EP1999726A1

EP1999726A1 - Gitterbild

Info

Publication number: EP1999726A1
Application number: EP07711798A
Authority: EP
Inventors: Marius Dichtl; Thomas Gerhardt
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2007-03-06
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2027-03-06
Also published as: EP1999726B1; WO2007107235A1; DE102006012732A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gitterbild mit achromatischen Gitterbereichen, die ein betrachtungswinkelabhängiges Erscheinungsbild aufweisen und sich bei Änderung des Betrachtungswinkels ein visuell sichtbarer Bewegungseffekt ergibt.

Description

Gitterbild

Die Erfindung betrifft ein Gitterbild mit achromatischen Gitterbereichen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Gitterbildes sowie ein Sicherheitselement, ein Sicherheitspapier und einen Datenträger mit einem solchen Gitterbild.

Zur Echtheitsabsicherung von Kreditkarten, Banknoten und anderen Wert- dokumenten werden seit einigen Jahren Hologramme, holographische Gitterbilder oder andere hologrammartige Beugungsstrukturen eingesetzt. Im Allgemeinen werden im Banknoten- und Sicherheitsbereich holographische Beugungsstrukturen verwendet, die sich durch Prägung von holographisch erzeugten Gitterbildern in thermoplastisch verformbare Kunststoffe oder UV-härtbare Lacke auf Foliensubstraten herstellen lassen.

Echte Hologramme entstehen durch Beleuchtung eines Objekts mit kohärentem Laserlicht und Überlagerung des von dem Objekt gestreuten Laserlichts mit einem unbeeinflussten Referenzstrahl in einer lichtempfindlichen Schicht. Sogenannte holographische Beugungsgitter erhält man, wenn die in der lichtempfindlichen Schicht überlagerten Lichtstrahlen aus räumlich ausgedehnten, einheitlichen kohärenten Wellenfeldern bestehen. Durch die Einwirkung der überlagerten Wellenfelder auf die lichtempfindliche Schicht, beispielsweise einen photographischen Film oder eine Photoresistschicht, entsteht dort ein holographisches Beugungsgitter, das in Form heller und dunkler Linien in einem photographischen Film oder in Form von Bergen und Tälern in einer Photoresistschicht konserviert werden kann. Da die Lichtstrahlen in diesem Fall nicht durch ein Objekt gestreut worden sind, erzeugt das holographische Beugungsgitter lediglich einen optisch variablen Farbeindruck, jedoch keine Bilddarstellung. Au s holographischen Beugungsgittern lassen sich holographische Gitter bil- der erzeugen, indem nicht die gesamte Fläche des lichtempfindlichen Materials mit einem einheitlichen holographischen Beugungsgitter belegt wird, sondern indem geeignete Masken verwendet werden, um jeweils nur Teile der Aufnahmefläche mit einem von mehreren verschiedenen einheitlichen Gittermustern zu belegen. Ein solches holographisches Gitterbild setzt sich somit aus mehreren Bereichen mit unterschiedlichen Beugungsgittermustern zusammen, die in der Regel nebeneinander in flächiger, streifenförmiger oder pixelartiger Ausführung liegen. Durch geeignete Anordnung der Bereiche lässt sich mit einem derartigen holographischen Gitter bild eine

Vielzahl unterschiedlicher Bildmotive darstellen. Die Beugungsgittermuster können nicht nur durch direkte oder indirekte optische Überlagerung kohärenter Laserstrahlen, sondern auch mittels Elektronenlithographie hergestellt werden. Häufig wird eine Musterbeugungsstruktur erzeugt, die anschlie- ßend in eine Relief struktur umgesetzt wird. Diese Relief struktur kann als Prägewerkzeug verwendet werden.

In der WO2005/ 071444 A2 werden Gitterfelder mit Strichgitterlinien beschrieben, die durch die Parameter Orientierung, Krümmung, Beabstandung und Profilierung charakterisiert sind, wobei zumindest einer dieser der Parameter über die Fläche des Gitterfeldes variiert. Variiert einer der Parameter zufällig, spricht man von sogenannten Mattstrukturen. Diese zeigen bei Betrachtung keine diffraktiven Effekte, sondern Streueffekte und weisen ein mattes, vorzugsweise keinerlei Farbigkeit zeigendes Erscheinungsbild auf. Die Mattstrukturen zeigen bei reinen Streueffekten aus allen Betrachtungswinkeln das gleiche Erscheinungsbild.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Gitterbilder der eingangs genannten Art weiter zu verbessern, und insbesondere unter Beibehaltung der bisherigen Vorteile Gitterbilder mit neuen optischen Effekten zu schaffen und/ oder die Fälschungssicherheit der Gitterbilder weiter zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch das Gitterbild mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein Herstellungsverfahren sowie ein Sicherheitselement ein Sicherheitspapier und ein Datenträger mit derartigen Gitterbildern sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung umf asst das Gitterbild achromatische Gitterbereiche, die ein betrachtungswinkelabhängiges Erscheinungsbild aufweisen, wobei sie sich bei Änderung des Betrachtungswinkels ein visuell sichtbarer Bewegungseffekt ergibt, bei dem sich die achromatischen Gitterbereiche scheinbar auf einer Bewegungsbahn mit einer bestimmten Richtung und Geschwindigkeit bewegen.

