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WO2024056129A1 - Sicherheitselement mit nanostrukturen - Google Patents

Sicherheitselement mit nanostrukturen Download PDF

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Publication number
WO2024056129A1
WO2024056129A1 PCT/DE2023/100676 DE2023100676W WO2024056129A1 WO 2024056129 A1 WO2024056129 A1 WO 2024056129A1 DE 2023100676 W DE2023100676 W DE 2023100676W WO 2024056129 A1 WO2024056129 A1 WO 2024056129A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
security element
micromirror
areas
partial areas
grating structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2023/100676
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Rahm
Christian Stöckl
Matthias BLAZEK
Moritz HÖFER
Christian Fuhse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH filed Critical Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority to EP23782134.3A priority Critical patent/EP4587270A1/de
Priority to CN202380064073.4A priority patent/CN119768283A/zh
Publication of WO2024056129A1 publication Critical patent/WO2024056129A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
    • B42D25/30—Identification or security features, e.g. for preventing forgery
    • B42D25/328—Diffraction gratings; Holograms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
    • B42D25/30—Identification or security features, e.g. for preventing forgery
    • B42D25/36—Identification or security features, e.g. for preventing forgery comprising special materials
    • B42D25/373—Metallic materials

Definitions

  • the invention relates to a security element for valuables or documents of value, which has a subwavelength grating structure on a substrate which shows a color through light diffraction and resonance effects, with a large number of sub-regions which cannot be resolved with the naked eye being formed, in each of which the subwavelength grating structure is designed uniformly, with the subwavelength grating structures between the partial areas differing in at least one structural parameter that influences the light diffraction.
  • the invention further relates to a method for producing such a security element. Since the 1980s, holographic gratings with a period typically between 600 nm and 1500 nm have been used as security features in banknotes and ID cards.
  • Diffraction or diffraction is the deflection of waves by an obstacle. Through diffraction, a wave can propagate into areas of space that would be blocked by the obstacle in a straight path. Any type of physical wave can show diffraction. Diffraction occurs through the creation of new waves along a wave front according to the Huygens-Fresnel principle. These can lead to interference phenomena due to overlay. An example is diffraction on a periodic grating (first or higher order). Periodic structures can be used for implementation.
  • hologram gratings with periods from around 400 nm to around 5 ⁇ m typically show colorful “rainbow colors”.
  • Special optically variable effects can be created by varying, for example, the grating period and/or azimuth angle. The variation of the parameters can take place continuously or at least in small steps (e.g. to realize pump effects). Larger structures also show diffraction effects, which in practice can only be observed with largely directed lighting.
  • blaze gratings In contrast to gratings with a symmetrical profile (sinusoidal gratings, rectangular gratings), blaze gratings have an asymmetrical profile shape (especially sawtooth profiles).
  • Aperiodic diffraction structures act as “matte structures” and have similar structural sizes to hologram gratings, but are arranged irregularly, so that in diffracted light, a superposition of light of different wavelengths leads to “whitening”.
  • the structures can diffract practically isotropically in all directions or only in certain preferred directions. If different structures with different preferred directions are used, e.g. B. achromatic running effects can be realized.
  • colorshift coatings which give the viewer a color impression that depends on the tilt angle
  • Coatings with interference color filters produce color through multiple reflection of light in a (thin) layer structure.
  • the interference condition is only met for one wavelength, all others have destructive interference. This results in color production.
  • the color becomes spectrally “purer”, meaning the interference peak becomes narrower.
  • Three-layer structures with absorber, dielectric and reflector are typical, e.g. absorber Cr (approx. 5 nm), dielectric SiO 2 (200-500 nm), reflector Al (approx. 50 nm).
  • Micromirrors are facets that essentially reflect incident light according to the laws of beam optics. They have dimensions that are significantly larger (approx. a factor of 10) than the wavelength of light, in particular dimensions from around 5 ⁇ m. This means that their reflective behavior is extensive achromatic. The dimensions are preferably a maximum of 100 ⁇ m, particularly preferably a maximum of 40 ⁇ m.
  • the micromirrors can be arranged periodically (“sawtooth grating”) or aperiodically. Fresnel structures can also consist entirely or partially of micromirror structures or can be approximated by micromirrors. Fresnel structures are created from surfaces of any shape through cuts with a constant height.
  • micromirrors can also have an arcuate cross-sectional shape and a three-dimensional shape.
  • Micromirrors are often rectangular, but honeycomb-shaped (hexagonal) or arbitrarily shaped micromirrors (“mosaic”) are also possible.
  • the surfaces of the micromirrors are preferably flat with a defined inclination. At least the most tilted micromirrors have a height in profile that is significantly larger than the wavelength (> 1 ⁇ m).
  • the inclinations of the steepest micromirrors are typically in the range of 20°, and in special designs even in the range of 10°.
  • the degree of reflection or the color of the reflected light can be determined via the coating, which is present, for example, as a simple surface-conform metallization such as aluminum or as a high-refractive index coating such as ZnS or in the form of a multilayer colorshift structure.
  • the color and/or the degree of reflectance can also be adjusted using superimposed subwavelength structures. If micromirrors are not coated with a reflective coating but are at least semi-transparent, effects similar to those of the mirror effect in reflected light can be observed through the prism effect in transmitted light. For the required light refraction, the structures must not be embedded or must be located at an interface with a material with a significantly different refractive index.
  • optically variable security features have been developed for many years, which are based on the use of nanostructures with typical sizes in the subwavelength range, i.e. smaller than 400 nm.
  • One- or two-dimensionally structured nanostructures are used in the form of regular subwavelength gratings or in the form of irregular structures, for example elevations or depressions arranged irregularly on a base surface.
  • Subwavelength structures are so small that no first or higher order diffraction effects occur when light falls vertically.
  • the structure sizes are smaller than the wavelength of the light.
  • Subwavelength gratings are regular one- or two-dimensional gratings with periods in the subwavelength JHQEHUHLFK ⁇ ⁇ QP ⁇ XQG ⁇ HU]HXJHQ ⁇ )DUEHQ ⁇ LP ⁇ 6SLHJHOUHIOH[ ⁇ QXOOWH ⁇ 2UG ⁇ nung”).
  • the subwavelength gratings with a metallic coating use plasmon effects to generate color.
  • colors are created by a different effect, namely by resonant excitation of polaritons.
  • the profile shape can be, for example, rectangular or sinusoidal.
  • Moth-eye structures are subwavelength structures that allow light to pass from one medium to another almost without reflection. In dielectric materials, such structures act as an “anti-reflective layer”. The structures can be arranged regularly (periodically) or irregularly and with a tapering cross section or e.g also exist as binary rectangular structures. If the moth eye structures are coated with metallic vapor, they appear very dark and especially black.
  • Subwavelength structures are here structures with dimensions YRQ ⁇ QP ⁇ YHUVWDQGHQ ⁇ 'LH ⁇ *LWWHUSHULRGHQ ⁇ GHU ⁇ 6XEZHOOHQOlQJHQJLWHU ⁇ OLH ⁇ gen preferably between 10 nm and 500 nm, preferably between 50 nm and 400 nm and especially preferably between 100 nm and 350 nm.
  • the anti-counterfeit protection of nanostructures is based in particular on the fact that their production requires high-resolution systems and processes, such as those used in electron beam lithography. Compared to embossed holograms, the nanostructures to be created are an order of magnitude smaller.
  • the various molding steps for film production which are primarily part of the process of embossing tool production, must be carried out in a predictably true to shape so that the structures embossed on film can be seen by the viewer, for example in the desired color.
  • regular subwavelength gratings can still be produced using conventional lithography systems and even laser direct exposure - albeit under difficult conditions. The protection against counterfeiting is therefore not yet optimal.
  • subwavelength gratings are more difficult to produce than hologram gratings with correspondingly larger grating periods, since a higher resolution is required for this.
  • laser exposure systems must be built to be more stable (in terms of mechanical vibrations, temperature) and more precise (in terms of positioning accuracy) and use lasers with a smaller wavelength.
  • extended regular subwavelength gratings are in most cases easier to produce than arrays of gratings with varying parameters. The smaller the uniformly structured surface areas and the larger the number of different parameters, the less profitable or more difficult direct exposures are.
  • EP 2447743 A1 discloses a security element of the type mentioned at the outset, which provides pixels that cannot be resolved with the eye and which have subwavelength gratings with a dielectric high-refractive index coating. So that the optical impression of a pixel does not change when the security element is rotated perpendicular to its surface, each pixel is made up of sub-pixels whose subwavelength gratings in the pixel have an individual azimuthal orientation. The publication refers to the pixels obtained in this way as “isotropic pixels”.
  • EP 2229287 A2 relates to a security feature whose surface areas filled with subwavelength gratings light up at certain tilt angles and lead to a geometric distortion of the perceptible shapes. Therefore, the corresponding surface areas are pre-distorted so that they appear undistorted in correct proportions at the specific tilt angles.
  • Security features that use regular nanostructures, ie structures in the form of subwavelength gratings, have a very disturbing optical effect in some cases: at high tilt angles or light incident flatly from a certain angle, the observer sees the subwavelength gratings glow brightly because the first order of diffraction becomes visible. This can seriously affect color perception because the original color of the area filled with this subwavelength grid is suddenly no longer recognizable.
  • the first order of diffraction outshines the color originally assigned to this area. What is also irritating is that due to the sudden brightness of this particular area, the colors of the neighboring areas can no longer be clearly seen.
  • Such nanostructures with a regular arrangement i.e. subwavelength grating structures, can also be found, for example, in EUR banknotes.
  • the security films of some nominal values contain individual areas that light up green when tilted at a high tilt angle because they are filled with a 300 nm cross grid.
  • the invention is based on the object of providing a security feature with generation of structural colors based on subwavelength gratings, which, when viewed, does not reveal any impairments caused by diffraction effects.
  • the invention is defined in the independent claims.
  • the security element for valuables or valuable documents has a subwavelength grating structure on a substrate.
  • This can be a one- or two-dimensional periodic subwavelength grating structure; it shows a color in a vertical top view.
  • a large number of sub-areas are formed that cannot be resolved with the naked eye.
  • Each sub-area has the subwavelength grating structure, which is homogeneous or uniform in the sub-area.
  • the subwavelength grating structures differ in at least one structural parameter that influences the diffraction of light.
  • the large number of partial areas, which cannot be resolved with the naked eye cover a surface area of the security element.
  • the partial areas provided on the surface area differ with regard to the at least one structural parameter in such a way that an observer in the surface area occupied by the partial areas does not perceive any rotation-angle-dependent diffraction effect when he tilts the security element.
  • This tilting occurs around a tilting axis that lies in a substrate plane, thus changing the elevation angle.
  • This concept stipulates that the partial areas can change in terms of color impression when tilted.
  • the partial areas differ from one another with regard to the structural parameter within the surface area, large tilt angles arise overall across the surface area, ie averaged over the partial areas occupying the surface area, when the security element is rotated about an axis that is perpendicular to the substrate plane there is no significant diffraction-related change in the color impression in the surface area.
  • a bright illumination of the first order of diffraction as occurs with a (extended) homogeneous grating when tilting about an axis parallel to the grating lines at high tilt angles, does not occur to a significant extent in the security element according to the invention.
  • the color constancy is particularly high if the subwavelength gratings generate the color on the basis of plasmon resonance, i.e.
  • the metallic coating is expediently between 5 nm and 200 nm, preferably between 8 nm and 150 nm, particularly preferably between 15 nm and 80 nm.
  • the metallic coating advantageously forms a largely opaque coating.
  • an HRI layer, a multi-layer coating e.g.
  • HRI High Refractive Index
  • LRI Low Refractive Index
  • the HRI layer is preferably formed from ZnS or TiO 2
  • the LRI layer for example, from a polymer or SiO 2 or MgF 2 .
  • the structure parameter individualizes the sub-areas within the area. Several parameters of the subwavelength grating structure come into consideration for this, which can be used individually or in combination for individualization.
  • a base surface e.g. rotationally symmetrical outline shapes; non-rotationally symmetrical, e.g. rectangular, in particular square outline shapes, ellipses, parallelograms, etc.
  • the sub-areas are individualized by a different parameter.
  • individualization can result from an azimuthal orientation, while in another group, it can result from the variation of the period.
  • adjacent, different subregions of the surface area have a variation of the azimuthal orientation between 0° and 360°.
  • the period of adjacent, different subregions of the surface area differs by a value of a maximum of 10% (e.g. 30 nm at 300 nm), preferably of a maximum of 5% (e.g. 15 nm at 300 nm) .
  • the structural parameters are varied essentially isotropically in the surface area.
  • a random or pseudo-random variation of the parameter within a variation range is possible.
  • Pseudo-random numbers are sequences of numbers that appear random but are calculated using a deterministic algorithm and are therefore not true random numbers in the strictest sense. Nevertheless, pseudo-random numbers are widely used because the statistical properties of a pseudo-random number distribution, such as equal probability of the individual numbers or the statistical independence of successive numbers, are usually sufficiently irregular for practical purposes, such as for the pseudo-random variation of the azimuth angle and pseudo-random numbers are easy to generate with computers in contrast to real random numbers.
  • the security element can advantageously have several surface areas. The surface areas typically form individual regions within a motif, each of which has a uniform color depending on the selected design.
  • a first surface area can form the brown trunk
  • a second surface area can form the green crown
  • a third surface area can form a red apple.
  • the crown itself could consist of different areas in varying shades of green, or the color of the apples could vary between red and yellow, so that each apple has its own area with an assigned color from the spectrum between red and yellow represents.
  • Each apple could also consist of different areas with colors from the spectrum between red and yellow.
  • the design of the surface area by several partial areas, which are individualized by the at least one structural parameter, can advantageously be combined with a micromirror arrangement, the surface areas being formed on the micromirror arrangement.
  • the surface areas are combined with a micromirror arrangement in such a way that the surface areas are each designed as micromirrors of this micromirror arrangement.
