WO2003084766A2 - Sicherheitselement mit makrostrukturen - Google Patents

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WO2003084766A2
WO2003084766A2 PCT/EP2003/003483 EP0303483W WO03084766A2 WO 2003084766 A2 WO2003084766 A2 WO 2003084766A2 EP 0303483 W EP0303483 W EP 0303483W WO 03084766 A2 WO03084766 A2 WO 03084766A2
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impression
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René Staub
Andreas Schilling
Wayne Robert Tompkin
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Ovd Kinegram Ag
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Definitions

  • the invention relates to a security element with macro structures according to the preamble of claim 1.
  • Such security elements consist of a thin layer composite made of plastic, at least light-modifying relief structures and flat mirror surfaces being embedded in the layer composite.
  • the security elements cut from the thin layer composite are glued to objects to authenticate the authenticity of the objects.
  • the structure of the thin layer composite and the materials that can be used for this purpose are described, for example, in US Pat. No. 4,856,857.
  • From GB 2 129 739 A it is also known to apply the thin layer composite to an object with the aid of a carrier film.
  • An arrangement of the type mentioned at the outset is known from EP 0 429 782 B1.
  • the security element glued to a document has an optically variable surface pattern, known for example from EP 0 105 099 A1 or EP 0 375 833 A1, made up of surface parts arranged in a mosaic manner with known diffraction structures and other light-modifying relief structures.
  • Security profiles are embossed in the security element and in adjacent parts of the document so that a counterfeit document to pretend an apparent authenticity cannot be provided with a counterfeit security element that has been cut out of a real document or detached from a real document without clear traces.
  • the embossing of the security profiles interferes with the recognition of the optically variable surface pattern. In particular, the Position of the die on the security element from copy to copy of the document.
  • the invention has for its object to provide an inexpensive security element with a novel optical effect, which consists of a thin layer composite and is to be attached to the object to be certified.
  • the stated object is achieved according to the invention by a security element consisting of a layer composite lying in a reference plane spanned by coordinate axes (x; y) and consisting of an impression layer made of plastic and a protective layer made of plastic with embedded, pattern-forming, optically effective structures, which in surface parts of the Patterns are molded in the impression layer and one between the transparent impression layer and the
  • Form protective layer of the layer composite embedded reflective interface and at least one partial area with dimensions larger than 0.4 mm at the interface as an optically effective structure has at least one molded macro structure (M) with at least 0.1 mm apart neighboring extreme values and that the macro structure (M) has one Function of the coordinates (x; y) that is continuous and differentiable at least in parts, is curved at least in partial areas and is not a periodic triangular or rectangular function.
  • FIG. 1 shows a security element on a document
  • FIG. 2 shows a cross section through a layer composite
  • FIG. 3 reflection on a macro structure, 4 scattering on matt structures,
  • Figure 5 shows the additive superimposition of the macrostructure 'with a
  • 1 means a layer composite, 2 a security element and 3 a document.
  • the security element 2 has a macro structure M in the layer composite 1, which extends in the area of a pattern 4.
  • the security element 2 is arranged in an imaginary reference plane spanned by the coordinate axes x, y.
  • the macro structure M is a unique, piecewise continuous and differentiable function M (x, y) of the coordinates x, y.
  • the function M (x, y) describes a surface that is curved at least in partial areas, wherein ⁇ M (x, y) ⁇ 0 applies in partial areas.
  • the macro structure M is a three-dimensional surface, where x, y are the coordinates of a point P (x, y) on the surface of the macro structure M.
  • the distance z (x, y) of the point P (x, y) from the reference plane is measured parallel to the coordinate axis z, which is perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1.
  • the pattern 4 is in an embodiment of a surface pattern 38 with the light-modifying structures known from EP 0 375 833 A1 mentioned at the outset, e.g. a flat mirror surface, light diffractive, microscopic lattice structures, matt structures, etc., surrounded.
  • the surface of the pattern 4 is subdivided like a grid according to FIG.
  • each subdivision element being subdivided into at least two field parts.
  • the corresponding part of the function M (x, y) is mapped, in the other, for example, mosaic elements of the surface pattern 38.
  • narrow line elements and / or other, arbitrarily shaped mosaic elements of the surface pattern 38 are arranged on the pattern 4 ,
  • the line and mosaic elements advantageously have a dimension in the range of 0.05 mm to 1 mm in one direction.
  • the security element 2 is transparent in an edge zone outside the pattern 4.
  • FIG. 2 shows a cross section through the layer composite 1 glued onto the document 3.
  • the layer composite 1 consists of several layers of Various plastic layers applied one after the other to a carrier film (not shown here) and, in the order given, typically comprises a cover layer 5, an impression layer 6, a protective layer 7 and an adhesive layer 8. At least the cover layer 5 and the impression layer 6 are transparent to incident light 9. The pattern 4 is visible through the cover layer 5 and the impression layer 6.
  • the protective layer 7 and the adhesive layer 8 are also transparent, indicia (not shown here) attached to the surface of the substrate 3 can be recognized by transparent points 10.
  • the transparent locations 10 are found, for example, within the pattern 4 and / or in the edge zone of the security element 2 surrounding the pattern 4. In one embodiment, the edge zone is completely transparent, in another embodiment only at predetermined transparent locations 10
  • the cover layer 5 itself is, in another embodiment, the carrier film is used to apply the thin layer composite 1 to the substrate 3 and is then removed from the layer composite 1, as described in GB 2 129 739 A mentioned at the outset.
  • the common contact surface between the impression layer 6 and the protective layer 7 is the interface 11.
  • the optically active structures 12 of the macrostructure M of the pattern 4 (FIG. 1) are molded into the impression layer 6 with a structure height Hst. Since the protective layer 7 fills the valleys of the optically active structures 12, that of the function M (x, y) describes the interface 11.
  • the interface 11 can be formed by a metal coating, preferably from the elements in Table 5 of US Pat. No. 4,856,857 mentioned at the outset, in particular aluminum, silver, gold, copper, chromium, tantalum, etc., which separates the impression layer 6 and the protective layer 7 as the reflection layer.
  • the electrical conductivity of the metal coating causes a high reflectivity for visible incident light 9 at the interface 11.
  • one or more layers of one of the known, transparent, inorganic dielectrics are suitable, which are mentioned, for example, in Tables 1 and 4 of the introduction US 4,856,857 are listed, or the reflection layer has a multilayer interference layer, such as a two-layer metal-dielectric combination, a metal-dielectric-metal combination, etc.
  • the reflection layer is structured, ie it only partially covers the interface 11 and leaves the interface 11 free at the predetermined transparent locations 10.
  • the layer composite 1 is produced as a plastic laminate in the form of a long film web with a large number of copies of the pattern 4 arranged next to one another.
