Optisch variables Sicherheitselement und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement zur Absiche- rung von Wertgegenständen, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sicherheitselements und einen mit einem solchen Sicherheitselement ausgestatteten Datenträger.

Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, oder auch andere Wertge- genstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine überprüfung der Echtheit des Datenträgers gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Die Sicherheitselemente können beispielsweise in Form eines in eine Banknote eingebetteten Sicherheitsfadens, eines Aufreißfadens für Produkt- Verpackungen, eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens, einer Abdeckfolie für eine Banknote mit Fenster oder eines selbsttragenden Transferelements ausgebildet sein, wie einem Patch oder einem Etikett, das nach seiner Herstellung auf ein Wertdokument aufgebracht wird.

Um die Nachstellung der Sicherheitselemente selbst mit hochwertigen Farbkopiergeräten zu verhindern, weisen diese vielfach optisch variable Elemente auf, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln und etwa einen unterschiedlichen Farbeindruck oder unterschiedliche graphische Motive zeigen. Zu die- sem Zweck werden die Sicherheitselemente beispielsweise mit Sicherheitsmerkmalen in Form beugungsoptisch wirksamer Mikro- oder Nanostruktu- ren ausgestattet, wie etwa mit konventionellen Prägehologrammen oder anderen hologrammähnlichen Beugungsstrukturen. Solche beugungsoptische Strukturen für Sicherheitselemente sind etwa in den Druckschriften EP 0330 733 Al oder EP 0 064067 Al beschrieben.

Die optische Wirksamkeit von Hologrammen und hologrammartigen Beugungsstrukturen beruht nicht zuletzt auf der Farbaufspaltung beim Einfall polychromatischen Lichts auf die Beugungsstruktur. Das resultierende Farbspiel ist in den letzten Jahren allerdings so alltäglich geworden, dass seine Wirkung als attraktives Sicherheitsmerkmal bereits deutlich nachlässt. Der charakteristische visuelle Effekt wird von den Betrachtern vielfach nicht mehr als Sicherheitsmerkmal, sondern lediglich als Designvariante wahrgenommen, wodurch der Nutzen dieser Sicherheitsmerkmale für den Fälschungsschutz reduziert wird. Darüber hinaus lassen sich die beugungsop- tisch erzeugten Bild- oder Farbeindrücke oft nur aus gewissen Betrachtungsrichtungen und bei guten Lichtverhältnissen vollständig und scharf erkennen. Insbesondere ist die Erkennbarkeit holographischer Motive bei schlechten Lichtverhältnissen, wie etwa bei diffuser Beleuchtung, oft stark eingeschränkt.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art mit hoher Fälschungssicherheit anzugeben, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll ein Sicherheitselement geschaffen werden, dessen optisch variable Effekte selbst bei widrigen Beleuchtungsverhältnissen noch gut erkennbar sind.

Diese Aufgabe wird durch das Sicherheitselement und das Herstellungsverfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbil- düngen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung enthält ein gattungsgemäßes optisch variables Sicherheitselement eine achromatisch reflektierende Mikrostruktur in Form eines Mosaiks aus einer Vielzahl achromatisch reflektierender Mosaikelemente, die

durch die Parameter Größe, Umrissform, Reliefform, Reflexionsvermögen und räumliche Ausrichtung charakterisiert sind. Die Mosaikelemente bilden ein vorbestimmtes Motiv, indem verschiedene Gruppen von Mosaikelementen mit unterschiedlichen charakteristischen Parametern einfallendes Licht in unterschiedliche Raumbereiche reflektieren. Darüber hinaus weisen die Mo- saikelemente eine laterale Abmessung unterhalb der Auflösungsgrenze des Auges auf.

Bevorzugt weisen die Mosaikelemente sogar eine laterale Abmessung von weniger als 30 μm auf. Derart kleine Mosaikelemente lassen sich aufgrund der mit der geringen Größe verbundenen geringen Profiltiefe zum einen in etablierter Folientechnologie herstellen, zum anderen erschafft die geringe Elementgröße eine Vielzahl an möglichen Anordnungen für die Mosaikelemente, wie nachfolgend zusammen mit den jeweils verbundenen Vorteilen genauer geschildert.

Die Mosaikelemente weisen vorteilhaft eine laterale Abmessung von mehr als 3 μm, vorzugsweise von mehr als 10 μm auf. Durch diese Abmessungen ist sichergestellt, dass wellenlängenabhängige Lichtbeugungseffekte zu ver- nachlässigen sind und dass das einfallende Licht von den Mosaikelementen ohne störende Farbeffekte achromatisch reflektiert wird.

Zweckmäßig weisen die Mosaikelemente eine quadratische, rechteckige, runde, ovale, wabenf örmige oder polygonal begrenzte Umrissform auf. Die lateralen Abmessungen der Mosaikelemente betragen mit Vorteil in keiner Richtung mehr als das Fünffache der Abmessung in einer der anderen Richtungen.

AIs Reflexionsschichten für die Mosaikelemente kommen insbesondere opake Metallschichten, transparente und hochbrechende Schichten in Betracht, bei denen die Farbe, ein graphisches Motiv oder eine andere Information des Untergrunds erkennbar bleibt. Des Weiteren kommen auch komplexere Strukturen, wie etwa Dünnschichtelemente mit Farbkippeffekt oder Schichten aus flüssigkristallinem Material, insbesondere aus cholesterischem flüssigkristallinem Material, in Betracht. Das Reflexionsvermögen der Mosaikelemente kann mithilfe von Mattstrukturen oder Mottenaugenstrukturen präzise auf einen gewünschten Wert zwischen 0 und einem vorbestimmten Maximalwert eingestellt werden.

