür eine höhere Auflösung erforderlich ist. Es gilt: je kleiner die Strukturen, desto höher muss die Auflösung der eingesetzten Anlagen sein. Beispielsweise müssen Laserbelichtungsanlagen stabiler (in Bezug auf mechanische Schwingungen, Temperatur) und präziser (in Bezug auf die Positioniergenauigkeit) gebaut sein und Laser mit einer kleineren Wellenlänge einsetzen.
Ausgedehnte regelmäßige Subwellenlängengitter sind jedoch in den meisten Fällen leichter herzustellen als Anordnungen von Gittern mit variierenden Parametern. Je kleiner die einheitlich strukturierten Flächenbereiche und je größer die Zahl der unterschiedlichen Parameter, desto unrentabler bzw. schwieriger sind Direktbelichtungen. Auch für Laserschreiber wird es dann zunehmend schwieriger: auch wenn sich mit diesen die erforderlichen Gitterperioden noch erzeugen lassen, werden diese dann doch in der Regel von den ursprünglich konzipierten exakten Formen abweichen. Selbst Elektronenstrahlanlagen, die solche Strukturen prinzipiell erzeugen können, benötigen eine aufwendigere Datenaufbereitung.
Die EP 2 447 743 A1 offenbart ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art, das nicht mit dem Auge auflösbare Pixel bereitstellt, die dielektrisch hochbrechend beschichtete Subwellenlängengitter aufweisen. Damit der optische Eindruck eines Pixels sich nicht ändert, wenn das Sicherheitselement senkrecht zu dessen Oberfläche gedreht wird, ist jedes Pixel aus Sub-Pixeln aufgebaut, deren Subwellenlängengitter im Pixel eine individuelle azimutale Ausrichtung haben. Die Druckschrift bezeichnet die so erhaltenen Pixel als „isotrope Pixel“.
Die EP 2 229 287 A1 betrifft ein Sicherheitsmerkmal, dessen mit Subwellenlängengittern gefüllte Flächenbereiche bei bestimmten Kippwinkeln aufleuchten und zu einer geometrischen Verzerrung der wahrnehmbaren Formen führen. Daher werden die entsprechenden Flächenbereiche so vorverzerrt, dass sie bei den bestimmten Kippwinkeln unverzerrt in korrekten Proportionen erscheinen.
Sicherheitsmerkmale, die regelmäßige Nanostrukturen, d.h. Strukturen in Form von Subwellenlängengittern, einsetzen, haben einen in manchen Fällen sehr störenden optischen Effekt: Bei hohen Kippwinkeln oder flach aus einem bestimmten Winkel einfallendem Licht sieht der Beobachter die Subwellenlängengitter hell aufleuchten, da die erste Beugungsordnung sichtbar wird. Dies kann die Farbwahrnehmung empfindlich beeinträchtigen, weil die ursprüngliche Farbe des mit diesem Subwellenlängengitter gefüllten Flächenbereichs plötzlich nicht mehr erkennbar ist. Stattdessen überstrahlt die erste Beugungsordnung die ursprünglich diesem Flächenbereich zugeteilte Farbe. Irritierend wirkt überdies, dass aufgrund der plötzlichen Helligkeit dieses bestimmten Teilbereichs auch die Farben der benachbarten Flächenbereiche nicht mehr gut zu sehen sind.
Derartige Nanostrukturen mit regelmäßiger Anordnung, also Subwellenlängengitterstrukturen, finden sich beispielsweise auch in EUR-Banknoten. Die Sicherheitsfolien einiger Nennwerte enthalten einzelne Flächenbereiche, die beim Kippen unter einem hohen Kippwinkel grün aufleuchten, da sie mit einem 300 nm-Kreuzgitter gefüllt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Sicherheitsmerkmal mit auf Subwellenlängengittern basierender Erzeugung von Strukturfarben bereitzustellen, bei dessen Betrachtung keine durch Beugungseffekte hervorgerufenen Beeinträchtigungen wahrgenommen werden.
Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen.
Das Sicherheitselement für Wertgegenstände oder Wertdokumente weist auf einem Substrat eine Subwellenlängengitterstruktur auf. Diese kann eine ein- oder zweidimensionale periodische Subwellenlängengitterstruktur sein; sie zeigt in senkrechter Draufsicht eine Farbe. Es ist eine Vielzahl von Teilbereichen gebildet, die mit dem unbewaffneten Auge nicht auflösbar sind. Jeder Teilbereich verfügt über die Subwellenlängengitterstruktur, die im Teilbereich homogen bzw. einheitlich ausgebildet ist. Zwischen den Teilbereichen unterscheiden sich die Subwellenlängengitterstrukturen in mindestens einem Strukturparameter, der die Lichtbeugung beeinflusst. Die Vielzahl der Teilbereiche, welche mit dem unbewaffneten Auge nicht auflösbar sind, überdeckt einen Flächenbereich des Sicherheitselementes. Die auf dem Flächenbereich vorgesehenen Teilbereiche unterscheiden sich hinsichtlich des mindestens einen Strukturparameters so, dass ein Beobachter im von den Teilbereichen belegten Flächenbereich keinen drehwinkelabhängigen Beugungseffekt wahrnimmt, wenn er das Sicherheitselement kippt. Dieses Kippen erfolgt um eine Kippachse, die in einer Substratebene liegt, ändert also den Elevationswinkel.
Dieses Konzept sieht also vor, dass sich die Teilbereiche durchaus mit dem Kippen hinsichtlich des Farbeindrucks ändern können. Da die Teilbereiche sich jedoch hinsichtlich des Strukturparameters innerhalb des Flächenbereichs voneinander unterscheiden, stellt sich unter großen Kippwinkeln insgesamt über den Flächenbereich hinweg, d. h. über die den Flächenbereich belegenden Teilbereiche gemittelt, beim Drehen des Sicherheitselements um eine Achse, die senkrecht zur Substratebene liegt, keine signifikante beugungsbedingte Änderung des Farbeindrucks im Flächenbereich ein. Ein helles Aufleuchten der ersten Beugungsordnung, wie es bei einem (ausgedehnten) homogenen Gitter beim Kippen um eine Achse parallel zu den Gitterlinien unter hohen Kippwinkeln auftritt, findet bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement nicht in signifikantem Ausmaß statt.
Die Farbkonstanz ist besonders hoch, wenn die Subwellenlängengitter auf Basis von Plasmonenresonanz die Farbe erzeugen, also insbesondere ein metallisch beschichtetes Reliefprofil aufweisen, das die Subwellenlängengitterstruktur bereitstellt. Als Beschichtungsmaterial kann/können insbesondere Aluminium, Gold, Silber, Kupfer, Chrom, Nickel und/oder Eisen sowie deren Legierungen verwendet werden. Die Dicke der metallischen Beschichtung liegt zweckmäßig zwischen 5 nm und 200 nm, bevorzugt zwischen 8 nm und 150 nm, besonders bevorzugt zwischen 15 nm und 80 nm. Mit Vorteil bildet die metallische Beschichtung eine weitgehend opake Beschichtung.
Weiter ist es auch möglich, durch Kombination mit zusätzlichen dünnen Schichten noch weitere, auf einem anderen Funktionsprinzip beruhende Effekte, insbesondere Interferenzeffekte, zu erreichen. Optional kann folglich auf die metallische Beschichtung noch eine HRI-Schicht, eine mehrlagige Beschichtung (z.B. zur Komplettierung eines Colourshift-Systems mit Absorber/ Dielektrikum/ Reflektor) oder auch eine Schichtabfolge aus HRI- und LRI-Schichten aufgebracht sein (HRI = High Refractive Index; LRI = Low Refractive Index). Bevorzugt ist die HRI-Schicht aus ZnS oder TiO₂, die LRI-Schicht z.B. aus einem Polymer oder SiO₂ oder MgF₂ gebildet.
