DE102007007029A1 - Security and / or value document with photonic crystal - Google Patents
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-
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- G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
- G07D7/003—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using security elements
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B42D25/36—Identification or security features, e.g. for preventing forgery comprising special materials
- B42D25/378—Special inks
- B42D25/387—Special inks absorbing or reflecting ultraviolet light
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Sicherheits- und/oder Wertdokument mit einem Sicherheitselement, wobei das Sicherheitselement einen auf einem Substrat mit in Bezug auf eine Oberfläche des Substrates definierter Orientierung angeordneten photonischen Kristall und einen Lumineszenzstoff enthält. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Emissionswellenlänge lambda des Lumineszenzstoffes und eine Gitterkonstante des photonischen Kristalls nach Maßgabe der Formel lambda = m * 2 * d aufeinander abgestimmt und vorgegeben sind, wobei d ein Abstand zwischen zwei Netzebenen des photonischen Kristalls und m eine positive ganze Zahl sind.The The invention relates to a security and / or value document with a Security element, wherein the security element is one on one Substrate with respect to a surface of the substrate defined orientation arranged photonic crystal and contains a luminescent substance. It is characterized that an emission wavelength λ of the luminescent substance and a lattice constant of the photonic crystal as specified of the formula lambda = m * 2 * d matched and predetermined where d is a distance between two photonic plane levels Crystals and m are a positive integer.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Sicherheits- und/oder Wertdokument mit einem Sicherheitselement, wobei das Sicherheitselement einen auf einem Substrat mit in Bezug auf eine Oberfläche des Substrates definierter Orientierung angeordneten photonischen Kristall und einen Lumineszenzstoff enthält. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie ein Verfahren zu dessen Verifikation.The The invention relates to a security and / or value document with a Security element, wherein the security element on a substrate with defined with respect to a surface of the substrate Orientation arranged photonic crystal and a luminescent substance contains. The invention further relates to a method for its production and a method for its verification.
Hintergrund der Erfindung und Stand der TechnikBackground of the invention and state of the art
Im Wert- und Sicherheitsdruck haben sich optisch variable Farben als gutes Sicherheitsmerkmal durchgesetzt, da diese ohne technische Hilfsmittel leicht zu überprüfen sind. Aus der Praxis sind solche optisch variablen Farben beispielsweise von Banknoten und Dokumenten bekannt. Diese sind zwar schwer nachzustellen, eine Überprüfung zum Beispiel an einer Kasse erfolgt oft nur flüchtig, so dass nur das Vorhandensein eines Farbwechsels beobachtet wird. Aufgrund der Vielzahl von Farben und Pigmenten, beispielsweise Flüssigkristalle oder Plättchen bzw. Flakes, welche solche Effekte aufweisen und käuflich erwerbbar sind, sind Eindrucksfälschungen bekannt, welche sich zwar deutlich von den originalen Farbwechselfarben unterscheiden, jedoch für einen ungeübten Laien nicht unbedingt erkennbar sind.in the Value and security printing have optically variable colors as good security feature enforced, since this without technical Aids are easy to check. From the Practice are such optically variable colors, for example, banknotes and documents known. These are difficult to readjust, a review For example, at a cash register often happens only fleetingly, so that only the presence of a color change is observed. by virtue of the variety of colors and pigments, for example liquid crystals or flakes having such effects and are purchasable, are impression falsifications which are clearly different from the original color change colors, but not necessarily for an untrained layman are recognizable.
Ein weiteres, weit verbreitetes Sicherheitssystem umfasst die Verwendung von Lumineszenzstoffen. In den meisten Dokumenten des Wert- und Sicherheitsdruckes finden sich Lumineszenzen, da diese mit einfachen Mitteln (Drucker, Kopierer) nicht nachstellbar sind und zur Überprüfung lediglich eine UV-Lichtquelle erfordern. Nachteilig ist, dass meist nur eine schnelle Überprüfung nach dem Farbeindruck erfolgt, so dass eine Lumineszenz teilweise beispielsweise mit einem Textmarker nachgestellt werden kann. Für eine genaue Untersuchung sind demgegenüber aufwändige Spektrometer erforderlich, mit welchen zwischen verschiedenen Lumineszenzwellenlängen unterschieden werden kann. Zwar gelingt dadurch eine maschinelle Überprüfung unschwer und zuverlässig, aber der apparative Aufwand ist erheblich und folglich aufwändig.One Another widespread security system involves use of luminescent substances. In most documents of value and security printing there are luminescences, since these are produced by simple means (printer, Copier) are not adjustable and for review only require a UV light source. The disadvantage is that usually only a quick check on the color impression takes place, so that a luminescence partially, for example with a Highlighter can be adjusted. For a close examination In contrast, complex spectrometers are required, with which between different luminescence wavelengths can be distinguished. Although this manages a machine check easy and reliable, but the equipment is considerably and consequently consuming.
Aus
der Literaturstelle
Für
die Herstellung von photonischen Kristalle geeignete Strukturen
sind beispielsweise in den Literaturstellen
Lumineszenzstrahlung weist typischerweise keine Richtcharakteristik auf, da die Emitterzentren innerhalb einer Beschichtung, Farbe oder dergleichen statistisch orientiert sind. Aus anderen technischen Bereichen, beispielsweise der Technologie der Laserdioden, ist es bekannt, gerichtete Lumineszenzstrahlung zu erzeugen, indem Schichtstrukturen verwendet werden, deren Schichten eine Dicke aufweisen, die zur Reflexion oder Vorwärtsverstärkung der Lumineszenzstrahlung in einer definierten Raumrichtung führen. Solche Strukturen sind für den Wert- und Sicherheitsdruck weniger geeignet auf Grund der aufwändigen Herstellung.luminescence typically has no directional characteristic, since the emitter centers within a coating, color or the like statistically oriented are. From other technical fields, such as technology The laser diodes, it is known, directed luminescence by using layer structures whose layers have a thickness suitable for reflection or forward amplification of the Luminescence radiation in a defined spatial direction lead. Such structures are for value and security printing less suitable due to the complex production.