In einer vorteilhaften Erfindungsvariante weisen die Mosaikelemente eine einfache Reliefform mit genau einer gegen die Oberfläche des Sicherheitselements geneigten Reflexionsfläche auf. Der Neigungswinkel der Reflexi- onsfläche der Mosaikelemente beträgt dabei zweckmäßig weniger als 90°, bevorzugt weniger als etwa 45°. Die Reflexionsfläche der Mosaikelemente kann flach oder auch konkav oder konvex gewölbt sein.

In anderen ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvarianten weisen die Mosaik- elemente Reliefformen mit zwei oder mehr in verschiedene Richtungen gegen die Oberfläche des Sicherheitselements geneigten Reflexionsflächen auf. Insbesondere können die Mosaikelemente eine Dachstruktur oder eine mehrseitige pyramidale Struktur aufweisen. Auch bei dieser Variante beträgt der Neigungswinkel der Reflexionsflächen der Mosaikelemente zweckmäßig weniger als 90°, vorzugsweise weniger als etwa 45°, und die Reflexionsflächen der Mosaikelemente können sowohl flach als auch konkav oder konvex gewölbt sein.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Erfindungsvariante bilden Mosaikelemente Retroreflektoren, also mehrfach reflektierende Strukturen, die aus einem gewissen Winkelbereich einfallendes Licht in die Einfallsrichtung zurückreflektieren. Insbesondere weisen die Mosaikelemente dabei eine Wür- feleckstruktur mit einer Reliefform aus drei im Wesentlichen aufeinander senkrecht stehenden und einander zugewandten Reflexionsflächen auf. Die drei Reflexionsflächen definieren eine optische Achse, die für eine Würfeleckstruktur durch die Raumdiagonale des zugehörigen Würfels gegeben ist. Die so definierte optische Achse zeigt vorzugsweise für jedes Mosaikelement in eine vorgewählte Richtung, so dass ein oder mehrere Bildmotive dargestellt werden können, wie weiter unten genauer beschrieben.

Das Mosaik selbst stellt bevorzugt ein Rasterbild aus einer Mehrzahl von Bildpunkten dar, wobei jeder Bildpunkt durch ein oder mehrere achroma- tisch reflektierende Mosaikelemente gebildet ist. Die Helligkeit der Bildpunkte des Rasterbilds kann dabei durch einen oder mehrere der Parameter Größe, Umrissform, Reliefform, Reflexionsvermögen und räumliche Ausrichtung der Mosaikelemente des jeweiligen Bildpunkts bestimmt sein, oder auch durch die Anzahl der Mosaikelemente mit bestimmten charakteristi- sehen Parametern in dem jeweiligen Bildpunkt.

Bei einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Sicherheitselements ist in der Anordnung der Mosaikelemente innerhalb eines Bildpunktes eine weitere Information codiert.

Erfindungsgemäß kann das Mosaik des Sicherheitselements auch zwei oder mehr unterschiedliche Bildmotive in unterschiedliche Raumbereiche reflektieren, so dass für den Betrachter bei entsprechender Bewegung des Sicherheitselements ein Kipp- oder Bewegungsbild entsteht. In einer anderen Ge-

staltung kann das Mosaik auch eine sich vergrößernde oder verkleinernde Umrisslinie eines Bildmotivs in unterschiedliche Raumbereiche reflektieren, so dass für den Betrachter bei entsprechender Bewegung des Sicherheitselements ein Pumpbild entsteht. Reflektiert das Mosaik zumindest zwei Ansich- ten eines Bildmotivs in unterschiedliche Raumbereiche, so entsteht für den Betrachter in einem vorgewählten Betrachtungsabstand ein Stereobild des Bildmotivs.

In allen beschriebenen Gestaltungen können die Parameter Größe, Umriss- form, Reliefform, Reflexionsvermögen und räumliche Ausrichtung der Mosaikelemente so gewählt sein, dass eines oder alle der Motivbilder für den Betrachter bei ebener Ausrichtung des Sicherheitselements sichtbar sind. Diese Parameter können alternativ oder zusätzlich auch so gewählt sein, dass eines oder alle der Motivbilder für den Betrachter erst bei einer vorgewählten Verformung des Sicherheitselements erscheinen.

Neben den Ausführungsformen, bei denen der Betrachter das Sicherheitselement selbst betrachtet, kommen auch Gestaltungen infrage, bei denen die Parameter Größe, Umrissform., Reliefform, Reflexionsvermögen und räumli- che Ausrichtung der Mosaikelemente so gewählt sind, dass das Sicherheitselement eines oder alle der Motivbilder bei vorgewählter Beleuchtung auf eine Auffangfläche vorgewählter Geometrie projiziert.

Die erfindungsgemäßen Sicherheitselemente können mit weiteren Sicher- heitsmerkmalen kombiniert sein. Beispielsweise kann ein Sicherheitselement zusätzlich Informationen in Form von Mustern, Zeichen oder Codierungen aufweisen, die durch nichtreflektierende Bereiche innerhalb des Mosaiks gebildet sind. Auch können die achromatisch reflektierenden Mikrostrukturen mit holographischen oder hologrammähnlichen Beugungsstrukturen kombi-

niert, oder mit eingearbeiteten magnetischen Stoffen, mit eingearbeiteten phosphoreszierenden, fluoreszierenden oder sonstigen lumineszierenden Stoffen, mit gezielt eingestellter Leitfähigkeit, insbesondere durch eine gezielt eingestellte Dicke einer metallischen Reflexionsschicht, mit Farbkippef- f ekten oder gefärbtem Prägelack und dergleichen versehen sein.

Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements der beschriebenen Art, bei dem das Oberflächenprofil der Mikrostruktur in eine Lackschicht geprägt wird, und die geprägte Lackschicht mit einer Reflexionsschicht beschichtet wird. Das Oberflächenprofil wird dabei bevorzugt in eine UV-härtbare Lackschicht geprägt und die Lackschicht nach der Prägung ausgehärtet. Um eine Abformung und unerwünschte Vervielfältigung des Oberflächenprofils zu verhindern, wird die Reflexionsschicht vorzugsweise durch eine transparente Deckschicht, beispielsweise eine UV- Lackschicht, abgedeckt. Diese Abdeckung kann beispielsweise durch die Prägelackschicht selbst erfolgen.

Das erfindungsgemäße Oberflächenprofil der Mikrostruktur kann grundsätzlich in alle bekannten Materialien eingebracht werden, die dem Prägever- fahren zugänglich sind. Neben den bereits erwähnten und bevorzugten UV- härtbaren Lacken können deshalb z. B. auch thermoplastische Prägelacke Verwendung finden. Als thermoplastische Prägelacke kommen z. B. thermoplastische Kunststoffmaterialien in Betracht, in die mittels eines geeigneten Prägewerkzeugs unter Einwirken von Wärme das erfindungsgemäße Ober- flächenprofil eingeprägt wird. Sehr verbreitet sind z. B. thermoplastische Kunststoffe, die mittels einer Nickelmatrize als Prägewerkzeug bei einer Temperatur von ca. 130 ⁰ C mit der erfindungsgemäßen Mikrostruktur versehen werden.

Die Erfindung umiasst weiter einen Datenträger, insbesondere ein Wertdokument, wie eine Banknote, eine Ausweiskarte oder dergleichen, der mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art ausgestattet ist.

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

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem eingebetteten Sicherheitsfaden und einem aufgeklebten Transferelement,

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Prinzips erfindungsgemäßer Sicherheitselemente;

Fig. 3 den Schichtaufbau einer erfindungsgemäßen Sicherheitsfolie vor dem Applizieren auf ein Substrat,

Fig. 4 den Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Sicherheitsfadens im Querschnitt,

Fig. 5 in (a) bis (g) verschiedene Ausgestaltungen erfindungsgemäßer

Mikrospiegel,

Fig. 6 in (a) ein Sicherheitselement mit zwei aus unterschiedlichen

Betrachtungsrichtungen sichtbaren Bildmotiven, in (b) die zu-

gehörige Aufteilung der Bildfläche in Teilflächen, und in (c) ein Sicherheitselement mit einem Bewegungsbild,

Fig. 7, 8 Sicherheitselemente mit in der Anordnung der Mikrospiegel codierten weiteren Informationen nach Ausführungsbeispielen der Erfindung,

Fig. 9 ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement in Form eines Etiketts,

Fig. 10 ein flexibles Dokument mit einem optisch variablen Sicherheitselement mit „Krümmungs-Flip-Effekt" nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 11 eine Banknote mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement, das bei geeigneter Beleuchtung ein gewünschtes Bildmotiv auf einen Auffangschirm projiziert,

Fig. 12 einen Querschnitt durch eine achromatisch reflektierende Mik- rostruktur, deren Mosaikelemente durch Retroreflektoren gebildet sind,

Fig. 13 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Begrenzung des Retroreflexionseffekts,

Fig. 14 ein Sicherheitselement mit Würfeleckelementen nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Fig. 15 die geometrischen Verhältnisse bei der Betrachtung des Sicherheitselements der Fig. 14.

Die Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote erläutert. Fig. 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die mit zwei Sicherheitselementen 12 und 16 mit achromatisch reflektierenden Mikrostrukturen jeweils nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattet ist. Das erste Sicherheitselement stellt dabei einen Sicherheitsfaden 12 dar, der an bestimmten Fensterbereichen 14 an der Oberfläche der Banknote 10 hervor- tritt, während er in den dazwischen liegenden Bereichen im Inneren der

Banknote 10 eingebettet ist. Das zweite Sicherheitselement ist durch ein aufgeklebtes Transferelement 16 beliebiger Form gebildet.

Das Prinzip erfindungsgemäßer Sicherheitselemente wird nun mit Bezug auf die schematische Darstellung der Fig. 2 erläutert. Das Sicherheitselement 20 enthält ein Rasterbild 22 aus einer Mehrzahl von Bildpunkten 24, wobei jeder Bildpunkt 24 eine Mehrzahl achromatisch reflektierender Mikrospiegel 26-1, 26-2 enthält, wie für zwei der Bildpunkte 24 in Fig. 2 angedeutet. Die Mikrospiegel sind durch die Parameter Größe, Umrissform, Reliefform, Reflexi- onsvermögen und räumliche Ausrichtung charakterisiert und reflektieren einfallendes Licht 28 entsprechend den Vorgaben dieses Parametersatzes jeweils in einen bestimmten Raumbereich 30.

Beispielsweise weisen die Mikrospiegel 26-1 und 26-2 der Fig. 2 jeweils eine quadratische Grundfläche A, mithin eine quadratische Umrissform, und eine laterale Ausdehnung von 15 x 15 μm ² auf. Die Mikrospiegel haben darüber hinaus eine einfache Reliefform mit einer einzigen, flachen Reflexionsfläche 32, die einen bestimmten Neigungswinkel α mit der Oberfläche des Sicherheitselements einschließt.

