EP4341100A1 - Optically variable representation element - Google Patents
Optically variable representation elementInfo
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- EP4341100A1 EP4341100A1 EP22731482.0A EP22731482A EP4341100A1 EP 4341100 A1 EP4341100 A1 EP 4341100A1 EP 22731482 A EP22731482 A EP 22731482A EP 4341100 A1 EP4341100 A1 EP 4341100A1
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Classifications
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Definitions
- the invention relates to an optically variable display element with a reflective surface area, which can be used as a security element to protect valuables or as a decorative element, for example for the surface design of products.
- Data carriers such as value or identification documents, but also other valuable objects, such as branded goods, are often provided with security elements for protection, which allow the authenticity of the data carrier to be checked and which also serve as protection against unauthorized reproduction.
- Security elements with a viewing angle-dependent or three-dimensional appearance play a special role in ensuring authenticity, as these cannot be reproduced even with the most modern copiers.
- the security elements are equipped with optically variable elements that give the viewer a different image impression from different viewing angles and, for example, show a different color or brightness impression and/or a different graphic motif depending on the viewing angle.
- the prior art describes, for example, movement effects, pump effects, depth effects or flip effects as optically variable effects, which are realized with the aid of holograms, microlenses or micromirrors.
- the invention is based on the object of specifying optically variable display elements with an attractive visual appearance, which can be produced inexpensively and ideally also have a high degree of security against forgery.
- the invention contains an optically variable display element with at least one reflective surface area which, when viewed in reflected light, produces a three-dimensional display for at least two different viewing directions.
- the three-dimensional representations overlap at least partially and have different colors at least in certain areas in the overlapping area.
- the at least one reflective surface area contains a plurality of reflective facets in a first and a second sub-area, which at least partially overlap each other, which are oriented in such a way that on the one hand the facets of the first sub-area have a first three-dimensional representation with ner produce a surface that protrudes and/or recedes in relation to its actual three-dimensional shape, and that on the other hand the facets of the second partial area produce a second three-dimensional representation for the observer from the second viewing direction with a surface that protrudes and/or recedes in relation to its actual three-dimensional shape.
- the representation generated for the viewer with a projecting and/or receding surface is understood here in particular to mean that the partial area can be perceived as a continuously curved surface.
- the depictions that appear curved in the present sense imitate a curvature by reproducing the reflection behavior of a curved surface. This results in an indirect impression of depth or a 3D impression. This impression can therefore also be described as a "2 Vi"-dimensional representation or relief-like representation.
- the facets of the reflective surface area are at least partially provided with sub-wavelength structures in the overlapping area of the first and second partial area, which generate the different colors of the three-dimensional representations.
- the facets of the reflective surface area are provided with a reflection-increasing coating, in particular with a metallization, a high-index layer and/or a thin-layer structure. Both the facets of the first subarea and the facets of the second subarea are provided with the reflection-increasing coating.
- the metallization can be formed, for example, by Al, Ag, Cr, Cu, Fe or an alloy of the metals mentioned be.
- a ZnS layer for example, can be provided as the high-index layer.
- color-shifting systems with an absorber/dielectric/reflector structure or symmetrical semitransparent absorber/dielectric/absorber structures come into consideration as thin-layer structures.
- the facets of the reflective surface area are advantageously formed in an embossed lacquer layer, in particular a thermoplastic or radiation-curing embossed lacquer layer.
- embossed lacquer layer in particular a thermoplastic or radiation-curing embossed lacquer layer.
- UV-curing embossing lacquer layer is particularly advantageous.
- the arrangement of the facets, including the sub-wavelength structures, is embossed into the embossing lacquer layer and the embossed structure is preferably coated with the said reflection-increasing coating.
- the embossed and preferably coated embossed structure is advantageously embedded in a further lacquer layer, for example a protective lacquer layer.
- the facets of the reflective surface area are particularly preferably formed by a micromirror arrangement with specularly reflecting micromirrors, in particular by micromirrors with a linear dimension between 3 ⁇ m and 100 ⁇ m, preferably between 5 ⁇ m and 50 ⁇ m.
- the micromirrors can in particular have a triangular, square , have a rectangular, hexagonal or other polygonal base.
- the pitch of the micromirrors is preferably less than 15 gm, preferably less than 10 gm.
- the sub-wavelength structures are advantageously characterized by periodic structures with a period length between 100 nm and 500 nm, preferably between 200 nm and 400 nm, and/or a depth between 50 nm and 400 nm, preferably formed between 100 nm and 300 nm.
- the aspect ratio of such structures i.e. the ratio between the width of an elevation or depression and the corresponding structure depth, can advantageously be between 1/4 and 4, preferably between 1/3 and 3 and particularly preferably between 1/2 and 2 .
- the period length of the sub-wavelength structures and the linear dimensions of the micromirrors are preferably coordinated with one another, so that at least 10, preferably at least 20, complete periods of the sub-wavelength structures can be accommodated on each micromirror.
- aperiodic structures can also be used, in which case the mean center-to-center distances of the sub-wavelength structures are advantageously between 100 and 500 nm, preferably between 200 and 400 nm.
- the sub-wavelength structures are formed by one-dimensional gratings, which can also have a polarizing effect.
- the sub-wavelength structures are formed by two-dimensional gratings, in particular with a rectangular, square, hexagonal or parallelogram-shaped grating symmetry.
- the subwavelength structures can be formed in particular by crossed sinusoidal gratings, crossed rectangular gratings, hexagonal grating structures, or by nanodot or nanohole arrays.
- sinusoidal gratings, rectangular gratings (binary structures), or also profile shapes with concave and/or convex sections come into consideration as profile shapes for the sub-wavelength structures.
- periodic Arrangements of nanoholes or nanodots with any outline shape can be used.
- irregularly arranged structures is also possible, which can be arranged randomly or quasi-periodically, for example, and can be characterized by the parameters outline shape, depth, profile shape (e.g. binary or other shapes with concave and/or convex sections).
- structures are also possible, as are described in the publications EP 3367140 A1 and EP 3401 712 A1, the disclosure content of which is included in the present application in this respect.
- At least two different sub-wavelength structures are advantageously provided for generating the different colors, which differ in particular in their period length and/or their depth and/or their profile shape (e.g. due to different ratios of web - and ditch width) differ.
- the sub-wavelength structures for the different colors of the three-dimensional representations are advantageously arranged registered to the facets of the reflective surface area, so that each facet is only covered with a specific type of sub-wavelength structures. In principle, however, it is also possible for the color boundaries to run independently of the facet subdivision of the surface area, so that there can also be facets with different sub-wavelength structures.
- the colors that are visible to an observer when viewing the display element are each generated by a specific type of sub-wavelength structure that is responsible for this color is characteristic.
- the colors visible to an observer when viewing the display element can also contain mixed colors that are created by mixing colors of pixel-shaped sub-areas with a dimension below the resolution limit of the human eye.
- the colors of the pixel-shaped sub-areas are each generated by a certain type of sub-wavelength structure that is characteristic of this color.
- the sub-areas preferably have a dimension of less than 150 gm, in particular less than 100 gm.
- a pixel-shaped area or a "pixel” does not necessarily have to be present as a rectangular or square area on a rectangular grid, but can also designate a differently shaped sub-area, which can result, for example, from a mosaic-like surface division.
- both the facets of the first sub-area and the facets of the second sub-area in the overlapping area are at least partially provided with sub-wavelength structures that generate the different colors of the three-dimensional representations.
- one of the different colors can also be formed by the color of a coating of the facets without the involvement of sub-wavelength structures, in particular by the color of a silver-colored, gold-colored, bronze-colored or copper-colored metallization, a white or colored appearing high-index layer or a colored multi-layer interference coating.
- White and the metallic colors of a metal coating also represent colors in the context of this description.
- at least one of the different colors of the three-dimensional representations is always generated by the sub-wavelength structures of the facets.
- the three-dimensional representations have different shapes and/or sizes, so that the viewer perceives different spatial motifs from the at least two different viewing directions.
- the three-dimensional representations have the same shape and size and are arranged congruently, so that the three-dimensional representations from the at least two different viewing directions differ only in the at least regionally different color.
- the first and second sub-areas are preferably nested in one another, for which purpose the sub-areas are preferably formed by narrow strips arranged alternately next to one another, or by small sub-areas nested in one another in two dimensions.
- the strips or sub-regions advantageously have a dimension of less than 300 gm, in particular 100 gm or less, in particular 50 gm or less, in at least one direction.
- square sub-areas measuring 100 gm x 100 gm can be nested in one another like a chessboard, with the “white chess squares” representing sub-regions of the first sub-region and the “black chess squares” representing sub-regions of the second sub-region.
- the sub-regions can also have a complex outline shape and form the tiles of a tessellation in the plane.
- the strips or sub-areas of the first or second sub-area usually each contain a plurality of facets of the associated sub-area.
- square sub-areas measuring 100 gm x 100 gm each contain 100 facets or Micromirrors with a footprint of 10 mht x 10 mht.
- each sub-area can also consist of just a single facet or a single micro-mirror.
- the display element preferably contains exactly two views for two different viewing directions. With only two views, the two views can both appear very bright and be clearly distinguishable. However, configurations with three, four or more views for a corresponding number of viewing directions are also possible, although the brightness of the individual views decreases as the number of views increases and the associated viewing directions move closer together.
- the display element is advantageously a security element for protecting objects of value, in particular a security thread, a tear-off thread, a security band, a security strip, a patch or a label for application to security paper, a document of value or the like.
- the display element can also be used as a decorative element for surface design of a product, for example for the interior design of a motor vehicle or for the surface design of electrical appliances or pieces of furniture.
- the invention also includes a data carrier that contains a display element of the type described as a security element.
- the data carrier can in particular be a document of value, such as a banknote, in particular a paper banknote, a polymer banknote or a foil composite banknote, a share, a bond, a certificate, a voucher, a check, a seal, a tax stamp, a high-quality admission ticket, but also an identity card, such as a credit card, a bank card, a cash payment card, an authorization card, an identity card or a passport personalization page.
- a banknote in particular a paper banknote, a polymer banknote or a foil composite banknote, a share, a bond, a certificate, a voucher, a check, a seal, a tax stamp, a high-quality admission ticket
- FIG. 1 shows a schematic representation of a banknote with an optically variable security element according to the invention
- Fig. 2 shows the structure of the security element of Fig. 1 schematically in
- Fig. 3 to illustrate the more precise structure and the production of the security element in (a) and (b) schematically shows the course of the modulated height functions of the two views of the 1 and in (c) schematically the course of the overall structuring after the nesting of the modulated height functions,
- FIG. 5 shows the first and second view of a security element according to a further exemplary embodiment of the invention.
- FIG. 6 shows the first and second view of a security element according to a further exemplary embodiment of the invention, in which the shape and size of the two three-dimensional motifs shown are the same.
- FIG. 1 shows a schematic representation of a bank note 10 with an optically variable security element 12 in the form of a transfer element glued on.
- the invention is not limited to transfer elements and banknotes, but can be used with all types of security elements, for example labels on goods and packaging or to protect documents, ID cards, passports, credit cards, health cards and the like same.
- transfer elements such as patches or strips, each with or without their own backing layer
- security threads or security strips for example, can also be considered.
- the display element according to the invention can also be used as a decorative element, for example in the surface design of electrical appliances.
- the security element 12 applied to the banknote 10 is itself very flat, but nevertheless shows an observer a view from at least two different viewing directions 44, 46 with a three-dimensional representation that gives the impression of a the plane of the banknote 10 bulging motif generated.
- the reflection behavior of the bulging motif is simulated by directed reflection.
- the two three-dimensional representations overlap and have a different color at least in certain areas, so that changing the viewing direction shows a visually striking flip effect, in which the color and motif of the three-dimensional representations change at the same time in the security element 12.