  • the security elements 2 are cut out of the film web, for example, and connected to the document 3 by means of the adhesive layer 8.
  • Documents 3 include banknotes, bank cards, ID cards or other important or valuable items.
  • the macro structure M (x, y) is 4 of one or more for simple patterns
  • Coordinate axis is x or y.
  • the macro structure M (x, y) is periodically composed of a predetermined section of another mathematical function and has one or more periods in the partial area 13.
  • the spatial frequencies F have a value of at most 20 lines / mm and are preferably below a value of 5 lines / mm.
  • the dimensions of the surface part 13 are at least larger than 0.4 mm in one direction, so that details in pattern 4 can be seen with the naked eye.
  • one or more of the partial areas 13 form a relief image as a pattern 4, the interface 11 following the surface of the relief image instead of the simple mathematical functions of the macro structure M.
  • Models for pattern 4 can be found on gems or embossed images, such as seals, coins, medals, etc.
  • the macrostructure M of the surface of the relief image is continuous and differentiable piece by piece and is curved in the partial areas.
  • the macro structure M simulates other visible three-dimensional surface textures, for example textures of almost periodic meshes or fabrics, a large number of relatively simply structured bodies in a regular or irregular arrangement, etc.
  • the list of macro structures M that can be used is incomplete, since a large number of macro structures M are piecewise continuous, differentiable and at least in partial areas ⁇ M (x, y) ⁇ 0 applies.
  • the layer composite 1 must not apply too heavily on the document 3. On the one hand, the documents 3 would otherwise be difficult to stack and on the other hand, a thick layer composite 1 would offer an attack surface for detaching the layer composite 1 from the document 3.
  • the thickness of the layer composite varies according to the predetermined application and is typically in the range from 3 ⁇ m to approximately 100 ⁇ m.
  • Impression layer 6 is only part of the layer composite 1, so that a structure height HST permissible in terms of the structure of the layer composite 1 for the macrostructure M molded into the impression layer 6 is limited to values below 40 ⁇ m.
  • the technical difficulties in molding the macrostructure M increase with increasing structure height, so that preferred values for the structure height HST are less than 5 ⁇ m.
  • Interface 11 is shown as an impression structure A molded into the impression layer 6 with the optically effective structures 12 and a relief height h R.
  • the impression structure A is a function A (x; y) of the coordinates x and y.
  • the height of the layer composite 1 extends along the coordinate axis z. Since the macrostructure M to be molded can exceed the predetermined value of the structure height HST, the profile height h of the macrostructure M must be limited to the predetermined stroke H of the impression structure A in each P (x, y) of the pattern 4.
  • the macrostructures M with high values of the profile height h are also to be molded into the layer composite 1 which is only a few micrometers thick, whereby in the Impression structure A discontinuities 14 generated for technical reasons occur.
  • the amount of the function C (x; y) is limited to a range of values, for example half the value of the structure height H S T-.
  • the values for the stroke H can also differ locally in certain embodiments of the pattern 4.
  • the locally varying stroke H is determined in that the distance between two successive discontinuities P n does not exceed a predetermined value in the range from 40 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the impression structure A between two adjacent discontinuities 14 is identical to the macro structure M except for a constant value. Therefore, with the exception of the shadow cast, the impression structure A produces the same optical effect as the original macro structure M to a good approximation.
  • the illuminated pattern 4 thus behaves like the relief image or how when viewed while tilting and / or rotating the layer composite 1 in the reference plane a three-dimensional surface described by the macrostructure M, although the layer composite is only a few micrometers thick.
  • Reflection layer is e.g. an approximately 30 nm thick layer of aluminum is used.
  • Reflection layer is e.g. an approximately 30 nm thick layer of aluminum is used.
  • the incident light 9 falls in an incidence plane 15 which is a normal 16
  • Reference plane or to the surface of the layer composite 1 contains the optically active structure 12 in the layer composite 1.
  • Parallel illuminating beams 17, 18, 19 of the incident light 9 meet surface elements of the impression structure A, for example at the points labeled a, b, c.
  • Each of the surface elements has a local inclination ⁇ and a surface normal 20, 21, 22 in the plane of incidence 15, which are determined by the component of degree M (x, y).
  • the local inclination is ⁇ ⁇ 0 °.
  • Ein Observer 26 who looks in the direction of view 27, which lies, for example, in the plane of incidence 15, receives the reflected light of the rays 23, 24, 25 only with his unarmed eye if he is due to the tilting of the security element 2 (FIG. 1) or the layer composite 1 about an axis 28 lying in the reference plane and oriented perpendicular to the plane of incidence 15, which reflects at normal angles 16 at different angles -9, ⁇ -i, ⁇ 2 th rays 23, 24, 25 coincide with his viewing direction 27.
  • the observer 26 sees the surface elements of FIG. 1
  • Macro structure M with a high surface brightness which have the same local inclination ⁇ in the plane of incidence 15 or in planes parallel to the plane of incidence 15.
  • the interface 11 itself is smooth, the other surface elements of the macro structure M can also scatter some light parallel to the viewing direction 27 and appear to the observer 26 to different degrees depending on the local inclination.
  • the observer 26 receives a plastic image impression, although the impression structure A is at most a few micrometers is high.
  • Figures 4a and 4b show the different scattering behavior of the sub-area 13 of the security element 2 for the incident light 9. Die
  • Matt structures have a microscopically fine, stochastic structure in the interface 11 and are described by a relief profile R, a function of the coordinates x and y.
  • the matt structures as shown in FIG. 4a, scatter the parallel incident light 9 into a scattering cone 29 with an opening angle predetermined by the scattering capacity of the matt structure and with the
  • Direction of the reflected light 23 as a cone axis The intensity of the scattered light is greatest, for example, on the cone axis and decreases with increasing distance from the cone axis, the light deflected in the direction of the surface lines of the scattering cone being just barely recognizable for an observer.
  • the cross section of the scattering cone 29 perpendicular to the cone axis is rotationally symmetrical in the case of perpendicular light incidence in a matt structure called "isotropic" here. If, as shown in FIG.
  • the cross-section of the scattering cone 29 is compressed, ie elliptically deformed in a preferred direction 30, the short main axis of the ellipse being aligned parallel to the preferred direction 30, the matt structure is referred to here as "anisotropic".
  • the cross section of the scattering cone 29 in both the “isotropic” and the “anisotropic” matt structure, which is arranged parallel to the reference plane, is noticeably distorted in a direction parallel to the plane of incidence 15 (FIG. 3) when the angle of incidence ⁇ to the normal 16 is greater than 30 °.
  • the relief structure elements are parallel aligned to the preferred direction 30.
  • the "isotropic" matt structures have direction-independent statistical parameters and therefore have no preferred direction 30.
  • the reflection layer consists of a colored metal or the cover layer 5 (FIG. 2) is colored and transparent.