Die achromatischen Gitterbereiche weisen ein mattes - vorzugsweise silbrig mattes - nicht farbiges Erscheinungsbild auf, das sich in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel ändert. Man könnte also auch sagen, dass es sich bei den achromatischen Gitterbereichen um Mattstrukturen handelt, die aber - im Gegensatz zum Stand der Technik - ein betrachtungswinkelabhängiges Erscheinungsbild aufweisen. Die Änderung kann dabei in der Änderung der optischen Helligkeit bestehen oder aber auch darin bestehen, dass ein Gitter- bereich unter einem bestimmten Betrachtungswinkel sichtbar und unter einem anderen Betrachtungswinkel nicht sichtbar ist.

Der jeweilige achromatische Gitterbereich des Gitterbilds enthält ein elektromagnetische Strahlung beeinflussendes Gittermuster mit Strichgitterlinien, die durch die Parameter Orientierung, Krümmung, Beabstandung und Profilierung charakterisiert sind und für die zumindest der Parameter Orientierung über der Fläche des Gitterbereiches zufällig, bevorzugt zufällig sprunghaft in einem eingeschränkten Winkelbereich variiert. Bevorzugt enthält der genannte Gitterbereich dabei ein elektromagnetische Strahlung beeinflussendes Gittermuster aus nicht unterbrochenen Strichgitterlinien.

Da der Parameter Orientierung der erfindungsgemäßen Gittermuster, wie nachfolgend im Detail erläutert, eine zufällige Variation in einem einge- schränkten Winkelbereich aufweist, so dass dennoch über den Gitterbereich ein gewisser Ordnungsgrad vorliegt, lassen sich sowohl Effekte, die gewöhnlich mit Beugungsvorgängen, als auch Effekte, die gewöhnlich mit Streuvorgängen beschrieben werden, in einem Gitterbereich erzeugen. Der Anteil des Beugungs- bzw- Streueffektes hängt hierbei vom Anteil der zufälligen Varia- tion ab. Je größer der Grad der Unordnung im Gitterbild, umso größer wird der Streueffektanteil. Im Rahmen dieser Beschreibung werden derartige Gittermuster daher allgemein als elektromagnetische Strahlung beeinflussende Gittermuster bezeichnet.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter Beugung oder

Diffraktion die Abweichung von der geradlinigen Ausbreitung des Lichts verstanden, die nicht durch Brechung, Reflexion oder Streuung hervorgerufen wird, sondern die auftritt, wenn Licht auf Hindernisse wie Spalten, Blenden, Kanten oder dergleichen trifft. Beugung ist eine typische Wellenerschei- nung und daher stark wellenlängenabhängig und stets mit Interferenz verbunden. Sie ist insbesondere von den Vorgängen der Reflexion und der Brechung zu unterscheiden, die sich bereits mit dem Bild geometrischer Lichtstrahlen zutreffend beschreiben lassen. Hat man es mit Beugung an sehr vie- len statistisch verteilten Objekten zu tun, hat es sich eingebürgert, statt von Beugung an unregelmäßig verteilten Objekten von Streuung zu sprechen.

Unter Streuung versteht man die Ablenkung eines Teils einer gebündelten Wellenstrahlung aus seiner ursprünglichen Richtung beim Durchgang durch Materie aufgrund der Wechselwirkung mit einem oder mehreren Streuzentren. Die diffus in alle Raumrichtungen gestreute Strahlung bzw. die Gesamtheit der von den Streuzentren ausgehenden Streuwellen geht der primären Strahlung verloren. Streuung von Licht an Objekten mit einer Größenord- nung im Bereich der Lichtwellenlänge und darunter ist in der Regel ebenfalls wellenlängenabhängig, wie beispielsweise die Rayleigh-Streuung oder die Mie-Streuung. Ab einer Objektgröße, die die zehnfache Wellenlänge überschreitet, spricht man gewöhnlich von nicht-selektiver Streuung, bei der alle Wellenlängen in etwa gleich beeinflusst werden.

