DE10023004A1 - Vorrichtung zur Detektion von Sicherheitsmerkmalen auf der Basis von flüssigkristallinen Materialien mit chiraler Phase und deren Verwendung - Google Patents
Vorrichtung zur Detektion von Sicherheitsmerkmalen auf der Basis von flüssigkristallinen Materialien mit chiraler Phase und deren VerwendungInfo
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Abstract
Vorrichtung für die Detektion eines Sicherheitsmerkmals, enthaltend ein flüssigkristallines Material mit chiraler Phase und einer vom Betrachtungswinkel abhängigen Farbigkeit (LC-Material) auf einem Untergrund, dessen Farbe nicht mit den Farben des flüssigkristallinen Materials übereinstimmt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus einem Zirkularpolarisator und einem Spiegel besteht, wobei der Zirkularpolarisator und der Spiegel in einem definierten, variierbaren Winkel derart zueinander angeordnet sind, daß das flüssigkristalline Material mit chiraler Phase und sein Spiegelbild gleichzeitig durch den Zirkularpolarisator betrachtet werden können und bei Betrachtung durch den Zirkularpolarisator entweder bei dem Sicherheitsmerkmal die unterschiedliche, winkelabhängige Farbigkeit des flüssigkristallinen Materials mit chiraler Phase sichtbar ist, während bei dem Spiegelbild des Sicherheitsmerkmales die Farbe des Untergrunds sichtbar ist, oder daß bei dem Spiegelbild des Sicherheitsmerkmales die unterschiedliche, winkelabhängige Farbigkeit des flüssigkristallinen Materials mit chiraler Phase sichbar ist und bei dem Sicherheitsmerkmal die Farbe des Untergrunds sichtbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion von Si
cherheitsmerkmalen auf der Basis von flüssigkristallinen Mate
rialien mit chiraler Phase und deren Verwendung.
Auf dem Gebiet der Sicherheitsmarkierungen von Wertgegenstän
den wie z. B. Banknoten, Pässen, Aktien haben sich seit Jahren
optisch variable Markierungen etabliert. Sie haben den Zweck,
die Fälschung von Wertgegenständen zu erschweren und sollen
gleichzeitig dem Betrachter als Überprüfungsmerkmal dienen.
Bekannte Merkmale auf diesem Gebiet sind Folienelemente (z. B.
Hologramme, Kinegramme, Pictogramme), die verschiedene Muster,
Mikroschriften, und Farbenspiele aufweisen. Durch ihre z. T.
filigrane und komplexe Struktur erschweren sie dem ungeschul
ten Auge die schnelle und präzise Identifizierung. Für das Au
ge eindeutiger zu erkennende Merkmale stellen optisch variable
Elemente dar, die je nach Betrachtungswinkel einen definierten
Farbwechsel vollziehen. Häufig verwendete Pigmente für optisch
variable Sicherheitsdruckfarbe sind insbesondere Optical Vari
able Pigments (OVP) der Firma Flex Products Inc. und Liquid
Chrystal Pigments (LCP) der Firma Wacker-Chemie GmbH. Neben
Pigmenten werden z. T. auch flüssigkristalline Materialien,
z. B. Polymermischungen, mit chiraler Phase verwendet.
Sowohl Folienelemente als auch optisch variable Pigmente er
zeugen Interferenz-Effekte, die einen Schutz gegen Farbkopien
darstellen. Die eindeutige Erkennbarkeit für das Auge fällt
unterschiedlich deutlich aus, läßt aber meistens Raum für Ver
wechslungen mit ähnlich aussehenden Materialien.
Um einen eindeutigen Echtheitsnachweis zu ermöglichen, werden
weitere Substanzen beigemischt, oder die Materialien in einer
definierten Weise vorbehandelt. Der Nachweis der Beschaffen
heit des Materials bzw. seiner chemischen bzw. physikalischen
Eigenschaften, (z. B. Partikelgeometrie, Fluoreszenzen, Magne
tismus, Farbeigenschaften, etc.) kann allerdings oft nur la
boranalytisch erbracht werden, oder es werden aufwendige und
teure technische Apparaturen gebraucht. Aus US Patent
5,596,402 (Flex Products Inc.) ist z. B. ein Handgerät be
kannt, das über ein Normlicht und zwei Spiegel verfügt, die
in unterschiedlichem Winkel das Sicherheitsmerkmal spiegeln.