Technisches Problem der ErfindungTechnical problem of the invention
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zu Grunde, ein Sicherheitselement zur Verfügung zu stellen, welches leicht mit minimalen Hilfsmitteln, aber erhöhter Zuverlässigkeit, auch bei flüchtiger Betrachtung, überprüfbar ist.Of the The invention is therefore based on the technical problem of a security element to provide which easily with minimal Tools, but increased reliability, too at a glance, verifiable is.
Grundzüge der ErfindungBroad features of the invention
Zur
Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung,
dass eine Emissionswellenlänge lambda des Lumineszenzstoffes
und eine Gitterkonstante des photonischen Kristalls nach Maßgabe
der Formel
Mit anderen Worten ausgedrückt, die Partikel, mit welchen der photonische Kristall gebildet wird, werden in Hinblick auf Durchmesser und Anordnung mit der Maßgabe auf die Emissionswellenlänge abgestimmt, dass die Intensität der Lumineszenzstrahlung unter verschiedenen Betrachtungswinkeln verschieden ist.In other words, the particles with which the photonic crystal is formed become in terms of diameter and Anord Tuned with the proviso to the emission wavelength that the intensity of the luminescence is different at different viewing angles.
Mit der Erfindung wird eine beachtliche Verbesserung der sicheren und einfachen Überprüfung von Lumineszenz- Sicherheitselementen erreicht. Denn eine überprüfende Person braucht lediglich das Sicherheits- und/oder Wertdokument einer die Lumineszenz anregenden Strahlung, beispielsweise UV, auszusetzen, und zu überprüfen, i) ob Lumineszenz beobachtet wird, und ii) bejahendfalls, ob deren Intensität beim Verkippen des Sicherheits- und/oder Wertdokumentes variiert. Nur wenn beide Kriterien erfüllt sind, wird das Sicherheits- und/oder Wertdokument als echt akzeptiert. Ein erfindungsgemäßes Lumineszenz-Sicherheitselement ist mit einfachen Mitteln nicht mehr nachbildbar.With The invention will be a considerable improvement of the safe and easy verification of luminescent security elements reached. Because a checking person needs only the security and / or value document of a luminescence stimulating radiation, such as UV, exposing and checking i) whether luminescence is observed, and ii) if so, whether their Intensity when tilting the security and / or value document varied. Only if both criteria are fulfilled will that be Security and / or value document accepted as genuine. An inventive Luminescent security element is no longer simple means replicable.
Die Erfindung nutzt die Erkenntnis, dass ein photonischer Kristall auch dafür genutzt werden kann, die an sich ungerichtete Lumineszenzstrahlung durch Brechung mit einer anisotropen Verteilung der Intensität im Raumwinkel auszustatten.The Invention exploits the knowledge that a photonic crystal as well can be used for, the intrinsically undirected luminescence through Refraction with an anisotropic distribution of intensity equip in solid angle.
Definitionendefinitions
Als Sicherheits- und/oder Wertdokumente seien lediglich beispielhaft genannt: Personalausweise, Reisepässe, ID-Karten, Zugangskontrollausweise, Visa, Steuerzeichen, Tickets, Führerscheine, Kraftfahrzeugpapiere, Banknoten, Schecks, Postwertzeichen, Kreditkarten, beliebige Chipkarten und Haftetiketten (z. B. zur Produktsicherung). Solche Sicherheits- und/oder Wertdokumente weisen typischerweise ein Substrat, eine Druckschicht und optional eine transparente Deckschicht auf. Ein Substrat ist eine Trägerstruktur, auf welche die Druckschicht mit Informationen, Bildern, Mustern und dergleichen aufgebracht wird. Als Materialien für ein Substrat kommen alle fachüblichen Werkstoffe auf Papier- und/oder Kunststoffbasis in Frage.When Security and / or value documents are merely exemplary called: identity cards, passports, ID cards, access control cards, Visas, tax stamps, tickets, driving licenses, motor vehicle papers, Banknotes, checks, postage stamps, credit cards, any chip cards and adhesive labels (eg for product protection). Such security and / or value documents typically have a substrate, a Print layer and optionally a transparent cover layer on. One Substrate is a support structure onto which the print layer with information, Pictures, patterns and the like is applied. As materials For a substrate come all customary materials on paper and / or plastic basis in question.
Ein Sicherheitselement ist eine bauliche Einheit, die zumindest ein Sicherheitsmerkmal umfasst. Ein Sicherheitselement kann eine selbstständige bauliche Einheit sein, die mit einem Sicherheits- und/oder Wertdokument verbunden, beispielsweise verklebt werden kann, es kann sich aber auch um einen integralen Bestandteil eines Sicherheits- und/oder Wertdokumentes handeln. Ein Beispiel für ersteres ist ein auf ein Sicherheits- und/oder Wertdokument aufklebbares Visum. Ein Beispiel für letzteres ist ein in einen Geldschein oder einen Ausweis integriertes, beispielsweise einlaminiertes, flächiges Konstrukt. Unter letzteres fallen auch Schichten bzw. Beschichtungen, die auf ein Substrat angebracht werden.One Security element is a structural unit that at least one Security feature includes. A security element can be a self-contained structural Entity associated with a security and / or value document, For example, it can be glued, but it can also be a integral part of a security and / or value document act. An example of the former is a security and / or document of value stick-on visa. An example for the latter is an integrated into a bill or passport, For example, a laminated, flat construct. Under The latter also includes layers or coatings that are on Substrate are attached.