Nicht-selektive Streuung kann jedoch auch mit kleineren Objekten erreicht werden, wenn die Objekte nur eine unregelmäßige Verteilung und eine geeignete Bandbreite von Objektgrößen aufweisen, da sich dann die wellenlängenabhängigen Eigenschaften der einzelnen Objekte über das gesamte En- semble herausmitteln.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter einer zufälligen, insbesondere einer zufälligen und sprunghaften Variation der Orientierung in einem eingeschränkten Winkelbereich Folgendes verstanden. Die Orientie- rung der Gitterlinien in einem elektromagnetische Strahlung beeinflussenden Gittermuster kann rein theoretisch über einen Winkelbereich von +/- 90° in einem kartesischen Koordinatensystem reichen. Der für die Orientierung maßgebliche Winkel ist hierbei der spitze Winkel zwischen der x- Achse und der betrachteten Gitterlinie. Weisen alle Gitterlinien die gleiche Orientierung - also den gleichen Winkel im Koordinatensystem - auf, sind die Linien parallel und es handelt sich um ein reines Beugungsgitter. Sind die Gitterlinien über den gesamten Winkelbereich vollständig zufällig orientiert, sind alle Gitterlinien regellos verteilt und es kann keine Vorzugsorientierung mehr festgestellt werden. Das Gittermuster zeigt reine Streueffekte und damit keine betrachtungswinkelabhängigen Effekte. Derartige Gittermuster bezeichnet man als Mattstrukturen. Variiert die Orientierung zufällig, aber in einem eingeschränkten Winkelbereich, also in einem Winkelbereich, der innerhalb der genannten Grenzwerte von +90° und - 90° liegt, zeigt das Gittermuster eine gewisse Regelhaftigkeit. Das Gittermuster zeigt eine mehr oder weniger starke Vorzugsorientierung, so dass der Betrachter das Gittermuster in Abhängigkeit von seinem Blickwinkel unterschiedlich wahrnimmt. Die Orientierung variiert vorzugsweise in einem Winkelbereich von +/- 10° oder weniger, besonders bevorzugt in einem Bereich von +/- 5° oder weniger, ganz besonders bevorzugt in einem Bereich von +/- 3° oder weniger. Bildet man den Mittelwert über die Orientierung der im einzelnen Gittermuster vorliegenden Gitterlinien, spricht man von mittlerer Orientierung im Gittermuster. Die mittlere Orientierung bestimmt auch den Betrachtungswinkel, unter dem der Gitterbereich im Wesentlichen sichtbar ist. Jeder Gitterbereich weist also eine mittlere Orientierung auf, die den Betrachtungswinkel definiert, unter dem der Gitterbereich visuell erkennbar ist.

Ein Gitterbereich mit einem derartigen Gittermuster zeigt ein betrachtungswinkelabhängiges Erscheinungsbild, d.h. dass der Gitterbereich aufgrund der Streueffekte ein mattes Erscheinungsbild, aber dieses aufgrund der Beugungseffekte betrachtungswinkelabhängig ist.

Das Erscheinungsbild eines achromatischen Gitterbereiches kann dabei in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel in der optischen Helligkeit variieren oder aber auch nur aus einem bestimmten Blickwinkel sichtbar und aus anderen Blickwinkeln im Wesentlichen nicht sichtbar sein.

Um den Effekt zu erreichen, dass sich achromatische Gitterbereiche im Git- terbild bei Änderung des Betrachtungswinkels scheinbar auf einer Bewegungsbahn mit einer bestimmten Richtung und Geschwindigkeit bewegen, werden achromatische Gitterbereiche, deren mittlere Orientierungen zueinander um einen bestimmten Wert verdreht sind, im Gitterbild sukzessiv angeordnet. Der Wert der mittleren Orientierung sukzessiv angeordneter Git- terbereiche nimmt somit zu oder ab. Vorzugsweise unterscheiden sich die mittleren Orientierungen der einzelnen Gittermuster um mindestens 2°, besonders bevorzugt um mindestens 5°, ganz besonders bevorzugt um mindestens 10°. Die mittleren Orientierungen im Gitterbild liegen vorzugsweise im Bereich von +/- 60°. Die Richtung der Bewegung hängt dabei unter an- derem von der mittleren Orientierung ab. Die Geschwindigkeit der Bewegung hängt von der Differenz zwischen den mittleren Orientierungen ab. Die Anzahl der achromatischen Gitterbereiche sollte mindestens 3 betragen. Vorzugsweise liegen mindestens 5 achromatische Gitterbereiche vor.