- the security element 12 for example, when viewed from the left as a first view 50 show a three-dimensionally arched appearing value number 14 ("50") in blue color against a flat blue background, and when viewed from the right as a second view 52 show a star 16 in yellow color that appears three-dimensionally convex in front of a flat yellow background.
- the appearance of the security element 12 changes between the first view with the three-dimensional blue value number 14 and the second view with the three-dimensional yellow star 16.
- the two three-dimensional motifs 14, 16 also appear to the viewer overlapping one another at the same location in the security element 12, as can be seen from the dashed outlines 14', 16' of the other motif in each case of views 50, 52 indicated.
- the security element 12 thus shows a tilting behavior in which two different colored motifs are visible to an observer from two viewing directions at the same location and the motif change when tilted is linked to a simultaneous color change.
- Such a flip effect is visually appealing and easy for a user to memorize. It also provides a high level of protection against counterfeiting, since reproducing the effect, for example by overprinting a reflective relief structure with translucent colors, is practically impossible with conventional printing machines because of the required register accuracy between the reflective elements of the different motif views and the associated color.
- the security elements can be produced with a considerable cost advantage, since the number of material layers and work steps used in production can be significantly reduced.
- FIG. 2 shows the structure of the security element 12 schematically in cross section.
- An embossing lacquer layer 22 is applied to a carrier substrate 20 and a relief structure in the form of a micromirror arrangement 26 is embossed in a surface area 24 .
- the micro-mirror arrangement 26 is provided with a reflection-increasing coating in the form of a metallization, for example a 50 nm thick aluminum layer, which is not shown in FIG. 2 for the sake of clarity.
- the micro-mirror arrangement 26 contains two groups of micro-mirrors 34, 36, each of which is inclined relative to the plane of the surface area 24 in such a way that for an observer 40 from the two viewing directions 44, 46 the reflection behavior of the type views 50, 52 with the three-dimensional motifs imitating the number 14 or 16.
- the individual micromirrors 34, 36 have a linear dimension I M between 5 ⁇ m and 50 ⁇ m, and thus, for example, a square base area of 10 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m and are therefore not recognizable as such to an observer.
- the different color effect of the views 50, 52 with the motifs 14, 16 is produced by superimposing the micromirror array 26 with different sub-wavelength structures 38, as shown in the detailed section 30 of FIG.
- the color generated by the sub-wavelength structures 38 in reflection can be adjusted through the selection of the structure parameters, in particular the grating period and the structure depth.
- the grating period of the subwavelength structures is between 200 nm and 400 nm and thus below the wavelength of the visible ficht, the depth of the structures is between 50 nm and 400 nm.
- the subdivision of the relief structure 26 into a plurality of micromirrors 34, 36 can be viewed as coarse structuring and the modulation of the micromirrors 34, 36 with the subwavelength structures 38 as fine structuring of the relief structure 26.
- the procedure for producing the security element 12 can be as follows, for example, reference being made to publication WO 2014/060089 A2 for further details of the rough structuring is, the disclosure content of which is included in the present application.
- the views with the three-dimensional motifs 14, 16 to be displayed are each characterized by a height function h(x, y) of the location coordinates x and y in the plane.
- Reduced height functions are derived from these height functions, each of which has the same local gradient as the associated height function, but does not exceed a specified maximum height h max .
- These reduced height functions each describe the profile of a micro-mirror arrangement that simulates the reflection behavior of the motif 14 or 16 to be displayed.
- the reduced height functions have a step profile with a maximum step height h max and with a step dimension I M in the plane of the surface area, the size of which corresponds to the dimensions of the micromirrors 34, 36 subsequently produced.
- the step size of the reduced height functions is 10 gm x 10 gm and the maximum step height is 10 gm.
- the local gradients of the two reduced height functions are then rescaled and each provided with an offset, so that the scaled height function describes the profile of a micromirror arrangement that simulates the reflection behavior of the motifs 14, 16 to be displayed from one of the two different viewing directions 44, 46.
- the first view 50 with the first three-dimensional motif 14 can appear at an oblique angle of approximately -53° (viewing direction 44) and the second view 52 with the second three-dimensional motif 16 at an angle of approximately +53 ° (viewing direction 46).
- the scaled height functions are each overlaid with a grating function that describes the relief profile of a sub-wavelength grating gi or g2, and thereby modulated height functions mi(x,y) or m2(x,y) are obtained.
- the scaled height function of the first view 50 is modulated with a sub-wavelength grating function g1 designed to produce a blue reflection color
- the scaled height function of the second view 52 is modulated with a sub-wavelength grating function g2 designed to produce a yellow reflection color on color is designed.
- the sub-wavelength structures therefore each produce very clear and pure colors.
- FIG. 3 shows schematically in (a) and (b) the profile of the modulated height function mi(x,y) for the first view 50 with the first motif 14 and the profile of the modulated height function m2(x,y) for the second view 52 with the second motif 16, as well as the oblique observation directions 44, 46, from which the respective views for the observation ter 40 appear.
- the modulation of the micromirror array with the sub-wavelength gratings g1 and g2 is only shown in the detailed views 30, while the rough progression of the step profile of the scaled height function can be seen in the relief progress shown in non-enlarged form.
- a common structuring r(x,y) for the profile of the relief structure 26 is then generated from the two modulated height functions of FIGS.
- the common structuring r(x,y) represents the profile of an interleaved, modulated micro-mirror array, from a first viewing direction 44 the first view 50 with the first three-dimensional motif 14 in a first color and from the second viewing direction 46 the second view 52 with the second three-dimensional motif 16 in a second color.
- the course of the structuring r(x,y) is shown in FIG. 3(c), the vertical arrows 64, 66 in FIG. y) of the first view 50 (arrows 64) and which come from the second modulated height function m2(x,y) of the second view 52 (arrows 66).
- the structure r(x,y) is thus embossed in an embossing lacquer layer and provided with a reflection-increasing coating, the relief structure 26 produced shows the first view 50 with the first motif 14 in blue color from the first viewing direction 44 and from the second viewing direction 46 the second view 52 with the second motif 16 in yellow.
- Perforated grids with periods and depths of around 250 nm can be used as sub-wavelength structures, for example, which are provided with a metallization, for example in the form of an aluminum layer approximately 50 nm thick.
- a metallization for example in the form of an aluminum layer approximately 50 nm thick.
- the grating depth and the dimensions of the individual, for example square or circular, holes can be varied to produce different colors.
- the curved motifs and/or the flat background within a view can also be designed with different colors or even multicolored.
- One of the two curved motifs or the flat background can also be formed without sub-wavelength structures and then appear with the generally metallic color of the reflection-increasing coating.
- the first view 70 may show a blue colored denomination 72 against a green background 74
- the second view 80 may show a yellow colored star 82 against a red background 84 .
- the security element is tilted 18, the appearance changes between the first view 70 and the second view 80.
- the number "50" can be composed of a blue digit "5" and a red digit "0". Provision can also be made for the color to vary within an element that appears arched.
- the first view 90 shown in FIG. 5 includes a red indicia 92 with a central blue stripe 94 and a flat red background 96, the colors of these regions being generated by sub-wavelength structures of the type described above, respectively.
- the micromirrors are not modulated with sub-wavelength structures, so that the star 102 that appears convex and the flat background 104 each appear with the silvery metallic lustrous color of the metallization of the micromirror arrangement.
- the appearance of the security element changes between the first view with the three-dimensional red/blue denomination 92, 94 against a red background and the second view with the three-dimensional metallic star 102 against a metallic background. Structurally, after the nesting of the micromirrors of the two views 90, 100 in the overlapping area, only the micromirrors of the first view are provided with subwavelength structures, while the micromirrors of the second view are not modulated by subwavelength structures.
- the shape and size of the two three-dimensional motifs shown are the same and the motifs differ only in their color.
- the security element of Fig. 6 contains a first view 110 with a curved appearing value number 112 in red color against a metallically shiny flat background 114 and a second view 120 with the same curved appearing value number 122 in green color against a metallically shiny flat background 124
- Micromirrors of the security element are each provided with sub-wavelength structures for the desired color red or green in the area of the curved denominations 112, 122, while the background area 114, 124 is formed without modulating sub-wavelength structures is.
- the security element is tilted 18, the viewer therefore sees the curved value number "50", which is visible in red when viewed from the left and in green when viewed from the right in front of the silvery metallic background of an aluminum coating of the micromirror arrangement.
- the color can advantageously change only in a partial area of the motif when tilted 18 and therefore particularly emphasize this partial area.
- a curved motif can have a color gradient from red to green from top to bottom.
- Configurations are also conceivable in which the flip effect occurs in certain areas at different tilting angles and/or tilting axes.
- a viewing angle-dependent bulging effect with a color and possibly motif change when tilting north/south
- another viewing angle-dependent bulging effect with color and possibly motif change in east/west tilting -Tilt on pray.
- the tilting axis can be the same in the different surface areas, but the tilting angle can be different in each case, as a result of which movement effects can be achieved in particular.
- first curved motifs e.g. B. three arched appearing stars in yellow color, one after the other in several, differing second arched motifs with different colors, z. B. three arched appearing letters or numbers in red color.
Landscapes
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
The invention relates to an optically variable representation element (12) with a reflective surface region (24) which, upon observation in reflected light, generates a respective three-dimensional representation (14, 16) for at least two different observation directions (44, 46), with the three-dimensional representations (14, 16) at least partially overlapping and having different colors at least regionally within the overlap region. In this case, provision is made for the reflective surface region (24) to contain a respective multiplicity of reflective facets (34, 36) in a first and a second partial region which at least partially overlap one another, said reflective facets being oriented such that the facets (34) in the first partial region generate a first three-dimensional representation (14) with a surface that jumps out and/or is set back in relation to its actual spatial shape for the observer from the first observation direction (44) and the facets (36) in the second partial region generate a second three-dimensional representation (16) with a surface that jumps out and/or is set back in relation to its actual spatial shape for the observer from the second observation direction (46). In the overlap region of the first and the second partial regions, the facets (34, 36) of the reflective surface region (24) are provided at least regionally with sub-wavelength structures (38) which generate the different colors of the three-dimensional representations (14, 16).
Description
Optisch variables Darstellungselement Optically variable display element
Die Erfindung betrifft ein optisch variables Darstellungselement mit einem reflektiven Flächenbereich, welches als Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen oder als Dekorelement beispielsweise zur Oberflä chengestaltung von Produkten eingesetzt werden kann. The invention relates to an optically variable display element with a reflective surface area, which can be used as a security element to protect valuables or as a decorative element, for example for the surface design of products.
Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertge genstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicher heitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Eine besondere Rolle bei der Echtheitsabsicherung spielen Sicherheitsele mente mit betrachtungswinkelabhängigem oder dreidimensionalem Erschei nungsbild, da diese selbst mit modernsten Kopiergeräten nicht reproduziert werden können. Dazu sind die Sicherheitselemente mit optisch variablen Elementen ausgestattet, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrach tungswinkeln einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln und bei spielsweise je nach Betrachtungswinkel einen anderen Färb- oder Hellig keitseindruck und/ oder ein anderes grafisches Motiv zeigen. Data carriers, such as value or identification documents, but also other valuable objects, such as branded goods, are often provided with security elements for protection, which allow the authenticity of the data carrier to be checked and which also serve as protection against unauthorized reproduction. Security elements with a viewing angle-dependent or three-dimensional appearance play a special role in ensuring authenticity, as these cannot be reproduced even with the most modern copiers. For this purpose, the security elements are equipped with optically variable elements that give the viewer a different image impression from different viewing angles and, for example, show a different color or brightness impression and/or a different graphic motif depending on the viewing angle.
Im Stand der Technik sind dabei als optisch variable Effekte beispielsweise Bewegungseffekte, Pumpeffekte, Tiefeneffekte oder Flipeffekte beschrieben, die mit Hilfe von Hologrammen, Mikrolinsen oder Mikrospiegeln realisiert werden. The prior art describes, for example, movement effects, pump effects, depth effects or flip effects as optically variable effects, which are realized with the aid of holograms, microlenses or micromirrors.