Ein Sicherheitsmerkmal ist eine Struktur, die nur mit (gegenüber einfachem Kopieren) erhöhtem Aufwand oder gar nicht unauthorisiert herstellbar, reproduzierbar, manipulierbar oder veränderbar ist. Im Rahmen der Erfindung wird das Sicherheitsmerkmal durch den Verbund aus photonischem Kristall und Lumineszenzstoff gebildet. Der Begriff des Verbundes bezeichnet dabei die optische Koppelung mit Abstimmung von Netzebenenabstand und Emissionswellenlänge.One Security feature is a structure that only with (opposite simple copying) increased effort or not at all unauthorized producible, reproducible, manipulable or changeable is. In the context of the invention, the security feature by the Composite of photonic crystal and luminescent material formed. The term composite means the optical coupling with tuning of lattice spacing and emission wavelength.
Der Begriff der Lumineszenz bezeichnet die Emission von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im IR-, sichtbaren oder UV-Bereich, im Verlauf einer Relaxation eines atomaren oder molekularen elektronischen Systems aus einem angeregten Zustand in einen energetisch niedrigeren Zustand, im Allgemeinen den elektronischen Grundzustand. Hierbei kann die vorherige Anregung durch elektrische. Energie bzw. ein elektrisches Potential (Elektrolumineszenz), Beschuss mit Elektronen (Kathodolumineszenz), Beschuss mit Photonen (Photolumineszenz), Wärmeeinwirkung (Thermolumineszenz) oder Reibung (Tribolumineszenz) erfolgen. Im Rahmen der Erfindung ist die Photolumineszenz bevorzugt. Die Lumineszenz umfasst insbesondere die Phosphoreszenz sowie die (Photo-)Fluoreszenz.Of the Term of luminescence refers to the emission of electromagnetic Radiation, especially in the IR, visible or UV range, in the course a relaxation of an atomic or molecular electronic Systems from an excited state to an energetically lower one Condition, generally the electronic ground state. in this connection can the previous stimulation by electric. Energy or a electrical potential (electroluminescence), bombardment with electrons (Cathodoluminescence), bombardment with photons (photoluminescence), Heat effect (thermoluminescence) or friction (triboluminescence) respectively. Within the scope of the invention, photoluminescence is preferred. The Luminescence includes in particular the phosphorescence as well as the (photo) fluorescence.
Die Fluoreszenz ist eine strahlende Deaktivierung von angeregten elektronischen Zuständen, wobei der Übergang vom angeregten Zustand in den niedrigeren energetischen Zustand, beispielsweise den Grundzustand, spinerlaubt ist. Die Verweildauer im angeregten Zustand beträgt typischerweise ca. 10–8 s, i. e. die Emission der Fluoreszenzstrahlung endet unmittelbar nach dem Ende des Energieeintrages zur Anregung. Die Phosphoreszenz ist dagegen eine spinverbotene Deaktivierung von angeregten Zuständen über Interkombinationsprozesse. Daher ist die Relaxation schwach und langsam. Die Verweildauer in einem angeregten Zustand beträgt einige Millisekunden bis zu Stunden und entsprechend lange ist die Emission der Phosphoreszenzstrahlung zu beobachten.Fluorescence is a radiative deactivation of excited electronic states, whereby the transition from the excited state to the lower energetic state, for example the ground state, is spin-permissible. The residence time in the excited state is typically about 10 -8 s, ie the emission of fluorescence radiation ends immediately after the end of the energy input for excitation. In contrast, phosphorescence is a spin-forbidden deactivation of excited states via inter-combination processes. Therefore, the relaxation is weak and slow. The residence time in an excited state is a few milliseconds to hours and correspondingly long the emission of the phosphorescence radiation is observed.
Die Emissionswellenlänge eines Lumineszenzstoffes ist für den verwendeten Stoff charakteristisch und bestimmt durch die Energiedifferenz zwischen angeregtem Zustand und dem energetisch niedrigeren elektronischen Zustand, beispielsweise dem Grundzustand. Als Emissionswellenlänge wird dabei das Maximum der Emissionsintensität in einem Emissionspektrum bezeichnet.The Emission wavelength of a luminescent substance is for the substance used is characteristic and determined by the energy difference between excited state and the energetically lower electronic State, for example the ground state. As emission wavelength is the maximum of the emission intensity in an emission spectrum designated.
Ein Lumineszenzstoff enthält Atome, Moleküle oder Partikel, die zur Lumineszenz befähigt sind. Mit einem Lumineszenzstoff kann eine Lumineszenzfarbe oder -tinte geschaffen werden, welche die fachüblichen weiteren Komponenten von Farben oder Tinten enthält, wie etwa Binder, Penetrationsmittel, Stellmittel, Biozide, Tenside, Puffersubstanzen, Lösungsmittel (Wasser und/oder organische Lösungsmittel), Füllstoffe, Pigmente, Effektpigmente, Antischaummittel, Antiabsetzmittel, UV-Stabilisatoren, etc.. Geeignete Tintenformulierungen für verschiedene Druckverfahren sind dem Durchschnittsfachmann aus dem Stand der Technik wohl bekannt und erfindungsgemäß eingesetzte Lumineszenzstoffe werden insofern an Stelle oder zusätzlich zu konventionellen Farbstoffen bzw. Pigmenten beigemischt.A luminescent substance contains atoms, molecules or particles which are capable of luminescence. With a luminescent substance, a luminescent ink or ink can be created, which contains the customary further components of paints or inks, such as binders, penetrating agents, Adjusting agents, biocides, surfactants, buffering agents, solvents (water and / or organic solvents), fillers, pigments, effect pigments, anti-foaming agents, anti-settling agents, UV stabilizers, etc. Suitable ink formulations for various printing processes are well known to those of ordinary skill in the art and luminescent substances used according to the invention are in this respect mixed in place of or in addition to conventional dyes or pigments.