Für die sukzessive Anordnung der achromatischen Gitterbereiche gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die achromatischen Gitterbereiche können vorzugsweise direkt benachbart oder beabstandet voneinander auf einer imaginären Linie bzw. Kurve angeordnet sein. Besonders bevorzugt sind die achromatischen Gitterbereiche direkt benachbart auf einer Geraden ange- ordnet. Bei Kipp- oder Drehbewegungen durch den Betrachter scheinen die achromatischen Gitterbereiche z.B. mit unterschiedlich optischer Helligkeit auf oder sind nur unter dem jeweilig gewünschten Blickwinkel sichtbar. Der Be-trachter hat dann den optischen Eindruck eines sich auf der Linie bzw. Kurve fortbewegenden achromatischen Gitterbereiches. Die achromatischen Gitterbereiche können alternativ auch konzentrisch angeordnet sein. Auch hier können diese direkt benachbart oder beabstandet vorliegen. Vorzugsweise sind die achromatischen Gitterbereiche direkt benachbart. Bei Änderung des Blickwinkels scheinen die unterschiedlichen achromatischen Gitterbereiche z.B. mit unterschiedlich optischer Helligkeit auf oder sind nur unter dem jeweiligen gewünschten Blickwinkel sichtbar. Der Betrachter hat dann den optischen Eindruck eines sich auf ein Zentrum zubewegenden bzw. vom einem Zentrum wegbewegenden achromatischen Gitterbereiches.

Der achromatische Gitterbereich selbst kann jede denkbare geometrische Form annehmen. Pixelartige, ring-, streifen- oder punktförmige Gebilde sind ebenso denkbar wie bildliche Figuren. Vorzugsweise sind die achromatischen Gitterbereiche jeweils mit bloßem Auge separat erkennbar.

In allen beschriebenen Gitterbildern sind die Strichgitterlinien mit Vorteil elektronenstrahllithographisch erzeugt. Diese Technik ermöglicht es, Gitterbilder herzustellen, bei denen jede einzelne Gitterlinie durch die Parameter Orientierung, Krümmung, Beabstandung und Profilierung eindeutig be- stimmt werden kann.

Dadurch können Flächenbereiche mit mattem, betrachtungswinkelabhängigen Erscheinungsbild einfach in ein elektronenstrahllithographisch erzeugtes Gitterbild integriert werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung enthält das genannte Gitterbild neben den achromatischen Gitterbereichen diffraktive Gitterstrukturen, wie lineare Gitter, Subwellenlängengitter, Mottenaugenstrukturen etc. Vorzugsweise handelt es sich um Sinusgitter. Somit können diffraktive Gitterstrukturen und achromatische Gitterbereiche innerhalb eines eϊektronenstrahllithogra- phisch erzeugten Gitterbilds verwirklicht werden.

Besonders bevorzugt weisen die diffraktiven Gitterstrukturen eine betrach- tungswinkelabhängige Farbigkeit auf und sind so angeordnet, dass sie sich bei Änderung des Betrachtungswinkels scheinbar auf einer Bewegungsbahn mit einer bestimmten Richtung und Geschwindigkeit bewegen.

Wie die achromatischen Gitterbereiche, können die diffraktiven Gitterstruk- turen vorzugsweise direkt benachbart oder beabstandet voneinander auf einer imaginären Linie bzw. Kurve angeordnet sein. Besonders bevorzugt sind die diffraktiven Gitterstrukturen direkt benachbart auf einer Geraden angeordnet. Bei Kipp- oder Drehbewegungen durch den Betrachter scheinen die diffraktiven Gitterstrukturen z.B. mit unterschiedlicher Farbe auf oder sind nur unter dem jeweilig gewünschten Blickwinkel sichtbar. Der Betrachter hat dann den optischen Eindruck einer sich auf der Linie bzw. Kurve fortbewegenden, farbigen, geometrischen Form.

Die diffraktiven Gitterstrukturen können alternativ auch konzentrisch ange- ordnet sein. Auch hier können diese direkt benachbart oder beabstandet vorliegen. Vorzugsweise sind die diffraktiven Gitterstrukturen direkt benachbart. Bei Änderung des Blickwinkels scheinen die unterschiedlichen diffraktiven Gitterstrukturen z.B. mit unterschiedlich Farbe auf oder sind nur unter dem jeweiligen gewünschten Blickwinkel sichtbar. Der Betrachter hat dann den optischen Eindruck einer sich auf ein Zentrum zubewegenden bzw. vom einem Zentrum wegbewegenden Gitterstruktur. Die diffraktive Gitterstruktur selbst kann jede denkbare geometrische Form annehmen. Pixelartige, ring-, streifen- oder punktförmige Gebilde sind ebenso denkbar wie bildliche Figuren.

In einer besonders bevorzugten Variante sind achromatische Gitterbereiche und diffraktive Gitterstrukturen bildlich bzw. designmäßig aufeinander abgestimmt. So können sich z.B. achromatischen Gitterbereiche und diffraktive Gitterstrukturen zu einem bildlichen Ganzen ergänzen. Ganz besonders bevorzugt sind konzentrische achromatische Gitterbereiche mit konzentrischen oder linear angeordneten diffraktiven Gitterstrukturen in einem Gitterbild kombiniert.