Die Erzeugung von betrachtungswinkelabhängigen Wölbeffekten mit Hilfe von Mikrospiegeln ist beispielsweise aus der Druckschrift WO 2014/ 060089 A2 bekannt. Vor einiger Zeit wurden komplexere, optisch variable Sicher heitselemente vorgeschlagen, die zwei, in unterschiedlichen Höhenstufen angeordnete und jeweils mit einer Farbbeschichtung versehene Reliefstruk turen aufweisen (siehe WO 2020/011390 Al, WO 2020/011391 Al und WO
2020/011391 A2). Die Farbbeschichtung der höher liegenden Reliefstruktur ist dabei entweder als Raster strukturiert oder mit Aussparungen versehen, so dass bei der Betrachtung des Sicherheitselements in den Rasterzwischen räumen bzw. Aussparungen die Farbbeschichtung der tiefer liegenden Reli efstruktur in Erscheinung tritt. The generation of viewing-angle-dependent curvature effects with the aid of micromirrors is known, for example, from publication WO 2014/060089 A2. Some time ago, more complex, optically variable security elements were proposed, which have two relief structures arranged at different height levels and each provided with a color coating (see WO 2020/011390 A1, WO 2020/011391 A1 and WO 2020/011391 A2). The color coating of the higher-lying relief structure is either structured as a grid or provided with gaps, so that when the security element is viewed in the spaces between the grids or gaps, the color coating of the lower-lying relief structure appears.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, optisch vari able Darstellungselemente mit einem attraktiven visuellen Erscheinungsbild anzugeben, die kostengünstig hergestellt werden können und idealerweise zudem eine hohe Fälschungssicherheit aufweisen. Proceeding from this, the invention is based on the object of specifying optically variable display elements with an attractive visual appearance, which can be produced inexpensively and ideally also have a high degree of security against forgery.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche ge löst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen An sprüche. This object is solved by the features of the independent claims. Developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung enthält zur Lösung der genannten Aufgabe ein optisch vari ables Darstellungselement mit zumindest einem reflektiven Flächenbereich, der bei Betrachtung in reflektiertem Licht für zumindest zwei unterschiedli che Betrachtungsrichtungen jeweils eine dreidimensionale Darstellung er zeugt. Die dreidimensionalen Darstellungen überlappen zumindest teilweise und weisen in dem Überlappungsbereich zumindest bereichsweise unter schiedliche Farben auf. To achieve the above object, the invention contains an optically variable display element with at least one reflective surface area which, when viewed in reflected light, produces a three-dimensional display for at least two different viewing directions. The three-dimensional representations overlap at least partially and have different colors at least in certain areas in the overlapping area.
Der zumindest eine reflektive Flächenbereich enthält hierzu in einem ersten und einem zweiten Teilbereich, welche einander zumindest teilweise über lappen, jeweils eine Vielzahl von reflektiven Facetten, die so orientiert sind, dass einerseits die Facetten des ersten Teilbereichs für den Betrachter aus der ersten Betrachtungsrichtung eine erste dreidimensionale Darstellung mit ei-
ner gegenüber seiner tatsächlichen Raumform vor- und/ oder zurücksprin genden Oberfläche erzeugen, und dass andererseits die Facetten des zweiten Teilbereichs für den Betrachter aus der zweiten Betrachtungsrichtung eine zweite dreidimensionale Darstellung mit einer gegenüber seiner tatsächli chen Raumform vor- und/ oder zurückspringenden Oberfläche erzeugen. For this purpose, the at least one reflective surface area contains a plurality of reflective facets in a first and a second sub-area, which at least partially overlap each other, which are oriented in such a way that on the one hand the facets of the first sub-area have a first three-dimensional representation with ner produce a surface that protrudes and/or recedes in relation to its actual three-dimensional shape, and that on the other hand the facets of the second partial area produce a second three-dimensional representation for the observer from the second viewing direction with a surface that protrudes and/or recedes in relation to its actual three-dimensional shape.
Unter der für den Betrachter mit einer vor- und/ oder zurückspringenden Oberfläche erzeugten Darstellung wird hier insbesondere verstanden, dass der Teilbereich als kontinuierlich gewölbte Fläche wahrnehmbar ist. The representation generated for the viewer with a projecting and/or receding surface is understood here in particular to mean that the partial area can be perceived as a continuously curved surface.
Die gewölbt erscheinenden Darstellungen im hier vorliegenden Sinne imitie ren dabei eine Wölbung durch Nachstellung des Reflexionsverhaltens einer gewölbten Oberfläche. Hierdurch ergibt sich erst indirekt ein Tiefeneindruck bzw. ein 3D-Eindruck. Man kann diesen Eindruck daher auch als "2 Vi "-di mensionale Darstellung oder reliefartige Darstellung bezeichnen. The depictions that appear curved in the present sense imitate a curvature by reproducing the reflection behavior of a curved surface. This results in an indirect impression of depth or a 3D impression. This impression can therefore also be described as a "2 Vi"-dimensional representation or relief-like representation.
Die Facetten des reflektiven Flächenbereichs sind dabei in dem Überlap pungsbereich des ersten und zweiten Teilbereichs zumindest bereichs weise mit Subwellenlängenstrukturen versehen, die die unterschiedlichen Farben der dreidimensionalen Darstellungen erzeugen. The facets of the reflective surface area are at least partially provided with sub-wavelength structures in the overlapping area of the first and second partial area, which generate the different colors of the three-dimensional representations.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Facetten des reflektiven Flä chenbereichs mit einer reflexionserhöhenden Beschichtung versehen, insbe sondere mit einer Metallisierung, einer hochbrechenden Schicht und/ oder einem Dünnschichtaufbau. Es sind dabei sowohl die Facetten des ersten Teil bereichs als auch die Facetten des zweiten Teilbereichs mit der reflexionser höhenden Beschichtung versehen. Die Metallisierung kann beispielsweise durch Al, Ag, Cr, Cu, Fe oder eine Legierung der genannten Metalle gebildet
sein. Als hochbrechende Schicht kann beispielsweise eine ZnS-Schicht vorge sehen sein. Als Dünnschichtaufbauten kommen insbesondere farbkippende Systeme mit einem Aufbau Absorber/ Dielektrikum/ Reflektor oder symmet rische semitransparente Absorber/ Dielektrikum/ Absorber- Aufbauten in Frage. In an advantageous embodiment, the facets of the reflective surface area are provided with a reflection-increasing coating, in particular with a metallization, a high-index layer and/or a thin-layer structure. Both the facets of the first subarea and the facets of the second subarea are provided with the reflection-increasing coating. The metallization can be formed, for example, by Al, Ag, Cr, Cu, Fe or an alloy of the metals mentioned be. A ZnS layer, for example, can be provided as the high-index layer. In particular, color-shifting systems with an absorber/dielectric/reflector structure or symmetrical semitransparent absorber/dielectric/absorber structures come into consideration as thin-layer structures.
Die Facetten des reflektiven Flächenbereichs sind vorteilhaft in einer Präge lackschicht, insbesondere einer thermoplastischen oder strahlungshärtenden Prägelackschicht ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung ei ner UV-härtenden Prägelackschicht. Die Anordnung der Facetten einschließ lich der Subwellenlängenstrukturen ist dabei in die Prägelackschicht einge prägt und die geprägte Struktur ist vorzugsweise mit der genannten reflexi onserhöhenden Beschichtung beschichtet. Die geprägte und vorzugsweise beschichtete Prägestruktur ist mit Vorteil in eine weitere Lackschicht, bei spielsweise eine Schutzlackschicht eingebettet. The facets of the reflective surface area are advantageously formed in an embossed lacquer layer, in particular a thermoplastic or radiation-curing embossed lacquer layer. The use of a UV-curing embossing lacquer layer is particularly advantageous. The arrangement of the facets, including the sub-wavelength structures, is embossed into the embossing lacquer layer and the embossed structure is preferably coated with the said reflection-increasing coating. The embossed and preferably coated embossed structure is advantageously embedded in a further lacquer layer, for example a protective lacquer layer.
Besonders bevorzugt sind die Facetten des reflektiven Flächenbereichs durch eine Mikrospiegelanordnung mit gerichtet reflektierenden Mikrospiegeln ge bildet, insbesondere durch Mikrospiegel mit einer linearen Abmessung zwi schen 3 gm und 100 gm, vorzugsweise zwischen 5 gm und 50 gm. Die Mik rospiegel können insbesondere eine dreieckige, quadratische, rechteckige, sechseckige oder eine andere polygonale Grundfläche aufweisen. Die Gang höhe der Mikrospiegel beträgt vorzugsweise weniger als 15 gm, bevorzugt weniger als 10 gm. The facets of the reflective surface area are particularly preferably formed by a micromirror arrangement with specularly reflecting micromirrors, in particular by micromirrors with a linear dimension between 3 μm and 100 μm, preferably between 5 μm and 50 μm. The micromirrors can in particular have a triangular, square , have a rectangular, hexagonal or other polygonal base. The pitch of the micromirrors is preferably less than 15 gm, preferably less than 10 gm.
Die Subwellenlängenstrukturen sind mit Vorteil durch periodische Struktu ren mit einer Periodenlänge zwischen 100 nm und 500 ran, vorzugsweise zwischen 200 nm und 400 nm, und/ oder einer Tiefe zwischen 50 nm und 400
nm, vorzugsweise zwischen 100 nm und 300 nm gebildet. Das Aspektver hältnis solcher Strukturen, also das Verhältnis zwischen der Breite einer Er höhung oder Vertiefung und der entsprechenden Strukturtiefe, kann vorteil haft zwischen 1/4 und 4 liegen, bevorzugt zwischen 1/3 und 3 und beson ders bevorzugt zwischen 1/2 und 2. The sub-wavelength structures are advantageously characterized by periodic structures with a period length between 100 nm and 500 nm, preferably between 200 nm and 400 nm, and/or a depth between 50 nm and 400 nm, preferably formed between 100 nm and 300 nm. The aspect ratio of such structures, i.e. the ratio between the width of an elevation or depression and the corresponding structure depth, can advantageously be between 1/4 and 4, preferably between 1/3 and 3 and particularly preferably between 1/2 and 2 .
Um besonders klare und reine Farben erzeugen zu können, sind die Perio denlänge der Subwellenlängenstrukturen und die linearen Abmessungen der Mikrospiegel vorzugsweise aufeinander abgestimmt, so dass mindestens 10, vorzugsweise mindestens 20 vollständige Perioden der Subwellenlängen strukturen auf jedem Mikrospiegel Platz finden. In order to be able to produce particularly clear and pure colors, the period length of the sub-wavelength structures and the linear dimensions of the micromirrors are preferably coordinated with one another, so that at least 10, preferably at least 20, complete periods of the sub-wavelength structures can be accommodated on each micromirror.
Neben periodischen Strukturen können auch aperiodische Strukturen ver wendet werden, bei denen entsprechend die mittleren Mitte-zu-Mitte- Ab stände der Subwellenlängenstrukturen vorteilhaft zwischen 100 und 500 nm, bevorzugt zwischen 200 und 400 nm liegen. In addition to periodic structures, aperiodic structures can also be used, in which case the mean center-to-center distances of the sub-wavelength structures are advantageously between 100 and 500 nm, preferably between 200 and 400 nm.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Subwellenlängenstrukturen durch eindimensionale Gitter gebildet, die auch eine polarisierende Wirkung aufweisen können. In einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Gestaltung sind die Subwellenlängenstrukturen durch zweidimensionale Gitter, insbeson dere mit rechteckiger, quadratischer, hexagonaler oder parallelogrammför miger Gittersymmetrie gebildet. Die Subwellenlängenstrukturen können ins besondere durch gekreuzte Sinusgitter, gekreuzte Rechteckgitter, hexagonale Gitterstrukturen, oder durch Nanodot- oder Nanohole-Arrays gebildet sein. In an advantageous embodiment, the sub-wavelength structures are formed by one-dimensional gratings, which can also have a polarizing effect. In another configuration, which is also advantageous, the sub-wavelength structures are formed by two-dimensional gratings, in particular with a rectangular, square, hexagonal or parallelogram-shaped grating symmetry. The subwavelength structures can be formed in particular by crossed sinusoidal gratings, crossed rectangular gratings, hexagonal grating structures, or by nanodot or nanohole arrays.