Eine Strahlung ist zur Anregung der Lumineszenz typischerweise funktional, wenn die Wellenlänge der Strahlung kleiner ist als die Wellenlänge der Lumineszenzstrahlung. Jedoch kann eine Strahlung mit höherer Wellenlänge funktional sein, wenn der betreffende Lumineszenzstoff zu sogenannten Up-Conversion Prozessen fähig ist.A Radiation is typically functional to stimulate luminescence. when the wavelength of the radiation is smaller than that Wavelength of the luminescence radiation. However, one can Be functional with higher wavelength radiation, if the luminescent substance concerned to so-called up-conversion Processes is capable.
Eine Netzebene ist im Raum definiert durch die Miller'schen Indizes h, k, und l. Der Abstand d ist dabei definiert als der kleinste Abstand zueinander paralleler Netzebenen, i. e. von Netzebenen mit gleichen Miller'schen Indizes.A Network level is defined in space by the Miller indices h, k, and l. The distance d is defined as the smallest distance parallel network planes, i. e. of lattice planes with same Miller indices.
Eine
dichte Kugelpackung entspricht einem fcc (face centered cubic, flächenzentriert
kubisch, kubisch dichte Kugelpackung) oder hcc bzw. hcp (hexagonal
close packed, hexagonal dichte Kugelpackung) Gitter. Die Gitterkonstante
a ist dabei
Die
Reflexionsbedingung nach dem Bragg'schen Gesetz ist:
d
und a hängen wie folgt zusammen:
Für
den Zusammenhang zwischen der Emissionswellenlänge lambda
und dem Durchmesser D der Kugeln ergibt sich dann:
Der
Begriff des Durchmessers D bezeichnet den mittleren Durchmesser
der Sphären (bzw. mittleren Abstand der nächsten
zueinander benachbarter Sphären), welcher als Maximum der
einer Anzahl-bezogenen (monomodalen) linearen normierten Dichteverteilung
definiert ist. Diese Dichteverteilung ist gegeben durch
Im Rahmen der Erfindung sollte die Dichteverteilung möglichst eng sein, damit deutlich sichtbare und reproduzierbare Winkelabhängigkeiten bei der Betrachtung entstehen. Bevorzugt ist es, wenn die (meist Gaussverteilungs-ähnliche) Dichteverteilung beim halben Maximumswert der Dichte eine Breite von weniger als 10% des (mittleren) Durchmessers D, vorzugsweise weniger als 5% des Durchmessers D, idealerweise weniger als 2% des Durchmessers D, aufweist.in the Within the scope of the invention, the density distribution should be as possible be tight, so that clearly visible and reproducible angle dependencies arise when viewing. It is preferred if the (usually Gauss distribution-like) density distribution at half Maximum value of density a width of less than 10% of the (mean) Diameter D, preferably less than 5% of the diameter D, ideally less than 2% of the diameter D.
Werden an Stelle von Sphären andere Partikelformen, wie Scheibchen oder Stäbchen eingesetzt, so ist ebenfalls eine enge Größenverteilung im vorstehenden Sinne wichtig. An Stelle des mittleren Durchmessers D tritt dann der mittlere Äquivalentdurchmesser DÄ, welcher nach definierten geometrischen Regeln aus der betreffenden Form berechnet wird. In diesem Falle ist aber auch eine entsprechend enge Verteilung des Aspektverhältnisses (verschiedene geometrische Erstreckungen eines Partikels) wichtig.If other particle shapes, such as slices or rods are used instead of spheres, a narrow size distribution in the above sense is also important. Instead of the mean diameter D then the average equivalent diameter D Ä occurs , which is calculated according to defined geometric rules from the relevant form. In this case, however, a correspondingly narrow distribution of the aspect ratio (different geometric extents of a particle) is important.
Im Rahmen der Erfindung wird in der Regel eingerichtet sein, dass der photonische Kristall bei der Emissionswellenlänge keine vollständige Bandlücke aufweist. Photonische Kristalle mit vollständiger Bandlücke sind bislang nur theoretisch postuliert und zeichnen sich dadurch aus, dass das Licht sich in keiner Raumrichtung ausbreiten kann. Bei photonischen Kristallen mit unvollständiger Bandlücke, wie im Rahmen der Erfindung insbesondere eingesetzt, ist die Ausbreitung des Lichtes demgegenüber nur in bestimmten Raumrichtungen möglich.in the The scope of the invention will be set up in the rule that the photonic crystal at the emission wavelength none has complete bandgap. Photonic crystals with complete bandgap are so far only theoretical postulated and characterized by the fact that the light in can not propagate any spatial direction. For photonic crystals with incomplete bandgap, as in the context of Invention used in particular, is the propagation of light In contrast, only possible in certain spatial directions.
Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention
Der Lumineszenzstoff kann grundsätzlich im IR, Sichtbaren, oder UV emittieren. Bevorzugt ist es, wenn die Emission im Sichtbaren erfolgt, da dann eine Überprüfung des Sicherheits- und/oder Wertdokumentes durch einfache Inaugenscheinnahme erfolgen kann.Of the Luminescent substance can basically be in the IR, visible, or emit UV. It is preferred if the emission in the visible takes place, since then a check of the security and / or value document by simple inspection can.
Der Lumineszenzstoff kann einen Lumineszenzfarbstoff und/oder ein Lumineszenzpigment umfassen.Of the Luminescent substance may be a luminescent dye and / or a luminescent pigment include.