Der Bereich der Gitterlinienabstände in den Gitterbereichen liegt vorzugsweise zwischen etwa 0,1 μm und 10 μm, besonders bevorzugt zwischen 0,5 μm und 1,5 μm. Die Gitterlinienabstände in einem Gitterbereich können konstant sein, aber auch zufällig, bevorzugt zufällig sprunghaft variieren.

Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn die Strichgitterlinien eine Linienprofil tiefe zwischen etwa 100 nm und etwa 400 nm aufweisen.

Die Gitterlinien weisen mit Vorzug ein Sinusprofil auf.

Über die Belegungsdichte eines achromatischen Gitterbereichs mit Gitterlinien lässt sich dessen optische Helligkeit steuern. Je nachdem wie stark die Gitterlinien eine bestimmte Fläche ausfüllen, führt dies zu helleren oder dunkleren matten Flächen. Eine weniger stark mit Gitterlinien gefüllte Fläche zeigt einen weniger stark ausgeprägten Mattstruktureffekt, so dass die Fläche deshalb für einen Beobachter dunkler erscheint als eine Fläche, die stärker mit Gitterlinien gefüllt ist. Hierüber kann die Helligkeit der mit Gittermustern bedeckten Fläche gesteuert werden, so dass die relative Helligkeit verschieden hell wirkender Flächenbereiche gezielt variiert werden kann.

Das Gitterbild selbst ist vorzugsweise mit einem reflektierenden oder hochbrechenden Material beschichtet. Als reflektierende Materialien kommen alle Metalle und viele Metalllegierungen in Betracht. Beispiele für geeignete hochbrechende Materialien sind CaS, CrCh, ZnS, TiO₂ oder SiO_x. Vorteilhaft besteht ein signifikanter Unterschied in den Brechungsindizes des Mediums, in das das Gitterbild eingebracht ist, und des hochbrechenden Materials, vorzugsweise ist die Differenz sogar größer als 0,5. Das Gitterbild kann in eingebetteter oder nicht eingebetteter Ausgestaltung erzeugt werden. Zur Einbettung eignen sich beispielsweise PVC, PET, Polyester oder eine UV- Lackschicht.

In einer weiteren Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Gitterbild mit einem farbkippenden Dünnschichtaufbau kombiniert werden. Dabei kann die Gesamtfläche des Gitterbildes oder auch nur eine Teilfläche des Gitterbildes mit dem Dünnschichtaufbau versehen werden. Der Dünn- schichtaufbau kann je nach Anwendung opak oder auch semitransparent ausgeführt werden und umfasst mindestens drei Schichten. Beispielsweise kann der Schichtaufbau eine Reflexionsschicht, eine Absorberschicht und eine zwischen diesen beiden Schichten liegende Dielektrikumsschicht umfassen.

Alternativ besteht der Dünnschichtaufbau aus zwei Absorberschichten und einer zwischen den Absorberschichten liegenden Dielektrikumsschicht. Es ist auch denkbar, dass mehrere Absorber- und Dielektrikumsschichten alternierend vorliegen oder auch ausschließlich Dielektrikumsschichten vorgesehen sind, wobei aneinander grenzende Schichten stark unterschiedliche Bre- chungsindices besitzen, damit ein Farbkippeffekt erzeugt wird.

Bei der Reflexionsschicht handelt es sich üblicherweise um eine Metall- Schicht, z.B. aus Aluminium.

Als Absorberschichten dienen typischerweise Metallschichten aus Materialien, wie Chrom, Eisen, Gold, Aluminium oder Titan, in einer Dicke von vorzugsweise 4 nm bis 20 nm. Als Absorberschichtmaterialien können auch Verbindungen, wie Nickel-Chrom-Eisen, oder seltenere Metalle, wie Vanadium, Palladium oder Molybdän, verwendet werden. Weitere geeignete Materialien sind z.B. Nickel, Cobalt, Wolfram, Niobium, Aluminium, Metallverbindungen, wie Metallfluoride, -oxide, -sulfide, -nitride, -carbide, -phosphide, -selenide, -silicide und Verbindungen davon, aber auch Kohlen- stoff, Germanium, Cermet, Eisenoxid und dergleichen. Die Absorberschichten können identisch sein, können aber auch unterschiedlich dick sein und/ oder aus unterschiedlichem Material bestehen.