Der Strukturparameter individualisiert die Teilbereiche innerhalb des Flächenbereichs. Hierfür kommen mehrere Parameter der Subwellenlängengitterstruktur in Frage, die einzeln oder in Kombination zur Individualisierung verwendet werden können. Zu nennen sind die azimutale Ausrichtung, die Periode, der Umriss von auf einer Grundfläche regelmäßig angeordneten Erhebungen und/oder Vertiefungen der Subwellenlängengitterstruktur (z. B. rotationssymmetrische Umrissformen; nicht rotationssymmetrische, z. B. rechteckige, insbesondere quadratische Umrissformen, Ellipsen, Parallelogramme, etc.).
Dabei ist es insbesondere möglich, mehrere Teilbereiche zu Gruppen zusammenzufassen, wobei innerhalb einer Gruppe ein erster Parameter die Teilbereiche individualisiert, und die Gruppen sich voneinander durch einen zweiten Parameter unterscheiden. Gleichermaßen ist es möglich, dass in jeder Gruppe die Teilbereiche durch einen anderen Parameter individualisiert sind. So kann sich beispielsweise in den Teilbereichen einer Gruppe die Individualisierung durch eine azimutale Ausrichtung ergeben, in einer anderen Gruppe durch die Variation der Periode.
Besonders bevorzugt weisen benachbarte, unterschiedliche Teilbereiche des Flächenbereichs eine Variation der azimutalen Ausrichtung zwischen 0° und 360° auf. Ebenfalls besonders bevorzugt unterscheidet die Periode benachbarter, unterschiedlicher Teilbereiche des Flächenbereichs sich um einen Wert von maximal 10 % (z. B. 30 nm bei 300 nm), bevorzugt von maximal 5 % (z. B. 15 nm bei 300 nm).
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist im Flächenbereich der Strukturparameter im Wesentlichen isotrop variiert. Insbesondere ist eine zufällige oder pseudo-zufällige Variation des Parameters innerhalb eines Variationsbereichs möglich.
Pseudozufallszahlen sind Zahlenfolgen, die zwar zufällig erscheinen, aber durch einen deterministischen Algorithmus berechnet werden und daher im strengen Sinn keine echten Zufallszahlen sind. Dennoch werden Pseudozufallszahlen verbreitet eingesetzt, da die statistischen Eigenschaften einer Pseudozufallszahlenverteilung, wie Gleichwahrscheinlichkeit der einzelnen Zahlen oder die statistische Unabhängigkeit aufeinanderfolgender Zahlen, für praktische Zwecke, wie beispielsweise für die pseudozufällige Variation des Azimutwinkels, in der Regel ausreichend unregelmäßig sind und Pseudozufallszahlen mit Computern im Gegensatz zu echten Zufallszahlen einfach zu erzeugen sind.
Das Sicherheitselement kann mit Vorteil mehrere Flächenbereiche aufweisen. Die Flächenbereiche bilden dabei typischerweise einzelne Regionen innerhalb eines Motivs, die entsprechend dem gewählten Design jeweils eine einheitliche Farbe aufweisen. Wenn das Motiv beispielsweise ein Apfelbaum ist, kann ein erster Flächenbereich den braunen Stamm, ein zweiter Flächenbereich die grüne Krone und ein dritter Flächenbereich einen roten Apfel bilden. In einem detailreicheren Design könnte etwa die Krone selbst aus verschiedenen Flächenbereichen in variierenden Grüntönen bestehen, oder die Farbe der Äpfel könnte zwischen Rot und Gelb variieren, so dass jeder Apfel einen eigenen Flächenbereich mit einer ihm zugeordneten Farbe aus dem Spektrum zwischen Rot und Gelb darstellt. Es könnte auch jeder Apfel aus unterschiedlichen Flächenbereichen mit Farben aus dem Spektrum zwischen Rot und Gelb bestehen.
Die Ausgestaltung des Flächenbereichs durch mehrere Teilbereiche, welche durch den mindestens einen Strukturparameter individualisiert sind, kann mit Vorteil mit einer Mikrospiegelanordnung kombiniert werden, wobei die Flächenbereiche auf der Mikrospiegelanordnung ausgebildet sind.
Besonders bevorzugt sind die Flächenbereiche derart mit einer Mikrospiegelanordnung kombiniert, dass die Flächenbereiche jeweils als Mikrospiegel dieser Mikrospiegelanordnung ausgebildet sind. Die Subwellenlängengitterstruktur der Teilbereiche jedes Mikrospiegels verleiht diesem eine bestimmte Farbe, die vom Elevationswinkel weitgehend unabhängig ist. Die Mikrospiegelanordnung erzeugt damit ein buntes oder farbiges Motiv. Ein Kippen des Sicherheitselementes führt dann dazu, dass ein gewünschter Effekt erzeugt wird, wobei die Farbe bzw. Farbintensität der einzelnen Mikrospiegel aufgrund der individualisierten Teilbereiche nicht von Beugungseffekten der farbgebenden Subwellenlängenstruktur beeinträchtigt wird.
In diesen Fällen sind die Flächenbereiche bevorzugt nicht mit dem unbewaffneten Auge auflösbar, da die einzelnen Mikrospiegel bevorzugt unterhalb der Auflösungsgrenze liegen. In anderen Ausführungsformen werden grö-ßere Flächenbereiche geschaffen, die mit dem unbewaffneten Auge auflösbar sind, aber dennoch einen einheitlichen Farbeffekt haben, der von einer in einer Vielzahl von mit dem unbewaffneten Auge nicht auflösbaren Teilbereichen ausgebildeten Subwellenlängenstruktur herrührt, welche für einen Fälscher schwer nachzubilden ist.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform entsprechen die Flächenbereiche Mikrospiegel-Pixeln, in denen sich mehrere Mikrospiegel mit einer einheitlichen Ausrichtung befinden. Die Pixelgröße der Mikrospiegel-Pixel liegt typischerweise im Bereich von 10 µm bis 30 µm, insbesondere bei 20 µm. Die Teilbereiche können mit den Mikrospiegeln innerhalb eines Mikrospiegel-Pixels deckungsgleich übereinstimmen. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Grenzen der Mikrospiegel und der Teilbereiche können innerhalb eines Mikrospiegel-Pixels auch unabhängig voneinander verlaufen. Zur Vermeidung von Grenzflächen und damit bedingter Abschwächung der Farbwirkung sollten die Teilbereiche nicht deutlich kleiner als die Mikrospiegel-Pixelgröße sein. Typische Abmessungen für die Teilbereiche liegen daher beispielsweise bei minimal etwa 4 bis 5 µm pro/Teilbereich bei einer Abmessung des Mikrospiegel-Pixels von etwa 10 µm × 10 µm.
In noch einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform entsprechen die Flächenbereiche jeweils einer Vielzahl von Mikrospiegel-Pixeln (d.h. Bereichen, in denen sich jeweils Mikrospiegel mit einer einheitlichen Ausrichtung befinden). Die Pixelgröße der Mikrospiegel-Pixel liegt auch hier typischerweise im Bereich von 10 µm bis 30 µm, insbesondere bei 20 µm. Beispielsweise weist jedes Mikrospiegel-Pixel z. B. Abmessungen von 20 µm × 20 µm auf. Bevorzugt stimmen die Teilbereiche mit den Mikrospiegel-Pixeln innerhalb eines Flächenbereichs deckungsgleich überein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Grenzen der Mikrospiegel-Pixel und der Teilbereiche können innerhalb des Flächenbereichs auch unabhängig voneinander verlaufen. In typischen Ausgestaltungen weisen mehrere Mikrospiegel-Pixel die gleiche Farbe auf. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Mikrospiegel-Pixel alle die gleiche Ausrichtung bzw. Neigung aufweisen (bzw. dass die Ausrichtung/Neigung der Mikrospiegel innerhalb der Mikrospiegel-Pixel für alle Mikrospiegel-Pixel übereinstimmt). Die Ausrichtung/Neigung der Mikrospiegel-Pixel kann vielmehr in dem Flächenbereich variieren.