Der Lumineszenzfarbstoff kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus "organische Fluoreszenzfarbstoffe, Naphthalimide, Coumarine, Xanthene, Thioxanthene, Naphtholactame, Azlactone, Methine, Oxazine, Thiazine, und Mischungen von zwei oder mehr verschiedenen solchen Substanzen". Das Lumineszenzpigment kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus "ZnS:Ag, Zn-Silikat, SiC, ZnS, CdS (mit Cu oder Mn Aktiviert), ZnS/CdS:Ag, ZnS:Cu,Al, Y2O2S:Eu, Y2O3:Eu, YVO4:Eu, Zn2SiO4:Mn, CaVVO4, (Zn,Mg)F2:Mn, MgSiO3:Mn, ZnO:Zn, Gd2O2S:Tb, Y2O2S:Tb, La2O2S:Tb, BaFCl:Eu, LaOBr:Tb, Mg-Wolframat, (Zn,Be)Silikat:Mn, Cd-Borat:Mn, Ca10(PO4)6F,Cl:Sb,Mn, (SrMg)2P2O7:Eu, Sr2P2O7:Sn, Sr4Al14O25:Eu, Y2SiO5:Ce, Tb, Y(P,V)O4:Eu, BaMg2Al10O27:Eu, MaAl11O19:Ce,Tb, und Mischungen von zwei oder mehr verschiedenen solchen Substanzen". Hierbei ist vor dem ":" das Wirtsgitter und nach dem ":" ein Dotierungselement angegeben.The luminescent dye may be selected from the group consisting of "organic fluorescent dyes, naphthalimides, coumarins, xanthenes, thioxanthenes, naphtholactams, azlactones, methines, oxazines, thiazines, and mixtures of two or more different such substances". The luminescent pigment may be selected from the group consisting of "ZnS: Ag, Zn silicate, SiC, ZnS, CdS (with Cu or Mn activated), ZnS / CdS: Ag, ZnS: Cu, Al, Y 2 O 2 S: Eu, Y 2 O 3 : Eu, YVO 4 : Eu, Zn 2 SiO 4 : Mn, CaVVO 4 , (Zn, Mg) F 2 : Mn, MgSiO 3 : Mn, ZnO: Zn, Gd 2 O 2 S: Tb , Y 2 O 2 S: Tb, La 2 O 2 S: Tb, BaFCl: Eu, LaOBr: Tb, Mg tungstate, (Zn, Be) silicate: Mn, Cd borate: Mn, Ca 10 (PO 4 ) 6 F, Cl: Sb, Mn, (SrMg) 2 P 2 O 7 : Eu, Sr 2 P 2 O 7 : Sn, Sr 4 Al 14 O 25 : Eu, Y 2 SiO 5 : Ce, Tb, Y (P , V) O 4 : Eu, BaMg 2 Al 10 O 27 : Eu, MaAl 11 O 19 : Ce, Tb, and mixtures of two or more different such substances ". In this case, the host lattice is indicated before the ":" and a doping element after the ":".
Bevorzugt
ist es, wenn der Lumineszenzstoff ein Fluoreszenzfarbstoff ist,
welcher ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus "organische
Fluoreszenzfarbstoffe, Naphthalimide, Coumarine, Xanthene, Thioxanthene,
Naphtholactame, Azlactone, Methine, Oxazine, Thiazine, und Mischungen
von zwei oder mehr verschiedenen solchen Substanzen". Zu weiteren
geeigneten und bevorzugten Fluoreszenzfarbstoffen wird lediglich
beispielsweise auf die
Im Rahmen der Erfindung können vorteilhafterweise auch zwei oder mehr verschiedene Lumineszenzstoffe eingesetzt werden, wobei die verschiedenen Lumineszenzstoffe verschiedene Emissionswellenlängen aufweisen. Der Begriff der verschiedenen missionswellenlängen bezeichnet dabei einen Wellenlängenunterschied von zumindest 3 nm, 5 nm, 10 nm, 20 nm, oder 30 nm, im Sichtbaren. Auf Grund der verschiedenen Emissionswellenlängen ergeben sich dann unterschiedliche Winkel, unter denen die verschiedenen Farben der Lumineszenz jeweils mit besonders hoher oder niedriger Intensität beobachtet werden können. Der Begriff der hohen Intensität bezeichnet bezüglich einer Emissionswellenlänge die maximal zu beobachtenden Intensität. Eine niedrige Intensität bezeichnet dann eine gegenüber der hohen Intensität verminderte Intensität, beispielsweise um zumindest 5%, 10%, 20%, 30%, 50%, oder 80% vermindert. Dadurch wird bei Verkippen des Sicherheits- und/oder Wertdokumentes ein Lumineszenzfarbwechsel erzeugt.in the Within the scope of the invention may advantageously also two or more different luminescent substances are used, wherein the different luminescent substances have different emission wavelengths exhibit. The concept of different mission wavelengths denotes a wavelength difference of at least 3 nm, 5 nm, 10 nm, 20 nm, or 30 nm, in the visible. Due to the Different emission wavelengths then result in different Angle under which the different colors of luminescence respectively observed with particularly high or low intensity can be. The concept of high intensity referred to an emission wavelength the maximum intensity to be observed. A low one Intensity then denotes one opposite the high intensity decreased intensity, for example decreased by at least 5%, 10%, 20%, 30%, 50%, or 80%. Thereby is when tilting the security and / or value document Lumineszenzfarbwechsel generated.
Der photonische Kristall ist vorteilhafterweise durch ein fcc oder hcc Gitter mit einer Gitterkonstante a gebildet ist, und wobei d = a/n0,5 mit n = 1 bis 20, insbesondere 1 bis 5, ist, und wobei n für (h2 + k2 + l2) mit h, k, und l als Miller'sche Indizes steht. Die Gitterpunkte bzw. Partikel des photonischen Kristalls können grundsätzlich. beliebige Formen aufweisen, beispielsweise als Scheibchen oder Stäbchen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Gitterpunkte bzw. Partikel als Sphären (Kugeln) ausgebildet sind.The photonic crystal is advantageously formed by an fcc or hcc grid with a lattice constant a, and where d = a / n 0.5 with n = 1 to 20, in particular 1 to 5, and where n is (h 2 + k 2 + l 2 ) with h, k, and l as Miller indices. The lattice points or particles of the photonic crystal can basically. have any shapes, such as slices or rods. However, it is preferred if the grid points or particles are formed as spheres (spheres).