In ersten Bildpunkten liegen dabei Mikrospiegel 26-1 einer ersten Art vor, bei denen die Reflexionsfläche 32 einen Neigungswinkel von α = 30° zur Oberfläche des Sicherheitselements aufweist. Bei einer lateralen Ausdehnung von 1 = 15 μm ergibt sich bei diesem Neigungswinkel eine Strukturhöhe h von h = l*tan(α) = 8,7 μm für die Mikrospiegel 26-1. In zweiten Bildpunkten liegen Mikrospiegel 26-2 einer zweiten Art vor, deren Reflexionsfläche 32 nicht gegen die Oberfläche des Sicherheitselements geneigt ist (ausgedrückt durch Neigungswinkel α = 0°).

Wird das Sicherheitselement 20 nun aus der Raumrichtung betrachtet, in die die ersten Mikrospiegel 26-1 reflektieren, so erscheinen die Bildpunkte mit den ersten Mikrospiegeln 26-1 hell, die Bildpunkte mit den zweiten Mikro- spiegeln 26-2 dagegen dunkel, so dass entsprechend der Anordnung der Bildpunkte 24 ein „schwarz-weißes" Rasterbild mit dem gewünschten BiId- inhalt entsteht.

Bei den gewählten Abmessungen der Mikrospiegel 26-1, 26-2 ist einerseits sichergestellt, dass die Mikrospiegel so klein sind, dass sie vom bloßen Auge nicht aufgelöst werden können, dass somit jeder Bildpunkt 24 für den Be- trachter als einheitliche Fläche erscheint. Andererseits sind die Mikrospiegel so groß, dass wellenlängenabhängige Lichtbeugungseffekte zu vernachlässigen sind. Das einfallende Licht wird daher von den Mikrospiegeln 26-1, 26-2 ohne störende Farbeffekte achromatisch reflektiert.

Die Bildpunkte der Rasterbilder sind im einfachsten Fall mit jeweils gleichartigen Mikrospiegeln gefüllt. Beispielsweise können die Rasterpunkte jeweils eine Größe von 100 μm x 100 μm aufweisen und 100 Mikrospiegel mit einer Grundfläche von 10 μm x 10 μm enthalten. „Dunkle" Bildpunkte können auch durch eine zufällige Ausrichtung der einzelnen Mikrospiegel in diesem

Bildpunkt erreicht werden, da dadurch weniger Licht in die von anderen Bildpunkten bevorzugten Raumrichtungen gelenkt wird.

Die Herstellung von Sicherheitselementen mit Oberflächenprofilen, die der- artige Mikrospiegel enthalten, stellt hohe Anforderungen an den Produkti- onsprozess. Fig. 3 zeigt zur Erläuterung den Schichtaufbau einer erfindungsgemäßen Sicherheitsfolie 40 mit einer achromatisch reflektierenden Mikro- spiegelstruktur vor dem Applizieren auf ein Substrat.

Zur Herstellung der Sicherheitsfolie 40 wird eine lichtempfindliche UV- Lackschicht 44 homogen auf eine Trägerfolie 42 aufgebracht und in der Form des gewünschten Oberflächenreliefs geprägt. Anschließend wird die geprägte Lackschicht durch Bestrahlung mit UV-Licht gehärtet und eine lichtreflektierende Metallschicht 45, beispielsweise eine 40 nm dicke Aluminiumschicht aufgebracht. Sofern ein thermoplastisches Material anstelle der UV-Lackschicht 44 eingesetzt wird, wird das Oberflächenrelief bei einer erhöhten Temperatur, z. B. 130 ⁰ C, in dem Thermoplasten abgeformt und das thermoplastische Material nach dem Aushärten mit der lichtreflektierenden Metallschicht 45 versehen.

Die fertige Struktur wird dann über eine Klebeschicht 48 auf ein in Fig. 3 nicht dargestelltes Substrat appliziert und die Trägerfolie 42 anschließend entfernt. Die spiegelnde Metallschicht 45 ist dann durch den UV-Lack 44 abgedeckt, was dem Schutz der geprägten Oberflächenstruktur vor Abformung und unerwünschter Vervielfältigung dient. Darüber hinaus führt der im

Vergleich zur umgebenden Luft höhere Brechungsindex der Lackschicht dazu, dass der für eine bestimmte Ablenkung des einfallenden Lichts erforderliche Neigungswinkel α geringer als bei unbedeckten Spiegelflächen gewählt

werden kann. Daher kann auch die Profilhöhe h kleiner gewählt werden, was den Herstellungsprozess erleichtert.

Wie aus Fig. 3 zu erkennen, enthält das dort gezeigte Oberflächenrelief zwei Arten von Mikrospiegeln 46 mit gleichem Neigungswinkel α, aber unterschiedlicher räumlicher Orientierung. Bei senkrechter Betrachtung des Sicherheitselements und bei geeigneter Beleuchtung erscheinen beide Mikro- spiegelarten beispielsweise gleich hell. Kippt der Betrachter das Sicherheitselement nach rechts oder links, so tritt das von den Mikrospiegeln 46 gebil- dete Bildmotiv einmal in Positiv darstellung und einmal in Negativdarstellung hervor.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 zeigt den Schichtaufbau eines Sicherheitsfadens 50 mit einer achromatisch reflektierenden Mikrospiegelstruktur. Zur Herstellung des Sicherheitsfadens 50 wird eine UV-Lackschicht 54 auf eine PET-Folie 52 aufgebracht, in Form des gewünschten Oberflächenreliefs geprägt, gehärtet und mit einer reflektierenden Metallschicht 56 versehen. Die so erhaltene Schichtstruktur wird dann mittels eines Kaschierklebers 58 auf eine zweite PET-Folie 60 aufkaschiert, die mit einem maschinenlesbaren Sicherheitsmerkmal in Form von Magnetstreifen 62 ausgestattet ist. Abschließend wird der Sicherheitsfaden beiderseitig mit Heißsiegellack 64 beschichtet.