Dabei sind unterschiedliche, definierte Farben zu beobachten.
Die Spiegel dienen zur Simulation unterschiedlicher Betrach
tungswinkel, die das Sicherheitsmerkmal in unterschiedlichen
Farben für das Auge sichtbar machen.
Im Falle von Sicherheitsmerkmalen auf Basis flüssigkristalli
ner Materialien mit chiraler Phase wird das reflektierte Licht
- im Unterschied zu allen anderen in diesem Bereich verwendeten
Materialien - zirkular polarisiert. Es gibt sowohl rechts- als
auch linkszirkular polarisierende Materialien. Sicherheitssys
teme, enthaltend solche Materialien und ihre Verwendung, sind
in den folgenden Anmeldungen des Consortiums für elektrochemi
sche Industrie GmbH beschrieben: DE 197 37 618 A1 (entspricht
der US Anmeldung mit der Serial Number 09/129577) und DE 197 37 612 A1
(entspricht der US Anmeldung mit der Serial Number
09/129941).
Üblicherweise werden zur Verifizierung eines zirkular polari
sierenden Sicherheitsmerkmals sowohl ein rechts- als auch ein
linkszirkularer Polarisator verwendet, um einen möglichst
starken Kontrast im Vergleich zu nicht zirkular polarisieren
den Merkmalen zu erzeugen. Dabei lassen sich folgende Fälle
unterscheiden:
Die in Tab. 1 beispielhaft genannten Farben sind käuflich er
hältlich bei der Firma Flex Products Inc. (SLM) bzw. bei Wa
cker Chemie GmbH (Helicone/LCP). Die in der Tabelle bei
spielhaft für einen schwarzen Untergrund genannten Kombinatio
nen sind analog auch auf einen andersfarbigen Untergrund zu
verwirklichen.
Es ist ferner bekannt, daß die Polarisation eines Merkmals
durch einen Spiegel umgekehrt wird. Als Spiegel ist ein ge
wöhnlicher Glasspiegel ebenso geeignet, wie eine sonstige
spiegelnde Oberfläche (z. B. Metalle, metallbeschichtete
Kunststoffe, holographische Elemente, Gläser mit dunklem Hin
tergrund etc.).
Während maschinenlesbare Merkmale eine eindeutige Identifizie
rung zulassen, gibt es einen Bedarf, Sicherheitsmarkierungen
mit einfachen Hilfsmitteln schnell und sicher zu detektieren.
Dies kann beispielsweise im Kassenbereich, am Bankschalter,
beim Zoll oder auch beim Endverbraucher der Fall sein, überall
dort wo die Echtheit eines Gegenstandes schnell, zuverlässig
und in manchen Fällen unauffällig festgestellt werden soll.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, diesen Bedarf zu
befriedigen und den einfachen, praktischen und eindeutigen
Nachweis eines Sicherheitsmerkmals, enthaltend ein flüssigkri
stallines Material mit chiraler Phase und einer vom Betrach
tungswinkel abhängigen Farbigkeit (LC-Material) auf einem Un
tergrund, dessen Farbe nicht mit den Farben des flüssigkri
stallinen Materials übereinstimmt, zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung, die dadurch
gekennzeichnet ist, daß sie aus einem Zirkularpolarisator und
einem Spiegel besteht, wobei der Zirkularpolarisator und der
Spiegel in einem definierten, variierbaren Winkel derart zu
einander angeordnet sind, daß das flüssigkristalline Material
mit chiraler Phase und sein Spiegelbild gleichzeitig durch den
Zirkularpolarisator betrachtet werden können und bei Betrach
tung durch den Zirkularpolarisator entweder bei dem Sicher
heitsmerkmal die unterschiedliche, winkelabhängige Farbigkeit
des flüssigkristallinen Materials mit chiraler Phase sichtbar
ist, während bei dem Spiegelbild des Sicherheitsmerkmales die
Farbe des Untergrunds sichtbar ist, oder daß bei dem Spiegel
bild des Sicherheitsmerkmales die unterschiedliche, winkelab
hängige Farbigkeit des flüssigkristallinen Materials mit chi
raler Phase sichtbar ist und bei dem Sicherheitsmerkmal die
Farbe des Untergrunds sichtbar ist.
Ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Fig.
1 schematisch am Beispiel der Merkmalskombination 2. aus Tab. 1
dargestellt. Von einer Lichtquelle (1) trifft ein Lichtstrahl
(2) auf ein mit einem Sicherheitsmerkmal (3) versehenes Sub
strat (4). Das Sicherheitsmerkmal (3) besteht aus einem LC-
Material auf einem schwarzen Untergrund. Das vom LC-Material
reflektierte Licht (5) ist rechtszirkular polarisiert und je
nach Betrachtungswinkel rot oder grün. Ein Teil dieses reflek
tierten Lichts (5) trifft direkt durch den Zirkularpolarisator
(6) auf das Auge des Betrachters (6). Ein anderer Teil des re
flektierten Lichts (5) trifft auf den Spiegel (8), und wird
dort unter Umkehrung der Polarisationsrichtung des Lichtes re
flektiert. Dieser linkszirkular polarisierte Lichtstrahl (9)
trifft durch den Zirkularpolarisator (6) auf das Auge des Bet
rachters (7).
Dabei erscheint dem Betrachter (7) folgendes Bild, wenn der
Zirkularpolarisator (6) rechtszirkular polarisiert:
Das Sicherheitsmerkmal (3) zeigt den für das LC-Material typi
schen rot/grün Farbflop, während gleichzeitig das Spiegelbild
des Sicherheitsmerkmals (10) schwarz erscheint. Das vom Si
cherheitsmerkmal (3) rechtszirkular reflektierte Licht (5)
wird im Spiegel (8) invertiert und durch den Zirkularpolarisa
tor (6) ausgelöscht. Im Spiegel (8) ist als Spiegelbild des
Sicherheitsmerkmals (10) daher nur der schwarze Untergrund un
ter dem LC-Material zu erkennen.
Wenn der Zirkularpolarisator (6) in der erfindungsgemäßen Vor
richtung linkszirkular polarisiert, sieht der Betrachter (7)
das Sicherheitselement (3) wie folgt:
Das Sicherheitsmerkmal (3) zeigt die schwarze Farbe des Unter
grundes während gleichzeitig das Spiegelbild des Sicherheits
merkmals (10) den für dieses LC-Material typischen rot/grün
Farbflop, zeigt. Das vom LC-Material rechtszirkular reflek
tierte Licht (5) wird im Spiegel (8) invertiert und passiert
als linkszirkular polarisiertes Licht (9) den linkszirkularen
Polarisator (6), während das rechtszirkular reflektierte Licht
(5) des Sicherheitselements (3) durch den Zirkularpolarisator
(6) ausgelöscht wird und daher nur der Untergrund unter dem
LC-Material zu erkennen ist.
Bei Verwendung anderer Kombinationen, wie z. B. der in Tab. 1
genannten Kombinationen, erhält man analoge Ergebnisse, die
jeweils eine klare, eindeutige Verifizierung des Sicherheits
merkmals anhand seiner Polarisation ermöglicht. Dabei ist es
auch möglich, auch die Farbe des Untergrundes zu variieren.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine schnelle,
einfache und eindeutige Bestimmung von Sicherheitsmerkmalen,
die die Fähigkeit haben, Licht rechts- und\oder linkszirkular
polarisiert zu reflektieren.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung setzt sich beispielsweise
zusammen aus einer Sehhilfe, enthaltend einen Zirkularpolari
sator und ein Spiegelelement, wobei der Winkel zwischen Seh
hilfe und Spiegelelement derart einstellbar ist, daß sich die
Farbe eines zu überprüfenden Sicherheitsmerkmals, je nach ver
wendetem cholesterischen Material, variieren läßt.
Als Sehhilfe eignen sich alle Objekte, in die ein Zirkularpo
larisator integriert werden kann, wie beispielsweise Brillen
oder Sichtgläser, Kontaktlinsen, Vergrößerungsgläser, Plastik
karten oder Banknoten.
Bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vor
zugsweise das Sicherheitsmerkmal fest fixiert und der Spiegel
bewegt, bis der optimale Farbton sichtbar ist (z. B. für ein
Sicherheitsmerkmal gemäß Nr. 3 in Tabelle 1 ein blaues Sicher
heitsmerkmal und ein rotes Spiegelbild), während der Zirkular
polarisator und der Betrachtungswinkel zum Merkmal nicht ver
ändert werden müssen.
Es ist jedoch ebenso möglich, an einem Spiegel mit einem Ab
standhalter einen Zirkularpolarisator anzubringen, um eine er
findungsgemäße Vorrichtung zu erhalten. Dies kann z. B. an dem
Spiegel, wie er zur Diebstahlkontrolle im Kassenbereich üblich
ist, geschehen. Besonders geeignet sind auch klappbare, kleine
Schminkspiegel oder Brillenetuis mit innen oder außen ange
brachtem Spiegelelement und einer Fläche, wo das Merkmal plaziert
werden kann (z. B. Merkmal in die untere Klappe des Etu
is und Spiegel innen im Deckel).
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, die verschie
denen Farb- oder Polarisationscharakteristika eines Sicher
heitsmerkmals, enthaltend flüssigkristalline Materialien mit
chiraler Phase, gleichzeitig in definierter Weise teilweise
oder ganz, sichtbar bzw. unsichtbar zu machen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet gegenüber bekannten
Detektionsystemen folgende Vorteile:
- - es wird nur ein Zirkularpolarisator benötigt
- - Spiegel sind bereits heute weitläufig verfügbar (z. B. Kas se im Supermarkt, Hologramme auf Banknoten etc.) mittels einer einfach und preisgünstig möglichen Ergänzung um einen Zirkularpolarisator ist es möglich, einfach, preisgünstig und schnell eine erfindungsgemäße Detektionsvorrichtung herzustellen.
- - Eine Vorrichtung, bestehend aus Brille, enthaltend einen Zirkularpoarisator und Spiegel (z. B. am oder im Etui ange bracht), ist kostengünstig, unauffällig und handlich.
- - Ein Sicherheitsmerkmal läßt sich in blau und rot aufspal ten, eine sehr gefragte Kombination, da sie den Maximalab stand im sichtbaren Spektrum beschreibt.
- - Das durch eine erfindungsgemäße Sehhilfe betrachtete Merk mal erscheint farbintensiver, da im Vergleich zu einem Paar unterschiedlicher Polarisatoren, die zur Kontrasterzeugung unmittelbar auf das Merkmal gelegt werden, mehr Licht auf das Sicherheitsmerkmal trifft
- - Der "On/Off", "Hell/Dunkel" oder "Farbe/andere Farbe" Kon trast zwischen Sicherheitsmerkmal und Spiegelbild bei Be trachtung durch einen Zirkularpolarisator ist deutlicher als z. B. Farbnuancen und daher auch für Farbenblinde viel eindeutiger zu erkennen
Anders als bei bekannten Vorrichtungen zur Identifizierung von
blickwinkelabhängigen Sicherheitssystemen wird bei der vorlie
genden Vorrichtung neben der Qualität der Farbe auch die zirkulare
Polarisation des reflektierten Lichtes als weitere Di
mension des Merkmals betrachtet. In der Kombination dieser
beiden Dimensionen und der Untergrundfarbe ergeben sich viel
fältige Permutationen.
Im Vergleich mit einem unterschiedlich polarisierenden Paar
von Zirkularpolarisatoren benötigt die erfindungsgemäße Vor
richtung zur Identifizierung eines Sicherheitsmerkmals nur ei
nen Zirkularpolarisator und ein Spiegelelement. Der Zirkular
polarisator kann dabei in eine Sehhilfe integriert werden für
eine unauffällige Betrachtung oder zwischen Auge und Merkmal
bzw. Spiegel gehalten werden.
Tabelle 2 belegt, daß durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung
die Kontrolle eines Sicherheitsmerkmals einfacher ist, als
mittels einer bekannten Vorrichtung:
Die Erfindung betrifft somit auch die Verwendung eines Zirku
larpolarisators und eines Spiegels zur vorzugsweise gleichzei
tigen Detektion sowohl von Farb- als auch von Polarisationsei
genschaften eines Sicherheitsmerkmals, enthaltend ein LC-
Material.