Die mit Strukturfarben durch Subwellenlängengitter zu füllenden Flächenbereiche werden in Teilbereiche unterteilt, deren Größe unterhalb des Auflösungsvermögens des menschlichen Auges ist. Diese Teilbereiche werden mit Subwellenlängengittern gefüllt, die durch einen bestimmten Parametersatz eindeutig definiert sind und ihren jeweiligen Teilbereich homogen ausfüllen. Die Subwellenlängengitter in den Teilbereichen können sowohl ein- als auch zweidimensionale periodische Subwellenlängengitter sein. Die Subwellenlängengitter benachbarter Teilbereiche innerhalb eines Flächenbereichs unterscheiden sich voneinander hinsichtlich mindestens eines die Beugungseigenschaften beeinflussenden Strukturparameters, wobei dieser Unterschied sich visuell bei senkrechter Betrachtung nicht oder kaum auswirkt, so dass in diesem Zustand dem Betrachter die erzeugte Strukturfarbe, verglichen mit der von den einzelnen Teilbereichen jeweils erzeugten Strukturfarbe, gleich oder zumindest sehr ähnlich erscheint.
Insbesondere treten bei Beleuchtung und Betrachtung unter flachen Winkeln keine der ersten Beugungsordnung zuzuordnenden Maxima auf, die die erzeugten Strukturfarben signifikant verändern oder überstrahlen könnten. Das Fehlen des hellen Aufleuchtens der ersten Beugungsordnung ist mit blo-ßem Auge ohne Hilfsmittel feststellbar. Darüber hinaus erfolgt eine etwaig auftretende Restbeugung azimutal gleichmäßig und mit deutlich verminderter Intensität. Das offenbarte Sicherheitsmerkmal bildet zudem eine höhere Hürde gegenüber Fälschungsversuchen.
Die Beugungs- und/oder Resonanzeigenschaften der Subwellenlängengitter werden im Wesentlichen durch folgende Strukturparameter definiert, die einzeln oder in Kombination zur Individualisierung der Teilbereiche verwendet werden können:

- Periode zwischen 10 nm und 500 nm, bevorzugt zwischen 50 nm und 400 nm, besonders bevorzugt zwischen 100 nm und 350 nm;
- Tiefe zwischen 50 nm und 400 nm, bevorzugt zwischen 80 nm und 300 nm;
- Eindimensionale (lineare) oder zweidimensionale Gitter; bei zweidimensionalen Gittern z.B. rechteckige, quadratische, hexagonale oder auch parallelogrammförmige Rasteranordnung;
- azimutale Ausrichtung der Gitter in der Ebene des Sicherheitsmerkmals, bezogen auf eine vordefinierte Richtung;
- Profilform der Reliefstruktur: Sinus-, Rechteck- (binäre) Strukturen oder andere Profilformen mit konkaven und/oder konvexen Abschnitten; auch eine periodische Anordnung von Nanoholes oder Nanodots mit diversen Umrissformen ist möglich.

Die Gitter sind bevorzugt einheitlich metallisch beschichtet, da dann eine gut erkennbare Farbe erzeugt wird, die sich über einen größeren Winkelbereich nicht wesentlich ändert. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Metallisierung bereichsweise. Beispielsweise werden die Deckflächen geprägter Erhebungen („Säulen“) mit einer Beschichtung versehen, während die restlichen Flächenbereiche keine Beschichtung aufweisen. Auch die umgekehrte Ausführungsform - regelmäßig angeordnete Löcher in einer Metallschicht - ist möglich.
Der Azimutwinkel, also die Ausrichtung der regelmäßigen Subwellenlängengitter in der durch das Substrat definierten Ebene, eignet sich besonders gut als in den Teilbereichen zu variierender Strukturparameter, da dieser bei nicht polarisierter Beleuchtung auf die durch Plasmonenresonanzeffekte erzeugte Farbe bei senkrechter Betrachtung weitgehend ohne Einfluss ist und sich im Wesentlichen nur auf die Beugung auswirkt. Besonders bevorzugt variiert der Azimutwinkel der mit den Subwellenlängengittern gefüllten Teilbereiche, die zusammen den gesamten mit einer im Wesentlichen einheitlichen Strukturfarbe zu füllenden Flächenbereich darstellen, zufällig oder pseudo-zufällig innerhalb eines vordefinierten Variationsbereichs.
Dies bedeutet, dass der Azimutwinkel jedes Teilbereichs einen beliebigen Wert zwischen 0 und 360° annehmen kann, so dass aufgrund der Vielzahl von Teilbereichen, in die eine im Wesentlichen homogen gefärbte Fläche unterteilt ist, Subwellenlängengitter mit vielfältigen Azimutwinkeln und etwa einer gleichen azimutalen Verteilung, d.h. im Wesentlichen isotrop über den gesamten Winkelbereich auftreten. Dadurch wird erreicht, dass ein Betrachter keine Änderung durch Beugungseffekte sehen kann, oder zumindest keine Abhängigkeit der Beugungsfarbe von der azimutalen Richtung, in der das Sicherheitsmerkmal liegt bzw. aus der das Sicherheitsmerkmal betrachtet wird.
Darüber hinaus können auch andere Strukturparameter über die Teilbereiche hinweg variiert werden. Es ist auch möglich, die in verschiedenfarbigen Flächenbereichen auftretenden Teilbereiche nach jeweils unterschiedlichen Strukturparametern zu variieren, z.B. in einem mit einer blauen Strukturfarbe gefüllten Flächenbereich die Periode zu variieren und in einem mit einer gelben Strukturfarbe gefüllten Flächenbereich den Azimutwinkel von Teilbereich zu Teilbereich zu variieren.
Ferner ist es auch möglich, mehrere Gitterparameter gleichzeitig innerhalb eines Flächenbereichs zu variieren, wobei auch in diesem Fall die Strukturparameter Azimutwinkel und Periode bevorzugt werden.
Die Teilbereiche besitzen - wie oben erwähnt - eine laterale Ausdehnung unterhalb des Auflösungsvermögens des menschlichen Auges. Ihre Größe liegt daher unterhalb 300 µm, bevorzugt unter 100 µm, besonders bevorzugt unter 50 µm. Dies gilt für ihre maximale Ausdehnung mindestens in eine Raumrichtung, d.h. es kann sich bei den Teilbereichen um sehr schmale, langgestreckte Linien handeln, wenngleich Teilbereiche, deren Abmessungen in allen Richtungen unterhalb der Auflösungsgrenze liegen, bevorzugt sind. Die Teilbereiche können unregelmäßige Umrisse aufweisen, sie können aber auch in Form regelmäßig angeordneter Pixel auftreten.
In speziellen Ausführungsvarianten kann der Erfindungsgegenstand auch mit einem oder mehreren weiteren Teilbereichen kombiniert werden, in denen die Gitterparameter gar nicht variiert werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass über eine große Fläche kleine Teilbereiche (z.B. Subpixel mit 10 µm Kantenlänge) vorliegen, in denen die Azimutwinkel zufällig gewählt sind, während in weiteren Teilbereichen jeweils ein Gitter mit gleichem Azimutwinkel vorliegt (beispielsweise als mit bloßem Auge lesbare Wertzahl). In senkrechter Aufsicht sind die kleinen Teilbereiche mit variierendem Azimutwinkel und die weiteren, bevorzugt ebenfalls nicht mit dem unbewaffneten Auge auflösbaren Teilbereiche mit identischem Azimutwinkel nicht oder zumindest kaum zu unterscheiden, während bei geeigneter Betrachtung (beim Kippen um eine Achse parallel zu den Gitterlinien) unter flachem Winkel durch die sonst unerwünschte erste Beugungsordnung des aus den weiteren Teilbereichen mit identischem Azimutwinkel ausgebildeten makroskopischen Unterbereichs hier eine weitere Darstellung sichtbar wird.