  • the subwavelength grating structure of the partial areas of each micromirror gives it a specific color that is largely independent of the elevation angle.
  • the micromirror arrangement thus creates a colorful or colorful motif. Tilting the security element then leads to the creation of a desired effect, whereby the color or color intensity of the individual micromirrors is not affected by diffraction effects of the color-producing subwavelength structure due to the individualized partial areas.
  • the surface areas are preferably not resolvable with the naked eye, since the individual micromirrors are preferably below the resolution limit.
  • the surface areas correspond to micromirror pixels in which there are several micromirrors with a uniform orientation.
  • the pixel size of the micromirror pixels is typically in the range from 10 ⁇ m to 30 ⁇ m, in particular 20 ⁇ m.
  • the partial areas can coincide with the micromirrors within a micromirror pixel. However, this is not absolutely necessary.
  • the boundaries of the micromirrors and the partial areas can also run independently of one another within a micromirror pixel.
  • the partial areas should not be significantly smaller than the micromirror pixel size. Typical dimensions for the partial areas are therefore, for example, a minimum of approximately 4 to 5 ⁇ m per partial area with a dimension of the micromirror pixel of approximately 10 ⁇ m x 10 ⁇ m.
  • the surface areas each correspond to a plurality of micromirror pixels (ie areas in which there are micromirrors with a uniform orientation).
  • the pixel size of the micromirror pixels here is also typically typically in the range from 10 ⁇ m to 30 ⁇ m, especially at 20 ⁇ m.
  • each micromirror pixel has e.g. B. Dimensions of 20 ⁇ m x 20 ⁇ m.
  • the partial areas preferably coincide with the micromirror pixels within a surface area. However, this is not absolutely necessary.
  • the boundaries of the micromirror pixels and the partial areas can also run independently of one another within the surface area. In typical embodiments, several micromirror pixels have the same color. It is not absolutely necessary that the micromirror pixels all have the same orientation or inclination (or that the orientation/inclination of the micromirrors within the micromirror pixels is the same for all micromirror pixels).
  • the alignment/inclination of the micromirror pixels can vary in the surface area.
  • the surface areas to be filled with structural colors using subwavelength gratings are divided into subareas whose size is below the resolution of the human eye. These sub-areas are filled with subwavelength gratings that are clearly defined by a specific set of parameters and fill their respective sub-area homogeneously.
  • the subwavelength gratings in the subregions can be both one-dimensional and two-dimensional periodic subwavelength gratings.
  • the subwavelength gratings of adjacent partial areas within a surface area differ from each other with regard to at least one structural parameter influencing the diffraction properties, with this difference having little or no visual effect when viewed vertically, so that in this state the observer can see the structural color produced compared to the structural color generated by the individual sub-areas appears the same or at least very similar.
  • no maxima that can be assigned to the first order of diffraction occur, which could significantly change or outshine the structural colors produced.
  • the absence of the bright light of the first order of diffraction can be seen with the naked eye without any aids.
  • any residual diffraction that may occur occurs azimuthally evenly and with significantly reduced intensity.
  • the disclosed security feature also creates a higher barrier to counterfeit attempts.
  • the diffraction and/or resonance properties of the subwavelength gratings are essentially defined by the following structural parameters, which can be used individually or in combination to individualize the sub-regions: - Period between 10 nm and 500 nm, preferably between 50 nm and 400 nm, especially preferably between 100 nm and 350 nm; - Depth between 50 nm and 400 nm, preferably between 80 nm and 300 nm; - One-dimensional (linear) or two-dimensional grids; For two-dimensional grids, for example, rectangular, square, hexagonal or even parallelogram-shaped grid arrangements; - azimuthal alignment of the grids in the plane of the security feature, relative to a predefined direction; - Profile shape of the relief structure: sine, rectangular (binary) structures or other profile shapes with concave and/or convex sections; A periodic arrangement of nanoholes or nanodots with various outline shapes is also possible.
  • the grids are preferably uniformly coated with metal, since an easily recognizable color is then produced which does not change significantly over a larger angular range.
  • the metallization takes place in areas.
  • the top surfaces of embossed elevations (“pillars”) are provided with a coating, while the remaining surface areas have no coating.
  • the reverse embodiment - regularly arranged holes in a metal layer - is also possible.
  • the azimuth angle i.e. the alignment of the regular subwavelength gratings in the plane defined by the substrate, is particularly suitable as a structural parameter to be varied in the partial areas, since with non-polarized illumination this largely has no effect on the color generated by plasmon resonance effects when viewed vertically influence and essentially only affects the diffraction.
  • the azimuth angle of the partial areas filled with the subwavelength gratings which together represent the entire surface area to be filled with a substantially uniform structural color, varies randomly or pseudo-randomly within a predefined variation range.
  • the azimuth angle of each sub-area can take on any value between 0 and 360°, so that due to the large number of sub-areas into which a substantially homogeneously colored area is divided, subwavelength gratings with diverse azimuth angles and approximately an equal azimuthal distribution, ie essentially isotropic over the entire angular range.
  • the subareas have a lateral extent below the resolution of the human eye. Their size is therefore below 300 ⁇ m, preferably below 100 ⁇ m, particularly preferably below 50 ⁇ m. This applies to their maximum extent in at least one spatial direction, ie the partial areas can be very narrow, elongated lines, although partial areas whose dimensions are below the resolution limit in all directions are preferred.
  • the partial areas can have irregular outlines, but they can also appear in the form of regularly arranged pixels.
  • the subject matter of the invention can also be combined with one or more further subareas in which the grid parameters are not varied at all. For example, it can be provided that over a large area there are small sub-areas (e.g.
  • the small partial areas with varying azimuth angles and the other partial areas with identical azimuth angles which are also preferably not resolvable with the naked eye, cannot be distinguished or at least can hardly be distinguished, while when viewed appropriately (when tilting about an axis parallel to the Grid lines) at a flat angle due to the otherwise undesirable first order of diffraction of the macroscopic sub-region formed from the further sub-regions with identical azimuth angles, a further representation becomes visible here.
  • Such a combination also makes it easier to clearly verify the feature according to the invention: a lack of bright diffraction effects from the first order may not always be able to be verified beyond doubt, since in practice this can also be attributed to, for example, poor lighting conditions It may be that a viewer is not looking closely enough. However, if a grating with fixed grating parameters is provided in a macroscopic sub-area made up of further sub-areas, that is, perceptible to the naked eye, then an observer receives a clear result when these further sub-areas light up brightly in the first diffraction order However, other sub-areas do not show such an effect.
  • a motif for example in the form of a symbol that can be read with the naked eye
  • which in one dimension has lateral dimensions below the resolution limit of the eye (e.g. 60 ⁇ m)
  • There are small subareas e.g. subpixels with an edge length of 10 ⁇ m
  • the azimuth angles are chosen randomly
  • another subarea there is a (continuous) subwavelength grating.
  • the small sub-areas with varying azimuth angles and the further sub-area cannot be distinguished when viewed vertically.
  • the surface region as a whole can be perceived with a uniform color or brightness .
  • a subdivision of the (macroscopic) further sub-area into sub-areas that are not perceptible to the naked eye is therefore not absolutely necessary in order to achieve an overall uniform appearance. Accordingly, a continuous subwavelength grating can be provided in the entire further sub-area.
  • Subwavelength gratings are produced, for example, by the following process: - electron beam lithography; - Production of an embossing tool through galvanic molding steps; - Embossing in thermoplastic or radiation-curing, especially UV-curing, embossing varnish; - Metallization (e.g. with Al, Au, Ag, Cr, Ni, Cu, Fe or their alloys), possibly additionally with an HRI layer (e.g. ZnS); A multi-layer coating is also conceivable and can be used advantageously (e.g. color shift system with absorber/dielectric/reflector, whereby the subwavelength structure changes the color shift color); - Optional embedding of the coated embossed structures (e.g. with protective varnish).
  • Metallization e.g. with Al, Au, Ag, Cr, Ni, Cu, Fe or their alloys
  • HRI layer e.g. ZnS
  • a multi-layer coating is also conceivable and can be used advantageously (e.g.
  • the security features according to the invention have a further advantage : they are practically impossible to replicate with direct exposure using lasers using interference at the location of the sample because the large number of variably filled sub-areas and the small size of these sub-areas would make direct exposure too difficult and time-consuming.
  • the small grating periods ensure that other optical methods are also not possible for origination. Production using electron beam systems is possible, but requires greater effort in data preparation. This represents a double hurdle for counterfeiters. Electron beam systems are already very expensive and therefore difficult to access for counterfeiters.
  • the additional software that has to be created for data preparation represents a further obstacle.
  • These nanostructures are particularly interesting in security features in which they are combined with microstructures. While the microstructures mainly ensure high dynamics and the associated optical variability, the subwavelength grating structures give the feature characteristic colors. The measures described so far for generating colored representations for security features based on structural colors are therefore particularly effective when superimposed with microstructures. The structures are more complex and difficult to produce than the subwavelength gratings known in the prior art. The microstructures make an additional contribution to the suppression of diffraction phenomena, since the diffraction condition – i.e.
  • microstructures ensure the dynamics, while the subwavelength gratings provide the corresponding colors.
  • two motifs of a binary micromirror tilt image with micromirrors that were noisy in one direction were additionally equipped with nanostructures to give them a color.
  • the nanostructures located on the micromirrors consisted of subwavelength cross gratings with a sinusoidal profile, which were divided into regular, 20 ⁇ m subpixels as partial areas, with the azimuthal orientation of the subwavelength cross gratings changing randomly from subpixel to subpixel. changed.
  • the azimuth angle is varied in the partial areas, ie an alignment of the regular periodic subwavelength grating structure in the plane defined by the substrate is changed from partial area to partial area.
  • the individual subregions there are particularly preferably two-dimensionally periodically arranged subwavelength grating structures, which are preferably applied to the substrate in a rectangular, square, hexagonal or parallelogram-shaped grid arrangement.
  • the two-dimensional periodic subwavelength grating structures have regularly arranged elevations and depressions, with the elevations in the top view of the security element in particular not being rotationally symmetrical, e.g. B. rectangular, particularly preferably square.
  • the elevations are of course not limited to square or rectangular shapes in terms of their top sides visible in the top view. Other, non-rotationally symmetrical shapes also come into consideration, such as ellipses and parallelograms.
  • the elevations are rectangular in plan view.
  • the edges of all elevations are parallel to one another, which means that the rectangles visible in a top view all have the same orientation.
  • the grid arrangement is rotated from sub-area to sub-area by a certain angle, whereby the parallelism of the edges of the elevations is maintained across all sub-areas.
  • Each survey with a defined register point which is the same for all surveys, is fixed at an intersection of grid lines of a grid so that the register point lies exactly at this intersection.
  • the register point can, for example, be the center of an elevation that is rectangular in plan view, but any other point can also be used as a register point.
  • the sub-areas differ in the alignment of the grid arrangement, but not in the alignment of the elevations, each of which has its register point on the respective intersection.
  • the preferred manufacturing method described is also suitable for one-dimensional periodic subwavelength grating structures. Then the horizontal or vertical distances between the elevations are chosen to be zero, so that a quasi-one-dimensional periodic subwavelength grating structure with grating webs and grating columns is provided. With the preferred manufacturing method, the subwavelength grating structure can be exposed more quickly and therefore produced more easily due to the identical alignment of the non-rotationally symmetrical elevations in all partial areas.
  • the invention will be explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, which also reveal features essential to the invention. These exemplary embodiments are for illustrative purposes only and are not to be construed as restrictive.
  • FIG. 1 a schematic representation of a banknote with a security element
  • FIG. 2 a perspective schematic representation of the security element to illustrate a tilting effect
  • FIG Sectional view through a partial area of the security element of FIG. 3 5 shows a further embodiment of a banknote with two security elements, similar to that of FIG. 4,
  • FIG. 6 shows a further top view of a security element
  • FIGS. 7 to 9 top views of a partial area of the security element
  • FIG in the top view and
  • FIG. 11 is a top view of a partial area of a security element.
  • Fig. 1 shows schematically a banknote 2 or another document of value that is provided with a security element 4 for copy protection.
  • the security element 4 presents a motif to a viewer and has several pixels or surface areas 6 for this purpose.
  • the security element 4 can be formed directly on it when producing banknote paper.
  • each pixel 6 is achieved in that, as shown schematically in FIG.
  • the grid lines of a one-dimensional periodic subwavelength grating structure can continuously transition from one subregion in the form of curved lines into the grid lines of another subregion or other subregions with the same period but rotated azimuth.
  • Fig. 4 shows a sectional view through the partial area 17 (Fig. 3) along a horizontal axis.
  • the sectional view of FIG. 4 shows that the security element 4 is formed on a substrate 20 on which an embossing lacquer layer 22 is arranged, into which a relief of a subwavelength grating structure 24 is embossed.
  • This is periodic at least in the cutting plane and extends, for example, in the longitudinal direction perpendicular to the drawing plane. It consists of a large number of elevations 28 and depressions 30, which in the example shown follow one another one-dimensionally periodically. A two-dimensional, periodic grid structure is of course equally possible.
  • the relief structure is provided with a metallization layer 26.
  • the partial areas 16 of the pixel 6 can be understood as subpixels. All partial areas 16 of a pixel 6 produce the same color and are therefore designed with regard to their subwavelength grating 24 so that they present the same or at least essentially the same color. However, they differ with respect to the longitudinal direction 18 along which the subwavelength grating structure 24 extends. In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the pixel 6 is divided into 36 subregions 16, the longitudinal direction 18 of which differs from each other by 10 degrees. The longitudinal directions 18 of the subwavelength grating structures 24 are thus evenly distributed between 0° and 360° in the exemplary embodiment.
  • the partial areas 16 that follow each other with regard to the variation of the longitudinal direction 18 do not have to be lined up regularly, as is the case in columns from top left to bottom right in FIG.
  • the individual longitudinal directions 18 can also be distributed to the individual partial areas 16 completely randomly or pseudo-randomly.