Dann ist es besonders bevorzugt, wenn die Sphären Kern-Mantel-Partikel sind, welche in einer dichten Kugelpackung angeordnet sind. Der einzustellende mittlere Durchmesser der Sphären hängt dabei von der Emissionswellenlänge des eingesetzten Lumineszenzstoffes ab. So kann der mittlere Durchmesser der Sphären im Bereich von 270–5000 nm, insbesondere von 270–2500 nm liegen, wenn der Lumineszenzstoff im IR (780–3000 nm) emittiert. Der mittlere Durchmesser der Sphären kann im Bereich von 135–1200 nm, insbesondere von 135–600 nm liegen, wenn der Lumineszenzstoff im Sichtbaren (380–780 nm) emittiert. Der mittlere Durchmesser der Sphären kann im Bereich von, 35–600 nm, insbesondere von 35–300 nm liegen, wenn der Lumineszenzstoff im UV (100–380 nm) emittiert.Then it is particularly preferred if the spheres are core-shell particles are, which are arranged in a tight ball package. Of the to be set average diameter of the spheres depends from the emission wavelength of the luminescent substance used from. Thus, the mean diameter of the spheres in the range from 270-5000 nm, in particular from 270-2500 nm when the luminescent substance emits in the IR (780-3000 nm). Of the average diameter of the spheres can range from 135-1200 nm, in particular from 135-600 nm, when the luminescent substance emitted in the visible (380-780 nm). The mean diameter The spheres can range from, 35-600 nm, in particular from 35-300 nm when the luminescent substance in the UV (100-380 nm).
Der photonische Kristall kann durch Abscheidung aus flüssiger Phase mittels Selbstanordnung, beispielsweise unter Druck, wie beim Inkjet Druckverfahren, hergestellt werden. Beispielsweise die Herstellung künstlicher Opale aus SiO2 aus Lösungen ist gut bekannt.The photonic crystal can be prepared by deposition from the liquid phase by self-assembly, for example under pressure, as in the inkjet printing process. For example, the production of artificial opals from SiO 2 from solutions is well known.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Kern-Mantel-Partikel einen Kern aus einem organischen oder anorganischen Kernmaterial und einen Mantel aus einem polymeren organischen Mantelmaterial aufweisen, wobei das Mantelmaterial unter erhöhter Temperatur fließfähig ist, während das Kernmaterial bei der erhöhten Temperatur nicht fließfähig ist. Hintergrund ist, dass zur Bildung eines photonischen Kristalls die hierfür notwendige periodische Fernstruktur, beispielsweise die dichte Kugelpackung, in definierter Orientierung hergestellt werden muss. Wird eine Schüttung oder Emulsion oder Suspension mit solchen Kern-Mantel-Partikeln unter erhöhter Temperatur einer Druckkraft ausgesetzt, so bewirken die zwischen den Partikeln entstehenden Scherkräfte, dass die Partikel sich zur dichten Kugelpackung auf einer Oberfläche eines Substrates anordnen und ausrichten, wenn die Partikel sich gegeneinander bewegen können. Ein unter den Druck- und Temperaturbedingungen fließfähiger Mantel erleichtert solche Ordnungsbewegungen der Partikel gegeneinander und es resultiert ein photonischer Kristall mit ausgezeichneter Fernordnung und eindeutiger Orientierung auf dem Substrat. Im Einzelnen bestehen dabei verschiedene Möglichkeiten der Ausführung.It is particularly preferred if the core-shell particles have a core of an organic or inorganic core material and a sheath of a polymeric organic sheath material, wherein the sheath material is flowable at elevated temperature, while the core material is not flowable at the elevated temperature. The background is that in order to form a photonic crystal, the necessary periodic remote structure, for example the dense sphere packing, has to be produced in a defined orientation. When a bed or emulsion or suspension of such core-shell particles is subjected to a compressive force under elevated temperature, the shear forces created between the particles cause the particles to line up and align themselves to a dense sphere on a surface of a substrate as the particles move can move against each other. A flowable jacket under the pressure and temperature conditions facilitates such order movements of the particles to each other and results in a photonic crystal with excellent long-range order and clear orientation on the substrate. In detail, there are different possibilities of execution.
Das anorganische Kernmaterial kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus "Metalle, Halbmetalle, Metallchalcogenide, insbesondere Metalloxide, Metallpnictide, insbesondere Metallnitride oder Metallphosphide, und Mischungen von zwei oder mehr verschiedenen solchen Substanzen, wobei das Metall aus einem Element der ersten drei Hauptgruppen des Periodensystems oder einem metallischen Element der Nebengruppen gebildet sein kann und wobei das Halbmetall Si, Ge, As, Sb, und Bi umfassen kann", insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus "SiO2, TiO2, ZrO2, SnO2, und Al2O3".The inorganic core material may be selected from the group consisting of "metals, semimetals, metal chalcogenides, in particular metal oxides, metal pnictides, in particular metal nitrides or metal phosphides, and mixtures of two or more different such substances, wherein the metal consists of one element of the first three main groups of the Periodic Table or a metallic element of the subgroups and wherein the semimetal may comprise Si, Ge, As, Sb, and Bi ", in particular is selected from the group consisting of" SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , SnO 2 , and Al 2 O 3 ".
Bevorzugterweise ist das organische Kernmaterial ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus "aliphatische, aliphatisch/aromatische oder vollaromatische Polyester, Polyamide, Polycarbonate, Polyharnstoff, Polyurethane, Aminoplastharze, Phenoplastharze, wie beispielsweise Formaldehydkondensate von Melamin, Harnstoff oder Phenol, Epoxidharze, Acrylester, wie Methyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, Isopropyl(meth)acrylat, Polystyrol, PVC, Polyacrylnitril, Random- oder Block-Copolymerisate einer oder mehrerer solcher Homopolymere, und Mischungen von zwei oder mehr verschiedenen solchen Homo- oder Copolymere".preferably, is the organic nuclear material selected from the group consisting of "aliphatic, aliphatic / aromatic or wholly aromatic Polyesters, polyamides, polycarbonates, polyurea, polyurethanes, Aminoplast resins, phenolic resins, such as formaldehyde condensates of melamine, urea or phenol, epoxy resins, acrylic esters, such as Methyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, Polystyrene, PVC, polyacrylonitrile, random or block copolymers one or more such homopolymers, and mixtures of two or more different such homo- or copolymers ".