Für die Dielektrikumsschicht kommen hauptsächlich transparente Materia- lien mit einem niedrigen Brechungsindex < 1,7 in Betracht, wie beispielsweise Siθ2, MgF, SiOx mit 1 < x < 2 und AI2O3. Grundsätzlich kommen fast alle aufdampfbaren, durchsichtigen Verbindungen infrage, insbesondere also auch höherbrechende Beschichtungsmaterialien, wie ZrO₂, ZnS, TiO₂ und Indiumzinnoxide (ITO). Die Schichtdicke der Dielektrikumsschicht D liegt im Bereich von 100 nm bis 1000 nm, bevorzugt 200 nm bis 500 nm.

Die Erfindung umfasst auch Verfahren zum Herstellen von Gitterbildern sowie ein Sicherheitselement mit einem Gitterbild der oben beschriebenen Art. Das Sicherheitselement kann insbesondere ein Sicherheitsfaden, ein Eti- kett oder ein Transferelement sein. Die Erfindung umfasst ferner ein Sicherheitspapier mit einem solchen Sicherheitselement sowie einen Datenträger, der mit einem Gitterbild, einem Sicherheitselement oder einem Sicherheitspapier der beschriebenen Art ausgestattet ist. Bei dem Datenträger kann es sich insbesondere um eine Banknote, ein Wertdokument, einen Pass, eine Ausweiskarte oder eine Urkunde handeln. Selbstverständlich kann das Sicherheitselement zur Absicherung jeglicher Produkte eingesetzt werden.

Unterschiedlichste Bedampfungsverfahren sind zur Erzeugung der Schich- ten geeignet. Eine methodische Gruppe bildet Physical Vapor Deposition

(PVD) mit Schiffchenbedampfung, Bedampfung durch Widerstandsheizung, Bedampfung durch Induktionsheizung oder auch Elektronenstrahlbedamp- fung, Sputtern (DC oder AC) und Lichtbogenbedampfung. Andererseits kann die Bedampfung auch als Chemical Vapor Deposition (CVD) erfolgen, wie z.B. Sputtern im reaktiven Plasma oder jede andere plasmaunterstützte Bedampfungsart. Es besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, Dielektrikumsschichten aufzudrucken.

Die Kombination von achromatischen Gitterbereichen und farbkippenden Dünnschichtaufbauten ist sehr schwer zu fälschen, da die Technologien zur Herstellung dieser Elemente äußerst schwer zu beschaffen sind. Darüber hinaus kann das Design der achromatischen Gitterbereichen und des Dünnschichtaufbaus aufeinander genau abgestimmt werden, so dass völlig neuartige optische Effekte erzielt werden können.

Selbstverständlich lassen sich die erfindungsgemäßen Gitterbilder mit weiteren optischen und/ oder maschinenlesbaren Sicher heiteselementen kombinieren. So kann das Gitterbild mit weiteren Funktionsschichten, wie polari- sierende, phasεnverschiebende, leitfähige, magnetische oder lumineszieren- de Schichten, ausgestattet werden.

Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nach- folgend anhand der Figuren erläutert. Zur besseren Anschaulichkeit ist in den Figuren auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Darstellung verzichtet.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit eingebettetem Sicherheitsfaden und aufgeklebtem Transferelement, jeweils nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 in (a) ein Gittermuster mit Gitterlinien, die eine zufällige Variation in der Orientierung aufweisen, in (b) ein Gittermuster mit Gitterlinien, die eine zufällige Variation in einem eingeschränkten Winkelbereich aufweisen,

Fig. 3 ein Gitterbild mit achromatischen Gitterbereichen,

Fig. 4 ein Gitterbild mit achromatischen Gitterbereichen und diffrak- tiven Strukturen,

Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Sicherheitselement mit Dünnschichtaufbau.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die zwei erfindungsgemäße Sicherheitselemente aufweist, nämlich einen Sicherheitsfaden 12 und ein aufgeklebtes Trarisfereiement 16. Der Sicherheitsfaden 12 ist als Fenstersicherheitsfaden ausgebildet, der in bestimmten Fensterbereichen 14 an der Oberfläche der Banknote 10 hervortritt, während er in den dazwischen liegenden Bereichen im Inneren der Banknote 10 eingebettet ist. Beide Sicherheitselemente 12, 16 sind mit Gitterbildern der nachfolgend beschriebenen Art ausgestattet.

Die allgemeine Gestalt eines achromatischen Gitterbereiches wird in der Fig. 2 verdeutlicht.

Fig. 2(a) zeigt ein in der WO2005/ 071444 A2 offenbartes Gitterfeld 20 mit einem Gittermuster, dessen Strichgitterlinien 22 völlig zufällig zueinander orientiert sind, so dass der Parameter Orientierung über der Fläche des Gitterfelds 20 zufällig und sprunghaft variiert. Ein derartiges elektromagneti- sehe Strahlung beeinflussendes Gittermuster erzeugt eine Mattstruktur, die aus allen Betrachtungswinkeln das gleiche Erscheinungsbild aufweist. Das kartesische Koordinatensystem mit x- und y- Achse ist selbstverständlich nicht Teil des Gitterfeldes, sondern soll lediglich als Hilfsmittel zur Abschätzung der Orientierungen für die einzelnen Gitterlinien dienen.