Als Profilformen kommen für die Subwellenlängenstrukturen insbesondere Sinusgitter, Rechteckgitter (binäre Strukturen), oder auch Profilformen mit konkaven und/ oder konvexen Abschnitten in Betracht. Auch periodische
Anordnungen von Nanoholes oder Nanodots mit beliebiger Umrissform können eingesetzt werden. Neben regelmäßigen Anordnungen ist auch die Verwendung unregelmäßig angeordneter Strukturen möglich, die zum Bei spiel zufallsverteilt oder quasiperiodisch angeordnet sein können, und durch die Parameter Umrissform, Tiefe, Profilform (z.B. binär oder andere Formen mit konkaven und/ oder konvexen Abschnitten) gekennzeichnet sein kön nen. Möglich sind grundsätzlich auch Strukturen, wie sie in den Druckschrif ten EP 3367140 Al und EP 3401 712 Al beschrieben sind, deren Offenba rungsgehalt insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. In particular, sinusoidal gratings, rectangular gratings (binary structures), or also profile shapes with concave and/or convex sections come into consideration as profile shapes for the sub-wavelength structures. Also periodic Arrangements of nanoholes or nanodots with any outline shape can be used. In addition to regular arrangements, the use of irregularly arranged structures is also possible, which can be arranged randomly or quasi-periodically, for example, and can be characterized by the parameters outline shape, depth, profile shape (e.g. binary or other shapes with concave and/or convex sections). . In principle, structures are also possible, as are described in the publications EP 3367140 A1 and EP 3401 712 A1, the disclosure content of which is included in the present application in this respect.
In dem reflektiven Flächenbereich, insbesondere im Überlappungsbereich, sind mit Vorteil zumindest zwei unterschiedliche Subwellenlängenstruktu ren für die Erzeugung der unterschiedlichen Farben vorgesehen, die sich ins besondere in ihrer Periodenlänge und/ oder ihrer Tiefe und/ oder ihrer Pro filform (z.B. durch unterschiedliche Verhältnisse von Steg- und Graben breite) unterscheiden. In the reflective surface area, in particular in the overlapping area, at least two different sub-wavelength structures are advantageously provided for generating the different colors, which differ in particular in their period length and/or their depth and/or their profile shape (e.g. due to different ratios of web - and ditch width) differ.
Vorteilhaft sind die Subwellenlängenstrukturen für die unterschiedlichen Farben der dreidimensionalen Darstellungen registriert zu den Facetten des reflektiven Flächenbereichs angeordnet, so dass jede Facette nur mit einer bestimmten Art von Subwellenlängenstrukturen belegt ist. Es ist grundsätz lich allerdings auch möglich, dass die Farbgrenzen unabhängig von der Fa- cetten-Unterteilung des Flächenbereichs verlaufen, so dass es auch Facetten mit verschiedenen Subwellenlängenstrukturen geben kann. The sub-wavelength structures for the different colors of the three-dimensional representations are advantageously arranged registered to the facets of the reflective surface area, so that each facet is only covered with a specific type of sub-wavelength structures. In principle, however, it is also possible for the color boundaries to run independently of the facet subdivision of the surface area, so that there can also be facets with different sub-wavelength structures.
Die bei der Betrachtung des Darstellungselements für einen Betrachter sicht baren Farben werden in einer bevorzugten Gestaltung jeweils durch eine be stimmte Art von Subwellenlängenstrukturen erzeugt, die für diese Farbe
charakteristisch ist. Alternativ können die bei Betrachtung des Darstellungs elements für einen Betrachter sichtbaren Farben auch Mischfarben enthalten, die durch eine Farbmischung von Farben pixelförmiger Unterbereiche mit ei ner Abmessung unterhalb der Auflösungsgrenze des menschlichen Auges entstehen. Die Farben der pixelförmigen Unterbereiche werden jeweils durch eine bestimmte Art von Subwellenlängenstrukturen erzeugt, die für diese Farbe charakteristisch ist. Die Unterbereiche weisen dabei vorzugsweise eine Abmessung unterhalb von 150 gm, insbesondere unterhalb von 100 gm auf. Ein pixelförmiger Bereich bzw. ein "Pixel" muss dabei nicht zwingend als rechteckiger oder quadratischer Bereich auf einem rechtwinkligen Raster vorliegen, sondern kann auch einen anders geformten Unterbereich bezeich nen, der sich beispielsweise aus einer mosaikartigen Flächenaufteilung erge ben kann. In a preferred embodiment, the colors that are visible to an observer when viewing the display element are each generated by a specific type of sub-wavelength structure that is responsible for this color is characteristic. Alternatively, the colors visible to an observer when viewing the display element can also contain mixed colors that are created by mixing colors of pixel-shaped sub-areas with a dimension below the resolution limit of the human eye. The colors of the pixel-shaped sub-areas are each generated by a certain type of sub-wavelength structure that is characteristic of this color. The sub-areas preferably have a dimension of less than 150 gm, in particular less than 100 gm. A pixel-shaped area or a "pixel" does not necessarily have to be present as a rectangular or square area on a rectangular grid, but can also designate a differently shaped sub-area, which can result, for example, from a mosaic-like surface division.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind in dem Überlappungsbereich so wohl die Facetten des ersten Teilbereichs als auch die Facetten des zweiten Teilbereichs zumindest bereichsweise mit Subwellenlängenstrukturen verse hen, die die unterschiedlichen Farben der dreidimensionalen Darstellungen erzeugen. Alternativ kann eine der unterschiedlichen Farben auch durch die Farbe einer Beschichtung der Facetten ohne eine Beteiligung von Subwellen längenstrukturen gebildet sein, insbesondere durch die Farbe einer silberfar benen, goldfarbenen, bronzefarbenen oder kupferfarbenen Metallisierung, einer weiß oder farbig erscheinenden hochbrechenden Schicht oder einer far bigen mehrlagigen Interferenzbeschichtung. Weiß und die metallischen Far ben einer Metallbeschichtung stellen im Rahmen dieser Beschreibung eben falls Farben dar. Zumindest eine der unterschiedlichen Farben der dreidi mensionalen Darstellungen ist allerdings stets durch die Subwellenlängen strukturen der Facetten erzeugt.
Die dreidimensionalen Darstellungen weisen bei einer vorteilhaften Ausge staltung unterschiedliche Form und/ oder Größe auf, so dass der Betrachter aus den zumindest zwei unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen unter schiedliche räumliche Motive wahrnimmt. In an advantageous embodiment, both the facets of the first sub-area and the facets of the second sub-area in the overlapping area are at least partially provided with sub-wavelength structures that generate the different colors of the three-dimensional representations. Alternatively, one of the different colors can also be formed by the color of a coating of the facets without the involvement of sub-wavelength structures, in particular by the color of a silver-colored, gold-colored, bronze-colored or copper-colored metallization, a white or colored appearing high-index layer or a colored multi-layer interference coating. White and the metallic colors of a metal coating also represent colors in the context of this description. However, at least one of the different colors of the three-dimensional representations is always generated by the sub-wavelength structures of the facets. In an advantageous embodiment, the three-dimensional representations have different shapes and/or sizes, so that the viewer perceives different spatial motifs from the at least two different viewing directions.
Bei einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung weisen die dreidi mensionalen Darstellungen gleiche Form und Größe auf und sind deckungs gleich angeordnet, so dass sich die dreidimensionalen Darstellungen aus den zumindest zwei unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen nur durch die zu mindest bereichs weise unterschiedliche Farbe unterscheiden. In another, likewise advantageous embodiment, the three-dimensional representations have the same shape and size and are arranged congruently, so that the three-dimensional representations from the at least two different viewing directions differ only in the at least regionally different color.
Zur Überlappung der Teilbereiche sind der erste und zweite Teilbereich vor teilhaft ineinander verschachtelt, wozu die Teilbereiche vorzugsweise durch schmale, alternierend nebeneinander angeordnete Streifen, oder durch kleine, in zwei Dimensionen ineinander verschachtelte Unterbereiche gebil det sind. Die Streifen oder Unterbereiche weisen dabei vorteilhaft in mindes tens einer Richtung eine Abmessung weniger als 300 gm, insbesondere von 100 gm oder weniger, insbesondere von 50 gm oder weniger auf. Beispiels weise können quadratische Unterbereiche einer Abmessung von 100 gm x 100 gm schachbrettartig ineinander verschachtelt sein, wobei die "weißen Schachfelder" Unterbereiche des ersten Teilbereichs, die "schwarzen Schach felder" Unterbereiche des zweiten Teilbereichs darstellen. Die Unterbereiche können auch eine komplexe Umrissform aufweisen und die Kacheln einer Parkettierung in der Ebene bilden. In order to overlap the sub-areas, the first and second sub-areas are preferably nested in one another, for which purpose the sub-areas are preferably formed by narrow strips arranged alternately next to one another, or by small sub-areas nested in one another in two dimensions. The strips or sub-regions advantageously have a dimension of less than 300 gm, in particular 100 gm or less, in particular 50 gm or less, in at least one direction. For example, square sub-areas measuring 100 gm x 100 gm can be nested in one another like a chessboard, with the “white chess squares” representing sub-regions of the first sub-region and the “black chess squares” representing sub-regions of the second sub-region. The sub-regions can also have a complex outline shape and form the tiles of a tessellation in the plane.
Es versteht sich, dass die Streifen oder Unterbereiche des ersten bzw. zwei ten Teilbereichs in der Regel jeweils eine Mehrzahl von Facetten des zugehö rigen Teilbereichs enthalten. Beispielsweise enthalten quadratische Unterbe reiche mit einer Abmessung von 100 gm x 100 gm jeweils 100 Facetten oder
Mikrospiegel einer Grundfläche von 10 mht x 10 mht. Im Extremfall kann al lerdings jeder Unterbereich auch nur aus einer einzigen Facette, bzw. einem einzigen Mikro Spiegel bestehen. It goes without saying that the strips or sub-areas of the first or second sub-area usually each contain a plurality of facets of the associated sub-area. For example, square sub-areas measuring 100 gm x 100 gm each contain 100 facets or Micromirrors with a footprint of 10 mht x 10 mht. In the extreme case, however, each sub-area can also consist of just a single facet or a single micro-mirror.
Bevorzugt enthält das Darstellungselement genau zwei Ansichten für zwei unterschiedliche Betrachtungsrichtungen. Bei nur zwei Ansichten können die beiden Ansichten beide sehr hell erscheinen und klar zu trennen sein. Es sind allerdings auch Gestaltungen mit drei, vier oder mehr Ansichten für eine entsprechende Zahl von Betrachtungsrichtungen möglich, wobei aller dings die Helligkeit der einzelnen Ansichten mit zunehmender Zahl an An sichten abnimmt und die zugehörigen Betrachtungsrichtungen näher zusam menrücken. The display element preferably contains exactly two views for two different viewing directions. With only two views, the two views can both appear very bright and be clearly distinguishable. However, configurations with three, four or more views for a corresponding number of viewing directions are also possible, although the brightness of the individual views decreases as the number of views increases and the associated viewing directions move closer together.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Farben der dreidimensionalen Darstellungen so zu wählen, dass sie für einen Betrachter leicht zu merken oder unmittelbar einsichtig sind, wie beispielsweise ein Motiv einer Rose mit roten Blüten und grünem Stiel. Andere Beispiele sind Motive mit blauen Wassertropfen, goldenen Sternen, weißen Schneeflocken, rot-gelb-grünen Ampeln, roten Herzen oder grünen Kleeblättern. It has turned out to be advantageous to select the colors of the three-dimensional representations in such a way that they are easy for a viewer to remember or can be understood immediately, such as a motif of a rose with red blossoms and a green stem. Other examples are motifs with blue water drops, golden stars, white snowflakes, red-yellow-green traffic lights, red hearts or green shamrocks.