Eine solche Kombination erleichtert es zudem, das erfindungsgemäße Merkmal eindeutig zu verifizieren: Ein Ausbleiben hell aufleuchtender Beugungseffekte aus der ersten Ordnung ist unter Umständen nicht immer zweifelsfrei zu überprüfen, da dieses im Praxisfall z.B. auch auf schlechte Lichtverhältnisse oder darauf zurückzuführen sein kann, dass ein Betrachter nicht genau genug danach sucht. Sieht man aber in einem aus weiteren Teilbereichen gebildeten makroskopischen, d.h. mit bloßem Auge wahrnehmbaren Unterbereich ein Gitter mit festen Gitterparametern vor, so erhält ein Betrachter ein eindeutiges Ergebnis, wenn diese weiteren Teilbereiche in der ersten Beugungsordnung hell aufleuchten, die anderen Teilbereiche jedoch keinen solchen Effekt zeigen.
Nach einem weiteren Beispiel kann vorgesehen sein, dass in einer Umrisslinie eines Motivs (beispielsweise in Form eines mit bloßem Auge lesbaren Symbols), die in einer Dimension laterale Abmessungen unterhalb der Auflösungsgrenze des Auges aufweist (z. B. 60 µm) kleine Teilbereiche (z.B. Subpixel mit 10 µm Kantenlänge) vorliegen, in denen die Azimutwinkel zufällig gewählt sind, während in einem weiteren Teilbereich ein (durchgehendes) Subwellenlängengitter vorliegt. Wie in dem vorgenannten Beispiel sind die kleinen Teilbereiche mit variierendem Azimutwinkel und der weitere Teilbereich in senkrechter Aufsicht nicht zu unterscheiden. Bei Betrachtung unter flachem Winkel jedoch wird durch die in den kleinen Teilbereichen mit variierendem Azimutwinkel in geringem Maße auftretende Restbeugung eine Motivdarstellung sichtbar, die bei Betrachtung aus einer Richtung senkrecht zu den Gitterlinien des weiteren Teilbereichs (bzw. beim Kippen um eine Achse parallel zu den Gitterlinien) allerdings durch die erste Beugungsordnung überstrahlt wird, so dass das durch die Umrisslinie gebildete Motiv bei dieser durch Änderung des Drehwinkels erreichbaren Betrachtungssituation wieder verschwindet.
Auch eine solche Kombination erleichtert die Verifizierung des erfindungsgemäßen Merkmals. Durch das Vorsehen des die kleinen Teilbereiche mit variierendem Azimutwinkel enthaltenden Unterbereichs mit lateralen Abmessungen in einer Dimension, die unterhalb der Auflösungsgrenze des Auges liegen, wird zudem sichergestellt, dass der Flächenbereich insgesamt mit einer einheitlichen Farbe bzw. Helligkeit wahrnehmbar ist. Eine Unterteilung des (makroskopischen) weiteren Teilbereichs in mit bloßem Auge nicht wahrnehmbare Teilbereiche ist daher zur Verwirklichung eines insgesamt einheitlichen Erscheinungsbilds nicht zwingend erforderlich. Entsprechend kann hier im gesamten weiteren Teilbereich ein durchgehendes Subwellenlängengitter vorgesehen werden.
Die Herstellung von Subwellenlängengittern erfolgt zum Beispiel durch folgenden Prozess:

- Elektronenstrahllithographie;
- Herstellung eines Prägewerkzeugs durch galvanische Abformschritte;
- Prägen in thermoplastischen oder strahlungshärtenden, insbesondere UV-härtenden Prägelack;
- Metallisieren (z.B. mit Al, Au, Ag, Cr, Ni, Cu, Fe oder deren Legierungen), evtl. zusätzlich mit einer HRI-Schicht (z.B. ZnS); auch eine mehrlagige Beschichtung ist denkbar und mit Vorteil einzusetzen (z.B. Colourshift-System mit Absorber/Dielektrikum/Reflektor, wobei die Subwellenlängenstruktur die Colourshift-Farbe verändert);
- optional Einbetten der beschichteten Prägestrukturen (z.B. mit Schutzlack).

Neben dem visuell wahrnehmbaren Unterschied der hier beschriebenen Anordnungen von Subwellenlängengittern im Vergleich zum Stand der Technik, in dem die Gitter einheitlich gefärbte Flächenbereiche homogen mit einem konstanten Satz von Gitterparametern füllen, weisen die erfindungsgemäßen Sicherheitsmerkmale einen weiteren Vorteil auf: sie sind mit einer Direktbelichtung mit Hilfe von Lasern unter Nutzung der Interferenz am Ort der Probe praktisch nicht replizierbar, weil die Vielzahl der variabel gefüllten Teilbereiche und die Kleinheit dieser Teilbereiche das Direktbelichten zu schwierig und zu aufwendig machen würden. Außerdem sorgen die kleinen Gitterperioden dafür, dass auch andere optische Verfahren zur Origination ausscheiden. Die Herstellung mit Hilfe von Elektronenstrahlanlagen ist möglich, erfordert aber einen größeren Aufwand in der Datenaufbereitung. Dies stellt eine doppelte Hürde für Fälscher dar. So sind Elektronenstrahlanlagen an sich schon sehr teuer und daher für Fälscher schwer zugänglich. Darüber hinaus stellt die zur Datenaufbereitung zusätzlich zu erstellende Software ein weiteres Hindernis dar.
Diese Nanostrukturen sind besonders interessant in Sicherheitsmerkmalen, in denen sie mit Mikrostrukturen kombiniert werden. Während die Mikrostrukturen hauptsächlich für eine hohe Dynamik und damit verbunden optische Variabilität sorgen, verleihen die Subwellenlängengitterstrukturen dem Merkmal charakteristische Farben.
Die bisher beschriebenen Maßnahmen zur Erzeugung von auf Strukturfarben beruhenden farbigen Darstellungen für Sicherheitsmerkmale kommen daher besonders gut in einer Überlagerung mit Mikrostrukturen zur Geltung. Die Strukturen sind aufwendiger und schwieriger herzustellen als die im Stand der Technik bekannten Subwellenlängengitter. Die Mikrostrukturen leisten einen zusätzlichen Beitrag zur Unterdrückung von Beugungserscheinungen, da die Beugungsbedingung - also wann ein einfallender Lichtstrahl zum Betrachter gebeugt wird - auch von der Orientierung der Mikrofläche abhängt, auf welcher ein Subwellenlängengitter platziert ist. Des Weiteren sorgen die Mikrostrukturen für die Dynamik, während die Subwellenlängengitter die entsprechenden Farben zur Verfügung stellen.
In einer Versuchsreihe wurden beispielsweise zwei Motive eines binären Mikrospiegelkippbilds mit in einer Richtung verrauschten Mikrospiegeln zusätzlich mit Nanostrukturen ausgestattet, um ihnen eine Farbe zu verleihen. Die auf den Mikrospiegeln befindlichen Nanostrukturen bestanden aus Subwellenlängenkreuzgittern mit Sinusprofil, die in regelmäßige, 20 µm große Subpixel als Teilbereiche unterteilt waren, wobei sich die azimutale Ausrichtung der Subwellenlängenkreuzgitter von Subpixel zu Subpixel zufällig veränderte. Während in dem Kippbild mit den am wenigsten verrauschten Mikrospiegeln die verbleibende (azimutal gleichmäßig verteilte) Restbeugung noch schwach zu sehen war, nahm diese mit zunehmender Variation der Spiegelausrichtung ab und war bei der stärksten Verrauschung schließlich nicht mehr erkennbar.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird der Azimutwinkel in den Teilbereichen variiert, d.h. eine Ausrichtung der regelmäßigen periodischen Subwellenlängengitterstruktur in der vom Substrat definierten Ebene wird von Teilbereich zu Teilbereich verändert.
