DE10023004C2

DE10023004C2 - Vorrichtung zur Detektion von Sicherheitsmerkmalen auf der Basis von flüssigkristallinen Materialien mit chiraler Phase und deren Verwendung

Info

Publication number: DE10023004C2
Application number: DE10023004A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Gierling
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2002-02-28
Anticipated expiration: 2020-05-12
Also published as: DE10023004A1

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 sichtbar 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 kannnt, 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:

Tabelle 1

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.).

In DE 197 18 122 ist eine Vorrichtung zur Detektion von Eigen schaften einer Banknote oder eines Wertpapiers beschrieben, welche unter anderem einen Zirkularpolarisator und einen Spie gel zur Detektion eines Sicherheitsmerkmals verwendet.

WO 94/02329 beschreibt eine Vorrichtung zur Identifizierung von Dokumenten, die mit LC-Material gekennzeichnet sind.

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 Zirkularpolarisator 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:

Tabelle 2

Claims

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.