Das Darstellungselement ist mit Vorteil ein Sicherheitselement zur Absiche rung von Wertgegenständen, insbesondere ein Sicherheitsfaden, ein Aufreiß- faden, ein Sicherheitsband, ein Sicherheitsstreifen, ein Patch oder ein Etikett zum Aufbringen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen. The display element is advantageously a security element for protecting objects of value, in particular a security thread, a tear-off thread, a security band, a security strip, a patch or a label for application to security paper, a document of value or the like.
Das Darstellungselement kann auch als Dekorelement zur Oberflächenge staltung eines Produkts, beispielsweise zur Innenraumgestaltung eines Kraftfahrzeugs oder zur Oberflächengestaltung von Elektrogeräten oder Mö belstücken eingesetzt werden.
Die Erfindung enthält auch einen Datenträger, der als Sicherheitselement ein Darstellungselement der beschriebenen Art enthält. Bei dem Datenträger kann es sich insbesondere um ein Wertdokument, wie eine Banknote, insbe sondere eine Papierbanknote, eine Polymerbanknote oder eine Folienver bundbanknote, um eine Aktie, eine Anleihe, eine Urkunde, einen Gutschein, einen Scheck, ein Siegel, eine Steuerbanderole, eine hochwertige Eintritts karte, aber auch um eine Ausweiskarte, wie etwa eine Kreditkarte, eine Bankkarte, eine Barzahlungskarte, eine Berechtigungskarte, einen Personal ausweis oder eine Passpersonalisierungsseite handeln. The display element can also be used as a decorative element for surface design of a product, for example for the interior design of a motor vehicle or for the surface design of electrical appliances or pieces of furniture. The invention also includes a data carrier that contains a display element of the type described as a security element. The data carrier can in particular be a document of value, such as a banknote, in particular a paper banknote, a polymer banknote or a foil composite banknote, a share, a bond, a certificate, a voucher, a check, a seal, a tax stamp, a high-quality admission ticket, but also an identity card, such as a credit card, a bank card, a cash payment card, an authorization card, an identity card or a passport personalization page.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfol gend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportio ns getreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulich keit zu erhöhen. Further exemplary embodiments and advantages of the invention are explained below with the aid of the figures, in which a reproduction true to scale and proportion was dispensed with in order to increase clarity.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfin dungsgemäßen optisch variablen Sicherheitselement, 1 shows a schematic representation of a banknote with an optically variable security element according to the invention,
Fig. 2 den Aufbau des Sicherheitselements der Fig. 1 schematisch imFig. 2 shows the structure of the security element of Fig. 1 schematically in
Querschnitt, Cross-section,
Fig. 3 zur Illustration des genaueren Aufbaus und der Herstellung des Sicherheitselements in (a) und (b) schematisch den Verlauf der modulierten Höhenfunktionen der beiden Ansichten des
Sicherheitselements der Fig. 1 und in (c) schematisch den Ver lauf der Gesamt-Strukturierung nach der Verschachtelung der modulierten Höhenfunktionen, Fig. 3 to illustrate the more precise structure and the production of the security element in (a) and (b) schematically shows the course of the modulated height functions of the two views of the 1 and in (c) schematically the course of the overall structuring after the nesting of the modulated height functions,
Fig. 4 die erste und zweite Ansicht eines Sicherheitselements nach ei nem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, 4 shows the first and second view of a security element according to another exemplary embodiment of the invention,
Fig. 5 die erste und zweite Ansicht eines Sicherheitselements nach ei nem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, und 5 shows the first and second view of a security element according to a further exemplary embodiment of the invention, and
Fig. 6 die erste und zweite Ansicht eines Sicherheitselements nach ei nem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Form und Größe der beiden dargestellten dreidimensionalen Motive gleich sind. 6 shows the first and second view of a security element according to a further exemplary embodiment of the invention, in which the shape and size of the two three-dimensional motifs shown are the same.
Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Bankno ten erläutert. Figur 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Bank note 10 mit einem optisch variablen Sicherheitselement 12 in Form eines auf geklebten Transferelements. Es versteht sich allerdings, dass die Erfindung nicht auf Transferelemente und Banknoten beschränkt ist, sondern bei allen Arten von Sicherheitselementen eingesetzt werden kann, beispielsweise bei Etiketten auf Waren und Verpackungen oder bei der Absicherung von Do kumenten, Ausweisen, Pässen, Kreditkarten, Gesundheitskarten und der gleichen. Bei Banknoten und ähnlichen Dokumenten kommen neben Trans ferelementen (wie Patches oder Streifen jeweils mit oder ohne eigene Träger schicht) beispielsweise auch Sicherheitsfäden oder Sicherheitsstreifen in Be tracht. Neben einem Einsatz als Sicherheitselement kann das erfindungsge mäße Darstellungselement auch als Dekorelement, beispielsweise bei der Oberflächengestaltung von Elektrogeräten eingesetzt werden.
Mit Bezug auf Fig. 1 ist das auf die Banknote 10 aufgebrachte Sicherheitsele ment 12 selbst sehr flach ausgebildet, zeigt einem Betrachter aber dennoch aus zumindest zwei unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen 44, 46 jeweils eine Ansicht mit einer dreidimensionalen Darstellung, die den Eindruck ei nes sich scheinbar aus der Ebene der Banknote 10 herauswölbenden Motivs erzeugt. Die Nachstellung des Reflexionsverhaltens des sich heraus wölben den Motivs erfolgt dabei durch gerichtete Reflexion. Die beiden dreidimensi onalen Darstellungen überlappen einander und weisen zumindest bereichs weise eine unterschiedliche Farbe auf, so dass sich beim Wechsel der Be trachtungsrichtung ein visuell auffälliger Flipeffekt zeigt, bei dem am selben Ort im Sicherheitselement 12 gleichzeitig eine Färb- und Motivänderung der dreidimensionalen Darstellungen erfolgt. The invention will now be explained using the example of security elements for banknotes. FIG. 1 shows a schematic representation of a bank note 10 with an optically variable security element 12 in the form of a transfer element glued on. It goes without saying, however, that the invention is not limited to transfer elements and banknotes, but can be used with all types of security elements, for example labels on goods and packaging or to protect documents, ID cards, passports, credit cards, health cards and the like same. In the case of banknotes and similar documents, in addition to transfer elements (such as patches or strips, each with or without their own backing layer), security threads or security strips, for example, can also be considered. In addition to being used as a security element, the display element according to the invention can also be used as a decorative element, for example in the surface design of electrical appliances. With reference to Fig. 1, the security element 12 applied to the banknote 10 is itself very flat, but nevertheless shows an observer a view from at least two different viewing directions 44, 46 with a three-dimensional representation that gives the impression of a the plane of the banknote 10 bulging motif generated. The reflection behavior of the bulging motif is simulated by directed reflection. The two three-dimensional representations overlap and have a different color at least in certain areas, so that changing the viewing direction shows a visually striking flip effect, in which the color and motif of the three-dimensional representations change at the same time in the security element 12.
Konkret kann das Sicherheitselement 12 beispielsweise bei Betrachtung von der linken Seite als erste Ansicht 50 eine dreidimensional hervorgewölbt er scheinende Wertzahl 14 („50") in blauer Farbe vor einem flachen blauen Hin tergrund zeigen, und bei Betrachtung von der rechten Seite als zweite An sicht 52 einen dreidimensional hervorgewölbt erscheinenden Stern 16 in gel ber Farbe vor einem flachen gelben Hintergrund zeigen. Beim Wechsel der Betrachtungsrichtung bzw. beim Kippen 18 der Banknote 10 von links nach rechts wechselt das Erscheinungsbild des Sicherheitselements 12 zwischen der ersten Ansicht mit der dreidimensionalen blauen Wertzahl 14 und der zweiten Ansicht mit dem dreidimensionalen gelben Stern 16. Die beiden dreidimensionalen Motive 14, 16 erscheinen für den Betrachter zudem einan der überlappend am selben Ort im Sicherheitselement 12, wie anhand der gestrichelten eingezeichneten Umrisse 14', 16' des jeweils anderen Motivs in jeder der Ansichten 50, 52 angedeutet.
Das Sicherheitselement 12 zeigt somit ein Kippverhalten, bei dem für einen Betrachter aus zwei Betrachtungsrichtungen am selben Ort zwei unter schiedliche farbige Motive sichtbar sind und der Motivwechsel beim Kippen mit einem gleichzeitigen Farbwechsel verknüpft ist. Ein solcher Kippeffekt ist visuell ansprechend und für einen Nutzer leicht zu memorieren. Er stellt auch einen hohen Fälschungs schütz bereit, da eine Nachstellung des Effekts, beispielsweise durch einen Überdruck einer reflektierenden Reliefstruktur mit lasierenden Farben, wegen der benötigten Registerhaltigkeit zwischen den reflektiven Elementen der unterschiedlichen Motivansichten und der zu gehörigen Farbe mit üblichen Druckmaschinen praktisch nicht möglich ist. Specifically, the security element 12, for example, when viewed from the left as a first view 50 show a three-dimensionally arched appearing value number 14 ("50") in blue color against a flat blue background, and when viewed from the right as a second view 52 show a star 16 in yellow color that appears three-dimensionally convex in front of a flat yellow background. When changing the viewing direction or when tilting 18 the banknote 10 from left to right, the appearance of the security element 12 changes between the first view with the three-dimensional blue value number 14 and the second view with the three-dimensional yellow star 16. The two three-dimensional motifs 14, 16 also appear to the viewer overlapping one another at the same location in the security element 12, as can be seen from the dashed outlines 14', 16' of the other motif in each case of views 50, 52 indicated. The security element 12 thus shows a tilting behavior in which two different colored motifs are visible to an observer from two viewing directions at the same location and the motif change when tilted is linked to a simultaneous color change. Such a flip effect is visually appealing and easy for a user to memorize. It also provides a high level of protection against counterfeiting, since reproducing the effect, for example by overprinting a reflective relief structure with translucent colors, is practically impossible with conventional printing machines because of the required register accuracy between the reflective elements of the different motif views and the associated color.
Wie die nachfolgende Beschreibung des Aufbaus erfindungsgemäßer Sicher heitselemente zeigt, sind dennoch nur eine Prägung und nur eine Metallisie rung erforderlich und es besteht keine Notwendigkeit zur Verwendung zu sätzlicher Farbschichten. Die Sicherheitselemente können gegenüber bekann ten Ausgestaltungen mit zwei Prägungen und zwei Metallisierungen oder Farbbeschichtungen mit einem erheblichen Kostenvorteil hergestellt werden, da die Anzahl der verwendeten Materialschichten und Arbeitsgänge bei der Fertigung deutlich reduziert werden kann. As the following description of the structure of security elements according to the invention shows, only one embossing and one metallization are required and there is no need to use additional color layers. Compared to known configurations with two embossings and two metallizations or color coatings, the security elements can be produced with a considerable cost advantage, since the number of material layers and work steps used in production can be significantly reduced.
Figur 2 zeigt den Aufbau des Sicherheitselements 12 schematisch im Quer schnitt. Auf einem Trägersubstrat 20 ist eine Prägelackschicht 22 aufge bracht, in die in einem Flächenbereich 24 eine Relief Struktur in Form einer Mikrospiegelanordnung 26 eingeprägt ist. Die Mikro Spiegelanordnung 26 ist mit einer reflexionserhöhenden Beschichtung in Form einer Metallisie rung, beispielsweise einer 50 nm dicken Aluminiumschicht versehen, die der Übersichtlichkeit halber in Fig. 2 nicht dargestellt ist.