  • the use of one of the multilayer interference layers on the interface 11 is particularly effective, since due to the curvatures of the macrostructure M, the interference layer is of different thickness in the direction of the viewing direction 27 and therefore appears in locally different colors depending on the tilt angle 28.
  • An example of the interference layer comprises a 100 nm to 150 nm TiO 2 layer between a transparent metal layer of 5 nm Al and an opaque metal layer of approximately 50 nm Al, the transparent metal layer facing the impression layer 6.
  • FIG. 5 shows a cross-section through the layer composite 1 of a further embodiment of the macro structure M.
  • the macro structure M is at least partially overlaid with a submicroscopic diffraction grating 31 in a partial area 13 (FIG. 4a).
  • the diffraction grating 31 has the relief profile R of a periodic function of the coordinates x (FIG. 2) and y (FIG. 2) and has a constant profile.
  • the submicroscopic diffraction grating 31 diffracts the incident light 9 (FIG. 4a) only into the zeroth diffraction order, ie in the direction of the beam 23 (FIG. 3) of the reflected light, in a section of the visible spectrum which is dependent on the spatial frequency f.
  • FIG. 6 shows the cross section through the layer composite 1 with a further embodiment of the security element 2 (FIG. 2).
  • the security element 2 comprises at least two partial surfaces 13 (FIG. 4a) which are arranged one behind the other in the drawing in FIG. 6.
  • the constant K is the amount of curvature of the macrostructure M.
  • Macrostructure M, degrees (M), in the surface parts 31, 32, 33 are aligned essentially parallel to the y / z plane.
  • the gradients and therefore the strips 34 are parallel.
  • the width of the strips 34 depends on the local curvature K and the nature of the interface 11 (FIG. 2) of the impression structure A used. With the same amount of curvature, the strips 34 are for the reflecting interfaces 11 rather narrow compared to the strip 34 of the interfaces 11 with the microscopic matt structure. Outside the strips 34, the surface parts 31, 32, 33 are visible in a shade of gray.
  • a section along a track 37 is the cross section shown in FIG. FIG. 7b shows the security element 2 after rotation about the
  • This predetermined tilt angle is determined by the choice and the positioning of the macrostructures M.
  • a predetermined sign can only be seen on the surface pattern surrounding the pattern 4 if the strips 34 have a predetermined position, e.g. assume the position shown in the drawing Figure 7b, i.e. when the observer 26 (FIG. 3) observes the security element 2 under the viewing conditions determined by the predetermined tilt angle.
  • the embodiments of the pattern 4 described above can be combined with one another, the correspondingly shaped macrostructures M with the curved mirror surfaces and the

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Abstract

Ein Sicherheitselement (2) zum Aufkleben auf ein Dokument (3) besteht aus einem Schichtverbund (1) aus Kunststoff und weist eingebettete, optisch wirksame Strukturen eines Musters (4) auf. Die optisch wirksamen Strukturen in Flächenteilen (13) des Musters (4) liegen in einer von Koordinatenachsen (x; y) aufgespannten Referenzebene des Schichtverbunds (1) und sind in eine reflektierende Grenzfläche abgeformt. Die Grenzfläche ist zwischen einer transparenten Abformschicht und einer Schutzschicht des Schichtverbunds (1) eingebettet. Wenigstens eine Teilfläche (13) weist eine Abmessung grösser als 0,4 mm auf und besitzt in der Grenzfläche wenigstens eine abgeformte Makrostruktur (M), die eine wenigstens stückweise stetige und differenzierbare Funktion der Koordinaten (x; y) ist. Die Makrostruktur (M) ist wenigstens in Teilbereichen gekrümmt und ist keine periodische Dreieck- oder Rechteckfunktion. In der Teilfläche (13) sind benachbarte Extremwerte der Makrostruktur (M) wenigstens 0.1 mm voneinander entfernt. Bei der Beleuchtung des Musters (4) mit Licht ist auf dem Sicherheitselement (2) beim Ändern der Blickrichtung ein optisch variables Muster von Lichtreflexionen sichtbar.

Description

Sicherheitselement mit Makrostrukturen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitselement mit Makrostrukturen gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Solche Sicherheitselemente bestehen aus einem dünnen Schichtverbund aus Kunststoff, wobei in den Schichtverbund wenigstens Licht modifizierende Reliefstrukturen und ebene Spiegelflächen eingebettet sind. Die aus dem dünnen Schichtverbund geschnittenen Sicherheitselemente werden auf Gegenstände geklebt zum Beglaubigen der Echtheit der Gegenstände.
Der Aufbau des dünnen Schichtverbunds und die dazu verwendbaren Materialien sind beispielsweise in der US 4,856,857 beschrieben. Aus der GB 2 129 739 A ist es zudem bekannt, den dünnen Schichtverbund mit Hilfe einer Trägerfolie auf einen Gegenstand aufzubringen. Eine Anordnung der eingangs genannten Art ist aus der EP 0 429 782 B1 bekannt. Das auf ein Dokument aufgeklebte Sicherheitselement weist dabei ein z.B. aus der EP 0 105 099 A1 oder EP 0 375 833 A1 bekanntes, optisch variables Flächenmuster aus mosaikartig angeordneten Flächenteilen mit bekannten Beugungsstrukturen und anderen Licht modifizierenden Reliefstrukturen auf. Damit ein gefälschtes Dokument zum Vortäuschen einer scheinbaren Echtheit nicht ohne deutliche Spuren mit einem nachgemachten, aus einem echten Dokument ausgeschnittenen oder von einem echten Dokument abgelösten Sicherheitselement versehen werden kann, werden in das Sicherheitselement und in angrenzende Teile des Dokuments Sicherheitsprofile eingeprägt. Das Einprägen der Sicherheitsprofile stört das Erkennen des optisch variablen Flächenmusters. Insbesondere variiert die Position des Prägestempels auf dem Sicherheitselement von Exemplar zu Exemplar des Dokuments.
Es ist auch bekannt, dass in früheren Zeiten bei besonders wichtigen Dokumenten mit einem Siegelabdruck die Echtheit des Dokuments beglaubigt wurde. Der Siegelabdruck weist ein aufwendig gestaltetes Reliefbild auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Sicherheitselement mit einer neuartigen optischen Wirkung zu schaffen, das aus einem dünnen Schichtverbund besteht und am zu beglaubigenden Gegenstand zu befestigen ist. Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Sicherheitselement aus einem in einer von Koordinatenachsen (x; y) aufgespannten Referenzebene liegenden Schichtverbund bestehend aus einer Abformschicht aus Kunststoff und einer Schutzschicht aus Kunststoff mit eingebetteten, ein Muster bildenden, optisch wirksamen Strukturen gelöst, die in Flächenteilen des Musters in die Abformschicht abgeformt sind und eine zwischen der transparenten Abformschicht und der
Schutzschicht des Schichtverbunds eingebettete reflektierende Grenzfläche formen und wenigstens eine Teilfläche mit Abmessungen grösser als 0,4 mm an der Grenzfläche als optisch wirksame Struktur wenigstens eine abgeformte Makrostruktur (M) mit wenigstens 0.1 mm voneinander entfernten benachbarten Extremwerten aufweist und dass die Makrostruktur (M) eine wenigstens stückweise stetige und differenzierbare Funktion der Koordinaten (x; y), wenigstens in Teilbereichen gekrümmt und keine periodische Dreieck- oder Rechteckfunktion ist.