Die Mikrospiegel können erfindungsgemäß in einer Vielzahl von Ausgestal- hingen ausgebildet werden, um das einfallende Licht in unterschiedlichem Ausmaß in unterschiedliche Raumbereiche zu reflektieren, wie mit Bezug auf Fig. 5 gezeigt.

Der in Fig. 5(a) im Querschnitt dargestellte Mikrospiegel 70 entspricht der in den Figuren 2 bis 4 verwendeten Gestalt, bei der ein Grundkörper 72 genau eine, gegen die Oberfläche des Sicherheitselements geneigte Reflexionsfläche 74 aufweist. Der Grundkörper 72 wird typischerweise von einer geprägten Lackschicht gebildet, die Reflexionsfläche 74 durch eine aufgebrachte Metallschicht. Der Neigungswinkel α liegt erfindungsgemäß vorzugsweise zwischen 0° und etwa 45°, so dass der Winkel 2α zwischen der einfallenden Strahlung 76 und der reflektierten Strahlung 78 zwischen 0° und etwa 90° liegt. Beispielsweise liegt der Neigungswinkel α bei etwa 35°.

Die Reflexionsfläche kann, wie in Fig. 5(a), flach ausgebildet sein, oder, wie die Reflexionsfläche 80 der Fig. 5(b), auch konvex gewölbt sein, um den Raumwinkelbereich 82, aus dem die reflektierte Strahlung zu erkennen ist, zu vergrößern. Daneben kann die Reflexionsfläche, wie in Fig. 5(c), auch konkav gewölbt sein.

Das Reflexionsvermögen der Mikrospiegel kann durch die Wahl der reflektierenden Beschichtung in weitem Rahmen eingestellt werden. Insbesondere kann die Helligkeit der reflektierten Strahlung durch Mattstrukturen oder andere Maßnahmen auf der Reflexionsfläche gezielt beeinflusst werden. Beispielsweise zeigt Fig. 5(d) einen Mikrospiegel, dessen Reflexionsfläche 84 in einem Bereich 86 mit einer so genannten Mottenaugenstruktur belegt ist, also mit einer Struktur aus „Noppen", die die Reflexion in dem belegten Bereich 86 wirkungsvoll unterdrücken. Die charakteristischen Abmessungen der Noppen liegen dabei zweckmäßig zwischen nur wenigen Nanometern bis zu wenigen 100 Nanometern. Entsprechend dem Anteil der Mattstrukturen oder der Mottenaugenstrukturen an der Gesamtfläche der Reflexionsfläche 84 kann das Reflexionsvermögen praktisch stufenlos auf einen Wert zwischen 0 und einem gewissen Maximalwert eingestellt werden. Die Mikro-

spiegel können so beliebige „Grauwerte" innerhalb eines Bildmotivs darstellen.

Wie in Fig. 5(e) gezeigt, können als Reflexionsschichten auch transparente, hochbrechende Schichten 88 eingesetzt werden, so dass eine unterhalb der Mikrospiegel auf das Sicherheitselement aufgebrachte Information, wie etwa ein Aufdruck 90, sichtbar bleibt.

Statt eines einfachen Profils können die Mikrospiegel auch eine komplexere Reliefform mit zwei oder mehr in verschiedene Richtungen gegen die Oberfläche des Sicherheitselements geneigten Reflexionsflächen aufweisen, wie etwa die in Fig. 5(f) gezeigte Dachform 92 oder die in Fig. 5(g) gezeigte mehrseitige pyramidale Reliefform 94. Es versteht sich, dass die Reflexionsflächen auch bei diesen komplexeren Profilformen gewölbt und/ oder in ihrem Re- flexionsgrad verändert sein können.

Um aus Mikrospiegeln als Mosaikelementen ein vorbestimmtes Motiv zu bilden, kann im einfachsten Fall wie bereits in Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben vorgegangen werden. Das Mikrospiegelmosaik kann erfindungs- gemäß allerdings auch zwei oder mehr verschiedene Bildmotive in unterschiedliche Raumbereiche reflektieren, so dass für den Betrachter bei entsprechender Bewegung des Sicherheitselements ein Kipp- oder Bewegungsbild entsteht.

Sollen bei einem Sicherheitselement 100 etwa, wie in Fig. 6(a) angedeutet, zwei Bildmotive 102 bzw. 104 aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen sichtbar sein, so wird die zur Verfügung stehende Bildfläche 110 so aufgeteilt, dass jedem der zu erzeugenden Einzelmotive Teilflächen 112-1 bzw. 112-2 zugewiesen sind, in denen die Bildpunkte 114-1 bzw. 114-2 für dieses

Einzelmotiv angeordnet sind, siehe Fig. 6(b). Die Teilflächen 112-1, 112-2 sind dabei in zumindest einer Dimension mit einer Ausdehnung unterhalb der Auflösungsgrenze des Auges ausgeführt und daher für den Betrachter ohne Hilfsmittel nicht als Teilflächen erkennbar. Typischerweise sind die Teilflä- chen 112-1, 112-2 bei einer maximalen Ausdehnung von weniger als 300 μm streifenförmig (wie in Fig. 6(b)) oder rechteckig ausgebildet. Es versteht sich jedoch, dass auch beliebige andere Umrissformen für die Teilflächen in Betracht kommen.