  • the subwavelength grating structure 24 is neither limited to a one-dimensional periodic structure nor the variation to a variation of the longitudinal direction 18.
  • Other subwavelength grating structures can equally be used and other parameters of this subwavelength grating structure can be varied, as explained in the general part of the description.
  • the subwavelength grating structure 24 by a two-dimensional periodic arrangement of elevations and/or depressions and/or to vary as a parameter not a longitudinal direction 18, but a period between the individual partial areas 16.
  • 5 shows that the division into partial areas 16 is not aimed at dividing pixels 6, i.e. surface areas that cannot be resolved with the naked eye, but can also be used for larger areas 32, 34, 35, which are in subareas 16 that cannot be resolved with the naked eye.
  • 5 shows by way of example that the partial areas 16 do not necessarily have to be arranged regularly or have the same basic structure.
  • 6 shows a further embodiment of the security element 4, which in this variant is designed as a micromirror arrangement 36, which is constructed from individually oriented micromirrors 38.
  • Each of the micromirrors 38 comprises a plurality of subregions 16, which can differ from one another, for example in the longitudinal direction 18 of the subwavelength grating structure 24, as explained with reference to the pixel 6 in FIG. 3.
  • the options for how the individual subareas 16 can differ from one another which were explained with reference to FIGS. 3 and 4 and are also mentioned in the general part of the description, also apply equally to the partial areas 16 on a micromirror 38.
  • micromirrors 38 by a large number of partial areas 16, which differ in at least one parameter, has the advantage that the individual micromirrors 38 of the micromirror arrangement 36 are independent of their orientation - tion show the desired color and the effect does not occur that with a certain orientation of the micromirror 38, which ultimately corresponds to a tilt angle according to FIG. 2, the desired color is not visible at all and / or of a higher diffraction order, for example first order of diffraction, is impaired or disturbed.
  • 11 shows a top view of a section of a further embodiment of a security element, which, like the security element shown in FIG. 6, is designed as a micromirror arrangement 36, which is constructed from individually oriented micromirrors 38.
  • micromirrors are present in micromirror pixels, in each of which there are several micromirrors with a uniform azimuthal orientation (and inclination) (indicated in the figure by corresponding hatching).
  • Several micromirror pixels have the same color, which is specified by a subwavelength grating structure.
  • the division into partial areas 16 that cannot be resolved with the unaided eye occurs here for larger areas 32 that can be perceived with the unaided eye and one of which has a dashed outline included in the figure for illustration purposes only (and with the longitudinal direction 18 of the subwavelength grating structures) is shown in detail.
  • the sub-areas 16 of the areas 32 are designed with regard to their sub-wavelength grating so that they present the same color. you under- However, they differ from each other, as explained with reference to pixel 6 in FIG. 3, with regard to a parameter influencing the diffraction of light. In the top view of FIG. 11, this is the azimuthal orientation or a longitudinal direction 18 in which the one-dimensionally periodic subwavelength grating structure extends here as an example.
  • the micromirror pixels are congruent with the partial areas 16 of the areas 32.
  • the micromirror pixels of the area 32 all have the same orientation and inclination, ie the orientation of the micromirrors within the micromirror pixels is the same for all micromirror pixels of the surface area. However, this is not absolutely necessary. According to an embodiment not shown here, the orientation and/or the inclination of the micromirror pixels can also vary in the surface area.
  • 7 to 9 show top views of partial areas 16a to 16c of the security element 4, while FIG. 10 shows a survey 28 in detail.
  • FIGS is explained. 7 shows a first partial area 16a of a pixel 6 in a top view.
  • the partial area has a two-dimensional subwavelength structure in the form of depressions 30 and elevations 28, the latter being arranged in a square grid arrangement.
  • This grid arrangement forms a first grid 40.
  • the elevations 28 lie in the first grid 40 z. B. in such a way that a center point M of each elevation 28 comes to rest on an intersection of horizontal and vertical grid lines of the first grid 40.
  • the center point M serves to illustrate registration of the elevations 28 in the first grid 40.
  • the center point M is for simplicity For the sake of information, only shown for one survey 28.
  • the first grid 40 also serves only to illustrate the arrangement of the elevations 28 in the partial area 16a; This is the only way it can be seen in the top view of the security element 4.
  • the grid arrangement according to the first grid 40 is, for example, square, ie the horizontal and vertical grid lines lie at a 90° angle to one another. But there are also grid arrangements in a z. B.
  • FIG. 8 shows a second partial area 16b of the pixel 6 in a top view, in which the azimuth angle is changed compared to FIG. 7 based on a predetermined value. This is achieved in that the elevations are arranged in a second grid 42, which is rotated by a first angle 44 relative to the first grid 40, but otherwise has the same structure. In the exemplary embodiment of FIG. 8, the angle is 4410°. This rotation of the second grid 42 relative to the first grid 40 by the angle 44 is shown in detail at the bottom right edge of FIG. 8 for illustrative purposes. Regardless of the rotation of the second grid 42 relative to the first grid 40 by the angle 44, the orientation of the elevations 28 in FIGS.
  • FIG. 7 and 8 remains the same, ie in FIG. 8 the edges of the top of the elevations 28 are parallel those of the previous section 16a; they do not rotate with the second grid 42.
  • 9 shows a third partial area 16c of the pixel 6 in a top view.
  • elevations 28 are registered with their centers M on the intersections of the grid lines of a third grid 46.
  • the basic structure of this corresponds to the grids 40 and 42, but is rotated relative to the grid 40 by a second angle 48 of 30°.
  • the orientation of the elevations 28 also remains the same in FIG. 9, ie in FIG.
  • FIG. 10 shows a single elevation 28 in a top view.
  • the survey 28 has the center M.
  • the first grid 40, the second grid 42 and the third grid 46 are shown, which are registered with the center M of the elevation 28 such that the center M is at the intersection of the grid lines of the grids 40, 42, 46.
  • the first angle 44 and the second angle 48 are shown, by which the second grid 42 is rotated around the first grid 40 and the third grid 46 is rotated around the first grid 40, respectively.
  • 7 to 9 show two-dimensional periodic grid structures with elevations 28 and depressions 30, arranged for example in a rectangular grid arrangement in the form of a square grid 40, 42, 46. It is possible to set the horizontal or vertical distances between the Er - set elevations 28 equal to zero and thus create a one-dimensional periodic grid with grid bars and gaps (this embodiment is not shown). 7 to 9 each show a partial area 16a, 16b, 16c with a different azimuth angle. However, the edges of the elevations or the edges of the top sides of the elevations remain aligned in the same way in each of FIGS. 7 to 9 (ie in all partial areas), namely parallel to the grid lines of the first grid 40 in the illustrated embodiments, for example.

Landscapes

  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Credit Cards Or The Like (AREA)

Abstract

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

Description

S i c h e r h e i t s e l e m e n t m i t N a n o s t r u k t u r e n
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Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement für Wertgegenstände oder Wertdokumente, das auf einem Substrat eine Subwellenlängengitterstruktur aufweist, die durch Lichtbeugung und Resonanzeffekte eine Farbe zeigt, wo- bei eine Vielzahl von mit dem unbewaffneten Auge nicht auflösbaren Teilbe- reichen gebildet ist, in denen jeweils die Subwellenlängengitterstruktur ein- heitlich ausgebildet ist, wobei sich die Subwellenlängengitterstrukturen zwi- schen den Teilbereichen in mindestens einem die Lichtbeugung beeinflussen- den Strukturparameter unterscheiden. Die Erfindung betrifft weiter ein Ver- fahren zum Herstellen eines solchen Sicherheitselements. Seit den 1980er Jahren werden holographische Gitter mit einer Periode zwi- schen typischerweise 600 nm und 1500 nm als Sicherheitsmerkmale in Bank- noten und Ausweisen eingesetzt. Sie haben über Jahrzehnte hinweg das opti- sche Erscheinungsbild dieser Dokumente geprägt und deren Fälschungssi- cherheit gewährleistet. Für den Begriff „Beugungsstrukturen“ sind folgende Aspekte relevant. Die Beugung oder Diffraktion ist die Ablenkung von Wellen an einem Hindernis. Durch Beugung kann sich eine Welle in Raumbereiche ausbreiten, die auf ge- radem Weg durch das Hindernis versperrt wären. Jede Art von physikali- schen Wellen kann Beugung zeigen. Zur Beugung kommt es durch Entste- hung neuer Wellen entlang einer Wellenfront gemäß dem huygens-fresnel- schen Prinzip. Diese können durch Überlagerung zu Interferenzerscheinun- gen führen. Ein Beispiel ist die Beugung am periodischen Gitter (in erster oder höherer Ordnung). Zur Realisierung können periodische Strukturen verwendet werden. Ein- oder zweidimensionale periodische Strukturen („Hologrammgitter“) mit Pe- rioden von etwa 400 nm bis etwa 5 μm zeigen typisch bunte „Regenbogen- farben“. Besondere optisch variable Effekte können durch Variation von z.B. Gitterpe- riode und/oder Azimutwinkel erzeugt werden. Die Variation der Parameter kann hierbei kontinuierlich oder zumindest in kleinen Schritten erfolgen (z.B. zur Realisierung von Pumpeffekten). Auch größere Strukturen zeigen Beu- gungseffekte, die in der Praxis aber nur noch bei weitestgehend gerichteter Beleuchtung zu beobachten sind. Im Gegensatz zu Gittern mit symmetri- schem Profil (Sinusgitter, Rechteckgitter) weisen Blazegitter eine asymmetri- sche Profilform auf (insbesondere Sägezahnprofile). Dadurch kann gezielt z.B. in die + 1. Beugungsordnung mehr Intensität gebeugt werden als in die - 1. Beugungsordnung, wodurch sich asymmetrische Darstellungen erzeugen lassen. Aperiodische Beugungsstrukturen wirken als „Mattstrukturen“ und weisen ähnliche Strukturgrößen auf wie Hologrammgitter, sind jedoch unre- gelmäßig angeordnet, so dass im gebeugten Licht eine Überlagerung von Licht unterschiedlicher Wellenlängen zu einer „Verweißlichung“ führt. Die Strukturen können praktisch isotrop in alle Richtungen gleich beugen oder nur in bestimmte Vorzugsrichtungen. Werden unterschiedliche Strukturen mit unterschiedlichen Vorzugsrichtungen verwendet, können z. B. achroma- tische Laufeffekte realisiert werden. Ausgehend von Hologrammgittern können solche Strukturen durch „Verwackeln“ der Gitterlinien, also z.B. Va- riation der Linienabstände oder Azimutwinkel einzelner Gitterlinien erzeugt werden. In den letzten Jahren nahm die Fälschungssicherheit der auf dem physikali- schen Effekt der Beugung beruhenden Prägehologramme jedoch durch die zunehmende Verfügbarkeit von Geräten zu deren Herstellung spürbar ab, so dass sie heute zur primären Absicherung von Wertdokumenten kaum mehr eingesetzt werden können. Anstelle von Hologrammen werden daher bevorzugt Sicherheitsmerkmale verwendet, die auf der Verwendung von nicht-beugenden Mikrostrukturen beruhen, zum Beispiel Mikrospiegeln oder Mikrolinsen. Solche Merkmale sind wesentlich schwerer zu fälschen und verleihen den damit ausgestatteten Wertdokumenten ein noch ungewohntes und neuartiges Aussehen verbun- den mit einer die Aufmerksamkeit schnell auf sich ziehenden hohen Dyna- mik. Hoch wirksam und die Fälschungssicherheit zusätzlich steigernd ist in diesem Zusammenhang auch die Verwendung von Colourshift-Beschichtun- gen, die dem Betrachter einen kippwinkelabhängigen Farbeindruck vermit- teln. Beschichtungen mit Interferenz-Farb-Filter (Colourshift) erzeugen Farbe durch Mehrfachreflexion von Licht in einem (dünnen) Schichtaufbau. Die In- terferenzbedingung wird nur für eine Wellenlänge erfüllt, alle anderen