In den einzelnen Teilbereichen befinden sich besonders bevorzugt zweidimensional periodisch angeordnete Subwellenlängengitterstrukturen, welche bevorzugt in einer rechteckigen, quadratischen, hexagonalen oder parallelogrammförmigen Rasteranordnung auf das Substrat aufgebracht sind. Die zweidimensionalen periodischen Subwellenlängengitterstrukturen weisen regelmäßig angeordnete Erhebungen und Vertiefungen auf, wobei die Erhebungen in der Draufsicht auf das Sicherheitselement insbesondere nicht rotationssymmetrisch, z. B. rechteckig, besonders bevorzugt quadratisch sind. Die Erhebungen sind in ihren in der Draufsicht erkennbaren Oberseiten natürlich nicht auf quadratische oder rechteckige Formen beschränkt. Es kommen auch andere, nicht rotationssymmetrische Formen in Frage, wie etwa Ellipsen, Parallelogramme.
Zur einfachen Herstellung ist es bevorzugt, dass sich zwar der Azimutwinkel von Teilbereich zu Teilbereich ändert, allerdings eine Ausrichtung der Erhebungen in der Draufsicht unabhängig vom Azimutwinkel in allen Teilbereichen immer gleich ist. Dies wird nachfolgend anhand eines Beispiels genauer erläutert:

In einem Beispiel sind die Erhebungen rechteckig in Draufsicht. Die Ränder aller Erhebungen liegen parallel zueinander, d. h. die in Draufsicht erkennbaren Rechtecke haben alle dieselbe Ausrichtung. Zur Variation des Azimutwinkels wird die Rasteranordnung von Teilbereich zu Teilbereich um einen bestimmten Winkel gedreht, wobei die Parallelität der Ränder der Erhebungen über alle Teilbereiche hinweg erhalten bleibt. Jede Erhebung mit einem festgelegten Registerpunkt, der bei allen Erhebungen derselbe ist, ist an einem Schnittpunkt von Gitterlinien eines Gitters fixiert, so dass der Registerpunkt genau auf diesem Schnittpunkt zu liegen kommt. Der Registerpunkt kann beispielsweise das Zentrum einer in Draufsicht rechteckigen Erhebung sein, es kann aber auch jeder andere Punkt als Registerpunkt verwendet werden. Die Teilbereiche unterscheiden sich durch die Ausrichtung der Rasteranordnung, nicht aber durch die Ausrichtung der Erhebungen, die jeweils mit ihrem Registerpunkt auf dem jeweiligen Schnittpunkt liegen.

Das beschriebene bevorzugte Herstellungsverfahren ist ebenso für eindimensionale periodische Subwellenlängengitterstrukturen geeignet. Dann werden die horizontalen oder vertikalen Abstände der Erhebungen gleich Null gewählt, so dass eine quasi-eindimensionale periodische Subwellenlängengitterstruktur mit Gitterstegen und Gitterspalten vorgesehen ist.
Mit dem bevorzugten Herstellungsverfahren lässt sich aufgrund der in allen Teilbereichen identischen Ausrichtung der nicht rotationssymmetrischen Erhebungen die Subwellenlängengitterstruktur schneller belichten und damit auch einfacher herstellen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. In den Figuren zeigen:

1 eine Schemadarstellung einer Banknote mit einem Sicherheitselement,
2 eine perspektivische Schemadarstellung des Sicherheitselementes zur Verdeutlichung eines Kippeffektes,
3 eine Draufsicht auf das Sicherheitselement der 1,
4 eine Schnittdarstellung durch eine Teilfläche des Sicherheitselementes der 3,
5 eine weitere Ausführungsform einer Banknote mit zwei Sicherheitselementen, ähnlich dem der 4,
6 eine weitere Draufsicht auf ein Sicherheitselement,
7 bis 9 Draufsichten auf einen Teilbereich des Sicherheitselements,
10 eine Detailansicht einer Erhebung in der Draufsicht, und
11 eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines Sicherheitselements.

1 zeigt schematisch eine Banknote 2 oder ein anderes Wertdokument, das zum Kopierschutz mit einem Sicherheitselement 4 versehen ist. Das Sicherheitselement 4 bietet einem Betrachter ein Motiv dar und weist dazu mehrere Pixel bzw. Flächenbereiche 6 auf. Das Sicherheitselement 4 kann bei der Herstellung eines Banknotenpapiers direkt darauf ausgebildet werden. Alternativ ist es möglich, dieses auf einem separaten Substrat bereitzustellen, das auf die Banknote 2 appliziert wird, beispielsweise indem das Sicherheitselement 4 zuvor als sogenanntes Transferelement ausgebildet wurde. Derartiges ist dem Fachmann bekannt.
2 zeigt eine Draufsicht auf das Sicherheitselement 4, wobei zur Erläuterung nur eines der Pixel 6 eingezeichnet ist. Das Sicherheitselement 4 und damit das Pixel 6 wird z.B. weitgehend senkrecht aus einer Aufsicht-Richtung 8 betrachtet. Alle Pixel 6 des Sicherheitselementes 4 weisen ein noch zu erläuterndes Subwellenlängengitter auf, wobei die zuvor erläuterten Begriffsdefinitionen natürlich auch für die Schilderungen der Ausführungsbeispiele der 1-11 gelten. Kippt man das Sicherheitselement 4 um eine Achse 10, die in einer Ebene liegt, welche durch das flächige Sicherheitselement 4 und/oder die flächige Banknote 2 definiert ist, ändert sich Aufsicht-Richtung 8 entsprechend. Dennoch bleibt die vom Pixel 6 dargebotene Farbe über einen weiten Blickwinkelbereich, dessen Grenzen schematisch mit 12 und 14 bezeichnet sind, im Wesentlichen unverändert. Subwellenlängengitter sind damit auch optisch variabel, wenngleich ihre optische Variabilität weniger stark ausgeprägt ist als dies bei den herkömmlichen Beugungsgittern der Fall ist. Insbesondere sind über einen weiten Kippwinkelbereich keine Beugungseffekte wahrnehmbar, und es treten zudem keine vom Azimut abhängigen Beugungserscheinungen auf.
Diese Eigenschaft jedes Pixels 6 ist dadurch erreicht, dass es, wie 3 zeigt, welche eines der Pixel 6 in Draufsicht darstellt, aus mehreren Teilbereichen 16, hier in Form von Subpixeln, ausgebildet ist, die jeweils durch eine Subwellenlängengitterstruktur gebildet sind. Die einzelnen Teilbereiche 16 unterscheiden sich hinsichtlich eines die Lichtbeugung beeinflussenden Parameters. In der Draufsicht der 3 ist dies die azimutale Ausrichtung bzw. eine Längsrichtung 18, in der sich die hier exemplarisch eindimensional periodische Subwellenlängengitterstruktur erstreckt.
In einer hier nicht dargestellten Ausführungsform können die Gitterlinien einer eindimensional periodischen Subwellenlängengitterstruktur von einem Teilbereich kontinuierlich in Form gekrümmter Linien in die Gitterlinien eines anderen Teilbereichs bzw. anderer Teilbereiche mit gleicher Periode, aber gedrehtem Azimut übergehen. Hierdurch lassen sich Diskontinuitäten an den Grenzen der mit unterschiedlichen Subwellenlängengittern belegten Teilbereiche vermeiden oder zumindest minimieren.