Statt eines Kippbildes mit zwei Bildmotiven kann das Motiv auch ein Bewegungsbild aus mehreren Teilbildern 116 enthalten, die bei entsprechender Bewegung des Sicherheitselements nacheinander sichtbar werden und so die Illusion eines bewegten Bildmotivs vermitteln, wie in Fig. 6(c) angedeutet. Die gesamte Bildfläche wird dazu analog zu der Vorgehensweise der Fig. 6(b) in die entsprechende Anzahl an Teilflächen aufgeteilt, die jeweils die Bildpunkte für eines der Teilbilder 116 enthalten.

Weitere Varianten solcher aus mehreren Teilbildern zusammengesetzter Motive sind in der Druckschrift WO 2005/038500 Al beschrieben, deren Offen- barung insoweit in die vorliegende Beschreibung aufgenommen wird. In dieser Druckschrift sind auch jeweils vorteilhafte Aufteilungen der Bildfläche in Teilflächen genannt, wobei die Teilflächen bei der übertragung der Aufteilungen auf den Gegenstand der vorliegenden Anmeldung selbstverständlich mit einem Mikrospiegelmosaik statt mit Beugungsstrukturen zu füllen sind.

Die geringe Größe der einzelnen Mikrospiegel ermöglicht eine große Zahl an Variationsmöglichkeiten, wie die gesamte Bildfläche in Teilflächen, Bildpunkte und letztendlich das Mikrospiegelmosaik aufgeteilt werden kann. Da ein Bildpunkt typischerweise eine große Anzahl an Mikrospiegeln enthält,

kann insbesondere in der konkreten Anordnung der Mikrospiegel innerhalb der Bildpunkte eine weitere Information codiert werden, die dem Betrachter ohne Hilfsmittel nicht zugänglich ist. Diese weitere Information kann daher als zusätzliches Sicherheitsmerkmal eingesetzt werden.

Zwei Beispiele für die Codierung solcher zusätzlicher Informationen sind in den Figuren 7 und 8 dargestellt.

Bei der Erfindungsvariante der Fig. 7 sind die Mikrospiegelelemente jeweils in Form eines Arrays innerhalb eines Bildpunktes angeordnet, dessen Fläche etwas größer als die Gesamtfläche des Mikrospiegelarrays ist. Die weitere Information ist dabei in der relativen Position des Mikrospiegelarrays innerhalb des Bildpunktes codiert, ohne dass diese Codierung einen Einfluss auf das Erscheinungsbild des Sicherheitselements bei normaler Betrachtung hät- te.

Zur Illustration sind in Fig. 7 zwei Bildpunkte 120 und 122 jeweils mit einem 9 x 9-Array von Mikrospiegeln 124 gezeigt. Die Mikrospiegel 124 weisen jeweils eine Grundfläche von 10 μm x 15 μm auf, die Größe der Bildpunkte 120, 122 übersteigt mit 115 μm x 160 μm die Gesamtgröße des Mikrospiegelarrays in x- und y-Richtung jeweils um 25 μm.

Das linke obere Eck der Bildpunkte 120, 122 stellt einen Bezugspunkt 126 für die Auswertung der Position der Mikrospiegelarrays dar. Das linke obere Eck der Mikrospiegelarrays befindet sich nun erfindungsgemäß nicht im Bezugspunkt 126, sondern ist um einen gewissen Wert (δx, δy) gegen diesen Bezugspunkt versetzt. Wie aus Fig. 7 zu erkennen, beträgt dieser Versatz bei dem Bildpunkt 120 beispielsweise (δx, δy) = (10 μm, 10 μm), während er bei dem Bildpunkt 122 (δx, δy) = (15 μm, 10 μm) beträgt. Zwei weitere in der

Figur nicht dargestellte Arten von Bildpunkten weisen einen Versatz von (δx, δy) = (10 μm, 15 μm) bzw. von (δx, δy) = (15 μm, 15 μm) auf. Durch diese vier möglichen Anordnungen des Mikrospiegelarrays innerhalb der Bildpunkte können pro Bildpunkt zusätzlich 2 Bit codiert werden. Die gewählten Größenordnungen des Versatzes stellen zudem sicher, dass in keiner Aufeinanderfolge von Bildpunkten zu geringe Abstände zwischen den Mikro- spiegeln auftreten, die zu unerwünschten Beugungseffekten führen könnten.

Ein zweites Beispiel ist in Fig. 8 illustriert. Dort sind in zumindest einigen der Bildpunkte einzelne Mikrospiegel optisch unwirksam gemacht. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass innerhalb einer Gruppe von Mikro- spiegeln mit einem bestimmten Neigungswinkel flache Mikrospiegel (Neigungswinkel 0) oder Mikrospiegel mit einem anderen Neigungswinkel in das Oberflächenrelief eingefügt werden. In anderen Ausgestaltungen ist das Reflexionsvermögen der optisch unwirksamen Mikrospiegel beispielsweise durch Mattstrukturen oder Mottenaugenstrukturen stark reduziert.