ha- ben destruktive Interferenz. Somit kommt es zur Farberzeugung. Mit zuneh- mender Anzahl der Schichten wird die Farbe spektral „reiner“, d.h. der Inter- ferenzpeak wird schmaler. Typisch sind Dreischichtaufbauten mit Absorber, Dielektrikum und Reflektor, z.B. Absorber Cr (ca. 5 nm), Dielektrikum SiO2 (200-500 nm), Reflektor Al (ca. 50 nm). Mikrospiegel sind Facetten, die einfallendes Licht im Wesentlichen nach den Gesetzen der Strahlenoptik reflektieren. Sie weisen Abmessungen auf, die deutlich (ca. Faktor 10) größer als die Lichtwellenlänge sind, insbesondere Abmessungen ab etwa 5 μm. Damit ist ihr Reflexionsverhalten weitgehend achromatisch. Bevorzugt liegen die Abmessungen maximal bei 100 μm, be- sonders bevorzugt bei maximal 40 μm. Die Mikrospiegel können periodisch („Sägezahngitter“) oder aperiodisch angeordnet sein. Auch Fresnelstruktu- ren können ganz oder teilweise aus Mikrospiegelstrukturen bestehen oder durch Mikrospiegel angenähert werden. Fresnelstrukturen entstehen aus be- liebig geformten Oberflächen durch Schnitte mit konstanter Höhe. So können Mikrospiegel auch beispielsweise eine bogenförmige Querschnittsform und eine dreidimensionale Form aufweisen. Mikrospiegel sind oft rechteckig ausgeführt, es sind aber auch wabenförmige (sechseckige) oder beliebig geformte Mikrospiegel („Mosaik“) möglich. Die Oberflächen der Mikrospiegel sind bevorzugt eben mit definierter Neigung ausgebildet. Zumindest die am stärksten geneigten Mikrospiegel weisen im Profil eine Höhe auf, die deutlich größer als die Wellenlänge ist (> 1 μm). Die Neigungen der steilsten Mikrospiegel liegen typischerweise im Bereich von 20°, in speziellen Gestaltungen sogar im Bereich von 10°. Der Reflexionsgrad bzw. die Farbe des reflektierten Lichts kann über die Be- schichtung bestimmt werden, die z.B. als einfache oberflächenkonforme Me- tallisierung wie Aluminium oder als eine hochbrechende Beschichtung wie z.B. ZnS oder in Form eines mehrschichtigen Colourshift-Aufbaus vorliegt. Die Farbe und/oder der Reflexionsgrad können auch durch überlagerte Sub- wellenlängenstrukturen eingestellt werden. Werden Mikrospiegel nicht re- flektierend beschichtet, sondern sind zumindest semitransparent, so können ähnliche Effekte wie bei der Spiegelwirkung in Auflicht durch die Prismen- wirkung in Durchlicht beobachtet werden. Für die erforderliche Lichtbre- chung dürfen die Strukturen nicht eingebettet werden oder müssen an einer Grenzfläche zu einem Material mit deutlich unterschiedlichem Brechungsin- dex liegen. Parallel zu Mikrostrukturen wurden seit vielen Jahren optisch variable Si- cherheitsmerkmale entwickelt, die auf der Verwendung von Nanostrukturen mit typischen Größen im Subwellenlängenbereich, also kleiner als 400 nm, beruhen. Es werden ein- oder zweidimensional strukturierte Nanostrukturen in Form von regelmäßigen Subwellenlängengittern oder in Form unregelmä- ßiger Strukturen, z.B. unregelmäßig auf einer Grundfläche angeordneten Er- hebungen oder Vertiefungen, eingesetzt. Subwellenlängenstrukturen sind so klein, dass bei senkrechtem Lichteinfall keine Beugungseffekte in erster oder höherer Ordnung auftreten. Die Struk- turgrößen sind kleiner als die Wellenlänge des Lichts. Dabei werden in un- terschiedlichen Strukturen verschiedene Effekte genutzt: Subwellenlängen- gitter (in der Literatur auch als „Nullte-Ordnung Gitter“ bezeichnet) sind re- gelmäßige ein- oder zweidimensionale Gitter mit Perioden im Subwellenlän- JHQEHUHLFK^^^^^^^^QP^^XQG^HU]HXJHQ^)DUEHQ^LP^6SLHJHOUHIOH[^^ÅQXOOWH^2UG^ nung“). Die Subwellenlängengitter mit metallischer Beschichtung nutzen Plasmoneneffekte zur Farberzeugung. Bei Gittern mit dielektrischer (insbe- sondere hochbrechender) Beschichtung entstehen Farben hingegen durch ei- nen anderen Effekt, nämlich durch resonante Anregung von Polaritonen. Die Profilform kann beispielsweise rechteckig oder sinusförmig sein. Bei Be- leuchtung und Betrachtung unter flachen Winkeln kann zusätzlich auch Beu- gung in erster Ordnung auftreten. Mottenaugenstrukturen sind Subwellenlängenstrukturen, die einen nahezu reflexionslosen Übergang des Lichts von einem Medium in ein anderes er- lauben. In dielektrischen Materialien wirken solche Strukturen als „Antire- flexschicht“. Die Strukturen können regelmäßig (periodisch) oder unregel- mäßig angeordnet sein und mit sich verjüngendem Querschnitt oder z.B. auch als binäre Rechteckstrukturen vorliegen. Sind die Mottenaugenstruktu- ren metallisch bedampft, erscheinen diese sehr dunkel und insbesondere schwarz. Bei regelmäßig in einem ein- oder zweidimensionalen Gitter angeordneten Nanostrukturen führen in der Regel Resonanzeffekte, wie beispielsweise Plasmonenanregungen, zu Farberscheinungen, da die Transmission, Refle- xion und Absorption des auf das Gitter fallenden Lichts spektral von das Subwellenlängengitter diesbezüglich charakterisierenden Parametern wie Periode, Tiefe, Profilform, Art der Beschichtung und Schichtdicke der Be- schichtung abhängen. Insbesondere kann die Periode zum Einstellen eines bestimmten Farbeindrucks genutzt werden. Die auf diese Weise erzeugten und von einem Betrachter wahrnehmbaren Farben sind in der Regel weniger brillant und optisch variabel als die durch Beugung an einem holographi- schen Gitter hervorgerufenen Farberscheinungen, vielmehr sind sie eher pas- tellfarben und über einen größeren Winkelbereich ohne nennenswerte Farb- änderung zu beobachten. Ohne Polarisator betrachtet ist der Farbeindruck von auf Plasmonenresonanz basierenden Subwellenlängengittern typischer- weise auch bei Änderung des Drehwinkels in der Strukturebene sehr ähnlich bis nahezu identisch, d.h. unabhängig vom Azimutwinkel. Diese Eigenschaf- ten machen die Subwellenlangenstrukturen besonders interessant in Sicher- heitsmerkmalen, in denen sie mit Mikrostrukturen kombiniert werden. Unter Subwellenlängenstrukturen werden hier Strukturen mit Abmessungen YRQ^^^^^^^QP^YHUVWDQGHQ^^'LH^*LWWHUSHULRGHQ^GHU^6XEZHOOHQOlQJHQJLWWHU^OLH^ gen vorzugsweise zwischen 10 nm und 500 nm, bevorzugt zwischen 50 nm und 400 nm und besonders bevorzugt zwischen 100 nm und 350 nm. Die Fälschungssicherheit von Nanostrukturen beruht insbesondere darauf, dass zu deren Herstellung hochauflösende Anlagen und Prozesse erforder- lich sind, wie sie zum Beispiel in der Elektronenstrahllithographie Verwen- dung finden. Im Vergleich zu Prägehologrammen sind die zu erzeugenden Nanostrukturen immerhin um eine Größenordnung kleiner. Darüber hinaus müssen die vielfältigen Abformungsschritte zur Folienfertigung, die vor al- lem im Prozess der Prägewerkzeugfertigung angesiedelt sind, vorhersagbar formtreu erfolgen, damit die auf Folie geprägten Strukturen vom Betrachter z.B. in der gewünschten Farbe zu sehen sind. Allerdings sind regelmäßige Subwellenlängengitter auch mit herkömmlichen Lithographieanlagen und sogar Laserdirektbelichtung - wenngleich unter er- schwerten Bedingungen - noch herstellbar. Die Fälschungssicherheit ist da- her noch nicht optimal. Generell sind Subwellenlängengitter zwar schwerer herzustellen als Holo- grammgitter mit entsprechend größeren Gitterperioden, da hierfür eine hö- here Auflösung erforderlich ist. Es gilt: je kleiner die Strukturen, desto höher muss die Auflösung der eingesetzten Anlagen sein. Beispielsweise müssen Laserbelichtungsanlagen stabiler (in Bezug auf mechanische Schwingungen, Temperatur) und präziser (in Bezug auf die Positioniergenauigkeit) gebaut sein und Laser mit einer kleineren Wellenlänge einsetzen. Ausgedehnte regelmäßige Subwellenlängengitter sind jedoch in den meisten Fällen leichter herzustellen als Anordnungen von Gittern mit variierenden Parametern. Je kleiner die einheitlich strukturierten Flächenbereiche und je größer die Zahl der unterschiedlichen Parameter, desto unrentabler bzw. schwieriger sind Direktbelichtungen. Auch für Laserschreiber wird es dann zunehmend schwieriger: auch wenn sich mit diesen die erforderlichen Git- terperioden noch erzeugen lassen, werden diese dann doch in der Regel von den ursprünglich konzipierten exakten Formen abweichen. Selbst Elektro- nenstrahlanlagen, die solche Strukturen prinzipiell erzeugen können, benöti- gen eine aufwendigere Datenaufbereitung. Die EP 2447743 A1 offenbart ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art, das nicht mit dem Auge auflösbare Pixel bereitstellt, die dielektrisch hochbrechend beschichtete Subwellenlängengitter aufweisen. Damit der op- tische Eindruck eines Pixels sich nicht ändert, wenn das Sicherheitselement senkrecht zu dessen Oberfläche gedreht wird, ist jedes Pixel aus Sub-Pixeln aufgebaut, deren Subwellenlängengitter im Pixel eine individuelle azimutale Ausrichtung haben. Die Druckschrift bezeichnet die so erhaltenen Pixel als „isotrope Pixel“. Die EP 2229287 A2 betrifft ein Sicherheitsmerkmal, dessen mit Subwellen- längengittern gefüllte Flächenbereiche bei bestimmten Kippwinkeln auf- leuchten und zu einer geometrischen Verzerrung der wahrnehmbaren For- men führen. Daher werden die entsprechenden Flächenbereiche so vorver- zerrt, dass sie bei den bestimmten Kippwinkeln unverzerrt in korrekten Pro- portionen erscheinen. Sicherheitsmerkmale, die regelmäßige Nanostrukturen, d.h. Strukturen in Form von Subwellenlängengittern, einsetzen, haben einen in manchen Fällen sehr störenden optischen Effekt: Bei hohen Kippwinkeln oder flach aus ei- nem bestimmten Winkel einfallendem Licht sieht der Beobachter die Subwel- lenlängengitter hell aufleuchten, da die erste Beugungsordnung sichtbar wird. Dies kann die Farbwahrnehmung empfindlich beeinträchtigen, weil die ursprüngliche Farbe des mit diesem Subwellenlängengitter gefüllten Flä- chenbereichs plötzlich nicht mehr erkennbar ist. Stattdessen überstrahlt die erste Beugungsordnung die ursprünglich diesem Flächenbereich zugeteilte Farbe. Irritierend wirkt überdies, dass aufgrund der plötzlichen Helligkeit dieses bestimmten Teilbereichs auch die Farben der benachbarten Flächenbe- reiche nicht mehr gut zu sehen sind. Derartige Nanostrukturen mit regelmäßiger Anordnung, also Subwellenlän- gengitterstrukturen, finden sich beispielsweise auch in EUR-Banknoten. Die Sicherheitsfolien einiger Nennwerte enthalten einzelne Flächenbereiche, die beim Kippen unter einem hohen Kippwinkel grün aufleuchten, da sie mit ei- nem 300 nm-Kreuzgitter gefüllt sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Sicherheitsmerkmal mit auf Subwellenlängengittern basierender Erzeugung von Strukturfarben bereitzu- stellen, bei dessen Betrachtung keine durch Beugungseffekte hervorgerufe- nen Beeinträchtigungen wahrgenommen werden. Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Die abhängi- gen Ansprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen. Das Sicherheitselement für Wertgegenstände oder Wertdokumente weist auf einem Substrat eine Subwellenlängengitterstruktur auf. Diese kann eine ein- oder zweidimensionale periodische Subwellenlängengitterstruktur sein; sie zeigt in senkrechter Draufsicht eine Farbe. Es ist eine Vielzahl von Teilberei- chen gebildet, die mit dem unbewaffneten Auge nicht auflösbar sind. Jeder Teilbereich verfügt über die Subwellenlängengitterstruktur, die im Teilbe- reich homogen bzw. einheitlich ausgebildet ist. Zwischen den Teilbereichen unterscheiden sich die Subwellenlängengitterstrukturen in mindestens ei- nem Strukturparameter, der die Lichtbeugung beeinflusst. Die Vielzahl der Teilbereiche, welche mit dem unbewaffneten Auge nicht auflösbar sind, überdeckt einen Flächenbereich des Sicherheitselementes. Die auf dem Flä- chenbereich vorgesehenen Teilbereiche unterscheiden sich hinsichtlich des mindestens einen Strukturparameters so, dass ein Beobachter im von den Teilbereichen belegten Flächenbereich keinen drehwinkelabhängigen Beu- gungseffekt wahrnimmt, wenn er das Sicherheitselement kippt. Dieses Kip- pen erfolgt um eine Kippachse, die in einer Substratebene liegt, ändert also den Elevationswinkel. Dieses Konzept sieht also vor, dass sich die Teilbereiche durchaus mit dem Kippen hinsichtlich des Farbeindrucks ändern können. Da die Teilbereiche sich jedoch hinsichtlich des Strukturparameters innerhalb des Flächenbe- reichs voneinander unterscheiden, stellt sich unter großen Kippwinkeln ins- gesamt über den Flächenbereich hinweg, d. h. über die den Flächenbereich belegenden Teilbereiche gemittelt, beim Drehen des Sicherheitselements um eine Achse, die senkrecht zur Substratebene liegt, keine signifikante beu- gungsbedingte Änderung des Farbeindrucks im Flächenbereich ein. Ein hel- les Aufleuchten der ersten Beugungsordnung, wie es bei einem (ausgedehn- ten) homogenen Gitter beim Kippen um eine Achse parallel zu den Gitterli- nien unter hohen Kippwinkeln auftritt, findet bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement nicht in signifikantem Ausmaß statt. Die Farbkonstanz ist besonders hoch, wenn die Subwellenlängengitter auf Basis von Plasmonenresonanz die Farbe erzeugen, also insbesondere ein me- tallisch beschichtetes Reliefprofil aufweisen, das die Subwellenlängengit- terstruktur bereitstellt. Als Beschichtungsmaterial kann/können insbeson- dere Aluminium, Gold, Silber, Kupfer, Chrom, Nickel und/oder Eisen sowie deren Legierungen verwendet werden. Die Dicke der metallischen Beschich- tung liegt zweckmäßig zwischen 5 nm und 200 nm, bevorzugt zwischen 8 nm und 150 nm, besonders bevorzugt zwischen 15 nm und 80 nm. Mit Vor- teil bildet die metallische Beschichtung eine weitgehend opake Beschichtung. Weiter ist es auch möglich, durch Kombination mit zusätzlichen dünnen Schichten noch weitere, auf einem anderen Funktionsprinzip beruhende Ef- fekte, insbesondere Interferenzeffekte, zu erreichen. Optional kann folglich auf die metallische Beschichtung noch eine HRI-Schicht, eine mehrlagige Be- schichtung (z.B. zur Komplettierung eines Colourshift-Systems mit Absor- ber/Dielektrikum/Reflektor) oder auch eine Schichtabfolge aus HRI- und LRI-Schichten aufgebracht sein (HRI = High Refractive Index; LRI = Low Refractive Index). Bevorzugt ist die HRI-Schicht aus ZnS oder TiO2, die LRI- Schicht z.B. aus einem Polymer oder SiO2 oder MgF2 gebildet. Der Strukturparameter individualisiert die Teilbereiche innerhalb des Flä- chenbereichs. Hierfür kommen mehrere Parameter der Subwellenlängengit- terstruktur in Frage, die einzeln oder in Kombination zur Individualisierung verwendet werden können. Zu nennen sind die azimutale Ausrichtung, die Periode, der Umriss von auf einer Grundfläche regelmäßig angeordneten Er- hebungen und/oder Vertiefungen der Subwellenlängengitterstruktur (z. B. rotationssymmetrische Umrissformen; nicht rotationssymmetrische, z. B. rechteckige, insbesondere quadratische Umrissformen, Ellipsen, Parallelo- gramme, etc.). Dabei ist es insbesondere möglich, mehrere Teilbereiche zu Gruppen zusam- menzufassen, wobei innerhalb einer Gruppe ein erster Parameter die Teilbe- reiche individualisiert, und die Gruppen sich voneinander durch einen zwei- ten Parameter unterscheiden. Gleichermaßen ist es möglich, dass in jeder Gruppe die Teilbereiche durch einen anderen Parameter individualisiert sind. So kann sich beispielsweise in den Teilbereichen einer Gruppe die Indi- vidualisierung durch eine azimutale Ausrichtung ergeben, in einer anderen Gruppe durch die Variation der Periode. Besonders bevorzugt weisen benachbarte, unterschiedliche Teilbereiche des Flächenbereichs eine Variation der azimutalen Ausrichtung zwischen 0° und 360° auf. Ebenfalls besonders bevorzugt unterscheidet die Periode benach- barter, unterschiedlicher Teilbereiche des Flächenbereichs sich um einen Wert von maximal 10 % (z. B. 30 nm bei 300 nm), bevorzugt von maximal 5 % (z. B. 15 nm bei 300 nm). In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist im Flächenbereich der Strukturpara- meter im Wesentlichen isotrop variiert. Insbesondere ist eine zufällige oder pseudo-zufällige Variation des Parameters innerhalb eines Variationsbe- reichs möglich. Pseudozufallszahlen sind Zahlenfolgen, die zwar zufällig erscheinen, aber durch einen deterministischen Algorithmus berechnet werden und daher im strengen Sinn keine echten Zufallszahlen sind. Dennoch werden Pseudozu- fallszahlen verbreitet eingesetzt, da die statistischen Eigenschaften einer Pseudozufallszahlenverteilung, wie Gleichwahrscheinlichkeit der einzelnen Zahlen oder die statistische Unabhängigkeit aufeinanderfolgender Zahlen, für praktische Zwecke, wie beispielsweise für die pseudozufällige Variation des Azimutwinkels, in der Regel ausreichend unregelmäßig sind und Pseu- dozufallszahlen mit Computern im Gegensatz zu echten Zufallszahlen ein- fach zu erzeugen sind. Das Sicherheitselement kann mit Vorteil mehrere Flächenbereiche aufweisen. Die Flächenbereiche bilden dabei typischerweise einzelne Regionen inner- halb eines Motivs, die entsprechend dem gewählten Design jeweils eine ein- heitliche Farbe aufweisen. Wenn das Motiv beispielsweise ein Apfelbaum ist, kann ein erster Flächenbereich den braunen Stamm, ein zweiter Flächenbe- reich die grüne Krone und ein dritter Flächenbereich einen roten Apfel bil- den. In einem detailreicheren Design könnte etwa die Krone selbst aus ver- schiedenen Flächenbereichen in variierenden Grüntönen bestehen, oder die Farbe der Äpfel könnte zwischen Rot und Gelb variieren, so dass jeder Apfel einen eigenen Flächenbereich mit einer ihm zugeordneten Farbe aus dem Spektrum zwischen Rot und Gelb darstellt. Es könnte auch jeder Apfel aus unterschiedlichen Flächenbereichen mit Farben aus dem Spektrum zwischen Rot und Gelb bestehen. Die Ausgestaltung des Flächenbereichs durch mehrere Teilbereiche, welche durch den mindestens einen Strukturparameter individualisiert sind, kann mit Vorteil mit einer Mikrospiegelanordnung kombiniert werden, wobei die Flächenbereiche auf der Mikrospiegelanordnung ausgebildet sind. Besonders bevorzugt sind die Flächenbereiche derart mit einer Mikrospie- gelanordnung kombiniert, dass die Flächenbereiche jeweils als Mikrospiegel dieser Mikrospiegelanordnung ausgebildet sind. Die Subwellenlängengit- terstruktur der Teilbereiche jedes Mikrospiegels verleiht diesem eine be- stimmte Farbe, die vom Elevationswinkel weitgehend unabhängig ist. Die Mikrospiegelanordnung erzeugt damit ein buntes oder farbiges Motiv. Ein Kippen des Sicherheitselementes führt dann dazu, dass ein gewünschter Ef- fekt erzeugt wird, wobei die Farbe bzw. Farbintensität der einzelnen Mikro- spiegel aufgrund der individualisierten Teilbereiche nicht von Beugungsef- fekten der farbgebenden Subwellenlängenstruktur beeinträchtigt wird. In diesen Fällen sind die Flächenbereiche bevorzugt nicht mit dem unbewaff- neten Auge auflösbar, da die einzelnen Mikrospiegel bevorzugt unterhalb der Auflösungsgrenze liegen. In anderen Ausführungsformen werden grö- ßere Flächenbereiche geschaffen, die mit dem unbewaffneten Auge auflösbar sind, aber dennoch einen einheitlichen Farbeffekt haben, der von einer in ei- ner Vielzahl von mit dem unbewaffneten Auge nicht auflösbaren Teilberei- chen ausgebildeten Subwellenlängenstruktur herrührt, welche für einen Fäl- scher schwer nachzubilden ist. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform entsprechen die Flächenbereiche Mikrospiegel-Pixeln, in denen sich mehrere Mikrospiegel mit einer einheitlichen Ausrichtung befinden. Die Pixelgröße der Mikrospie- gel-Pixel liegt typischerweise im Bereich von 10 μm bis 30 μm, insbesondere bei 20 μm. Die Teilbereiche können mit den Mikrospiegeln innerhalb eines Mikrospiegel-Pixels deckungsgleich übereinstimmen. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Grenzen der Mikrospiegel und der Teilbereiche können innerhalb eines Mikrospiegel-Pixels auch unabhängig voneinander verlaufen. Zur Vermeidung von Grenzflächen und damit bedingter Ab- schwächung der Farbwirkung sollten die Teilbereiche nicht deutlich kleiner als die Mikrospiegel-Pixelgröße sein. Typische Abmessungen für die Teilbe- reiche liegen daher beispielsweise bei minimal etwa 4 bis 5 μm pro Teilbe- reich bei einer Abmessung des Mikrospiegel-Pixels von etwa 10 μm x 10 μm. In noch einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform entspre- chen die Flächenbereiche jeweils einer Vielzahl von Mikrospiegel-Pixeln (d.h. Bereichen, in denen sich jeweils Mikrospiegel mit einer einheitlichen Aus- richtung befinden). Die Pixelgröße der Mikrospiegel-Pixel liegt auch hier ty- pischerweise im Bereich von 10 μm bis 30 μm, insbesondere bei 20 μm. Bei- spielsweise weist jedes Mikrospiegel-Pixel z. B. Abmessungen von 20 μm x 20 μm auf. Bevorzugt stimmen die Teilbereiche mit den Mikrospiegel-Pixeln innerhalb eines Flächenbereichs deckungsgleich überein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Grenzen der Mikrospiegel-Pixel und der Teilbereiche können innerhalb des Flächenbereichs auch unabhängig vonei- nander verlaufen. In typischen Ausgestaltungen weisen mehrere Mikrospie- gel-Pixel die gleiche Farbe auf. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Mikrospiegel-Pixel alle die gleiche Ausrichtung bzw. Neigung aufweisen (bzw. dass die Ausrichtung/Neigung der Mikrospiegel innerhalb der Mikro- spiegel-Pixel für alle Mikrospiegel-Pixel übereinstimmt). Die Ausrich- tung/Neigung der Mikrospiegel-Pixel kann vielmehr in dem Flächenbereich variieren. Die mit Strukturfarben durch Subwellenlängengitter zu füllenden Flächenbe- reiche werden in Teilbereiche unterteilt, deren Größe unterhalb des Auflö- sungsvermögens des menschlichen Auges ist. Diese Teilbereiche werden mit Subwellenlängengittern gefüllt, die durch einen bestimmten Parametersatz eindeutig definiert sind und ihren jeweiligen Teilbereich homogen ausfüllen. Die Subwellenlängengitter in den Teilbereichen können sowohl ein- als auch zweidimensionale periodische Subwellenlängengitter sein. Die Subwellen- längengitter benachbarter Teilbereiche innerhalb eines Flächenbereichs un- terscheiden sich voneinander hinsichtlich mindestens eines die Beugungsei- genschaften beeinflussenden Strukturparameters, wobei dieser Unterschied sich visuell bei senkrechter Betrachtung nicht oder kaum auswirkt, so dass in diesem Zustand dem Betrachter die erzeugte Strukturfarbe, verglichen mit der von den einzelnen Teilbereichen jeweils erzeugten Strukturfarbe, gleich oder zumindest sehr ähnlich erscheint. Insbesondere treten bei Beleuchtung und Betrachtung unter flachen Winkeln keine der ersten Beugungsordnung zuzuordnenden Maxima auf, die die er- zeugten Strukturfarben signifikant verändern oder überstrahlen könnten. Das Fehlen des hellen Aufleuchtens der ersten Beugungsordnung ist mit blo- ßem Auge ohne Hilfsmittel feststellbar. Darüber hinaus erfolgt eine etwaig auftretende Restbeugung azimutal gleichmäßig und mit deutlich verminder- ter Intensität. Das offenbarte Sicherheitsmerkmal bildet zudem eine höhere Hürde gegenüber Fälschungsversuchen. Die Beugungs- und/oder Resonanzeigenschaften der Subwellenlängengitter werden im Wesentlichen durch folgende Strukturparameter definiert, die einzeln oder in Kombination zur Individualisierung der Teilbereiche ver- wendet werden können: - Periode zwischen 10 nm und 500 nm, bevorzugt zwischen 50 nm und 400 nm, besonders bevorzugt zwischen 100 nm und 350 nm; - Tiefe zwischen 50 nm und 400 nm, bevorzugt zwischen 80 nm und 300 nm; - Eindimensionale (lineare) oder zweidimensionale Gitter; bei zweidi- mensionalen Gittern z.B. rechteckige, quadratische, hexagonale oder auch parallelogrammförmige Rasteranordnung; - azimutale Ausrichtung der Gitter in der Ebene des Sicherheitsmerk- mals, bezogen auf eine vordefinierte Richtung; - Profilform der Reliefstruktur: Sinus-, Rechteck- (binäre) Strukturen oder andere Profilformen mit konkaven und/oder konvexen Ab- schnitten; auch eine periodische Anordnung von Nanoholes oder Na- nodots mit diversen Umrissformen ist möglich. Die Gitter sind bevorzugt einheitlich metallisch beschichtet, da dann eine gut erkennbare Farbe erzeugt wird, die sich über einen größeren Winkelbereich nicht wesentlich ändert. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform er- folgt die Metallisierung bereichsweise. Beispielsweise werden die Deckflä- chen geprägter Erhebungen („Säulen“) mit einer Beschichtung versehen, während die restlichen Flächenbereiche keine Beschichtung aufweisen. Auch die umgekehrte Ausführungsform - regelmäßig angeordnete Löcher in einer Metallschicht - ist möglich. Der Azimutwinkel, also die Ausrichtung der regelmäßigen Subwellenlän- gengitter in der durch das Substrat definierten Ebene, eignet sich besonders gut als in den Teilbereichen zu variierender Strukturparameter, da dieser bei nicht polarisierter Beleuchtung auf die durch Plasmonenresonanzeffekte er- zeugte Farbe bei senkrechter Betrachtung weitgehend ohne Einfluss ist und sich im Wesentlichen nur auf die Beugung auswirkt. Besonders bevorzugt variiert der Azimutwinkel der mit den Subwellenlängengittern gefüllten Teilbereiche, die zusammen den gesamten mit einer im Wesentlichen einheit- lichen Strukturfarbe zu füllenden Flächenbereich darstellen, zufällig oder pseudo-zufällig innerhalb eines vordefinierten Variationsbereichs. Dies bedeutet, dass der Azimutwinkel jedes Teilbereichs einen beliebigen Wert zwischen 0 und 360° annehmen kann, so dass aufgrund der Vielzahl von Teilbereichen, in die eine im Wesentlichen homogen gefärbte Fläche un- terteilt ist, Subwellenlängengitter mit vielfältigen Azimutwinkeln und etwa einer gleichen azimutalen Verteilung, d.h. im Wesentlichen isotrop über den gesamten Winkelbereich auftreten. Dadurch wird erreicht, dass ein Betrach- ter keine Änderung durch Beugungseffekte sehen kann, oder zumindest keine Abhängigkeit der Beugungsfarbe von der azimutalen Richtung, in der das Sicherheitsmerkmal liegt bzw. aus der das Sicherheitsmerkmal betrachtet wird. Darüber hinaus können auch andere Strukturparameter über die Teilberei- che hinweg variiert werden. Es ist auch möglich, die in verschiedenfarbigen Flächenbereichen auftretenden Teilbereiche nach jeweils unterschiedlichen Strukturparametern zu variieren, z.B. in einem mit einer blauen Struktur- farbe gefüllten Flächenbereich die Periode zu variieren und in einem mit ei- ner gelben Strukturfarbe gefüllten Flächenbereich den Azimutwinkel von Teilbereich zu Teilbereich zu variieren. Ferner ist es auch möglich, mehrere Gitterparameter gleichzeitig innerhalb eines Flächenbereichs zu variieren, wobei auch in diesem Fall die Strukturpa- rameter Azimutwinkel und Periode bevorzugt werden. Die Teilbereiche besitzen – wie oben erwähnt – eine laterale Ausdehnung un- terhalb des Auflösungsvermögens des menschlichen Auges. Ihre Größe liegt daher unterhalb 300 μm, bevorzugt unter 100 μm, besonders bevorzugt unter 50 μm. Dies gilt für ihre maximale Ausdehnung mindestens in eine Raum- richtung, d.h. es kann sich bei den Teilbereichen um sehr schmale, langge- streckte Linien handeln, wenngleich Teilbereiche, deren Abmessungen in al- len Richtungen unterhalb der Auflösungsgrenze liegen, bevorzugt sind. Die Teilbereiche können unregelmäßige Umrisse aufweisen, sie können aber auch in Form regelmäßig angeordneter Pixel auftreten. In speziellen Ausführungsvarianten kann der Erfindungsgegenstand auch mit einem oder mehreren weiteren Teilbereichen kombiniert werden, in de- nen die Gitterparameter gar nicht variiert werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass über eine große Fläche kleine Teilbereiche (z.B. Subpi- xel mit 10 μm Kantenlänge) vorliegen, in denen die Azimutwinkel zufällig gewählt sind, während in weiteren Teilbereichen jeweils ein Gitter mit glei- chem Azimutwinkel vorliegt (beispielsweise als mit bloßem Auge lesbare Wertzahl). In senkrechter Aufsicht sind die kleinen Teilbereiche mit variie- rendem Azimutwinkel und die weiteren, bevorzugt ebenfalls nicht mit dem unbewaffneten Auge auflösbaren Teilbereiche mit identischem Azimutwin- kel nicht oder zumindest kaum zu unterscheiden, während bei geeigneter Betrachtung (beim Kippen um eine Achse parallel zu den Gitterlinien) unter flachem Winkel durch die sonst unerwünschte erste Beugungsordnung des aus den weiteren Teilbereichen mit identischem Azimutwinkel ausgebilde- ten makroskopischen Unterbereichs hier eine weitere Darstellung sichtbar wird. Eine solche Kombination erleichtert es zudem, das erfindungsgemäße Merk- mal eindeutig zu verifizieren: Ein Ausbleiben hell aufleuchtender Beugungs- effekte aus der ersten Ordnung ist unter Umständen nicht immer zweifelsfrei zu überprüfen, da dieses im Praxisfall z.B. auch auf schlechte Lichtverhält- nisse oder darauf zurückzuführen sein kann, dass ein Betrachter nicht genau genug danach sucht. Sieht man aber in einem aus weiteren Teilbereichen ge- bildeten makroskopischen, d.h. mit bloßem Auge wahrnehmbaren Unterbe- reich ein Gitter mit festen Gitterparametern vor, so erhält ein Betrachter ein eindeutiges Ergebnis, wenn diese weiteren Teilbereiche in der ersten Beu- gungsordnung hell aufleuchten, die anderen Teilbereiche jedoch keinen sol- chen Effekt zeigen. Nach einem weiteren Beispiel kann vorgesehen sein, dass in einer Umrissli- nie eines Motivs (beispielsweise in Form eines mit bloßem Auge lesbaren Symbols), die in einer Dimension laterale Abmessungen unterhalb der Auflö- sungsgrenze des Auges aufweist (z. B. 60 μm) kleine Teilbereiche (z.B. Subpi- xel mit 10 μm Kantenlänge) vorliegen, in denen die Azimutwinkel zufällig gewählt sind, während in einem weiteren Teilbereich ein (durchgehendes) Subwellenlängengitter vorliegt. Wie in dem vorgenannten Beispiel sind die kleinen Teilbereiche mit variierendem Azimutwinkel und der weitere Teilbe- reich in senkrechter Aufsicht nicht zu unterscheiden. Bei Betrachtung unter flachem Winkel jedoch wird durch die in den kleinen Teilbereichen mit vari- ierendem Azimutwinkel in geringem Maße auftretende Restbeugung eine Motivdarstellung sichtbar, die bei Betrachtung aus einer Richtung senkrecht zu den Gitterlinien des weiteren Teilbereichs (bzw. beim Kippen um eine Achse parallel zu den Gitterlinien) allerdings durch die erste Beugungsord- nung überstrahlt wird, so dass das durch die Umrisslinie gebildete Motiv bei dieser durch Änderung des Drehwinkels erreichbaren Betrachtungssituation wieder verschwindet. Auch eine solche Kombination erleichtert die Verifizierung des erfindungs- gemäßen Merkmals. Durch das Vorsehen des die kleinen Teilbereiche mit va- riierendem Azimutwinkel enthaltenden Unterbereichs mit lateralen Abmes- sungen in einer Dimension, die unterhalb der Auflösungsgrenze des Auges liegen, wird zudem sichergestellt, dass der Flächenbereich insgesamt mit ei- ner einheitlichen Farbe bzw. Helligkeit wahrnehmbar ist. Eine Unterteilung des (makroskopischen) weiteren Teilbereichs in mit bloßem Auge nicht wahrnehmbare Teilbereiche ist daher zur Verwirklichung eines insgesamt einheitlichen Erscheinungsbilds nicht zwingend erforderlich. Entsprechend kann hier im gesamten weiteren Teilbereich ein durchgehendes Subwellen- längengitter vorgesehen werden. Die Herstellung von Subwellenlängengittern erfolgt zum Beispiel durch fol- genden Prozess: - Elektronenstrahllithographie; - Herstellung eines Prägewerkzeugs durch galvanische Abformschritte; - Prägen in thermoplastischen oder strahlungshärtenden, insbesondere UV-härtenden Prägelack; - Metallisieren (z.B. mit Al, Au, Ag, Cr, Ni, Cu, Fe oder deren Legierun- gen), evtl. zusätzlich mit einer HRI-Schicht (z.B. ZnS); auch eine mehr- lagige Beschichtung ist denkbar und mit Vorteil einzusetzen (z.B. Co- lourshift-System mit Absorber/Dielektrikum/Reflektor, wobei die Subwellenlängenstruktur die Colourshift-Farbe verändert); - optional Einbetten der beschichteten Prägestrukturen (z.B. mit Schutz- lack). Neben dem visuell wahrnehmbaren Unterschied der hier beschriebenen An- ordnungen von Subwellenlängengittern im Vergleich zum Stand der Tech- nik, in dem die Gitter einheitlich gefärbte Flächenbereiche homogen mit ei- nem konstanten Satz von Gitterparametern füllen, weisen die erfindungsge- mäßen Sicherheitsmerkmale einen weiteren Vorteil auf: sie sind mit einer Di- rektbelichtung mit Hilfe von Lasern unter Nutzung der Interferenz am Ort der Probe praktisch nicht replizierbar, weil die Vielzahl der variabel gefüll- ten Teilbereiche und die Kleinheit dieser Teilbereiche das Direktbelichten zu schwierig und zu aufwendig machen würden. Außerdem sorgen die kleinen Gitterperioden dafür, dass auch andere optische Verfahren zur Origination ausscheiden. Die Herstellung mit Hilfe von Elektronenstrahlanlagen ist mög- lich, erfordert aber einen größeren Aufwand in der Datenaufbereitung. Dies stellt eine doppelte Hürde für Fälscher dar. So sind Elektronenstrahlanlagen an sich schon sehr teuer und daher für Fälscher schwer zugänglich. Darüber hinaus stellt die zur Datenaufbereitung zusätzlich zu erstellende Software ein weiteres Hindernis dar. Diese Nanostrukturen sind besonders interessant in Sicherheitsmerkmalen, in denen sie mit Mikrostrukturen kombiniert werden. Während die Mikro- strukturen hauptsächlich für eine hohe Dynamik und damit verbunden opti- sche Variabilität sorgen, verleihen die Subwellenlängengitterstrukturen dem Merkmal charakteristische Farben. Die bisher beschriebenen Maßnahmen zur Erzeugung von auf Strukturfar- ben beruhenden farbigen Darstellungen für Sicherheitsmerkmale kommen daher besonders gut in einer Überlagerung mit Mikrostrukturen zur Gel- tung. Die Strukturen sind aufwendiger und schwieriger herzustellen als die im Stand der Technik bekannten Subwellenlängengitter. Die Mikrostruktu- ren leisten einen zusätzlichen Beitrag zur Unterdrückung von Beugungser- scheinungen, da die Beugungsbedingung – also wann ein einfallender Licht- strahl zum Betrachter gebeugt wird – auch von der Orientierung der Mikro- fläche abhängt, auf welcher ein Subwellenlängengitter platziert ist. Des Wei- teren sorgen die Mikrostrukturen für die Dynamik, während die Subwellen- längengitter die entsprechenden Farben zur Verfügung stellen. In einer Versuchsreihe wurden beispielsweise zwei Motive eines binären Mikrospiegelkippbilds mit in einer Richtung verrauschten Mikrospiegeln zu- sätzlich mit Nanostrukturen ausgestattet, um ihnen eine Farbe zu verleihen. Die auf den Mikrospiegeln befindlichen Nanostrukturen bestanden aus Sub- wellenlängenkreuzgittern mit Sinusprofil, die in regelmäßige, 20 μm große Subpixel als Teilbereiche unterteilt waren, wobei sich die azimutale Ausrich- tung der Subwellenlängenkreuzgitter von Subpixel zu Subpixel zufällig ver- änderte. Während in dem Kippbild mit den am wenigsten verrauschten Mik- rospiegeln die verbleibende (azimutal gleichmäßig verteilte) Restbeugung noch schwach zu sehen war, nahm diese mit zunehmender Variation der Spiegelausrichtung ab und war bei der stärksten Verrauschung schließlich nicht mehr erkennbar. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfah- rens wird der Azimutwinkel in den Teilbereichen variiert, d.h. eine Ausrich- tung der regelmäßigen periodischen Subwellenlängengitterstruktur in der vom Substrat definierten Ebene wird von Teilbereich zu Teilbereich verän- dert. In den einzelnen Teilbereichen befinden sich besonders bevorzugt zweidi- mensional periodisch angeordnete Subwellenlängengitterstrukturen, welche bevorzugt in einer rechteckigen, quadratischen, hexagonalen oder parallelo- grammförmigen Rasteranordnung auf das Substrat aufgebracht sind. Die zweidimensionalen periodischen Subwellenlängengitterstrukturen weisen regelmäßig angeordnete Erhebungen und Vertiefungen auf, wobei die Erhe- bungen in der Draufsicht auf das Sicherheitselement insbesondere nicht rota- tionssymmetrisch, z. B. rechteckig, besonders bevorzugt quadratisch sind. Die Erhebungen sind in ihren in der Draufsicht erkennbaren Oberseiten na- türlich nicht auf quadratische oder rechteckige Formen beschränkt. Es kom- men auch andere, nicht rotationssymmetrische Formen in Frage, wie etwa El- lipsen, Parallelogramme. Zur einfachen Herstellung ist es bevorzugt, dass sich zwar der Azimutwinkel von Teilbereich zu Teilbereich ändert, allerdings eine Ausrichtung der Erhe- bungen in der Draufsicht unabhängig vom Azimutwinkel in allen Teilberei- chen immer gleich ist. Dies wird nachfolgend anhand eines Beispiels genauer erläutert: In einem Beispiel sind die Erhebungen rechteckig in Draufsicht. Die Ränder aller Erhebungen liegen parallel zueinander, d. h. die in Draufsicht erkenn- baren Rechtecke haben alle dieselbe Ausrichtung. Zur Variation des Azimut- winkels wird die Rasteranordnung von Teilbereich zu Teilbereich um einen bestimmten Winkel gedreht, wobei die Parallelität der Ränder der Erhebun- gen über alle Teilbereiche hinweg erhalten bleibt. Jede Erhebung mit einem festgelegten Registerpunkt, der bei allen Erhebungen derselbe ist, ist an ei- nem Schnittpunkt von Gitterlinien eines Gitters fixiert, so dass der Register- punkt genau auf diesem Schnittpunkt zu liegen kommt. Der Registerpunkt kann beispielsweise das Zentrum einer in Draufsicht rechteckigen Erhebung sein, es kann aber auch jeder andere Punkt als Registerpunkt verwendet wer- den. Die Teilbereiche unterscheiden sich durch die Ausrichtung der Raster- anordnung, nicht aber durch die Ausrichtung der Erhebungen, die jeweils mit ihrem Registerpunkt auf dem jeweiligen Schnittpunkt liegen. Das beschriebene bevorzugte Herstellungsverfahren ist ebenso für eindimen- sionale periodische Subwellenlängengitterstrukturen geeignet. Dann werden die horizontalen oder vertikalen Abstände der Erhebungen gleich Null ge- wählt, so dass eine quasi-eindimensionale periodische Subwellenlängengit- terstruktur mit Gitterstegen und Gitterspalten vorgesehen ist. Mit dem bevorzugten Herstellungsverfahren lässt sich aufgrund der in allen Teilbereichen identischen Ausrichtung der nicht rotationssymmetrischen Er- hebungen die Subwellenlängengitterstruktur schneller belichten und damit auch einfacher herstellen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswe- sentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbei- spiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschrän- kend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungs- beispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahin- gehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Imple- mentierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Kom- ponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinan- der kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entspre- chende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen be- zeichnet und nicht mehrmals erläutert. In den Figuren zeigen: Fig. 1 eine Schemadarstellung einer Banknote mit einem Sicherheit- selement, Fig. 2 eine perspektivische Schemadarstellung des Sicherheitsele- mentes zur Verdeutlichung eines Kippeffektes, Fig. 3 eine Draufsicht auf das Sicherheitselement der Fig. 1, Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch eine Teilfläche des Sicherheit- selementes der Fig. 3, Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer Banknote mit zwei Si- cherheitselementen, ähnlich dem der Fig. 4, Fig. 6 eine weitere Draufsicht auf ein Sicherheitselement, Fig. 7 bis 9 Draufsichten auf einen Teilbereich des Sicherheitselements, Fig. 10 eine Detailansicht einer Erhebung in der Draufsicht, und Fig. 11 eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines Sicherheitsele- ments. Fig. 1 zeigt schematisch eine Banknote 2 oder ein anderes Wertdokument, das zum Kopierschutz mit einem Sicherheitselement 4 versehen ist. Das Si- cherheitselement 4 bietet einem Betrachter ein Motiv dar und weist dazu mehrere Pixel bzw. Flächenbereiche 6 auf. Das Sicherheitselement 4 kann bei der Herstellung eines Banknotenpapiers direkt darauf ausgebildet werden. Alternativ ist es möglich, dieses auf einem separaten Substrat bereitzustellen, das auf die Banknote 2 appliziert wird, beispielsweise indem das Sicherheits- element 4 zuvor als sogenanntes Transferelement ausgebildet wurde. Derar- tiges ist dem Fachmann bekannt. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Sicherheitselement 4, wobei zur Erläute- rung nur eines der Pixel 6 eingezeichnet ist. Das Sicherheitselement 4 und damit das Pixel 6 wird z.B. weitgehend senkrecht aus einer Aufsicht-Rich- tung 8 betrachtet. Alle Pixel 6 des Sicherheitselementes 4 weisen ein noch zu erläuterndes Subwellenlängengitter auf, wobei die zuvor erläuterten Be- griffsdefinitionen natürlich auch für die Schilderungen der Ausführungsbei- spiele der Fig. 1-11 gelten. Kippt man das Sicherheitselement 4 um eine Achse 10, die in einer Ebene liegt, welche durch das flächige Sicherheitsele- ment 4 und/oder die flächige Banknote 2 definiert ist, ändert sich die Auf- sicht-Richtung 8 entsprechend. Dennoch bleibt die vom Pixel 6 dargebotene Farbe über einen weiten Blickwinkelbereich, dessen Grenzen schematisch mit 12 und 14 bezeichnet sind, im Wesentlichen unverändert. Subwellenlän- gengitter sind damit auch optisch variabel, wenngleich ihre optische Variabi- lität weniger stark ausgeprägt ist als dies bei den herkömmlichen Beugungs- gittern der Fall ist. Insbesondere sind über einen weiten Kippwinkelbereich keine Beugungseffekte wahrnehmbar, und es treten zudem keine vom Azi- mut abhängigen Beugungserscheinungen auf. Diese Eigenschaft jedes Pixels 6 ist dadurch erreicht, dass es, wie Fig. 3 sche- matisch zeigt, welche eines der Pixel 6 in Draufsicht darstellt, aus mehreren Teilbereichen 16, hier in Form von Subpixeln, ausgebildet ist, die jeweils durch eine Subwellenlängengitterstruktur gebildet sind. Die einzelnen Teil- bereiche 16 unterscheiden sich hinsichtlich eines die Lichtbeugung beeinflus- senden Parameters. In der Draufsicht der Fig. 3 ist dies die azimutale Aus- richtung bzw. eine Längsrichtung 18, in der sich die hier exemplarisch eindi- mensional periodische Subwellenlängengitterstruktur erstreckt. In einer hier nicht dargestellten Ausführungsform können die Gitterlinien ei- ner eindimensional periodischen Subwellenlängengitterstruktur von einem Teilbereich kontinuierlich in Form gekrümmter Linien in die Gitterlinien ei- nes anderen Teilbereichs bzw. anderer Teilbereiche mit gleicher Periode, aber gedrehtem Azimut übergehen. Hierdurch lassen sich Diskontinuitäten an den Grenzen der mit unterschiedlichen Subwellenlängengittern belegten Teilbereiche vermeiden oder zumindest minimieren. Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung durch den Teilbereich 17 (Fig. 3) entlang einer horizontal verlaufenden Achse. Die Schnittdarstellung der Fig.4 zeigt, dass das Sicherheitselement 4 auf einem Substrat 20 gebildet ist, auf dem eine Prägelackschicht 22 angeordnet ist, in welche ein Relief einer Subwellenlän- gengitterstruktur 24 eingeprägt ist. Diese ist mindestens in der Schnittebene periodisch und erstreckt sich z.B. in Längsrichtung senkrecht zur Zeichen- ebene. Sie besteht aus einer Vielzahl von Erhebungen 28 und Vertiefungen 30, die im dargestellten Beispiel eindimensional periodisch aufeinanderfol- gen. Eine zweidimensionale, periodische Gitterstruktur ist natürlich gleicher- maßen möglich. Dann liegen in der Regel zwei Richtungen vor, die jeweils als Längsrichtung 18 dienen können. Die Reliefstruktur ist mit einer Metalli- sierungsschicht 26 versehen. Die Teilbereiche 16 des Pixels 6 können als Subpixel verstanden werden. Da- bei erzeugen alle Teilbereiche 16 eines Pixels 6 dieselbe Farbe, sind hinsicht- lich ihres Subwellenlängengitters 24 also so ausgelegt, dass sie dieselbe oder zumindest im Wesentlichen dieselbe Farbe darbieten. Sie unterscheiden sich jedoch hinsichtlich der Längsrichtung 18, entlang der sich die Subwellenlän- gengitterstruktur 24 erstreckt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist für das Pixel 6 eine Unterteilung in 36 Teilbereiche 16 vorgesehen, deren Längsrichtung 18 sich voneinander jeweils um 10 Grad unterscheidet. Die Längsrichtungen 18 der Subwellenlängengitterstrukturen 24 sind damit im Ausführungsbeispiel gleichmäßig zwischen 0° und 360° verteilt. Die hin- sichtlich der Variation der Längsrichtung 18 aufeinanderfolgenden Teilberei- che 16 müssen nicht regelmäßig aufgereiht sein, wie dies in Fig. 3 spalten- weise von links oben nach rechts unten der Fall ist. Die einzelnen Längsrich- tungen 18 können auch völlig zufällig oder pseudozufällig auf die einzelnen Teilbereiche 16 verteilt werden. Weiter ist die Subwellenlängengitterstruktur 24 weder auf eine eindimensio- nal periodische Struktur, noch die Variation auf eine Variation der Längs- richtung 18 beschränkt. Es können gleichermaßen auch andere Subwellen- längengitterstrukturen verwendet werden und andere Parameter dieser Sub- wellenlängengitterstruktur variiert werden, wie im allgemeinen Teil der Be- schreibung erläutert. Insbesondere ist es möglich, die Subwellenlängengit- terstruktur 24 durch eine zweidimensional periodische Anordnung von Er- hebungen und/oder Vertiefungen zu realisieren und/oder als Parameter keine Längsrichtung 18, sondern eine Periode zwischen den einzelnen Teil- bereichen 16 zu variieren. Fig. 5 zeigt, dass die Aufteilung in Teilbereiche 16 nicht auf die Unterteilung von Pixeln 6, also von mit dem bloßen Auge nicht auflösbaren Flächenberei- chen gerichtet ist, sondern gleichermaßen auch für größere Bereiche 32, 34, 35 verwendet werden kann, die in mit dem unbewaffneten Auge nicht auf- lösbare Teilbereiche 16 unterteilt sind. Die Fig. 5 zeigt dabei exemplarisch, dass die Teilbereiche 16 nicht unbedingt regelmäßig angeordnet sein müssen oder dieselbe Grundstruktur haben müssen. Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Sicherheitselementes 4, das in dieser Variante als Mikrospiegelanordnung 36 ausgebildet ist, welche aus in- dividuell orientierten Mikrospiegeln 38 aufgebaut ist. Jeder der Mikrospiegel 38 umfasst eine Vielzahl von Teilbereichen 16, die sich voneinander, wie an- hand des Pixels 6 der Fig. 3 erläutert, beispielsweise in der Längsrichtung 18 der Subwellenlängengitterstruktur 24 unterscheiden können. Natürlich gel- ten die Optionen, wie sich die einzelnen Teilbereiche 16 voneinander unter- scheiden können, welche anhand der Fig. 3 und 4 erläutert wurden und auch im allgemeinen Teil der Beschreibung genannt sind, gleichermaßen auch für die Teilbereiche 16 auf einem Mikrospiegel 38. Die Ausgestaltung der Mikro- spiegel 38 durch eine Vielzahl von Teilbereichen 16, welche sich in mindes- tens einem Parameter unterscheiden, hat den Vorteil, dass die einzelnen Mik- rospiegel 38 der Mikrospiegelanordnung 36 unabhängig von ihrer Orientie- rung die gewünschte Farbe zeigen und nicht der Effekt auftritt, dass bei einer bestimmten Orientierung des Mikrospiegels 38, die letztlich einem Kippwin- kel gemäß Fig. 2 entspricht, die gewünschte Farbe gar nicht sichtbar ist und/oder von einer höheren Beugungsordnung, beispielsweise der ersten Beugungsordnung, beeinträchtigt oder gestört wird. Fig. 11 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer weiteren Ausfüh- rungsform eines Sicherheitselements, das ebenso wie das in Fig. 6 gezeigte Sicherheitselement als Mikrospiegelanordnung 36 ausgebildet ist, welche aus individuell orientierten Mikrospiegeln 38 aufgebaut ist. Im Unterschied zu der in Fig. 6 gezeigten Ausgestaltung liegen die Mikrospiegel in Mikrospie- gel-Pixeln vor, in denen sich jeweils mehrere Mikrospiegel mit einer (in der Figur durch eine entsprechende Schraffur angedeuteten) einheitlichen azi- mutalen Ausrichtung (und Neigung) befinden. Mehrere Mikrospiegel-Pixel weisen dabei die gleiche, durch eine Subwellenlängengitterstruktur vorgege- bene Farbe auf. Die Aufteilung in mit dem unbewaffneten Auge nicht auflösbare Teilberei- che 16 erfolgt hier für größere Bereiche 32, die mit dem unbewaffneten Auge wahrnehmbar sein können und von denen einer mit einer lediglich zu Dar- stellungszwecken in der Figur enthaltenen gestrichelten Umrisslinie (und mit der Längsrichtung 18 der Subwellenlängengitterstrukturen) ausschnittsweise dargestellt ist. Die Teilbereiche 16 der Bereiche 32 sind hinsichtlich ihres Sub- wellenlängengitters so ausgelegt, dass sie dieselbe Farbe darbieten. Sie unter- scheiden sich jedoch voneinander, wie anhand des Pixels 6 der Fig. 3 erläu- tert, hinsichtlich eines die Lichtbeugung beeinflussenden Parameters. In der Draufsicht der Fig. 11 ist dies die azimutale Ausrichtung bzw. eine Längs- richtung 18, in der sich die hier exemplarisch eindimensional periodische Subwellenlängengitterstruktur erstreckt. Im Ausführungsbeispiel stimmen die Mikrospiegel-Pixel mit den Teilbereichen 16 der Bereiche 32 jeweils de- ckungsgleich überein. Die Mikrospiegel-Pixel des Bereichs 32 weisen alle die gleiche Ausrichtung und Neigung auf, d. h. die Ausrichtung der Mikrospiegel innerhalb der Mik- rospiegel-Pixel stimmt für alle Mikrospiegel-Pixel des Flächenbereichs über- ein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Gemäß einer hier nicht dar- gestellten Ausgestaltung kann die Ausrichtung und/oder die Neigung der Mikrospiegel-Pixel in dem Flächenbereich auch variieren. Die Fig. 7 bis 9 zeigen Draufsichten auf Teilbereiche 16a bis 16c des Sicher- heitselements 4, die Fig. 10 im Detail eine Erhebung 28. Die Fig. 7 bis 10 die- nen der Veranschaulichung eines bevorzugten Herstellungsverfahrens des Sicherheitselements 4, welches im Folgenden erläutert wird. In Fig. 7 ist ein erster Teilbereich 16a eines Pixels 6 in der Draufsicht darge- stellt. Der Teilbereich hat eine zweidimensionale Subwellenlängenstruktur in Form von Vertiefungen 30 und Erhebungen 28, wobei letztere in einer quad- ratischen Rasteranordnung angeordnet sind. Diese Rasteranordnung bildet ein erstes Gitter 40. Die Erhebungen 28 liegen im ersten Gitter 40 z. B. derart vor, dass ein Mittelpunkt M jeder Erhebung 28 auf einem Schnittpunkt von horizontalen und vertikalen Gitterlinien des ersten Gitters 40 zum Liegen kommt. Der Mittelpunkt M dient zur Veranschaulichung einer Registrierung der Erhebungen 28 im ersten Gitter 40. Der Mittelpunkt M ist der Einfachheit halber nur für eine Erhebung 28 eingezeichnet. Das erste Gitter 40 dient gleichermaßen nur zur Veranschaulichung der Anordnung der Erhebungen 28 im Teilbereich 16a; nur hierdurch ist es in der Draufsicht auf das Sicher- heitselement 4 erkennbar. Die Rasteranordnung gemäß dem ersten Gitter 40 ist exemplarisch quadra- tisch, d.h. die horizontalen und vertikalen Gitterlinien liegen in einem 90°- Winkel zueinander. Es sind aber auch Rasteranordnungen in einem z. B. he- xagonalen Gitter möglich (nicht dargestellt). Fig. 8 zeigt einen zweiten Teilbereich 16b des Pixels 6 in der Draufsicht, in welchem der Azimutwinkel im Vergleich zu Fig. 7 anhand eines vorbe- stimmten Werts verändert ist. Dies ist dadurch erreicht, dass die Erhebungen in einem zweiten Gitter 42 angeordnet sind, das um einen ersten Winkel 44 gegenüber dem ersten Gitter 40 verdreht ist, aber ansonsten dieselbe Struk- tur hat. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 8 beträgt der Winkel 4410°. Diese Verdrehung des zweiten Gitters 42 zum ersten Gitter 40 um dem Winkel 44 ist am rechten unteren Rand der Fig. 8 zur Veranschaulichung als Detail dar- gestellt. Unabhängig von der Verdrehung des zweiten Gitters 42 gegenüber dem ersten Gitter 40 um den Winkel 44, bleibt die Ausrichtung der Erhebun- gen 28 in den Fig. 7 und 8 gleich, d.h. in Fig. 8 sind die Ränder der Oberseite der Erhebungen 28 parallel zu denen des vorherigen Teilbereichs 16a; sie drehen sich nicht mit dem zweiten Gitter 42 mit. Fig. 9 zeigt einen dritten Teilbereich 16c des Pixels 6 in der Draufsicht. Es sind, wie in den Fig. 7 und 8, Erhebungen 28 mit ihren Mittelpunkten M auf den Schnittpunkten der Gitterlinien eines dritten Gitters 46 registriert. Dieses entspricht in der Grundstruktur den Gittern 40 und 42, ist aber gegenüber dem Gitter 40 um einen zweiten Winkel 48 von 30° gedreht. Unabhängig von der Verdrehung des dritten Gitters 46 bleibt auch in Fig. 9 die Ausrichtung der Erhebungen 28 gleich, d.h. auch in Fig. 9 sind die Ränder der Oberseite der Erhebungen 28 parallel zu denen der Teilbereiche 16a und 16b. Die Ver- drehung des dritten Gitters 46 zum ersten Gitter 40 um den zweiten Winkel 48 ist am rechten unteren Rand von Fig. 9 als Detail dargestellt. Fig. 10 zeigt eine einzelne Erhebung 28 in der Draufsicht. Die Erhebung 28 weist den Mittelpunkt M auf. Zusätzlich sind das erste Gitter 40, das zweite Gitter 42 und das dritte Gitter 46 dargestellt, welche mit dem Mittelpunkt M der Erhebung 28 derart registriert sind, dass sich der Mittelpunkt M auf dem Schnittpunkt der Gitterlinien der Gitter 40, 42, 46 befindet. Zudem sind der erste Winkel 44 und der zweite Winkel 48 dargestellt, um die das zweite Git- ter 42 um das erste Gitter 40 bzw. das dritte Gitter 46 um das erste Gitter 40 gedreht sind. Die Fig. 7 bis 9 zeigen zweidimensionale periodische Gitterstrukturen mit Er- hebungen 28 und Vertiefungen 30, beispielhalber angeordnet in einer recht- winkligen Rasteranordnung in Form eines quadratischen Gitters 40, 42, 46. Es ist möglich, die horizontalen oder vertikalen Abstände zwischen den Er- hebungen 28 gleich Null zu setzen und damit ein eindimensionales periodi- sches Gitter mit Gitterstegen und -spalten zu erzeugen (diese Ausführungs- form ist nicht dargestellt). In den Fig.7 bis 9 ist jeweils ein Teilbereich 16a, 16b, 16c mit anderem Azi- mutwinkel dargestellt. Die Kanten der Erhebungen bzw. die Ränder der Oberseiten der Erhebungen bleiben aber in jeder der Fig. 7 bis 9 (d. h. in allen Teilbereichen) gleich ausgerichtet, nämlich in den dargestellten Ausfüh- rungsformen beispielhalber parallel zu den Gitterlinien des ersten Gitters 40. Fig. 10 stellt zusammenfassend dar, dass unabhängig vom Gitter 40, 42, 46 die Ausrichtung der Erhebung 28 im bevorzugten Herstellungsverfahren stets gleich bleibt. Zur Einstellung des Azimutwinkels ist die Ausrichtung der Erhebungen bei- behalten, aber das zweite Gitter 42 gegenüber dem ersten Gitter 40 bzw. das dritte Gitter 46 gegenüber dem ersten Gitter 40 um den Azimutwinkel ge- dreht. Bei diesem Herstellungsverfahren wird also zur Erzeugung von unterschied- lichen Azimutwinkeln in unterschiedlichen Teilbereichen 16 die Ausrichtung der regelmäßigen periodischen Subwellenlängengitter als Ganzes verändert, die Ausrichtung der Erhebungen 28 bleibt aber gleich.
B e z u g s z e i c h e n l i s t e Banknote 4 Sicherheitselement Pixel 8 Aufsicht-Richtung 10 Achse 12, 14 Grenze 16, 17 Teilbereich 18 Längsrichtung 20 Substrat 22 Prägelackschicht 24 Subwellenlängengitterstruktur 26 Metallisierung 28 Erhebung 30 Vertiefung 32, 34, 35 Bereich 36 Mikrospiegelanordnung 38 Mikrospiegel 40 erstes Gitter 42 zweites Gitter 44 erster Winkel 46 drittes Gitter 48 zweiter Winkel

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Sicherheitselement für Wertgegenstände oder Wertdokumente (2), das auf einem Substrat (20) eine Subwellenlängengitterstruktur (24) aufweist, die in senkrechter Draufsicht (8) eine auf Basis von Plasmonenresonanz erzeugte Farbe zeigt, wobei eine Vielzahl von mit dem unbewaffneten Auge nicht auf- lösbaren Teilbereichen (16, 17) gebildet ist, in denen jeweils die Subwellen- längengitterstruktur (24) einheitlich ausgebildet ist, wobei sich die Subwel- lenlängengitterstrukturen (24) zwischen den Teilbereichen (16, 17) in mindes- tens einem die Lichtbeugung beeinflussenden Strukturparameter unterschei- den und die Vielzahl der mit dem unbewaffneten Auge nicht auflösbaren Teilbereiche einen Flächenbereich (6, 32) des Sicherheitselements (4) über- deckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbereiche (16, 17) im Flächenbe- reich (6, 32) sich in dem mindestens einen Strukturparameter so unterschei- den, dass ein Beobachter im von den Teilbereichen (16, 17) belegten Flächen- bereich (6) beim Kippen des Sicherheitselements (4) um mindestens eine, in einer Substratebene liegende Kippachse (10) keinen drehwinkelabhängigen Beugungseffekt wahrnimmt. 2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Subwellenlängengitterstrukturen (24) ein metallisch beschichtetes Relief- profil (28, 30) aufweisen, wobei die metallische Beschichtung (26) insbeson- dere aus Aluminium, Gold, Silber, Kupfer, Chrom, Nickel und/oder Eisen oder einer Legierung dieser Metalle besteht. 3. Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strukturparameter, in dem sich die Subwellenlängengitterstruktu- ren (24) der Teilbereiche (16, 17) unterscheiden, mindestens einen der folgen- den Parameter der Subwellenlängengitterstruktur (24) umfasst: azimutale - 2 - Ausrichtung, Periode, Umriss von auf einer Grundfläche regelmäßig ange- ordneten Erhebungen und/oder Vertiefungen der Subwellenlängengit- terstruktur. 4. Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Subwellenlängengitterstrukturen (24) der Teilbereiche (16, 17) sich in der azimutalen Ausrichtung unterscheiden, wobei benach- barte, unterschiedliche Teilbereiche des Flächenbereichs (6, 32) eine Variation der azimutalen Ausrichtung zwischen 0° und 360° aufweisen. 5. Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Subwellenlängengitterstruktur (24) eine zweidimensi- onale periodische Subwellenlängengitterstruktur ist, wobei die Subwellen- längengitterstruktur (24) insbesondere eine rechteckige, quadratische, hexa- gonale oder parallelogrammförmige Rasteranordnung (40, 42, 44) aufweist. 6. Sicherheitselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Subwellenlängengitterstruktur regelmäßig angeordnete Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweist, wobei die Subwellenlängengitterstruktu- ren (24) der Teilbereiche (16, 17) sich durch die Ausrichtung der Rasteranord- nung (40, 42, 44) unterscheiden. 7. Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass im Flächenbereich (6, 32) der Strukturparameter im We- sentlichen isotrop variiert ist. 8. Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass es mehrere Flächenbereiche (6) aufweist. - 3 - 9. Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der oder die Flächenbereiche (6) auf einer Mikrospiegel- anordnung (36) ausgebildet sind. 10. Sicherheitselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenbereiche jeweils als Mikrospiegel (38) einer Mikrospiegelanord- nung (36), als Mikrospiegel-Pixel, das mehrere Mikrospiegel (38) einer Mikro- spiegelanordnung (36) mit einer einheitlichen Ausrichtung aufweist, oder als eine Vielzahl von Mikrospiegel-Pixeln, die jeweils mehrere Mikrospiegel (38) einer Mikrospiegelanordnung (36) mit einer einheitlichen Ausrichtung auf- weisen, ausgebildet sind, wobei die Subwellenlängengitterstruktur (24) der Teilbereiche (16, 17) jedes Mikrospiegels (38) oder jedes Mikrospiegel-Pixels oder jeder Vielzahl von Mikrospiegel-Pixeln diesem bzw. dieser eine be- stimmte Farbe verleiht, so dass die Mikrospiegelanordnung (36) ein buntes oder farbiges Motiv erzeugt. 11. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge- kennzeichnet, dass der/die Flächenbereich(e) (6, 32) mit dem unbewaffneten Auge auflösbar ist/sind. 12. Sicherheitselement nach einem der obigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Vielzahl der sich in dem mindestens einen Struktur- parameter unterscheidenden Teilbereiche (16, 17) mit einem oder mehreren weiteren Teilbereichen kombiniert ist, deren Strukturparameter sich nicht unterscheiden. 13. Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements für Wertgegen- stände oder Wertdokumente (2), wobei auf einem Substrat (20) eine Subwel- - 4 - lenlängengitterstruktur (24) ausgebildet wird, die eine auf Basis von Plasmo- nenresonanz erzeugte Farbe zeigt, wobei eine Vielzahl von mit dem unbe- waffneten Auge nicht auflösbaren Teilbereichen (16, 17) gebildet wird, in de- nen jeweils die Subwellenlängengitterstruktur (24) einheitlich ausgebildet wird, wobei sich die Subwellenlängengitterstrukturen (24) zwischen den Teilbereichen (16, 17) in mindestens einem die Lichtbeugung beeinflussen- den Strukturparameter unterscheiden und die Vielzahl der mit dem unbe- waffneten Auge nicht auflösbaren Teilbereiche (16, 17) einen Flächenbereich (6, 32) des Sicherheitselements (4) überdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass im Flächenbereich (6, 32) die Teilbereiche (16, 17) sich in dem mindestens ei- nem Strukturparameter so unterscheiden, dass ein Beobachter im von den Teilbereichen (16, 17) belegten Flächenbereich (6, 32) beim Kippen des Sicher- heitselemente (4) um mindestens eine, in einer Substratebene liegende Kippachse (10) keinen drehwinkelabhängigen Beugungseffekt wahrnimmt. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sub- wellenlängengitterstrukturen (24) mit einem metallisch beschichteten Relief- profil (28, 30) bereitgestellt werden. 15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Strukturparameter, in dem sich die Subwellenlängengitterstrukturen (24) der Teilbereiche (16, 17) unterscheiden, mindestens einen der folgenden Pa- rameter der Subwellenlängengitterstruktur (24) umfasst: azimutale Ausrich- tung, Periode, Umriss von auf einer Grundfläche regelmäßig angeordneten Erhebungen und/oder Vertiefungen der Subwellenlängengitterstruktur. 16. Verfahren nach einem der obigen Verfahrensansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Subwellenlängengitterstrukturen (24) der Teilbereiche - 5 - (16, 17) sich in der azimutalen Ausrichtung unterscheiden, wobei benach- barte, unterschiedliche Teilbereiche (16, 17) des Flächenbereichs (6, 32) eine Variation der azimutalen Ausrichtung zwischen 0° und 360° aufweisen. 17. Verfahren nach einem der obigen Verfahrensansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass im Flächenbereich (6, 32) der Strukturparameter im We- sentlichen isotrop variiert wird. 18. Verfahren nach einem der obigen Verfahrensansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass mehrere Flächenbereiche (6, 32) vorgesehen werden, die insbesondere jeweils als Mikrospiegel (38) einer Mikrospiegelanordnung (36), als Mikrospiegel-Pixel, das mehrere Mikrospiegel (38) einer Mikrospie- gelanordnung (36) mit einer einheitlichen Ausrichtung aufweist, oder als eine Vielzahl von Mikrospiegel-Pixeln, die jeweils mehrere Mikrospiegel (38) einer Mikrospiegelanordnung (36) mit einer einheitlichen Ausrichtung auf- weisen, ausgebildet werden, wobei die Subwellenlängengitterstruktur (24) der Teilbereiche (16, 17) jedes Mikrospiegels (38) oder jedes Mikrospiegel-Pi- xels oder jeder Vielzahl von Mikrospiegel-Pixeln diesem bzw. dieser eine be- stimmte Farbe verleiht, so dass die Mikrospiegelanordnung (36) ein buntes oder farbiges Motiv erzeugt. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeich- net, dass der/die Flächenbereich(e) (6, 32, 34) mit dem unbewaffneten Auge auflösbar ist/sind. 20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeich- net, dass die Subwellenlängengitterstruktur (24) als zweidimensionale perio- dische Subwellenlängengitterstruktur ausgebildet wird, wobei die Subwel- - 6 - lenlängengitterstruktur (24) insbesondere in einer rechteckigen, quadrati- schen, hexagonalen oder parallelogrammförmigen Rasteranordnung (40, 42, 44) auf das Substrat aufgebracht wird. 21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Sub- wellenlängengitterstruktur regelmäßig angeordnete Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweist, wobei die Subwellenlängengitterstrukturen (24) der Teilbereiche (16, 17) sich durch die Ausrichtung der Rasteranordnung (40, 42, 44) unterscheiden. 22. Artikel oder Wertgegenstand oder Wertdokument (2), mit einem Si- cherheitselement (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
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