4 zeigt eine Schnittdarstellung durch den Teilbereich 17 (3) entlang einer horizontal verlaufenden Achse. Die Schnittdarstellung der 4 zeigt, dass das Sicherheitselement 4 auf einem Substrat 20 gebildet ist, auf dem eine Prägelackschicht 22 angeordnet ist, in welche ein Relief einer Subwellenlängengitterstruktur 24 eingeprägt ist. Diese ist mindestens in der Schnittebene periodisch und erstreckt sich z.B. in Längsrichtung senkrecht zur Zeichenebene. Sie besteht aus einer Vielzahl von Erhebungen 28 und Vertiefungen 30, die im dargestellten Beispiel eindimensional periodisch aufeinanderfolgen. Eine zweidimensionale, periodische Gitterstruktur ist natürlich gleichermaßen möglich. Dann liegen in der Regel zwei Richtungen vor, die jeweils als Längsrichtung 18 dienen können. Die Reliefstruktur ist mit einer Metallisierungsschicht 26 versehen.
Die Teilbereiche 16 des Pixels 6 können als Subpixel verstanden werden. Dabei erzeugen alle Teilbereiche 16 eines Pixels 6 dieselbe Farbe, sind hinsichtlich ihres Subwellenlängengitters 24 also so ausgelegt, dass sie dieselbe oder zumindest im Wesentlichen dieselbe Farbe darbieten. Sie unterscheiden sich jedoch hinsichtlich der Längsrichtung 18, entlang der sich die Subwellenlängengitterstruktur 24 erstreckt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der 3 ist für das Pixel 6 eine Unterteilung in 36 Teilbereiche 16 vorgesehen, deren Längsrichtung 18 sich voneinander jeweils um 10 Grad unterscheidet. Die Längsrichtungen 18 der Subwellenlängengitterstrukturen 24 sind damit im Ausführungsbeispiel gleichmäßig zwischen 0° und 360° verteilt. Die hinsichtlich der Variation der Längsrichtung 18 aufeinanderfolgenden Teilbereiche 16 müssen nicht regelmäßig aufgereiht sein, wie dies in 3 spaltenweise von links oben nach rechts unten der Fall ist. Die einzelnen Längsrichtungen 18 können auch völlig zufällig oder pseudozufällig auf die einzelnen Teilbereiche 16 verteilt werden.
Weiter ist die Subwellenlängengitterstruktur 24 weder auf eine eindimensional periodische Struktur, noch die Variation auf eine Variation der Längsrichtung 18 beschränkt. Es können gleichermaßen auch andere Subwellenlängengitterstrukturen verwendet werden und andere Parameter dieser Subwellenlängengitterstruktur variiert werden, wie im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert. Insbesondere ist es möglich, die Subwellenlängengitterstruktur 24 durch eine zweidimensional periodische Anordnung von Erhebungen und/oder Vertiefungen zu realisieren und/ oder als Parameter keine Längsrichtung 18, sondern eine Periode zwischen den einzelnen Teilbereichen 16 zu variieren.
5 zeigt, dass die Aufteilung in Teilbereiche 16 nicht auf die Unterteilung von Pixeln 6, also von mit dem bloßen Auge nicht auflösbaren Flächenbereichen gerichtet ist, sondern gleichermaßen auch für größere Bereiche 32, 34, 35 verwendet werden kann, die in mit dem unbewaffneten Auge nicht auflösbare Teilbereiche 16 unterteilt sind. Die 5 zeigt dabei exemplarisch, dass die Teilbereiche 16 nicht unbedingt regelmäßig angeordnet sein müssen oder dieselbe Grundstruktur haben müssen.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Sicherheitselementes 4, das in dieser Variante als Mikrospiegelanordnung 36 ausgebildet ist, welche aus individuell orientierten Mikrospiegeln 38 aufgebaut ist. Jeder der Mikrospiegel 38 umfasst eine Vielzahl von Teilbereichen 16, die sich voneinander, wie anhand des Pixels 6 der 3 erläutert, beispielsweise in der Längsrichtung 18 der Subwellenlängengitterstruktur 24 unterscheiden können. Natürlich gelten die Optionen, wie sich die einzelnen Teilbereiche 16 voneinander unterscheiden können, welche anhand der 3 und 4 erläutert wurden und auch im allgemeinen Teil der Beschreibung genannt sind, gleichermaßen auch für die Teilbereiche 16 auf einem Mikrospiegel 38. Die Ausgestaltung der Mikrospiegel 38 durch eine Vielzahl von Teilbereichen 16, welche sich in mindestens einem Parameter unterscheiden, hat den Vorteil, dass die einzelnen Mikrospiegel 38 der Mikrospiegelanordnung 36 unabhängig von ihrer Orientierung die gewünschte Farbe zeigen und nicht der Effekt auftritt, dass bei einer bestimmten Orientierung des Mikrospiegels 38, die letztlich einem Kippwinkel gemäß 2 entspricht, die gewünschte Farbe gar nicht sichtbar ist und/oder von einer höheren Beugungsordnung, beispielsweise der ersten Beugungsordnung, beeinträchtigt oder gestört wird.
11 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Sicherheitselements, das ebenso wie das in 6 gezeigte Sicherheitselement als Mikrospiegelanordnung 36 ausgebildet ist, welche aus individuell orientierten Mikrospiegeln 38 aufgebaut ist. Im Unterschied zu der in 6 gezeigten Ausgestaltung liegen die Mikrospiegel in Mikrospiegel-Pixeln vor, in denen sich jeweils mehrere Mikrospiegel mit einer (in der Figur durch eine entsprechende Schraffur angedeuteten) einheitlichen azimutalen Ausrichtung (und Neigung) befinden. Mehrere Mikrospiegel-Pixel weisen dabei die gleiche, durch eine Subwellenlängengitterstruktur vorgegebene Farbe auf.
Die Aufteilung in mit dem unbewaffneten Auge nicht auflösbare Teilbereiche 16 erfolgt hier für größere Bereiche 32, die mit dem unbewaffneten Auge wahrnehmbar sein können und von denen einer mit einer lediglich zu Darstellungszwecken in der Figur enthaltenen gestrichelten Umrisslinie ausschnittsweise dargestellt ist. Die Teilbereiche 16 der Bereiche 32 sind hinsichtlich ihres Subwellenlängengitters so ausgelegt, dass sie dieselbe Farbe darbieten. Sie unterscheiden sich jedoch voneinander, wie anhand des Pixels 6 der 3 erläutert, hinsichtlich eines die Lichtbeugung beeinflussenden Parameters. In der Draufsicht der 11 ist dies die azimutale Ausrichtung bzw. eine Längsrichtung 18, in der sich die hier exemplarisch eindimensional periodische Subwellenlängengitterstruktur erstreckt. Im Ausführungsbeispiel stimmen die Mikrospiegel-Pixel mit den Teilbereichen 16 der Bereiche 32 jeweils deckungsgleich überein.
Die Mikrospiegel-Pixel des Bereichs 32 weisen alle die gleiche Ausrichtung und Neigung auf, d. h. die Ausrichtung der Mikrospiegel innerhalb der Mikrospiegel-Pixel stimmt für alle Mikrospiegel-Pixel des Flächenbereichs überein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Gemäß einer hier nicht dargestellten Ausgestaltung kann die Ausrichtung und/oder die Neigung der Mikrospiegel-Pixel in dem Flächenbereich auch variieren.