Die Erfindung betrifft ferner ein Sicherheitssystem, bestehend
aus einem Sicherheitselement, enthaltend ein flüssigkristalli
nes Material mit chiraler Phase und einer vom Betrachtungswin
kel abhängigen Farbigkeit auf einem Untergrund, dessen Farbe
nicht mit den Farben des flüssigkristallinen Materials über
einstimmt, sowie einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherheitsssytems
besteht aus einer Banknote, auf der ein Spiegel, beispielswei
se ein Hologramm, und ein Sicherheitsmerkmal, enthaltend LC-
Material so aufgebracht sind, das sich durch Falten der Note
das Hologramm und das Sicherheitsmerkmal in einen solchen Win
kel bringen lassen, daß bei Betrachtung der Banknote durch ei
nen Zirkularpolarisator LC-Material und Spiegelbild im Ho
logram gleichzeitig sichtbar sind.
Claims (7)
1. Vorrichtung für die Detektion eines Sicherheitsmerkmals,
enthaltend ein flüssigkristallines Material mit chiraler
Phase und einer vom Betrachtungswinkel abhängigen Farbig
keit (LC-Material) auf einem Untergrund, dessen Farbe nicht
mit den Farben des flüssigkristallinen Materials überein
stimmt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus einem
Zirkularpolarisator und einem Spiegel besteht, wobei der
Zirkularpolarisator und der Spiegel in einem definierten,
variierbaren Winkel derart zueinander angeordnet sind, daß
das flüssigkristalline Material mit chiraler Phase und sein
Spiegelbild gleichzeitig durch den Zirkularpolarisator be
trachtet werden können und bei Betrachtung durch den Zirku
larpolarisator entweder bei dem Sicherheitsmerkmal die un
terschiedliche, winkelabhängige Farbigkeit des flüssigkri
stallinen Materials mit chiraler Phase sichtbar ist, wäh
rend bei dem Spiegelbild des Sicherheitsmerkmales die Farbe
des Untergrunds sichtbar ist, oder daß bei dem Spiegelbild
des Sicherheitsmerkmales die unterschiedliche, winkelabhän
gige Farbigkeit des flüssigkristallinen Materials mit chi
raler Phase sichtbar ist und bei dem Sicherheitsmerkmal die
Farbe des Untergrunds sichtbar ist.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sie sich aus einer Sehhilfe, enthaltend einen Zirkularpola
risator und einem Spiegelelement, zusammensetzt, wobei der
Winkel zwischen Sehhilfe und Spiegelelement derart ein
stellbar ist, daß sich die Farbe eines zu überprüfenden Si
cherheitsmerkmals, je nach verwendetem flüssigkristallinen
Material mit chiraler Phase, variieren läßt.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
als Sehhilfe Brillen oder Sichtgläser, Kontaktlinsen, Ver
größerungsgläser, Plastikkarten oder Banknoten eingesetzt
werden.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
an dem Spiegel mit einem Abstandhalter der Zirkularpolari
sator angebracht ist.
5. Verwendung eines Zirkularpolarisators und eines Spiegels
zur Detektion sowohl von Farb- als auch von Polarisations
eigenschaften eines Sicherheitsmerkmals, enthaltend ein LC-
Material.
6. Sicherheitssystem, bestehend aus einem Sicherheitselement,
enthaltend ein flüssigkristallines Material mit chiraler
Phase und einer vom Betrachtungswinkel abhängigen Farbig
keit auf einem Untergrund, dessen Farbe nicht mit den Far
ben des flüssigkristallinen Materials übereinstimmt, sowie
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
7. Sicherheitssystem gemäß Anspruch 6, bestehend aus einer
Banknote, auf der ein Spiegel, beispielsweise ein Holo
gramm, und ein Sicherheitsmerkmal, enthaltend LC-Material,
so aufgebracht sein, das sich durch Falten der Note das Ho
logramm und das Sicherheitsmerkmal in einen solchen Winkel
bringen lassen, daß bei Betrachtung der Banknote durch ei
nen Zirkularpolarisator LC-Material und Spiegelbild im Ho
logram gleichzeitig sichtbar sind.
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