Vorteilhafte. Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1 ein Sicherheitselement auf einem Dokument, Figur 2 einen Querschnitt durch einen Schichtverbund
Figur 3 Reflexion an einer Makrostruktur, Figuren 4 Streuung an Mattstrukturen,
Figur 5 die additive Überlagerung der Makrostruktur'mit einem
Beugungsgitter, Figur 6 zwei Makrostrukturen eines Sicherheitselements im Querschnitt und
Figuren 7 ein Sicherheitselement unter verschiedenen Kippwinkeln.
In der Figur 1 bedeutet 1 einen Schichtverbund, 2 ein Sicherheitselement und 3 ein Dokument. Das Sicherheitselement 2 weist im Schichtverbund 1 eine Makrostruktur M auf, die sich im Bereich eines Musters 4 erstreckt. Das Sicherheitselement 2 ist in einer von den Koordinatenachsen x, y aufgespannten, gedachten Referenzebene angeordnet. Die Makrostruktur M ist eine eineindeutige, stückweise stetige und differenzierbare Funktion M(x, y) der Koordinaten x, y. Die Funktion M(x, y) beschreibt eine wenigstens in Teilbereichen gekrümmte Fläche, wobei in Teilbereichen ΔM(x, y) ≠ 0 gilt. Die Makrostruktur M ist eine dreidimensionale Fläche, wobei x, y die Koordinaten eines Punktes P(x, y) auf der Fläche der Makrostruktur M sind. Der Abstand z(x, y) des Punktes P(x, y) von der Referenzebene ist parallel zur Koordinatenachse z gemessen, die senkrecht auf der Zeichnungsebene der Figur 1 steht. Das Muster 4 ist in einer Ausführung von einem Flächenmuster 38 mit den aus der eingangs erwähnten EP 0 375 833 A1 bekannten, Licht modifizierenden Strukturen, wie z.B. eine ebene Spiegelfläche, lichtbeugenden, mikroskopisch feinen Gitterstrukturen, Mattstrukturen usw., umgeben. Insbesondere ist in einer Ausführung die Fläche des Musters 4 rasterartig gemäss der Figur 1 der eingangs erwähnten EP 0 375 833 A1 unterteilt, wobei jedes Rasterelement wenigstens in zwei Feldanteile unterteilt ist. In einem der Feldanteile ist der entsprechende Anteil der Funktion M(x, y) abgeformt, in den anderem beispielsweise Mosaikelemente des Flächenmusters 38. In einer anderen Ausführung sind schmale Linienelemente und/oder andere, beliebig geformte Mosaikelemente des Flächenmusters 38 auf dem Muster 4 angeordnet. Mit Vorteil weisen die Linien- und Mosaikelemente in einer Richtung eine Abmessung im Bereich 0,05 mm bis 1 mm auf. Das Sicherheitselement 2 ist in einer weiteren Ausführung in einer Randzone ausserhalb des Musters 4 transparent.
Die Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch den auf das Dokument 3 geklebten Schichtverbund 1. Der Schichtverbund 1 besteht aus mehreren Lagen von verschiedenen, nacheinander auf eine hier nicht gezeigte Trägerfoiie aufgebrachten Kunststoffschichten und umfasst in der angegebenen Reihenfolge typisch eine Deckschicht 5, eine Abformschicht 6, eine Schutzschicht 7 und eine Kleberschicht 8. Wenigstens die Deckschicht 5 und die Abformschicht 6 sind für einfallendes Licht 9 transparent. Durch die Deckschicht 5 und die Abformschicht 6 hindurch ist das Muster 4 sichtbar.
Falls auch die Schutzschicht 7 und die Kleberschicht 8 transparent sind, werden hier nicht gezeigte, auf der Oberfläche des Substrats 3 angebrachte Indicia durch transparente Stellen 10 erkennbar. Die transparenten Stellen 10 finden sich beispielsweise innerhalb des Musters 4 und/oder in der das Muster 4, umgebenden Randzone des Sicherheitselements 2. Die Randzone ist in einer Ausführung völlig transparent, in einer anderen Ausführung nur an vorbestimmten transparenten Stellen 10. Die Trägerfolie kann in einer Ausführung die Deckschicht 5 selbst sein, in einer anderen Ausführung dient die Trägerfolie zum Applizieren des dünnen Schichtverbunds 1 auf das Substrat 3 und wird danach vom Schichtverbund 1 entfernt, wie dies in der eingangs erwähnten GB 2 129 739 A beschrieben ist.
Die gemeinsame Berührungsfläche zwischen der Abformschicht 6 und der Schutzschicht 7 ist die Grenzfläche 11. In die Abformschicht 6 sind die optisch wirksamen Strukturen 12 der Makrostruktur M des Musters 4 (Fig. 1 ) mit einer Strukturhöhe Hst abgeformt. Da die Schutzschicht 7 die Täler der optisch wirksamen Strukturen 12 verfüllt, beschreibt die der Funktion M(x, y) die Grenzfläche 11. Um eine hohe Wirksamkeit der optisch wirksamen Strukturen 12 zu erhalten, kann die Grenzfläche 11 durch einen Metallbelag gebildet sein, vorzugsweise aus den Elementen der Tabelle 5 der eingangs erwähnten US 4,856,857, insbesondere Aluminium, Silber, Gold, Kupfer, Chrom, Tantal usw., die als Reflexionsschicht die Abformschicht 6 und die Schutzschicht 7 trennt. Die elektrische Leitfähigkeit des Metallbelags bewirkt ein hohes Reflektionsvermögen für sichtbares einfallendes Licht 9 an der Grenzfläche 11. Jedoch eignen sich anstelle des Metallbelags auch eine oder mehrere Schichten eines der bekannten, transparenten, anorganischen Dielektrika, die z.B. in der Tabellen 1 und 4 der eingangs erwähnten US 4,856,857 aufgeführt sind, oder die Reflexionsschicht weist eine mehrschichtige Interferenzschicht auf, wie z.B. eine zweischichtige Metall- Dielektrikum- Kombination, eine Metall- Dielektrikum- Metall- Kombination usw. Die Reflexionsschicht ist in einer Ausführung strukturiert, d.h. sie bedeckt die Grenzfläche 11 nur teilweise und lässt an den vorbestimmten transparenten Stellen 10 die Grenzfläche 11 frei.