Fig. 2(b) zeigt einen achromatischen Gitterbereich, bei dem die Orientierung der Gitterlinien ebenfalls zufällig variiert, aber nicht völlig regellos über den gesamten möglichen Winkelbereich, wie in Fig. 2(a) gezeigt, sondern in einem beschränkten Winkelbereich, in diesem Falle von +/- 30°. Die Eckwerte des Winkelbereichs sind mit den Gitterlinien 26 und 28 verdeutlicht, wobei der Winkel α = + 30° und der Winkel ß = -30° beträgt. Der abzulesende Winkel ergibt sich in einfacher Weise dadurch, dass der Nullpunkt des Koordinatensystems so horizontal oder vertikal verschoben wird, dass die betreffende Gitterlinie im Nullpunkt zu liegen kommt. Dann wird der spitze Winkel zwi- - lö ¬

schen der Gitterlinie und der x- Achse, der im ersten bzw. zweiten Quadrant liegt, angegeben. Liegt der Winkel im ersten Quadranten, ist sein Wert positiv, Hegt er im zweiten Quadrant ist der Wert negativ. Der Einfachheit halber sind die Gitterlinien 26, 28 bereits im Nullpunkt des Koordinatensystems angeordnet. Alle weiteren Gitterlinien weisen Winkel auf, die in dem gewünschten Winkelbereich liegen. Zur besseren Übersicht wurden lediglich die Gitterlinien 27, 29, 31 gezeichnet. Je nach gewünschter Helligkeit des Gitterbereichs ist die Belegungsdichte entsprechend zu wählen. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Gitterlinienabstände nicht konstant.

Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Gitterbild, bei dem achromatische Gitterbereiche 31, 32, 33, 34, 35 in Form von kleinen Quadraten mit einer Kantenlänge von 2 mm direkt aneinander gereiht sind und so ein streifenförmiges Gebilde ergeben. Die mittlere Orientierung der einzelnen Gitterbereiche ist in Fig. 3 mit Pfeilen in den Gitterbereichen angedeutet und so ausgelegt, dass diese im Gitterbereich 31 den Wert -40°, im Gitterbereich 32 den Wert -20°, im Gitterbereich 33 den Wert 0°, im Gitterbereich 34 den Wert 20° und im Gitterbereich 35 den Wert 40° aufweist. Jeder Gitterbereich ist nur unter einem bestimmten Betrachtungswinkel erkennbar. Bei seitlichem Kippen unter einem Kippwinkel von -40° ist so nur der Gitterbereich 31 sichtbar. Bei einem Kippwinkel von -20° sieht man nur den Gitterbereich 32 usw. Weiterhin ist die Belegungsdichte mit Gitterlinien in allen Gitterbereichen gleich, so dass sie einem Betrachter mit gleicher Helligkeit erscheinen. Das optische Gesamtbild, das sich einem Betrachter bei entsprechend seitlichem Kippen des Gitterbildes ergibt, ist ein silbrig matt erscheinendes, je nach Belegungsdichte mehr oder weniger helles Quadrat, das sich von links nach rechts bewegt.

Fig.4 zeigt ein Gitterbild, in dem ringförmige, achromatische Gitterbereiche mit streifenartigen, diffraktiven Sinusgittern kombiniert sind. Die achromati- schen Gitterbereiche 41, 42, 43, 44, 45 sind konzentrisch angeordnet. Die mittlere Orientierung des Gitterbereichs 41 weist den Wert -60°, des Gitterbereichs 42 den Wert -30°, des Gitterbereichs 43 den Wert 0°, des Gitterbereichs 44 den Wert +30° und des Gitterbereichs 45 den Wert +60°auf . Auch hier ist die Belegungsdichte der Gitterbereiche mit Gitterlinien gleich. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, durch Änderung der Belegungsdichte in den einzelnen Gitterbereichen unterschiedliche Helligkeitsstufen in den Gitterbereichen einzustellen. Zwischen den achromatischen Gitterbereichen befinden sich diffraktive Gitterstrukturen 46, 47, 48, 49, die in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel eine bestimmte Farbe aufweisen sollen. Beim seitlichen Kippen des Gitterbildes ergibt sich dem Betrachter folgendes Bild. Ein silbrig matt erscheinendes, ringförmiges Gebilde sowie farbige, rechteckartige Formen laufen auf ein Zentrum zu bzw. von diesem weg. Die matten und farbigen Bereiche können dabei gleichzeitig zum Zentrum laufen oder aber auch während die matten Bereiche ins Zentrum laufen, können die farbigen Bereiche von diesem weglaufen.