Während bei Bildpunkten einer ersten Art 132 eine Anzahl zufällig ausgewählter Mikrospiegel 136 optisch unwirksam gemacht ist, geschieht dies bei Büdpunkten der zweiten Art 130 in regelmäßiger Form 134, wie etwa in Gestalt des Buchstabens „P". Da die Anzahl der optisch wirksamen Mikrospiegel in beiden Bildpunkten gleich groß ist, erscheinen sie dem Betrachter gleich hell. Erst mithilfe geeigneter Vergrößerungsgeräte kann die mikro- codierte Information 134 sichtbar gemacht werden.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde stillschweigend vorausgesetzt, dass sich die achromatisch reflektierenden Mikrostrukturen auf ebenen Substraten befinden. Die erfindungsgemäßen Gestaltungen kön-

nen jedoch auch bei gekrümmten oder flexiblen Substraten, wie etwa Etiketten, Wertpapieren oder Banknoten vorteilhaft eingesetzt werden.

Eine Anwendung eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements als Etikett 140, wie es beispielsweise bei Flaschen oder Dosen für hochpreisige Lebensmittel zum Einsatz kommen kann, ist in Fig. 9 gezeigt. Das Sicherheitselement 140 enthält eine Mehrzahl von Mikrospiegeln, die in Form eines Wappens 142 angeordnet sind. Die Mikrospiegel können eine einfache Reliefform mit einer einzigen, gegen die Oberfläche des Etiketts geneigten Reflexions- ebene aufweisen. Die charakteristischen Parameter der Mikrospiegel sind im Ausführungsbeispiel so gewählt, dass bei Beleuchtung des Sicherheitselements von schräg oben alle Mikrospiegel des Wappens 142 die einfallende Strahlung senkrecht nach vorne reflektieren. Da die Strahlung dabei unter verschiedenen Einfallswinkeln auf das Etikett 140 auftrifft, weisen die Mik- rospiegel an verschiedenen Orten entlang des Umfangs entsprechend unterschiedliche Neigungswinkel ihrer Reflexionsfläche α = α(φ) auf. Schwenkt man die Flasche oder Dose mit dem Sicherheitselement 140 in der Hand hin und her, so leuchtet in einer bestimmten Stellung das zuvor unauffällige Wappen 142 hell auf.

Je nach Form der gekrümmten Fläche und dem gewünschten Effekt bei Betrachtung des Sicherheitselements kann es erforderlich sein, neben dem Neigungswinkel auch die Neigungsrichtung der Reflexionsebene ortsabhängig zu machen. Es versteht sich, dass auch bei diesen Gestaltungen zwei oder mehr Bildmotive in verschiedene Raumrichtungen abgelenkt werden können, um ein Kippbild, ein Bewegungsbild oder dergleichen zu erzeugen.

Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein ' flexibles Dokument 150 mit einem optisch variablen Sicherheitselement mit

„Krümmungs-Flip-Effekt" ausgestattet ist. Je nach Krümmungszustand des Dokuments 150 treten unterschiedliche Bildmotive 152, 154 bzw. 156 in Erscheinung. Analog zu den weiter oben beschriebenen Gestaltungen wird dazu die gesamte Bildfläche des Sicherheitselements in mehrere, im Ausfüh- rungsbeispiel in drei, Teilflächen aufgeteilt. Die erste Teilfläche wird mit Bildpunkten für das Bildmotiv 152 des flachen Zustands des Dokuments belegt, wie in Fig. 10(a) dargestellt. Die zweite Teilfläche wird mit Bildpunkten für das Bildmotiv 154 eines ersten, in Fig. 10(b) gezeigten Krümmungszustands des Dokuments belegt, indem die Mikrospiegel dieser Teilfläche mit entsprechenden ortsabhängigen Neigungswinkeln und/ oder Neigungsrichtungen ausgebildet werden. Analog wird die dritte Teilfläche mit Bildpunkten für das Bildmotiv 156 eines zweiten, in Fig. 10(c) gezeigten Krümmungszustands des Dokuments belegt. Wird das Dokument nun beispielsweise zwischen Daumen und den Fingern einer Hand gekrümmt und entspannt, wechselt der Bildeindruck des Sicherheitselements von Fig. 10(a) nach 10(c) und zurück.

Neben der bisher behandelten direkten Betrachtung der Sicherheitselemente kommen auch Gestaltungen infrage, bei denen der Betrachter nicht die mit den Mikrostrukturen versehene Bildfläche selbst betrachtet, sondern einen Auffangschirm geeigneter Geometrie, auf den die Mikrostruktur bei geeigneter Beleuchtung das gewünschte Bildmotiv projiziert. Fig. 11 zeigt zur Illustration eine Banknote 160 mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement mit einem Mikrospiegelarray 162. Das Mikrospiegelarray 162 ist dabei für die Projektion auf einen senkrecht zur Banknote 160 angeordneten Auffangschirm 164 ausgelegt. Die charakteristischen Parameter der Mikrospiegel 162 sind daher so gewählt, dass sie das vorgewählte Motiv bei senkrechter Beleuchtung 166 unverzerrt auf einen derartigen Auffangschirm 164 projizieren.

Bei der gezeigten Gestaltung kann das projizierte Motiv auch bei einem etwas verschobenen oder verkippten Auffangschirm - wenn auch lichtschwächer oder verzerrt - erkannt werden. In anderen Gestaltungen können die Mikrospiegel auch so aufeinander abgestimmt sein, dass sich die reflektier- ten Strahlen beabstandeter Mikrospiegel in bestimmten Punkten schneiden, so dass das in dem Mikrospiegelarray 162 codierte Motiv nur mit einem Auffangschirm passender Geometrie in einem festen, vorbestimmten Abstand ausgelesen werden kann.