Der Schichtverbund 1 wird als Kunststofflaminat in Form einer langen Folienbahn mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Kopien des Musters 4 hergestellt. Aus der Folienbahn werden die Sicherheitselemente 2 beispielsweise ausgeschnitten und mittels der Kleberschicht 8 mit dem Dokument 3 verbunden. Unter Dokumente 3 fallen, Banknoten, Bankkarten, Ausweise oder andere wichtige bzw. wertvolle Gegenstände. Die Makrostruktur M(x, y) ist für einfache Muster 4 aus einer oder mehreren
Teilflächen 13 (Fig. 1 ) zusammengesetzt, wobei die Makrostrukturen M(x, y) in den Teilflächen 13 durch mathematische Funktionen beschrieben sind, wie beispielsweise M(x, y) = 0,5»(x2 +y2)«K, M(x, y) = a«{1 + sin(2πFx«x) •sin(2πFy*»y)}, M(x, y) = a»x1'5 + b«x, M(x, y) = a«{1 + sin(2πFy»y)}, wobei Fx bzw. Fy eine Raumfrequenz F der periodischen Makrostruktur M(x, y) in Richtung der
Koordinatenachse x bzw. y ist. In einer anderen Ausführung des Musters 4 ist die Makrostruktur M(x, y) aus einem vorbestimmten Ausschnitt einer anderen mathematischen Funktion periodisch zusammengesetzt und weist eine oder mehrere Perioden in der Teilfläche 13 auf. Die Raumfrequenzen F weisen einen Wert von höchstens 20 Linien/mm auf und liegen vorzugsweise unter einem Wert von 5 Linien/mm. Die Abmessungen des Flächenteils 13 sind wenigstens in einer Richtung grösser als 0.4 mm, damit Details im Muster 4 mit dem blossen Auge erkennbar sind.
In einer anderen Ausführung bilden eine oder mehrere der Teilflächen 13 ein Reliefbild als Muster 4, wobei die Grenzfläche 11 anstelle der einfachen mathematischen Funktionen der Makrostruktur M der Oberfläche des Reliefbildes folgt. Vorbilder für das Muster 4 finden sich auf Gemmen oder Prägebildern, wie Siegeln, Münzen, Medaillen usw. Die Makrostruktur M der Oberfläche des Reliefbilds ist stückweise stetig und differenzierbar und ist in den Teilbereichen gekrümmt.
In weiteren Ausführungen bildet die Makrostruktur M andere sichtbare dreidimensionale Oberflächenbeschaffenheiten nach, beispielsweise von Texturen von fast periodischen Geflechten oder Geweben, einer Vielzahl von relativ einfach strukturierten Körpern in einer regelmässigen oder unregelmässigen Anordnung usw. Die Aufzählung der verwendbaren Makrostrukturen M ist unvollständig, da eine Vielzahl der Makrostrukturen M stückweise stetig, differenzierbar ist und wenigstens in Teilbereichen ΔM(x, y) ≠ 0 gilt.
Der Schichtverbund 1 darf auf dem Dokument 3 nicht zu stark auftragen. Einerseits wären die Dokumente 3 sonst schlecht stapelbar und andererseits böte ein dicker Schichtverbund 1 eine Angriffsfläche zum Ablösen des Schichtverbunds 1 vom Dokument 3. Die Dicke des Schichtverbunds variiert nach der vorbestimmten Anwendung und liegt typisch im Bereich von 3 μm bis etwa 100'μm. Die
Abformschicht 6 ist nur ein Teil des Schichtverbunds 1 , so dass eine von der Struktur des Schichtverbunds 1 her zulässige Strukturhöhe HST für die in die Abformschicht 6 abgeformte Makrostruktur M auf werte unter 40 μm beschränkt ist. Ausserdem wachsen die technischen Schwierigkeiten beim Abformen der Makrostruktur M mit zunehmender Strukturhöhe an, so dass bevorzugte Werte der Strukturhöhe HST kleiner als 5 μm sind. Die Profilhöhe h der Makrostruktur M ist die Differenz zwischen einem Wert z = M(x, y) im Punkt P(x, y) zur Referenzebene und dem Wert z0 = M(x0, yo), am Ort P(x0, yo) des minimalen Abstands z0 zur Referenzebene, also Profilhöhe h = z(x, y) - z0. In der nicht massstäblichen Zeichnung der Figur 2 ist beispielhaft die
Grenzfläche 11 als eine in die Abformschicht 6 abgeformte Abformstruktur A mit den optisch wirksamen Strukturen 12 und einer Reliefhöhe hR dargestellt. Die Abformstruktur A ist eine Funktion A(x; y) der Koordinaten x und y. Die Höhe des Schichtverbunds 1 dehnt sich längs der Koordinatenachse z aus. Da die abzuformende Makrostruktur M den vorbestimmten Wert der Strukturhöhe HST überschreiten kann, ist in jedem P(x, y) des Musters 4 die Profilhöhe h der Makrostruktur M auf den vorbestimmten Hub H der Abformstruktur A zu begrenzen. Sobald die Profilhöhe h der Makrostruktur M den Wert H überschreitet, wird mit Vorteil von der Profilhöhe h solange der Hub H subtrahiert bis die Reliefhöhe hR der Abformstruktur A kleiner als der Hub H ist, d.h. hR = Profilhöhe h modulo Hub H. Damit sind die Makrostrukturen M mit hohen Werten der Profilhöhe h auch in den wenige Mikrometer dicken Schichtverbund 1 abzuformen, wobei in der Abformstruktur A aus technischen Gründen erzeugte Unstetigkeitsstellen 14 auftreten.
Die Unstetigkeitsstellen 14 der Abformstruktur
A(x; y) = {M(x; y) + C(x; y)} modulo Hub H - C(x; y) sind daher keine Extremwerte der Überlagerungsfunktion M(x; y). Die Funktion C(x; y) ist dabei betragsmässig auf einen Wertebereich beschränkt, beispielsweise auf den halben Wert der Strukturhöhe HST- Ebenso können sich in bestimmten Ausführungen des Musters 4 aus technischen Gründen die Werte für den Hub H lokal unterscheiden. Der Hub H der Abformstruktur A beschränkt sich auf weniger als 30 μm und liegt vorzugsweise im Bereich H = 0.5 μm bis H = 4 μm. In einer Ausführung der Beugungsstruktur S(x; y) ist der lokal variierende Hub H dadurch bestimmt, dass der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Unstetigkeitsstellen Pn einen vorbestimmten Wert aus dem Bereich von 40 μm bis 300 μm nicht überschreitet. Die Abformstruktur A ist zwischen zwei benachbarten Unstetigkeitsstellen 14 bis auf einen konstanten Wert mit der Makrostruktur M identisch. Daher erzeugt die Abformstruktur A mit Ausnahme des Schattenwurfs in guter Näherung den gleichen optischen Effekt wie die originale Makrostruktur M. Das beleuchtete Muster 4 verhält sich also bei der Betrachtung unter Kippen und/oder Drehen des Schichtverbunds 1 in der Referenzebene wie das Reliefbild bzw. wie eine von der Makrostruktur M beschriebene, dreidimensionale Oberfläche, obwohl der Schichtverbund nur wenige Mikrometer dick ist.