Fig. 5 zeigt ein Sicherheitselement 50 mit dem in Fig.4 gezeigten erfindungsgemäßen Gitterbild 57 und einem vollflächig aufgebrachten Dünnschicht- aufbau 56. In der vorliegenden Ausführungsform wurde auf ein transparentes Folienmaterial 51 ein Lack 52 aufgebracht, in den das Gitterbild 57 eingebracht wurde. Darüber wurde vollflächig ein Dünnschichtaufbau aufgedampft, der in diesem Fall aus einer Absorberschicht 53, einer hochbrechende, dielektrischen Schicht 54 und einer reflektierende Schicht 55 besteht. Die Schichten des Dünnschichtaufbaus wurden im Vakuumdampfverfahren aufgebracht.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Gitterbild mit achromatischen Gitterbereichen, die ein betrachtungswinkelabhängiges Erscheinungsbild aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die achromatischen Gitterbereiche so angeordnet sind, dass sich bei Änderung des Betrachtungswinkels ein visuell sichtbarer Bewegungseffekt ergibt, bei dem sich die achromatischen Gitterbereiche scheinbar auf einer Bewegungsbahn mit einer bestimmten Richtung und Geschwindigkeit bewegen.

2. Gitterbild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gitterbereich eine mittlere Orientierung aufweist, die den Betrachtungswinkelbereich definiert, unter dem der Gitterbereich visuell erkennbar ist.

3. Gitterbild nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Orientierung sukzessiv angeordneter Gitterbereiche unterschiedlich ist.

4. Gitterbild nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der mittleren Orientierung der sukzessiv angeordneten Gitterbereiche zu- oder abnimmt.

5. Gitterbild nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die achromatischen Gitterbereiche unter einem bestimm- ten Betrachtungswinkel unterschiedliche optische Helligkeit aufweisen.

6. Gitterbild nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die achromatischen Gitterbereiche nur unter einem bestimmten Betrachtungswinkel sichtbar sind.

7. Gitterbild nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die achromatischen Gitterbereiche konzentrisch angeordnet sind.

8. Gitterbild nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis I₁ dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterbild zusätzlich diffraktive Gitterstrukturen, insbesondere lineare Gitter, aufweist.

9. Gitterbild nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die diffraktiven Gitterstrukturen ein betrachtungswinkelabhängiges Erscheinungsbild aufweisen und so angeordnet sind, dass sie sich bei Änderung des Betrachtungswinkels ein visuell sichtbarer Bewegungseffekt ergibt, bei dem sich die achromatischen Gitterbereiche scheinbar auf einer Bewegungsbahn mit einer bestimmten Richtung und Geschwindig- keit bewegen.

10. Gitterbild nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die achromatischen Gitterbereiche und diffraktiven Gitterstrukturen bildlich aufeinander abgestimmt sind.

11. Gitterbild nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die achromatischen Gitterbereiche elektronenstrahlli- thographisch erzeugt sind.

12. Gitterbild nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die achromatischen Gitterbereiche Strichgitterlinien mit einer Linienprofiltiefe zwischen etwa 100 nm und etwa 400 nm aufweisen.

13. Gitterbild nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterbild mit einem reflektierenden oder hochbrechenden Material beschichtet ist.

14. Gitterbild nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterbild eine maschinenlesbare, mit bloßem Auge nicht sichtbare Kennzeichnung enthält.

15. Gitterbild nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterbild einen farbkippenden Dünnschichtaufbau aufweist.

16. Verfahren zum Herstellen eines Gitterbilds, bei dem in einem Substrat jeweils mit bloßem Auge separat erkennbare achromatische Gitterbereiche erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen achromatischen Gitterbereiche des Gitterbilds mit Strichgitterlinien gefüllt und so angeordnet werden, dass sie sich bei Änderung des Betrachtungswinkels scheinbar auf einer Bewegungsbahn mit einer bestimmten Richtung und Geschwindigkeit bewegen.

17. Sicherheitselement mit einem Gitterbild nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15.

18. Sicherheitselement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement ein Sicherheitsfaden, ein Etikett oder ein Transferelement ist.

19. Sicherheitspapier mit einem Sicherheitselement nach Anspruch 17 oder 18.

20. Datenträger mit einem Gitterbiid nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, einem Sicherheitselement nach Anspruch 17 oder 18 oder einem Sicherheitspapier nach Anspruch 19.

21. Datenträger nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträger eine Banknote, ein Wertdokument, ein Pass, eine Ausweiskarte oder eine Urkunde ist.