Wie nachfolgend im Detail erläutert, enthält die Mikro Spiegelanordnung 26 zwei Gruppen von Mikrospiegeln 34, 36, die jeweils so gegen die Ebene des Flächenbereichs 24 geneigt sind, dass sie für einen Betrachter 40 aus den bei den Betrachtungsrichtungen 44, 46 jeweils das Reflexionsverhalten der An sichten 50, 52 mit den dreidimensionalen Motiven Wertzahl 14 bzw. 16 imi tieren. Die einzelnen Mikrospiegel 34, 36 weisen dabei eine lineare Abmes sung IM zwischen 5 gm und 50 gm, und damit beispielsweise eine quadrati sche Grundfläche von 10 gm x 10 gm auf und sind daher als solche für einen Betrachter nicht erkennbar. FIG. 2 shows the structure of the security element 12 schematically in cross section. An embossing lacquer layer 22 is applied to a carrier substrate 20 and a relief structure in the form of a micromirror arrangement 26 is embossed in a surface area 24 . The micro-mirror arrangement 26 is provided with a reflection-increasing coating in the form of a metallization, for example a 50 nm thick aluminum layer, which is not shown in FIG. 2 for the sake of clarity. As explained in detail below, the micro-mirror arrangement 26 contains two groups of micro-mirrors 34, 36, each of which is inclined relative to the plane of the surface area 24 in such a way that for an observer 40 from the two viewing directions 44, 46 the reflection behavior of the type views 50, 52 with the three-dimensional motifs imitating the number 14 or 16. The individual micromirrors 34, 36 have a linear dimension I M between 5 μm and 50 μm, and thus, for example, a square base area of 10 μm×10 μm and are therefore not recognizable as such to an observer.
Die unterschiedliche Farbwirkung der Ansichten 50, 52 mit den Motiven 14, 16 wird durch eine Überlagerung der Mikrospiegelanordnung 26 mit unter schiedlichen Subwellenlängenstrukturen 38 erzeugt, wie im Detailausschnitt 30 der Fig. 2 gezeigt. Die von den Subwellenlängenstrukturen 38 in Reflexion erzeugte Farbe kann durch die Wahl der Strukturparameter, insbesondere der Gitterperiode und der Strukturtiefe, eingestellt werden. Die Gitterperi- ode der Subwellenlängenstrukturen liegt zwischen 200 nm und 400 nm und damit unterhalb der Wellenlänge des sichtbaren Fichts, die Tiefe der Struk turen liegt zwischen 50 nm und 400 nm. The different color effect of the views 50, 52 with the motifs 14, 16 is produced by superimposing the micromirror array 26 with different sub-wavelength structures 38, as shown in the detailed section 30 of FIG. The color generated by the sub-wavelength structures 38 in reflection can be adjusted through the selection of the structure parameters, in particular the grating period and the structure depth. The grating period of the subwavelength structures is between 200 nm and 400 nm and thus below the wavelength of the visible ficht, the depth of the structures is between 50 nm and 400 nm.
Durch die Modulation der Mikrospiegelanordnung mit den Subwellenlän genstrukturen kann die Unterteilung der Relief Struktur 26 in eine Mehrzahl von Mikrospiegeln 34, 36 als Grobstrukturierung und die Modulation der Mikrospiegel 34, 36 mit den Subwellenlängenstrukturen 38 als Feinstruktu rierung der Reliefstruktur 26 angesehen werden. By modulating the micromirror array with the subwavelength structures, the subdivision of the relief structure 26 into a plurality of micromirrors 34, 36 can be viewed as coarse structuring and the modulation of the micromirrors 34, 36 with the subwavelength structures 38 as fine structuring of the relief structure 26.
Mit Bezug auf Fig. 3 kann bei der Herstellung des Sicherheitselements 12 bei spielsweise wie folgt vorgegangen werden, wobei für weitere Details der Grobstrukturierung auf die Druckschrift WO 2014/ 060089 A2 verwiesen
wird, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. With reference to FIG. 3, the procedure for producing the security element 12 can be as follows, for example, reference being made to publication WO 2014/060089 A2 for further details of the rough structuring is, the disclosure content of which is included in the present application.
Zunächst werden die Ansichten mit den darzustellenden dreidimensionalen Motiven 14, 16 jeweils durch eine Höhenfunktion h(x, y) der Ortskoordina ten x und y in der Ebene charakterisiert. Aus diesen Höhenfunktionen wer den reduzierte Höhenfunktionen abgeleitet, die jeweils dieselbe lokale Stei gung wie die zugehörige Höhenfunktion aufweisen, allerdings eine vorgege bene maximale Höhe hmax nicht überschreiten. Diese reduzierten Höhen funktionen beschreiben jeweils das Profil einer Mikro Spiegelanordnung, die das Reflexionsverhalten des darzustellenden Motivs 14 bzw. 16 nachstellt. Die reduzierten Höhenfunktionen weisen ein Stufenprofil mit einer maxima len Stufenhöhe hmax und mit einer Stufenabmessung IM in der Ebene des Flä chenbereichs auf, deren Größe den Abmessungen der nachfolgend erzeugten Mikrospiegel 34, 36 entspricht. Beispielsweise beträgt die Stufengröße der re duzierten Höhenfunktionen 10 gm x 10 gm und die maximale Stufenhöhe 10 gm. First, the views with the three-dimensional motifs 14, 16 to be displayed are each characterized by a height function h(x, y) of the location coordinates x and y in the plane. Reduced height functions are derived from these height functions, each of which has the same local gradient as the associated height function, but does not exceed a specified maximum height h max . These reduced height functions each describe the profile of a micro-mirror arrangement that simulates the reflection behavior of the motif 14 or 16 to be displayed. The reduced height functions have a step profile with a maximum step height h max and with a step dimension I M in the plane of the surface area, the size of which corresponds to the dimensions of the micromirrors 34, 36 subsequently produced. For example, the step size of the reduced height functions is 10 gm x 10 gm and the maximum step height is 10 gm.
Dann werden die lokalen Steigungen der beiden reduzierten Höhenfunktio nen umskaliert und jeweils mit einem Offset versehen, so dass die skalierte Höhenfunktion jeweils das Profil einer Mikrospiegelanordnung beschreibt, die das Reflexionsverhalten der darzustellenden Motive 14, 16 aus einer der beiden verschiedenen Betrachtungsrichtungen 44, 46 nachstellt. Beispiels weise kann bei senkrechtem Lichteinfall die erste Ansicht 50 mit dem ersten dreidimensionalen Motiv 14 unter einem schrägen Winkel von etwa -53° in Erscheinung treten (Betrachtungsrichtung 44) und die zweite Ansicht 52 mit dem zweiten dreidimensionalen Motiv 16 unter einem Winkel von etwa +53° (Betrachtungsrichtung 46). Durch die Umskalierung der lokalen Steigungen kann sichergestellt werden, dass der Betrag der maximalen Steigung trotz
des addierten Offsets einen vorgegebenen Maximalwert nicht überschreitet. Da die Stufengröße IM durch die Umskalierung nicht verändert wird, bleibt somit auch die Stufenhöhe beschränkt. The local gradients of the two reduced height functions are then rescaled and each provided with an offset, so that the scaled height function describes the profile of a micromirror arrangement that simulates the reflection behavior of the motifs 14, 16 to be displayed from one of the two different viewing directions 44, 46. For example, with perpendicular incidence of light, the first view 50 with the first three-dimensional motif 14 can appear at an oblique angle of approximately -53° (viewing direction 44) and the second view 52 with the second three-dimensional motif 16 at an angle of approximately +53 ° (viewing direction 46). By rescaling the local gradients, it can be ensured that the magnitude of the maximum gradient is of the added offset does not exceed a specified maximum value. Since the step size IM is not changed by the rescaling, the step height also remains limited.
Für die gewünschte Farbwirkung werden die skalierten Höhenfunktionen je weils mit einer Gitterfunktion überlagert, die den Reliefverlauf eines Subwel lenlängengitters gi bzw. g2 beschreibt, und dadurch modulierte Höhenfunk tionen mi(x,y) bzw. m2(x,y) erhalten. Konkret wird beispielsweise die ska lierte Höhenfunktion der ersten Ansicht 50 mit einer Subwellenlängengitter- Funktion gi moduliert, die auf Erzeugung einer blauen Reflexionsfarbe aus gelegt ist, und die skalierte Höhenfunktion der zweiten Ansicht 52 mit einer Subwellenlängengitter-Funktion g2, die auf Erzeugung einer gelben Reflexi onsfarbe ausgelegt ist. Die Gitterkonstanten der beiden Subwellenlängengit ter gi und g2 liegen zwischen 200 nm und 400 nm, so dass zwischen 25 und 50 vollständige Perioden der Subwellenlängenstrukturen auf jedem Mikro spiegel (Stufenabmessung IM = 10 gm) Platz finden. Die Subwellenlängen strukturen erzeugen daher jeweils sehr klare und reine Farben. For the desired color effect, the scaled height functions are each overlaid with a grating function that describes the relief profile of a sub-wavelength grating gi or g2, and thereby modulated height functions mi(x,y) or m2(x,y) are obtained. Specifically, for example, the scaled height function of the first view 50 is modulated with a sub-wavelength grating function g1 designed to produce a blue reflection color, and the scaled height function of the second view 52 is modulated with a sub-wavelength grating function g2 designed to produce a yellow reflection color on color is designed. The lattice constants of the two subwavelength gratings g1 and g2 are between 200 nm and 400 nm, so that there is space for between 25 and 50 complete periods of the subwavelength structures on each micromirror (step dimension IM=10 gm). The sub-wavelength structures therefore each produce very clear and pure colors.
Figur 3 zeigt zur Illustration schematisch in (a) und (b) den Verlauf der mo dulierten Höhenfunktion mi(x,y) für die erste Ansicht 50 mit dem ersten Mo tiv 14 bzw. den Verlauf der modulierten Höhenfunktion m2(x,y) für die zweite Ansicht 52 mit dem zweiten Motiv 16, sowie die schrägen Betrach tungsrichtungen 44, 46, aus denen die jeweiligen Ansichten für den Betrach ter 40 in Erscheinung treten. Die Modulation der Mikro Spiegelanordnung mit den Subwellenlängengittern gi bzw. g2 ist jeweils nur in den Detaildar stellungen 30 gezeigt, während der Grobverlauf des Stufenprofils der ska lierten Höhenfunktion jeweils in dem unvergrößert dargestellten Reliefver lauf zu erkennen ist.
Aus den beiden modulierten Höhenfunktionen der Fig. 3(a) und (b) wird dann durch Verschachtelung, beispielsweise in Schachbrettform, eine ge meinsame Strukturierung r(x,y) für das Profil der Reliefstruktur 26 erzeugt. Die gemeinsame Strukturierung r(x,y) stellt das Profil einer verschachtelten, modulierten Mikro Spiegelanordnung dar, die aus einer ersten Betrachtungs richtung 44 die erste Ansicht 50 mit dem ersten dreidimensionalen Motiv 14 in einer ersten Farbe und aus der zweiten Betrachtungsrichtung 46 die zweite Ansicht 52 mit dem zweiten dreidimensionalen Motiv 16 in einer zweiten Farbe darstellt. Der Verlauf der Strukturierung r(x,y) ist in Fig. 3(c) dargestellt, wobei die senkrechten Pfeile 64, 66 der Fig. 3(b) anzeigen, welche Teilbereiche der Reliefstruktur 26 aus der ersten modulierten Höhenfunktion mi(x,y) der ersten Ansicht 50 stammen (Pfeile 64) und welche aus der zwei ten modulierten Höhenfunktion m2(x,y) der zweiten Ansicht 52 stammen (Pfeile 66). For illustration, FIG. 3 shows schematically in (a) and (b) the profile of the modulated height function mi(x,y) for the first view 50 with the first motif 14 and the profile of the modulated height function m2(x,y) for the second view 52 with the second motif 16, as well as the oblique observation directions 44, 46, from which the respective views for the observation ter 40 appear. The modulation of the micromirror array with the sub-wavelength gratings g1 and g2 is only shown in the detailed views 30, while the rough progression of the step profile of the scaled height function can be seen in the relief progress shown in non-enlarged form. A common structuring r(x,y) for the profile of the relief structure 26 is then generated from the two modulated height functions of FIGS. 3(a) and (b) by nesting, for example in the form of a chess board. The common structuring r(x,y) represents the profile of an interleaved, modulated micro-mirror array, from a first viewing direction 44 the first view 50 with the first three-dimensional motif 14 in a first color and from the second viewing direction 46 the second view 52 with the second three-dimensional motif 16 in a second color. The course of the structuring r(x,y) is shown in FIG. 3(c), the vertical arrows 64, 66 in FIG. y) of the first view 50 (arrows 64) and which come from the second modulated height function m2(x,y) of the second view 52 (arrows 66).