Anhand der Figur 3 ist beschrieben, wie das parallel gerichtete, auf die Grenzfläche 11 (Fig. 1 ) mit der Abformstruktur A einfallende Licht 9 (Fig. 2) durch die optisch wirksame Struktur 12 reflektiert und vorbestimmt abgelenkt wird. Als
Reflexionsschicht ist z.B. eine etwa 30 nm starke Schicht aus Aluminium eingesetzt. Die Brechung des einfallenden Lichts 9 und des reflektierten Lichts an den Grenzen des Schichtverbunds 1 ist der Einfachheit halber in der Zeichnung der Figur 3 nicht dargestellt und in den nachfolgenden Rechnungen nicht berücksichtigt. Das einfallende Licht 9 fällt in einer Einfallsebene 15, die eine Normale 16 zur
Referenzebene bzw. zur Oberfläche des Schichtverbunds 1, enthält, auf die optisch wirksame Struktur 12 im Schichtverbund 1 ein. Parallele Beleuchtungsstrahlen 17, 18, 19 des einfallenden Lichts 9 treffen auf Flächenelemente der Abformstruktur A, beispielsweise an den mit a, b, c bezeichneten Stellen. Jedes der Flächenelemente weist eine lokale Neigung γ und eine Flächennormale 20, 21 , 22 in der Einfallsebene 15 auf, die durch die Komponente von grad M(x, y) bestimmt sind. Im ersten Flächenelement bei der Stelle a, das eine lokale Neigung γ = 0° aufweist, schliesst der erste Beleuchtungsstrahl 17 mit der ersten Flächennormalen 20 den Einfallswinkel α ein und das beim Auftreffen auf das erste Flächenelement reflektierte Licht 9 wird als erster Strahl 23 symmetrisch zur Flächennormale 20 unter dem Ausfallwinkel α = θ reflektiert. Beim zweiten Flächenelement bei der Stelle b ist die lokale Neigung γ ≠ 0°. Die Normale 16 und die zweite
Flächennormale 21 schiessen den Winkel γ > 0° ein. Der Einfallswinkel des zweiten Beleuchtungsstrahls 18 beim zweiten Flächenelement beträgt " = - γ und dementsprechend schliesst der reflektierte zweite Strahl 24 mit der Normalen 16 den Winkel θ-i = α - 2γ ein. Desgleichen wird der reflektierte dritte Strahl 25 entsprechend der lokalen Neigung γ < 0° der Stelle c unter dem Winkel θ2 = - 2γ = α + 2|γ| abgelenkt, da der Einfallswinkel α" des dritten Beleuchtungsstrahls 19 zur dritten Flächennormalen 22 um den lokalen Neigungswinkel γ grösser ist als der Einfallswinkel zur Normalen 16. Ein Beobachter 26 der in der Blickrichtung 27 schaut, die z.B. in der Einfallsebene 15 liegt, empfängt mit seinem unbewaffneten Auge das reflektierte Licht der Strahlen 23, 24, 25 nur, wenn er infolge Kippens des Sicherheitselements 2 (Fig. 1 ) bzw. des Schichtverbunds 1 um eine in der Referenzebene liegende und senkrecht zur Einfallsebene 15 ausgerichtete Achse 28 die unter den verschiedenen Winkeln -9, θ-i, θ2 zur Normalen 16 reflektierten Strahlen 23, 24, 25 mit seiner Blickrichtung 27 zusammenfallen. Unter einem bestimmten Kippwinkel erblickt der Beobachter 26 die Flächenelemente der
Makrostruktur M mit einer hohen Flächenhelligkeit, die in der Einfallsebene 15 bzw. in zur Einfallsebene 15 parallelen Ebenen dieselbe lokale Neigung γ aufweisen. Obwohl die Grenzfläche 11 an sich glatt ist, können auch die anderen Flächenelemente der Makrostruktur M etwas Licht parallel zur Blickrichtung 27 streuen und dem Beobachter 26 entsprechend der lokalen Neigung verschieden stark abgeschattet erscheinen. Der Beobachter 26 erhält einen plastischen Bildeindruck, obwohl die Abformstruktur A höchstens einige wenige Mikrometer hoch ist. Durch die Überlagerung der Makrostruktur M mit einer Mattstruktur kann diese Streuwirkung verstärkt und für die Gestaltung des Sicherheitsmerkmals 2 kontrolliert eingesetzt werden.
Die Figuren 4a und 4b zeigen das unterschiedliche Streuverhalten der Teilfläche 13 des Sicherheitselements 2 für das einfallende Licht 9. Die
Mattstrukturen weisen eine mikroskopisch feine, stochastische Struktur in der Grenzfläche 1 1 auf und sind durch ein Reliefprofil R, einer Funktion der Koordinaten x und y, beschieben. Die Mattstrukturen streuen, wie in der Figur 4a gezeigt, das parallel einfallende Licht 9 in einen Streukegel 29 mit einem durch das Streuvermögen der Mattstruktur vorbestimmten Öffnungswinkel und mit der
Richtung des reflektierten Lichts 23 als Kegelachse. Die Intensität des Streulichts ist z.B. auf der Kegelachse am grössten und nimmt mit zunehmendem Abstand zur Kegelachse ab, wobei das in Richtung der Mantellinien des Streukegels abgelenkte Licht für einen Beobachter gerade noch erkennbar ist. Der Querschnitt des Streukegels 29 senkrecht zur Kegelachse ist bei senkrechtem Lichteinfall rotationssymmetrisch bei einer hier "isotrop" genannten Mattstruktur. Ist, wie in der Figur 4b gezeigt, der Querschnitt des Streukegels 29 in einer Vorzugsrichtung 30 hingegen gestaucht d.h. elliptisch verformt, wobei die kurze Hauptachse der Ellipse parallel zur Vorzugsrichtung 30 ausgerichtet ist, wird die Mattstruktur hier mit "anisotrop" bezeichnet. Der Querschnitt des Streukegels 29 sowohl bei der "isotropen" als auch bei der "anisotropen" Mattstruktur, die parallel zur Referenzebene angeordnet ist, wird in einer Richtung parallel zur Einfallsebene 15 (Fig. 3) merklich verzerrt, wenn der Einfallswinkel α zur Normalen 16 grösser als 30° ist. Die Mattstrukturen besitzen im mikroskopischen Massstab feine hier nicht gezeigte Reliefstrukturelemente, die das Streuvermögen bestimmen und nur mit statistischen Kenngrössen beschrieben werden können, wie z.B. Mittenrauhwert Ra, Korrelationslänge lc usw., wobei die Werte für den Mittenrauhwert Ra im Bereich 200 nm bis 5 μm liegen mit Vorzugswerten von Ra = 150 nm bis Ra = 1 ,5 μm. Die Korrelationslängen lc weisen zumindest in einer Richtung Werte im Bereich von lc = 300 nm bis lc = 300 μm, vorzugsweise zwischen lc = 500 nm bis lc = 100 μm, auf. Bei den "anisotropen" Mattstrukturen sind die Reliefstrukturelemente parallel zur Vorzugsrichtung 30 ausgerichtet. Die "isotropen" Mattstrukturen weisen richtungsunabhängige, statistische Kenngrössen auf und haben daher keine Vorzugsrichtung 30 .