In einer weiteren Gestaltung können auch mehrere, räumlich nicht zusammenhängende Mikrospiegelarrays für die Projektion eines gemeinsamen Bildmotivs auf einem Auffangschirm ausgelegt sein. Je nach Anordnung der einzelnen Mikrospiegelarrays kann dabei die Abschirmung bzw. Zerstörung eines der Mikrospiegelarrays zu einer homogenen Abschwächung der Leuchtkraft des Bildmotivs führen oder es können einige Teilflächen des projizierten Bildmotivs vollständig verschwinden, während die anderen unverändert bleiben.

In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Mosaikelemente der achromatisch reflektierenden Mikrostruktur Retroreflektoren mit einer Würfeleckstruktur, also einer Relief form 170 mit drei im Wesentlichen aufeinander senkrecht stehenden und einander zugewandten Reflexionsflächen 172, von denen in der Querschnittsdarstellung der Fig. 12 zwei gezeigt sind. Aus einem bestimmten Raumwinkelbereich auftreffende Strahlung 174 wird von derartigen retroreflektierenden Mosaikelementen in die Einfallsrichtung zurückreflektiert.

Jedes der Würfeleckelemente weist eine optische Achse 176 auf, die durch die Raumdiagonale des zugehörigen Würfels gegeben ist. Wie in Fig. 13 il-

lustriert, versagt der Mechanismus der Mehrfachreflexion, auf dem der Retroreflexionseffekt beruht, wenn der Einfallswinkel ß zur optischen Achse 176 einen gewissen Schwellenwinkel überschreitet. Mit anderen Worten findet Retroreflexion nur in einem bestimmten Raumwinkelbereich δψ um die optische Achse 176 statt.

Dies wird bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement 180 gemäß Fig. 14 ausgenutzt, indem die Bildpunkte, die zu unterschiedlichen Motiven gehören, mit Würfeleckelementen gefüllt werden, deren optische Achsen unter- schiedlich im Raum ausgerichtet sind. Sollen beispielsweise zwei Motive dargestellt werden, so kann die optische Achse der ersten Würfeleckelemente 184-1 in den ersten Bildpunkten 182-1 um einen gewissen Winkel θ gegen die Senkrechte in eine erste Raumrichtuήg gekippt sein, während die optische Achse der zweiten Würfeleckelemente 184-2 der zweiten Bildpunkte 182-2 um einen anderen Winkel und/ oder in eine andere Raumrichtung gekippt ist. Im Ausführungsbeispiel ist die optische Achse der zweiten Würfeleckelemente 184-2 um denselben Winkel θ in die der ersten Raumrichtung gegenüberliegende Richtung gekippt, wie in Fig. 15 gezeigt. Dunkle Bildpunkte beider Motive können durch Bildpunkte ohne Würfeleckelemente oder durch Spiegelflächen mit Mattstrukturen oder Mottenaugenstrukturen gebildet werden.

Unter diesen Voraussetzungen kann Retroreflexion der ersten Würfeleckelemente 184-1 in einem Raumwinkelbereich 186-1 um die erste Raumrich- tung, Retroreflexion der zweiten Würfeleckelemente 184-2 in einem Raumwinkelbereich 186-2 um die zweite Raumrichtung beobachtet werden.

Wird das Sicherheitselement 180 nun aus einer Richtung 190 betrachtet, die innerhalb beider Raumwinkelbereiche 186-1 und 186-2 liegt, so erscheinen

bei geeigneter Beleuchtung, d.h. bei Beleuchtung aus einer mit der Betrachtungsrichtung übereinstimmenden Richtung, sowohl die Bildpunkte 182-1 des ersten Motivs als auch die Bildpunkte 182-2 des zweiten Motivs hell, da die Bedingung für Retroreflexion für beide Arten von Würfeleckelementen 184-1, 184-2 erfüllt ist. Die beiden Motive können aus dieser Betrachtungsrichtung somit nicht getrennt erkannt werden.

Betrachtet man das Sicherheitselement 180 dagegen aus einer Richtung 192, die innerhalb des Raumwinkelbereichs 186-1 aber außerhalb des Raumwin- kelbereichs 186-2 liegt, so erscheinen die Bildpunkte 182-1 des ersten Motivs hell, die Bildpunkte 182-2 des zweiten Motivs dagegen dunkel, da die Bedingung für Retroreflexion nur für die ersten Würfeleckelemente 184-1 erfüllt ist. In diesem Fall tritt das erste Motiv hervor, das zweite, dunkle Motiv ist vor dem Hintergrund der dunklen Bildpunkte praktisch nicht sichtbar.

Betrachtet man das Sicherheitselement 180 umgekehrt aus einer Richtung 194, die innerhalb des Raumwinkelbereichs 186-2, aber außerhalb des Raumwinkelbereichs 186-1 liegt, so erscheinen die Bildpunkte 182-2 des zweiten Motivs hell und die Bildpunkte 182-1 des ersten Motivs dunkel, da die Be- dingung für Retroreflexion dann nur für die zweiten Würfeleckelemente 184- 2 erfüllt ist. In diesem Fall tritt somit das zweite Motiv hervor, während das erste, dunkle Motiv vor dem Hintergrund der dunklen Bildpunkte praktisch nicht sichtbar ist.