Wie sich gezeigt hat, ist die menschliche Wahrnehmung darauf abgestellt, Steigungsänderungen innerhalb eines Motivs 14, 16 entsprechend einer Krümmung oder Wölbung zu erkennen, während der absolute Wert der Steigung, also die durch den hinzugefügten Offset erzeugte Verkippung der beiden Motive 14, 16 wenig auffällig ist. Wird die Strukturierung r(x,y) somit in eine Prägelackschicht geprägt und mit einer reflexionserhöhenden Be schichtung versehen, so zeigt die erzeugte Reliefstruktur 26 aus der ersten Betrachtungsrichtung 44 die erste Ansicht 50 mit dem ersten Motiv 14 in blauer Farbe und aus der zweiten Betrachtungsrichtung 46 die zweite An sicht 52 mit dem zweiten Motiv 16 in gelber Farbe. As has been shown, human perception is designed to recognize changes in gradient within a motif 14, 16 corresponding to a curvature or curvature, while the absolute value of the gradient, i.e. the tilting of the two motifs 14, 16 caused by the added offset, is not very noticeable is. If the structure r(x,y) is thus embossed in an embossing lacquer layer and provided with a reflection-increasing coating, the relief structure 26 produced shows the first view 50 with the first motif 14 in blue color from the first viewing direction 44 and from the second viewing direction 46 the second view 52 with the second motif 16 in yellow.
Als Subwellenlängenstrukturen können beispielsweise Lochgitter mit Perio den und Tiefen um 250 nm verwendet werden, die mit einer Metallisierung, etwa in Form einer etwa 50 nm dicken Aluminium Schicht versehen sind. Zur
Erzeugung unterschiedlicher Farben können dabei die Gitterperiode, die Git tertiefe und die Abmessungen der einzelnen, beispielsweise quadratischen oder kreisförmigen Löcher variiert werden. Perforated grids with periods and depths of around 250 nm can be used as sub-wavelength structures, for example, which are provided with a metallization, for example in the form of an aluminum layer approximately 50 nm thick. To the The grating period, the grating depth and the dimensions of the individual, for example square or circular, holes can be varied to produce different colors.
Mit Bezug auf die Figuren 4 bis 6 können sich nicht nur die Farben der ersten und zweiten Ansicht als Ganzes unterscheiden, auch die gewölbten Motive und/ oder der flache Hintergrund innerhalb einer Ansicht können mit ver schiedenen Farben oder sogar jeweils mehrfarbig ausgebildet sein. Eines der beiden gewölbten Motive bzw. der flache Hintergrund können auch ohne Subwellenlängenstrukturen ausgebildet sein und dann mit der in der Regel metallischen Farbe der reflexionserhöhenden Beschichtung in Erscheinung treten. With reference to FIGS. 4 to 6, not only can the colors of the first and second view differ as a whole, the curved motifs and/or the flat background within a view can also be designed with different colors or even multicolored. One of the two curved motifs or the flat background can also be formed without sub-wavelength structures and then appear with the generally metallic color of the reflection-increasing coating.
Mit Bezug auf Fig. 4 kann beispielsweise die erste Ansicht 70 eine gewölbt erscheinende Wertzahl 72 in blauer Farbe vor einem grünen Hintergrund 74 zeigen, und die zweite Ansicht 80 einen gewölbt erscheinenden Stern 82 in gelber Farbe vor rotem Hintergrund 84 zeigen. Beim Kippen 18 des Sicher heitselements wechselt das Erscheinungsbild zwischen der ersten Ansicht 70 und der zweiten Ansicht 80. For example, referring to FIG. 4 , the first view 70 may show a blue colored denomination 72 against a green background 74 , and the second view 80 may show a yellow colored star 82 against a red background 84 . When the security element is tilted 18, the appearance changes between the first view 70 and the second view 80.
Innerhalb eines dreidimensionalen Motivs können auch zwei verschieden farbige gewölbte Elemente sichtbar sein, beispielsweise kann bei dem ge wölbten Motiv der ersten Ansicht die Wertzahl "50" aus einer blauen Ziffer "5" und einer roten Ziffer "0" zusammengesetzt sein. Es kann auch vorgese hen sein, dass innerhalb eines gewölbt erscheinenden Elements die Farbe va riiert.
Beispielsweise enthält die in Fig. 5 gezeigte erste Ansicht 90 eine rote Wert zahl 92 mit einem mittleren blauen Streifen 94 und einem flachen roten Hin tergrund 96, wobei die Farben diese Bereiche jeweils durch Subwellenlän genstrukturen der oben beschriebenen Art erzeugt werden. Bei der zweiten Ansicht 100 der Fig. 5 sind die Mikrospiegel nicht mit Subwellenlängen strukturen moduliert, so dass der gewölbt erscheinende Stern 102 und der flache Hintergrund 104 jeweils mit der silbrig metallisch glänzenden Farbe der Metallisierung der Mikrospiegelanordnung in Erscheinung treten. Bei dieser Ausgestaltung wechselt das Erscheinungsbild des Sicherheitselements zwischen der ersten Ansicht mit der dreidimensionalen rot/ blauen Wertzahl 92, 94 vor rotem Hintergrund und der zweiten Ansicht mit dem dreidimensi onalen metallischen Stern 102 vor metallischem Hintergrund. Strukturell sind dabei nach der Verschachtelung der Mikrospiegel der beiden Ansichten 90, 100 im Überlappungsbereich nur die Mikrospiegel der ersten Ansicht mit Subwellenlängenstrukturen versehen, während die Mikro Spiegel der zwei ten Ansicht nicht durch Subwellenlängenstrukturen moduliert sind. Two differently colored arched elements can also be visible within a three-dimensional motif, for example, in the arched motif of the first view, the number "50" can be composed of a blue digit "5" and a red digit "0". Provision can also be made for the color to vary within an element that appears arched. For example, the first view 90 shown in FIG. 5 includes a red indicia 92 with a central blue stripe 94 and a flat red background 96, the colors of these regions being generated by sub-wavelength structures of the type described above, respectively. In the second view 100 of FIG. 5, the micromirrors are not modulated with sub-wavelength structures, so that the star 102 that appears convex and the flat background 104 each appear with the silvery metallic lustrous color of the metallization of the micromirror arrangement. In this embodiment, the appearance of the security element changes between the first view with the three-dimensional red/blue denomination 92, 94 against a red background and the second view with the three-dimensional metallic star 102 against a metallic background. Structurally, after the nesting of the micromirrors of the two views 90, 100 in the overlapping area, only the micromirrors of the first view are provided with subwavelength structures, while the micromirrors of the second view are not modulated by subwavelength structures.
Mit Vorteil kann auch vorgesehen sein, dass die Form und Größe der beiden dargestellten dreidimensionalen Motive gleich sind und sich die Motive nur in ihrer Farbe unterscheiden. Beispielsweise enthält das Sicherheitselement der Fig. 6 eine erste Ansicht 110 mit einer gewölbt erscheinenden Wertzahl 112 in roter Farbe vor metallisch glänzendem flachen Hintergrund 114 und eine zweite Ansicht 120 mit derselben, gewölbt erscheinen Wertzahl 122 in grüner Farbe vor metallisch glänzendem flachen Hintergrund 124. Die Mik rospiegel des Sicherheitselements sind dabei jeweils in dem Bereich der ge wölbten Wertzahlen 112, 122 mit Subwellenlängenstrukturen für die ge wünschte Farbe Rot bzw. Grün versehen, während der Hintergrundbereich 114, 124 jeweils ohne modulierende Subwellenlängenstrukturen ausgebildet
ist. Der Betrachter sieht daher beim Kippen 18 des Sicherheitselements je weils die gewölbte Wertzahl "50", die bei Betrachtung von links mit roter Farbe und bei Betrachtung von rechts mit grüner Farbe vor jeweils dem silb rig metallischen Hintergrund einer Aluminiumbeschichtung der Mikrospie gelanordnung sichtbar ist. Advantageously, it can also be provided that the shape and size of the two three-dimensional motifs shown are the same and the motifs differ only in their color. For example, the security element of Fig. 6 contains a first view 110 with a curved appearing value number 112 in red color against a metallically shiny flat background 114 and a second view 120 with the same curved appearing value number 122 in green color against a metallically shiny flat background 124 Micromirrors of the security element are each provided with sub-wavelength structures for the desired color red or green in the area of the curved denominations 112, 122, while the background area 114, 124 is formed without modulating sub-wavelength structures is. When the security element is tilted 18, the viewer therefore sees the curved value number "50", which is visible in red when viewed from the left and in green when viewed from the right in front of the silvery metallic background of an aluminum coating of the micromirror arrangement.
Bei dreidimensionalen Motiven gleicher Form kann vorteilhaft beim Kippen 18 die Farbe auch nur in einem Teilbereich des Motivs wechseln und diesen Teilbereich daher besonders hervorheben. In the case of three-dimensional motifs of the same shape, the color can advantageously change only in a partial area of the motif when tilted 18 and therefore particularly emphasize this partial area.
Auch Gestaltungen, bei denen durch eine kontinuierliche Variation der Para meter der Subwellenlängenstrukturen, insbesondere deren Periode und/ oder Tiefe, Farbverläufe erzeugt werden, kommen in Betracht. Bei spielsweise kann ein gewölbtes Motiv von oben nach unten einen Farbver- lauf von Rot nach Grün aufweisen. Configurations in which color gradients are generated by a continuous variation of the parameters of the sub-wavelength structures, in particular their period and/or depth, also come into consideration. For example, a curved motif can have a color gradient from red to green from top to bottom.
Ebenso sind Gestaltungen denkbar, bei denen der Flipeffekt bereichsweise bei unterschiedlichen Kippwinkeln und/ oder Kippachsen aufbitt. So kann beispielsweise in einem ersten Flächenbereich ein betrachtungswinkelabhän giger Wölbeffekt mit einer Färb- und ggf. MoÜvänderung beim Nord-/Süd- Kippen vorliegen und in einem zweiten Flächenbereich ein weiterer bebach- tungswinkelabhängiger Wölbeffekt mit Färb- und ggf. Motivänderung beim Ost-/ West-Kippen auf beten. Configurations are also conceivable in which the flip effect occurs in certain areas at different tilting angles and/or tilting axes. For example, in a first surface area there can be a viewing angle-dependent bulging effect with a color and possibly motif change when tilting north/south, and in a second surface area another viewing angle-dependent bulging effect with color and possibly motif change in east/west tilting -Tilt on pray.