In einer anderen Ausführung besteht die Reflexionsschicht aus einem farbigen Metall oder die Deckschicht 5 (Fig. 2) ist eingefärbt und transparent. Besonders wirkungsvoll ist der Einsatz einer der mehrschichtigen Interferenzschichten auf der Grenzfläche 11 , da durch die Wölbungen der Makrostruktur M die Interferenzschicht in Richtung der Blickrichtung 27 verschieden dick ist und deshalb in lokal verschiedenen, vom Kippwinkel 28 abhängigen Farben erscheint. Ein Beispiel der Interferenzschicht umfasst eine 100 nm bis 150 nm Ti02 Schicht zwischen einer transparenten Metallschicht von 5 nm AI und einer opaken Metallschicht von etwa 50 nm AI, wobei die transparente Metallschicht der Abformschicht 6 zugewandt ist.
Die Figur 5 zeigt im Querschnitt durch den Schichtverbund 1 eine weitere Ausführung der Makrostruktur M. Der Makrostruktur M ist wenigstens in einer Teilfläche 13 (Fig. 4a) ein submikroskopisches Beugungsgitter 31 additiv überlagert. Das Beugungsgitter 31 weist das Reliefprofil R einer periodischen Funktion der Koordinaten x (Fig. 2) und y (Fig. 2) auf und hat ein konstantes Profil. Die Profiltiefe t des Beugungsgitters 31 weist einen Wert aus dem Bereich t = 0,05 μm bis t = 5 μm auf, wobei die Vorzugswerte im engeren Bereich von t = 0,6 ± 0,5 μm liegen. Die Spatialfrequenz f des Beugungsgitters 31 liegt im Bereich über f = 2400 Linien/mm, daher die Bezeichnung submikroskopisch. Das submikroskopische Beugungsgitter 31 beugt das einfallende Licht 9 (Fig. 4a) nur in die nullte Beugungsordnung, d.h. in Richtung des Strahls 23 (Fig. 3) des reflektierten Lichts, in einem von der Spatialfrequenz f abhängigen Ausschnitt aus dem sichtbaren Spektrum. Die Abformstruktur A = (Makrostruktur M modulo Hub H) + Reliefprofil R erzeugt somit die Wirkung eines farbigen, gewölbten Spiegels. Ist die Profiltiefe t des Beugungsgitters 31 hinreichend klein (< 50 nm), so liegt eine glatte, das einfallende Licht 9 achromatisch reflektierende Spiegelfläche als Grenzfläche 11 (Fig. 2) vor. Ausserhalb der Unstetigkeitsstellen 14 ändert sich die Makrostruktur M langsam im Vergleich zum submikroskopischen Beugungsgitter 31, das sich in der Teilflache 13 mit der konstanten Reliefhöhe über die Makrostruktur M erstreckt. Die Figur 6 zeigt den Querschnitt durch den Schichtverbund 1 mit einer weiteren Ausführung des Sicherheitselements 2 (Fig. 2). Das Sicherheitselement 2 umfasst wenigstens zwei Teilflächen 13 (Fig. 4a), die in der Zeichnung der Figur 6 hintereinander angeordnet sind. Die Makrostruktur M in der vorderen Teilfläche 13 folgt beispielsweise der mathematischen Funktion M(y) = O.δ-y^K und die Makrostruktur M in der hinteren Teilfläche 13 ist durch die Funktion M(y) = - 0.5»y2»K bestimmt. In der hinteren Teilfläche 13 sind Teile der Makrostruktur M(y) = - 0.5«y2«K durch die Makrostruktur M(y) = 0.5«y2*»K in der vorderen Teilfläche 13 verdeckt und daher in der Zeichnung der Figur 6 gestrichelt gezeichnet. In der Ansicht weist das Muster 4 (Fig. 1 ) im Sicherheitselement 2 gemäss der
Figuren 7a bis 7c ein ovales erstes Flächenteil 31 mit derin der Figur 6 gezeigte Makrostruktur M(y) = 0.5»y2«K auf, während in an das erste Flächenteil 31 angrenzende zweite und dritte Flächenteile 32 und 33 die der hinteren Teilfläche 13 (Fig. 4a) zugeordnete Makrostruktur M(y) = - 0.5»y2»K abgeformt ist. Die Konstante K ist der Betrag der Krümmung der Makrostruktur M. Die Gradienten der
Makrostruktur M, grad(M), in den Flächenteilen 31 , 32, 33 sind im wesentlichen parallel zur y/z - Ebene ausgerichtet. Vorzugsweise schliessen die Gradienten mit der y/z - Ebene einen Winkel φ = 0° bzw. 180° ein. Die Koordinatenachse z steht senkrecht zur Zeichnungsebene der Figur 7a. Dabei sind Abweichungen im Winkel φ von δφ = ±30° auf den Vorzugswert zulässig, um in diesem Bereich den Gradienten als im wesentlichen parallel zur y/z - Ebene zu betrachten.