Die 7 bis 9 zeigen Draufsichten auf Teilbereiche 16a bis 16c des Sicherheitselements 4, die 10 im Detail eine Erhebung 28. Die 7 bis 10 dienen der Veranschaulichung eines bevorzugten Herstellungsverfahrens des Sicherheitselements 4, welches im Folgenden erläutert wird.
In 7 ist ein erster Teilbereich 16a eines Pixels 6 in der Draufsicht dargestellt. Der Teilbereich hat eine zweidimensionale Subwellenlängenstruktur in Form von Vertiefungen 30 und Erhebungen 28, wobei letztere in einer quadratischen Rasteranordnung angeordnet sind. Diese Rasteranordnung bildet ein erstes Gitter 40. Die Erhebungen 28 liegen im ersten Gitter 40 z. B. derart vor, dass ein Mittelpunkt M jeder Erhebung 28 auf einem Schnittpunkt von horizontalen und vertikalen Gitterlinien des ersten Gitters 40 zum Liegen kommt. Der Mittelpunkt M dient zur Veranschaulichung einer Registrierung der Erhebungen 28 im ersten Gitter 40. Der Mittelpunkt M ist der Einfachheit halber nur für eine Erhebung 28 eingezeichnet. Das erste Gitter 40 dient gleichermaßen nur zur Veranschaulichung der Anordnung der Erhebungen 28 im Teilbereich 16a; nur hierdurch ist es in der Draufsicht auf das Sicherheitselement 4 erkennbar.
Die Rasteranordnung gemäß dem ersten Gitter 40 ist exemplarisch quadratisch, d.h. die horizontalen und vertikalen Gitterlinien liegen in einem 90°-Winkel zueinander. Es sind aber auch Rasteranordnungen in einem z. B. hexagonalen Gitter möglich (nicht dargestellt).
8 zeigt einen zweiten Teilbereich 16b des Pixels 6 in der Draufsicht, in welchem der Azimutwinkel im Vergleich zu 7 anhand eines vorbestimmten Werts verändert ist. Dies ist dadurch erreicht, dass die Erhebungen in einem zweiten Gitter 42 angeordnet sind, das um einen ersten Winkel 44 gegenüber dem ersten Gitter 40 verdreht ist, aber ansonsten dieselbe Struktur hat. Im Ausführungsbeispiel der 8 beträgt der Winkel 4410°. Diese Verdrehung des zweiten Gitters 42 zum ersten Gitter 40 um dem Winkel 44 ist am rechten unteren Rand der 8 zur Veranschaulichung als Detail dargestellt. Unabhängig von der Verdrehung des zweiten Gitters 42 gegenüber dem ersten Gitter 40 um den Winkel 44, bleibt die Ausrichtung der Erhebungen 28 in den 7 und 8 gleich, d.h. in 8 sind die Ränder der Oberseite der Erhebungen 28 parallel zu denen des vorherigen Teilbereichs 16a; sie drehen sich nicht mit dem zweiten Gitter 42 mit.
9 zeigt einen dritten Teilbereich 16c des Pixels 6 in der Draufsicht. Es sind, wie in den 7 und 8, Erhebungen 28 mit ihren Mittelpunkten M auf den Schnittpunkten der Gitterlinien eines dritten Gitters 46 registriert. Dieses entspricht in der Grundstruktur den Gittern 40 und 42, ist aber gegenüber dem Gitter 40 um einen zweiten Winkel 48 von 30° gedreht. Unabhängig von der Verdrehung des dritten Gitters 46 bleibt auch in 9 die Ausrichtung der Erhebungen 28 gleich, d.h. auch in 9 sind die Ränder der Oberseite der Erhebungen 28 parallel zu denen der Teilbereiche 16a und 16b. Die Verdrehung des dritten Gitters 46 zum ersten Gitter 40 um den zweiten Winkel 48 ist am rechten unteren Rand von 9 als Detail dargestellt.
10 zeigt eine einzelne Erhebung 28 in der Draufsicht. Die Erhebung 28 weist den Mittelpunkt M auf. Zusätzlich sind das erste Gitter 40, das zweite Gitter 42 und das dritte Gitter 46 dargestellt, welche mit dem Mittelpunkt M der Erhebung 28 derart registriert sind, dass sich der Mittelpunkt M auf dem Schnittpunkt der Gitterlinien der Gitter 40, 42, 46 befindet. Zudem sind der erste Winkel 44 und der zweite Winkel 48 dargestellt, um die das zweite Gitter 42 um das erste Gitter 40 bzw. das dritte Gitter 46 um das erste Gitter 40 gedreht sind.
Die 7 bis 9 zeigen zweidimensionale periodische Gitterstrukturen mit Erhebungen 28 und Vertiefungen 30, beispielhalber angeordnet in einer rechtwinkligen Rasteranordnung in Form eines quadratischen Gitters 40, 42, 46. Es ist möglich, die horizontalen oder vertikalen Abstände zwischen den Erhebungen 28 gleich Null zu setzen und damit ein eindimensionales periodisches Gitter mit Gitterstegen und -spalten zu erzeugen (diese Ausführungsform ist nicht dargestellt).
In den 7 bis 9 ist jeweils ein Teilbereich 16a, 16b, 16c mit anderem Azimutwinkel dargestellt. Die Kanten der Erhebungen bzw. die Ränder der Oberseiten der Erhebungen bleiben aber in jeder der 7 bis 9 (d. h. in allen Teilbereichen) gleich ausgerichtet, nämlich in den dargestellten Ausführungsformen beispielhalber parallel zu den Gitterlinien des ersten Gitters 40. 10 stellt zusammenfassend dar, dass unabhängig vom Gitter 40, 42, 46 die Ausrichtung der Erhebung 28 im bevorzugten Herstellungsverfahren stets gleich bleibt.
Zur Einstellung des Azimutwinkels ist die Ausrichtung der Erhebungen beibehalten, aber das zweite Gitter 42 gegenüber dem ersten Gitter 40 bzw. das dritte Gitter 46 gegenüber dem ersten Gitter 40 um den Azimutwinkel gedreht.
Bei diesem Herstellungsverfahren wird also zur Erzeugung von unterschiedlichen Azimutwinkeln in unterschiedlichen Teilbereichen 16 die Ausrichtung der regelmäßigen periodischen Subwellenlängengitter als Ganzes verändert, die Ausrichtung der Erhebungen 28 bleibt aber gleich.
Bezugszeichenliste

2: Banknote
4: Sicherheitselement
6: Pixel
8: Aufsicht-Richtung
10: Achse
12, 14: Grenze
16,17: Teilbereich
18: Längsrichtung
20: Substrat
22: Prägelackschicht
24: Subwellenlängengitterstruktur
26: Metallisierung
28: Erhebung
30: Vertiefung
32, 34, 35: Bereich
36: Mikrospiegelanordnung
38: Mikrospiegel
40: erstes Gitter
42: zweites Gitter
44: erster Winkel
46: drittes Gitter
48: zweiter Winkel

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

EP 2447743 A1 [0021]
EP 2229287 A1 [0022]

Claims

Sicherheitselement für Wertgegenstände oder Wertdokumente (2), das auf einem Substrat (20) eine Subwellenlängengitterstruktur (24) aufweist, die in senkrechter Draufsicht (8) eine auf Basis von Plasmonenresonanz erzeugte Farbe zeigt, wobei eine Vielzahl von mit dem unbewaffneten Auge nicht auflösbaren Teilbereichen (16,17) gebildet ist, in denen jeweils die Subwellenlängengitterstruktur (24) einheitlich ausgebildet ist, wobei sich die Subwellenlängengitterstrukturen (24) zwischen den Teilbereichen (16,17) in mindestens einem die Lichtbeugung beeinflussenden Strukturparameter unterscheiden und die Vielzahl der mit dem unbewaffneten Auge nicht auflösbaren Teilbereiche einen Flächenbereich (6, 32) des Sicherheitselements (4) überdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbereiche (16,17) im Flächenbereich (6, 32) sich in dem mindestens einen Strukturparameter so unterscheiden, dass ein Beobachter im von den Teilbereichen (16,17) belegten Flächenbereich (6) beim Kippen des Sicherheitselements (4) um mindestens eine, in einer Substratebene liegende Kippachse (10) keinen drehwinkelabhängigen Beugungseffekt wahrnimmt.
Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Subwellenlängengitterstrukturen (24) ein metallisch beschichtetes Reliefprofil (28, 30) aufweisen, wobei die metallische Beschichtung (26) insbesondere aus Aluminium, Gold, Silber, Kupfer, Chrom, Nickel und/oder Eisen oder einer Legierung dieser Metalle besteht.
Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strukturparameter, in dem sich die Subwellenlängengitterstrukturen (24) der Teilbereiche (16,17) unterscheiden, mindestens einen der folgenden Parameter der Subwellenlängengitterstruktur (24) umfasst: azimutale Ausrichtung, Periode, Umriss von auf einer Grundfläche regelmäßig angeordneten Erhebungen und/oder Vertiefungen der Subwellenlängengitterstruktur .
Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Subwellenlängengitterstrukturen (24) der Teilbereiche (16, 17) sich in der azimutalen Ausrichtung unterscheiden, wobei benachbarte, unterschiedliche Teilbereiche des Flächenbereichs (6, 32) eine Variation der azimutalen Ausrichtung zwischen 0° und 360° aufweisen.
Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Subwellenlängengitterstruktur (24) eine zweidimensionale periodische Subwellenlängengitterstruktur ist, wobei die Subwellenlängengitterstruktur (24) insbesondere eine rechteckige, quadratische, hexagonale oder parallelogrammförmige Rasteranordnung (40, 42, 44) aufweist.
Sicherheitselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Subwellenlängengitterstruktur regelmäßig angeordnete Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweist, wobei die Subwellenlängengitterstrukturen (24) der Teilbereiche (16,17) sich durch die Ausrichtung der Rasteranordnung (40, 42, 44) unterscheiden.
Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Flächenbereich (6, 32) der Strukturparameter im Wesentlichen isotrop variiert ist.
Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mehrere Flächenbereiche (6) aufweist.
Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Flächenbereiche (6) auf einer Mikrospiegelanordnung (36) ausgebildet sind.
Sicherheitselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenbereiche jeweils als Mikrospiegel (38) einer Mikrospiegelanordnung (36), als Mikrospiegel-Pixel, das mehrere Mikrospiegel (38) einer Mikrospiegelanordnung (36) mit einer einheitlichen Ausrichtung aufweist, oder als eine Vielzahl von Mikrospiegel-Pixeln, die jeweils mehrere Mikrospiegel (38) einer Mikrospiegelanordnung (36) mit einer einheitlichen Ausrichtung aufweisen, ausgebildet sind, wobei die Subwellenlängengitterstruktur (24) der Teilbereiche (16, 17) jedes Mikrospiegels (38) oder jedes Mikrospiegel-Pixels oder jeder Vielzahl von Mikrospiegel-Pixeln diesem bzw. dieser eine bestimmte Farbe verleiht, so dass die Mikrospiegelanordnung (36) ein buntes oder farbiges Motiv erzeugt.
Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Flächenbereich(e) (6, 32) mit dem unbewaffneten Auge auflösbar ist/ sind.
Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der sich in dem mindestens einen Strukturparameter unterscheidenden Teilbereiche (16, 17) mit einem oder mehreren weiteren Teilbereichen kombiniert ist, deren Strukturparameter sich nicht unterscheiden.
Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements für Wertgegenstände oder Wertdokumente (2), wobei auf einem Substrat (20) eine Subwellenlängengitterstruktur (24) ausgebildet wird, die eine auf Basis von Plasmonenresonanz erzeugte Farbe zeigt, wobei eine Vielzahl von mit dem unbewaffneten Auge nicht auflösbaren Teilbereichen (16, 17) gebildet wird, in denen jeweils die Subwellenlängengitterstruktur (24) einheitlich ausgebildet wird, wobei sich die Subwellenlängengitterstrukturen (24) zwischen den Teilbereichen (16,17) in mindestens einem die Lichtbeugung beeinflussenden Strukturparameter unterscheiden und die Vielzahl der mit dem unbewaffneten Auge nicht auflösbaren Teilbereiche (16, 17) einen Flächenbereich (6, 32) des Sicherheitselements (4) überdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass im Flächenbereich (6, 32) die Teilbereiche (16, 17) sich in dem mindestens einem Strukturparameter so unterscheiden, dass ein Beobachter im von den Teilbereichen (16,17) belegten Flächenbereich (6, 32) beim Kippen des Sicherheitselemente (4) um mindestens eine, in einer Substratebene liegende Kippachse (10) keinen drehwinkelabhängigen Beugungseffekt wahrnimmt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Subwellenlängengitterstrukturen (24) ein metallisch beschichtetes Reliefprofil (28, 30) aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Strukturparameter, in dem sich die Subwellenlängengitterstrukturen (24) der Teilbereiche (16,17) unterscheiden, mindestens einen der folgenden Parameter der Subwellenlängengitterstruktur (24) umfasst: azimutale Ausrichtung, Periode, Umriss von auf einer Grundfläche regelmäßig angeordneten Erhebungen und/ oder Vertiefungen der Subwellenlängengitterstruktur.
Verfahren nach einem der obigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Subwellenlängengitterstrukturen (24) der Teilbereiche (16, 17) sich in der azimutalen Ausrichtung unterscheiden, wobei benachbarte, unterschiedliche Teilbereiche (16, 17) des Flächenbereichs (6, 32) eine Variation der azimutalen Ausrichtung zwischen 0° und 360° aufweisen.
Verfahren nach einem der obigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Flächenbereich (6, 32) der Strukturparameter im Wesentlichen isotrop variiert wird.
Verfahren nach einem der obigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Flächenbereiche (6, 32) vorgesehen werden, die insbesondere jeweils als Mikrospiegel (38) einer Mikrospiegelanordnung (36), als Mikrospiegel-Pixel, das mehrere Mikrospiegel (38) einer Mikrospiegelanordnung (36) mit einer einheitlichen Ausrichtung aufweist, oder als eine Vielzahl von Mikrospiegel-Pixeln, die jeweils mehrere Mikrospiegel (38) einer Mikrospiegelanordnung (36) mit einer einheitlichen Ausrichtung aufweisen, ausgebildet werden, wobei die Subwellenlängengitterstruktur (24) der Teilbereiche (16, 17) jedes Mikrospiegels (38) oder jedes Mikrospiegel-Pixels oder jeder Vielzahl von Mikrospiegel-Pixeln diesem bzw. dieser eine bestimmte Farbe verleiht, so dass die Mikrospiegelanordnung (36) ein buntes oder farbiges Motiv erzeugt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Flächenbereich(e) (6, 32, 34) mit dem unbewaffneten Auge auflösbar ist/sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Subwellenlängengitterstruktur (24) als zweidimensionale periodische Subwellenlängengitterstruktur ausgebildet wird, wobei die Subwellenlängengitterstruktur (24) insbesondere in einer rechteckigen, quadratischen, hexagonalen oder parallelogrammförmigen Rasteranordnung (40, 42, 44) auf das Substrat aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Subwellenlängengitterstruktur regelmäßig angeordnete Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweist, wobei die Subwellenlängengitterstrukturen (24) der Teilbereiche (16, 17) sich durch die Ausrichtung der Rasteranordnung (40, 42, 44) unterscheiden.
Artikel oder Wertgegenstand oder Wertdokument (2), mit einem Sicherheitselement (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.