In einer alternabven Gestaltung kann die Kippachse in den verschiedenen Flächenbereichen gleich, aber der Kippwinkel jeweils unterschiedlich sein, wodurch sich insbesondere Bewegungseffekte realisieren lassen. So können beim Kippen um eine vorgegebene Achse beispielweise mehrere erste ge-
wölbte Motive, z. B. drei gewölbt erscheinende Sterne in gelber Farbe, nach einander in mehrere, sich davon unterscheidende zweite gewölbte Motive mit unterschiedlicher Farbe, z. B. drei gewölbt erscheinende Buchstaben oder Wertzahlen in roter Farbe, wechseln.
In an alternative design, the tilting axis can be the same in the different surface areas, but the tilting angle can be different in each case, as a result of which movement effects can be achieved in particular. For example, when tilting around a given axis, several first curved motifs, e.g. B. three arched appearing stars in yellow color, one after the other in several, differing second arched motifs with different colors, z. B. three arched appearing letters or numbers in red color.
Bezugszeichenliste Reference List
10 Banknote 10 bank note
12 Sicherheitselement 12 security element
14, 14' Motiv Wertzahl 16, 16' Motiv Stern 18 Kippen 20 Trägersubstrat 22 Prägelackschicht 24 Flächenbereich 26 Mikrospiegelanordnung 30 Detailausschnitt 14, 14' value number motif 16, 16' star motif 18 tilts 20 carrier substrate 22 embossing lacquer layer 24 surface area 26 micromirror arrangement 30 detailed section
34, 36 Mikro Spiegel 34, 36 micro mirrors
38 Subwellenlängenstrukturen38 subwavelength structures
40 Betrachter 40 viewers
44, 46 Betrachtungsrichtungen 50, 52 Ansichten 64, 66 Pfeile zur Bereichsanzeige 70 Ansicht 72 Motiv Wertzahl blau 74 Hintergrund grün 80 Ansicht 82 Motiv Stern gelb 84 Hintergrund rot 90 Ansicht 92 rote Wertzahl 94 mittlerer blauer Streifen 96 roten Hintergrund 100 Ansicht
102 Motiv Stern 44, 46 viewing directions 50, 52 views 64, 66 range indicator arrows 70 view 72 motif value blue 74 background green 80 view 82 motif star yellow 84 background red 90 view 92 red value number 94 middle blue stripe 96 red background 100 view 102 motif star
104 Hintergrund 104 background
110 erste Ansicht 110 first view
112 Motiv Wertzahl rot 114 metallischer Hintergrund112 Motif value red 114 metallic background
110 zweite Ansicht 122 Motiv Wertzahl grün 124 metallischer Hintergrund
110 second view 122 motif value green 124 metallic background
Claims
1. Optisch variables Darstellungselement mit zumindest einem reflek- tiven Flächenbereich, der bei Betrachtung in reflektiertem Licht für zumin dest zwei unterschiedliche Betrachtungsrichtungen jeweils eine dreidimensi onale Darstellung erzeugt, wobei sich die dreidimensionalen Darstellungen zumindest teilweise überlappen und in dem Überlappungsbereich zumin dest bereichsweise unterschiedliche Farben aufweisen, wobei der zumindest eine reflektive Flächenbereich in einem ersten und ei nem zweiten Teilbereich, welche einander zumindest teilweise über lappen, jeweils eine Vielzahl von reflektiven Facetten enthält, die so orientiert sind, dass die Facetten des ersten Teilbereichs für den Betrachter aus der ersten Betrachtungsrichtung eine erste dreidimensionale Darstellung mit einer gegenüber seiner tatsächlichen Raumform vor- und/ oder zurückspringenden Oberfläche erzeugen, und die Facetten des zweiten Teilbereichs für den Betrachter aus der zweiten Betrachtungsrichtung eine zweite dreidimensionale Darstel lung mit einer gegenüber seiner tatsächlichen Raumform vor- und/ oder zurückspringenden Oberfläche erzeugen, und die Facetten des reflektiven Flächenbereichs in dem Überlappungsbe reich des ersten und zweiten Teilbereichs zumindest bereichs weise mit Subwellenlängenstrukturen versehen sind, die die unterschiedli chen Farben der dreidimensionalen Darstellungen erzeugen. 1. Optically variable display element with at least one reflective surface area which, when viewed in reflected light, generates a three-dimensional display for at least two different viewing directions, with the three-dimensional displays overlapping at least partially and having different colors at least in certain areas in the overlapping area , wherein the at least one reflective surface area in a first and a second sub-area, which at least partially overlap each other, each contains a plurality of reflective facets which are oriented such that the facets of the first sub-area for the viewer from the first viewing direction produce the first three-dimensional representation with a surface that projects and/or recedes in relation to its actual three-dimensional shape, and the facets of the second partial area create a second three-dimensional representation for the viewer from the second viewing direction generate a dimensional representation with a surface that protrudes and/or recedes compared to its actual three-dimensional shape, and the facets of the reflective surface area in the overlapping area of the first and second sub-area are provided at least in regions with sub-wavelength structures that generate the different colors of the three-dimensional representations .
2. Darstellungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Facetten des reflektiven Flächenbereichs mit einer reflexionserhöhenden
Beschichtung versehen sind, insbesondere mit einer Metallisierung, einer hochbrechenden Schicht und/ oder einem Dünnschichtaufbau. 2. Display element according to claim 1, characterized in that the facets of the reflective surface area with a reflection-enhancing Coating are provided, in particular with a metallization, a high-index layer and / or a thin-layer structure.
3. Darstellungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Facetten des reflektiven Flächenbereichs in einer Prägelack schicht, insbesondere einer thermoplastischen oder strahlungshärtenden Prä gelackschicht ausgebildet sind. 3. Display element according to claim 1 or 2, characterized in that the facets of the reflective surface area are formed in an embossing lacquer layer, in particular a thermoplastic or radiation-curing embossing lacquer layer.
4. Darstellungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Facetten des reflektiven Flächenbereichs durch eine Mikrospiegelanordnung mit gerichtet reflektierenden Mikrospie geln gebildet sind, insbesondere durch Mikrospiegel mit einer linearen Ab messung zwischen 3 gm und 100 gm, vorzugsweise zwischen 5 gm und 50 gm. 4. Display element according to at least one of Claims 1 to 3, characterized in that the facets of the reflective surface area are formed by a micromirror arrangement with specularly reflecting micromirrors, in particular by micromirrors with a linear measurement between 3 gm and 100 gm, preferably between 5 gm and 50 gm.
5. Darstellungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Subwellenlängenstrukturen durch periodische Strukturen gebildet sind und die Periodenlänge der Subwellenlängenstrukturen und die linearen Ab messungen der Mikrospiegel aufeinander abgestimmt sind, so dass mindes tens 10, vorzugsweise mindestens 20 vollständige Perioden der Subwellen längenstrukturen auf jedem Mikro Spiegel Platz finden. 5. Display element according to Claim 4, characterized in that the sub-wavelength structures are formed by periodic structures and the period length of the sub-wavelength structures and the linear measurements of the micromirrors are matched to one another, so that at least 10, preferably at least 20, complete periods of the sub-wavelength structures are on each Micro mirror find place.
6. Darstellungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Subwellenlängenstrukturen durch perio dische Strukturen mit einer Periodenlänge zwischen 100 nm und 500 nm, vorzugsweise zwischen 200 nm und 400 nm, und/ oder einer Tiefe zwischen 50 nm und 400 nm, vorzugsweise zwischen 100 nm und 300 nm gebildet sind.
6. Display element according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the sub-wavelength structures are formed by periodic structures with a period length between 100 nm and 500 nm, preferably between 200 nm and 400 nm, and/or a depth between 50 nm and 400 nm, preferably between 100 nm and 300 nm.
7. Darstellungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Subwellenlängenstrukturen durch eindi mensionale Gitter oder durch zweidimensionale Gitter, insbesondere mit rechteckiger, quadratischer, hexagonaler oder parallelogrammförmiger Git tersymmetrie gebildet sind. 7. Display element according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the sub-wavelength structures are formed by one-dimensional gratings or by two-dimensional gratings, in particular with rectangular, square, hexagonal or parallelogram-shaped grating symmetry.
8. Darstellungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Subwellenlängenstrukturen für die Erzeugung der unterschiedlichen Farben vorgesehen sind, die sich in ihrer Periodenlänge und/ oder ihrer Tiefe und/ oder ihrer Profilform unter scheiden. 8. Display element according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that at least two sub-wavelength structures are provided for generating the different colors, which differ in their period length and/or their depth and/or their profile shape.
9. Darstellungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Subwellenlängenstrukturen für die unter schiedlichen Farben der dreidimensionalen Darstellungen registriert zu den Facetten des reflektiven Flächenbereichs angeordnet sind, so dass jede Fa cette nur mit einer bestimmten Art von Subwellenlängenstrukturen belegt ist. 9. Display element according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the sub-wavelength structures for the different colors of the three-dimensional representations are arranged registered to the facets of the reflective surface area, so that each facet is only covered with a specific type of sub-wavelength structures .
10. Darstellungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die bei Betrachtung des Darstellungsele ments für einen Betrachter sichtbaren Farben jeweils durch eine bestimmte Art von Subwellenlängenstrukturen, die für diese Farbe charakteristisch ist, erzeugt werden.
10. The display element according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the colors visible to an observer when viewing the display element are each generated by a specific type of sub-wavelength structure that is characteristic of this color.
11. Darstellungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die bei Betrachtung des Darstellungsele ments für einen Betrachter sichtbaren Farben Mischfarben enthalten, die durch eine Farbmischung von Farben pixelförmiger Unterbereiche mit einer Abmessung unterhalb der Auflösungsgrenze des menschlichen Auges ent stehen, und bei denen die Farben der pixelförmigen Unterbereiche jeweils durch eine bestimmte Art von Subwellenlängenstrukturen, die für diese Farbe charakteristisch ist, erzeugt werden. 11. Display element according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the colors visible to an observer when viewing the display element contain mixed colors which are created by a color mixture of colors of pixel-shaped sub-areas with a dimension below the resolution limit of the human eye, and in which the colors of the pixel-shaped sub-areas are each produced by a certain type of sub-wavelength structure which is characteristic of this colour.
12. Darstellungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Überlappungsbereich sowohl die Fa cetten des ersten Teilbereichs als auch die Facetten des zweiten Teilbereichs zumindest bereichsweise mit Subwellenlängenstrukturen versehen sind, die die unterschiedlichen Farben der dreidimensionalen Darstellungen erzeu gen. 12. The display element according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that in the overlapping area both the facets of the first sub-area and the facets of the second sub-area are at least partially provided with sub-wavelength structures that produce the different colors of the three-dimensional representations.
13. Darstellungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionalen Darstellungen unter schiedliche Form und/ oder Größe aufweisen. 13. Display element according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that the three-dimensional representations have different shapes and/or sizes.
14. Darstellungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionalen Darstellungen gleiche Form und Größe aufweisen und deckungsgleich angeordnet sind, so dass sich die dreidimensionalen Darstellungen aus den zumindest zwei unter schiedlichen Betrachtungsrichtungen nur durch die zumindest bereichsweise unterschiedliche Farbe unterscheiden. 14. Display element according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that the three-dimensional representations have the same shape and size and are arranged congruently, so that the three-dimensional representations from the at least two different viewing directions differ only by the at least regionally different color .
15. Darstellungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Teilbereich ineinander
verschachtelt sind, wobei die Teilbereiche vorzugsweise durch schmale, al ternierend nebeneinander angeordnete Streifen, oder durch kleine, in zwei Dimensionen ineinander verschachtelte Unterbereiche gebildet sind. 15. Display element according to at least one of claims 1 to 14, characterized in that the first and second partial area into one another are nested, the sub-areas preferably being formed by narrow strips arranged alternately next to one another, or by small sub-areas nested in one another in two dimensions.
16. Darstellungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Darstellungselement ein Sicherheitsele ment zur Absicherung von Wertgegenständen ist.
16. Display element according to at least one of claims 1 to 15, characterized in that the display element is a security element for protecting valuables.
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