Bei der Beleuchtung des Sicherheitselements 2 mit parallelem einfallenden Licht 9 (Fig. 4a) werfen eng begrenzte Streifen 34 der Flächenteile 31 , 32, 33 im Muster 4 das reflektierte Licht mit hoher Flächenhelligkeit in die Blickrichtung 27 (Fig. 3) des Beobachters 26 (Fig. 3). Die Streifen 34 sind senkrecht zu den
Gradienten ausgerichtet. Der Einfachheit halber sind die Gradienten und daher die Streifen 34 parallel. Je kleiner die Krümmung K ist, desto höher ist die Geschwindigkeit der Bewegung der Streifen 34 pro Winkeleinheit in Richtung der auf die Referenzebene projizierten Komponenten 35, 36 der Gradienten bei der Drehung um die Kippachse 28. Die Breite der Streifen 34 hängt von der lokalen Krümmung K und der Beschaffenheit der Grenzfläche 11 (Fig. 2) der eingesetzten Abformstruktur A ab. Bei gleichem Betrag der Krümmung sind die Streifen 34 für die spiegelnden Grenzflächen 11 eher schmal im Vergleich zur den Streifen 34 der Grenzflächen 11 mit der mikroskopisch feinen Mattstruktur. Ausserhalb der Streifen 34 sind die Flächenteile 31 , 32, 33 in einem Grauton sichtbar. Ein Schnitt längs einer Spur 37 ist der in der Figur 6 gezeigte Querschnitt. Die Figur 7b zeigt das Sicherheitselement 2 nach einer Drehung um die
Kippachse 28 in einen vorbestimmten Kippwinkel, unter dem die Streifen 34 im Muster 4 (Fig. 1 ) auf den zweiten und dritten Flächenteilen 13, 15 und auf dem ersten Flächenteil 14 auf einer Linie parallel zur Kippachse 28 liegen. Dieser vorbestimmte Kippwinkel ist durch die Wahl und die Positionierung der Makrostrukturen M bestimmt. In einer Ausführung des Sicherheitselements 2 ist auf dem das Muster 4 umgebenden Flächenmuster ein vorbestimmtes Zeichen nur zu sehen, wenn die Streifen 34 eine vorbestimmte Lage, z.B. die in der Zeichnung Figur 7b gezeigte Lage, einnehmen, d.h. wenn der Beobachter 26 (Fig. 3) das Sicherheitselement 2 unter den durch den vorbestimmten Kippwinkel bestimmten Betrachtungsbedingungen betrachtet.
In der Figur 7c sind nach einer weiteren Drehung um die Kippachse 28 die Streifen 34 auf dem Muster 4 (Fig. 1 ) wieder auseinandergewandert, wie dies die nicht bezeichneten Pfeile in der Figur 7c andeuten.
Selbstverständlich reichen für das Muster 4 zum Ausrichten der Sicherheitselemente 2 in einer anderen Ausführung eine benachbarte Anordnung aus dem ersten Flächenteil 31 und einem der beiden anderen Flächenteile 32, 33 aus.
Ohne von der Idee der Erfindung abzuweichen, sind die oben beschriebenen Ausführungen des Musters 4 miteinander zu kombinieren, die entsprechend geformten Makrostrukturen M mit den gewölbten Spiegelflächen und den
Mattstrukturen additiv zu überlagern, sowie alle genannten Ausführungen der Grenzfläche 11 (Fig. 6) einzusetzen.

Claims

Patentansprüche :
1. Sicherheitselement (2) aus einem in einer von Koordinatenachsen (x; y) aufgespannten Referenzebene liegenden Schichtverbund (1) bestehend aus einer Abformschicht (6) aus Kunststoff und einer Schutzschicht (7) aus Kunststoff mit eingebetteten, ein Muster (4) bildenden, optisch wirksamen Strukturen (12), die in Flächenteilen (13; 31; 32; 33) des Musters (4) in die Abformschicht (6) abgeformt sind und eine zwischen der transparenten
Abformschicht (6) und der Schutzschicht (7) des Schichtverbunds (1) eingebettete reflektierende Grenzfläche (11) formen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Teilfläche (13; 31 ; 32; 33) mit Abmessungen grösser als 0,4 mm an der Grenzfläche (11 ) als optisch wirksame Struktur (12) wenigstens eine abgeformte Makrostruktur (M) mit wenigstens 0.1 mm voneinander entfernten benachbarten Extremwerten aufweist und dass die Makrostruktur (M) eine wenigstens stückweise stetige und differenzierbare Funktion der Koordinaten (x; y), wenigstens in Teilbereichen gekrümmt und keine periodische Dreieck- oder Rechteckfunktion ist.
2. Sicherheitselement (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Muster (4) wenigstens zwei benachbarte Flächenteile (31; 32; 33) aufweist, dass im ersten Flächenteil (31) eine Makrostruktur (M) und im andern
Flächenteil (32; 33) eine andere Makrostruktur (- M) abgeformt sind, wobei die Gradienten der beiden Makrostrukturen (M, - M) in im wesentlichen parallelen Ebenen, die eine Normale (16) auf die Referenzebene enthalten, ausgerichtet sind.
3. Sicherheitselement (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Makrostruktur (M) eine periodische Funktion mit der Raumfrequenz (F) von höchstens 5 Linien/mm ist.
4. Sicherheitselement (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Makrostruktur (M) eine stückweise stetige, differenzierbare Funktion einer Oberflächenstruktur eines Reliefbilds ist.
5. Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine in die Abformschicht (6) abgeformte Abformstruktur (A) in der Strukturhöhe (HST) von weniger als 40 μm begrenzt ist, dass die Abformstruktur (A) gleich dem um eine Funktion (C) verminderten Ergebnis aus einer modulo Hub (H) reduzierten Summe aus der Makrostruktur (M) und der Funktion (C) ist, wobei der Hub (H) kleiner als die Strukturhöhe (HSτ) ist, und dass die von den
Koordinaten abhängige Funktion (C) betragsmässig auf die halbe Strukturhöhe (HST) beschränkt ist.
6. Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Makrostruktur (M) ein submikroskopisches Beugungsgitter (31 ) mit einem Reliefprofil (R), einer Funktion der Koordinaten (x; y), additiv überlagert ist, wobei das Reliefprofil (R) eine Spatialfrequenz (f) höher als 2400 Linien/mm und eine konstante Profiltiefe (t) von weniger als 5 Mikrometern aufweist, und dass das Beugungsgitter (31 ) der Makrostruktur (M) folgend das vorbestimmte
Reliefprofil (R) beibehält.
7. Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Makrostruktur (M) eine lichtstreuende Mattstruktur mit einem Reliefprofil (R), einer Funktion der Koordinaten (x; y), additiv überlagert ist, wobei die Mattstruktur einen Mittenrauhwert Ra im Bereich 200 nm bis 5 μm aufweist, und dass die Mattstruktur der Makrostruktur (M) folgend das vorbestimmte Reliefprofil (R) beibehält.
8. Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzfläche (11) durch eine mehrschichtige Interferenzschicht gebildet ist.
9. Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzfläche (11) durch eine vollflächige und/oder strukturierte, metallische Reflexionsschicht gebildet ist.
10. Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf der Abformschicht (6) angeordnete Deckschicht (5) des Schichtverbunds (1) transparent und eingefärbt ist.
11. Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Licht modifizierende Strukturen von Linien- und/oder anderen Mosaikelementen eines Flächenmusters (38) auf dem Muster (4) angeordnet sind.
12. Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Makrostruktur eine Strύkturhöhe von weniger als 40 Mikrometer aufweist.
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