Das Mantelmaterial kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus "aliphatische, aliphatisch/aromatische oder vollaromatische Polyester, Polyamide, Polycarbonate, Polyharnstoff, Polyurethane, Aminoplastharze, Phenoplastharze, wie beispielsweise Formaldehydkondensate von Melamin, Harnstoff oder Phenol, Epoxidharze, Polyepoxide, Poly(meth)acrylate, wie Polymethyl(meth)acrylat, Polybutyl(meth)acrylat, Polyisopropyl(meth)acrylat, Polystyrol, PVC, Polyacrylnitril, Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenoxid, Polybutadien, Polytetrafluorethylen, Polyoxymethylen, Kautschuk, Polyisopren, Random- oder Block-Copolymerisate einer oder mehrerer solcher Homopolymere, und Mischungen von zwei oder mehr verschiedenen solchen Homo- oder Copolymere".The Jacket material may be selected from the group consisting from "aliphatic, aliphatic / aromatic or wholly aromatic Polyesters, polyamides, polycarbonates, polyurea, polyurethanes, Aminoplast resins, phenolic resins, such as formaldehyde condensates of melamine, urea or phenol, epoxy resins, polyepoxides, poly (meth) acrylates, such as polymethyl (meth) acrylate, polybutyl (meth) acrylate, polyisopropyl (meth) acrylate, polystyrene, PVC, polyacrylonitrile, polyethylene, polypropylene, polyethylene oxide, Polybutadiene, polytetrafluoroethylene, polyoxymethylene, rubber, Polyisoprene, random or block copolymers of one or more such homopolymers, and mixtures of two or more different such homopolymers or copolymers ".
Zweckmäßig ist es, wenn das Kernmaterial eine höhere Glastemperatur als das Mantelmaterial aufweist, da dann bei einer Temperatur zwischen den Glastemperaturen der Materialien ausschließlich das Mantelmaterial und nicht das Kernmaterial fließt. Das Kernmaterial kann beispielsweise eine Glastemperatur im Bereich von mehr als 60°C, vorzugsweise mehr als 80°C, höchstvorzugsweise, von mehr als 90°C aufweisen, während das Mantelmaterial beispielsweise eine Glastemperatur im Bereich von 40–90°C, insbesondere von 60–80°C, aufweisen kann. Solche Bereich der Glastemperaturen werden sich beispielsweise bei organischen Polymeren als Kernmaterial empfehlen. Alternativ kann, beispielsweise im Falle anorganischer Kernmaterialien, die Glastemperatur des Kernmaterials oberhalb von 300°C liegen, und dann kann die Glastemperatur des Mantelbereiches, beispielsweise im Falle von Polycarbonaten, auch hoch, beispielsweise im Bereich von 80–250°C, insbesondere 120–200°C, sein.expedient it is when the core material has a higher glass transition temperature as the cladding material, since then at a temperature between the glass transition temperatures of the materials excluding the cladding material and not the nuclear material flows. The core material can for example, a glass transition temperature in the range of more than 60 ° C, preferably more than 80 ° C, most preferably, of more than 90 ° C, while the jacket material for example, a glass transition temperature in the range of 40-90 ° C, especially from 60-80 ° C, may have. Such Range of glass transition temperatures are, for example, organic Recommend polymers as core material. Alternatively, for example in the case of inorganic core materials, the glass transition temperature of the core material above 300 ° C, and then the glass transition temperature of the cladding region, for example in the case of polycarbonates, also high, for example in the range of 80-250 ° C, especially 120-200 ° C, be.
Das Mantelmaterial, welches im Zuge der Herstellung des photonischen Kristalls eine Matrix bilden kann, in welche die Sphären bzw. Kerne eingebettet (und fixiert) sind, sollte einen von dem Brechungsindex des Kernmaterials verschiedenen Brechungsindex (auch Brechzahl genannt) aufweisen. Der Ausdruck des verschiedenen Brechungsindexes bezeichnet dabei einen Unterschied von mindestens 0,001, besser mindestens 0,01, vorteilhafterweise mindestens 0,1. Der Fachmann kann aus den vorstehenden Stoffen für das Kernmaterial und das Mantelmaterial unschwer in Hinblick auf den Unterschied im Brechungsindex geeignete Stoffpaarungen auswählen. Dabei kann das Kernmaterial, aber auch das Mantelmaterial den jeweils höheren Brechungsindex aufweisen.The Sheath material, which in the course of the production of the photonic Crystal can form a matrix into which the spheres or cores are embedded (and fixed), should one of the Refractive index of the core material different refractive index (also Called refractive index). The term of the different refractive index denotes doing a difference of at least 0.001, better at least 0.01, advantageously at least 0.1. The expert can from the above materials for the core material and the cladding material easily suitable in view of the difference in the refractive index Select fabric pairings. This may be the core material, but Also, the jacket material have the respective higher refractive index.
Das Gewichtsverhältnis von Kernmaterial zu Mantelmaterial kann im Bereich von 2:1 bis 1:5, insbesondere im Bereich von 3:2 zu 1:3, liegen. Vorzugsweise ist dieses Verhältnis im Falle polymerer Werkstoffe für beide Materialien nicht größer als 2:3.The Weight ratio of core material to shell material can in the range of 2: 1 to 1: 5, in particular in the range of 3: 2 to 1: 3, lie. Preferably, this ratio is in the case of polymeric materials for both materials not larger than 2: 3.
Zwischen Kern und Mantel eines Kern-Mantel-Partikels kann eine Kopplungsschicht eingerichtet sein. Hierfür kommen beispielsweise vernetzte oder teilvernetzte organische Polymere in Frage. Alternativ kann die Oberfläche des Kerns für eine Bindung bzw. Haftung des Mantelmaterials in fachüblicher Weise funktionalisiert sein.Between Core and mantle of a core-shell particle can be a coupling layer be furnished. For example, there are networked ones or partially crosslinked organic polymers in question. Alternatively, you can the surface of the core for a binding or Liability of the cladding material functionalized in the usual way be.
Die Herstellung von für die Erzeugung von photonischen Kristallen geeigneten Kern-Mantel-Partikeln ist beispielsweise in dem eingangs genannten Stand der Technik beschrieben, ebenso wie weitere Varianten und Details für Kernmaterialien, Mantelmaterialien, Kopplungsschichten, usw.. Dieser Stand der Technik wird hiermit ausdrücklich in Bezug genommen.The Production of for the production of photonic crystals suitable core-shell particles, for example, in the beginning described prior art, as well as other variants and details for core materials, cladding materials, coupling layers, etc .. This prior art is hereby expressly referenced.
Erfindungsgemäß einsetzbare photonische Kristalle können als Film, Schicht oder Folie ausgebildet sein. Dementsprechend können sie mit üblichen Beschichtungsverfahren, oder Haftvermittlern auf einem Substrat angebracht werden. Hierbei können sie einen integralen Bestandteil eines Dokumentes bilden, beispielsweise im Falle von Kartenaufbauten.Usable according to the invention Photonic crystals can be used as a film, layer or foil be educated. Accordingly, they can be treated by conventional coating methods, or adhesion promoters are mounted on a substrate. in this connection They can be an integral part of a document form, for example in the case of card structures.
Erfindungsgemäße photonische Kristalle können ein sichtbares Muster, beispielsweise den Umriss eines Gegenstandes oder einer Person, oder eine Zeichenfolge aus Buchstaben und/oder Zahlen bilden. Auch Barcodes kommen als Muster in Frage. Dann erfolgt die Beschichtung mit entsprechenden Druckverfahren oder eine Folie wird entsprechend ausgeschnitten. Es versteht sich, dass ein photonischer Kristall auch makroskopisch isotrop, i. e. ohne Muster, gebildet sein kann.invention Photonic crystals can be a visible pattern, for example the outline of an object or a person, or a string form letters and / or numbers. Even barcodes come as Pattern in question. Then the coating is carried out with appropriate printing process or a foil is cut out accordingly. It goes without saying that a photonic crystal is also macroscopically isotropic, i. e. without pattern, can be formed.
Für die Anordnung des Lumineszenzstoffes bestehen verschiedene Möglichkeiten. Der Lumineszenzstoff kann in den Partikeln des photonischen Kristalls angeordnet sein. Im Falle von Kern-Mantel-Partikel ist eine Anordnung im Kernmaterial und/oder im Mantelmaterial der Kern-Mantel-Partikel möglich. Hierzu wird im Falle von organischem Kernmaterial das betreffende Material vor der Verfestigung bzw. Polymerisation im Zuge der Herstellung der Partikel mit dem Lumineszenzstoff vorzugsweise homogen vermischt. Im Falle von anorganischem Kernmaterial kann eine die Lumineszenz erzeugende Dotierung, beispielsweise mit Seltenerd-Elementen, erfolgen, welche in das Wirtsgitter des Kernmaterials eingebaut sind. Dann kann der photonische Kristall ohne Beimischung von Lumineszenz-Partikeln erzeugt werden, wodurch Störungen der Ausbildung des photonischen Kristalls auf Grund der Anwesenheit interstitieller Lumineszenzpartikel sicher vermieden werden.For the arrangement of the luminescent substance have various possibilities. The luminescent substance may be present in the particles of the photonic crystal be arranged. In the case of core-shell particles is an arrangement in the core material and / or in the shell material of the core-shell particles possible. For this purpose, in the case of organic nuclear material, the relevant Material before solidification or polymerization in the course of the production of Particles preferably mixed homogeneously with the luminescent substance. In the case of inorganic core material, the luminescence generating doping, for example with rare earth elements occur, which are incorporated in the host lattice of the core material. Then can the photonic crystal without admixture of luminescent particles be generated, thereby disrupting the formation of the photonic Crystal due to the presence of interstitial luminescent particles safely avoided.
Im Falle von polymeren Materialien für Kern- und/oder Mantelbereiche der Kern-Mantel-Partikel kann das jeweilige Polymer lumineszierende Monomerbausteine enthalten, und zwar regelmäßig, statisch, blockweise oder als Seitenketten (Pfropfcopolymere). Auch kann im Falle eines vernetzten Polymers das Vernetzungsmittel lumineszierend sein. Schließlich können Lumineszenzstoffe an die Polymerkette covalent, ionisch oder komplexiert gebunden sein.in the Case of polymeric materials for core and / or cladding regions The core-shell particle can luminescent the respective polymer Contain monomer components, and regularly, static, blockwise or as side chains (graft copolymers). Also For example, in the case of a crosslinked polymer, the crosslinking agent may be luminescent be. Finally, luminescent substances can the polymer chain may be covalently, ionically or complexed.
Der Lumineszenzstoff kann aber auch zwischen den Partikeln des photonischen Gitters angeordnet sein. Im Falle von Pigmenten wird es sich empfehlen, wenn das Verhältnis des Durchmessers D der Pigmentpartikel zum Durchmesser D (bzw. DÄ) der Partikel des photonischen Gitters Dp/D (bzw. Dp/DÄ) kleiner als 0,5, vorzugsweise kleiner als 0,1, höchstvorzugsweise kleiner als 0,02, ist. Dann lassen sich die Pigmentpartikel zwischen den Partikeln bzw. Sphären des photonischen Kristalls anordnen und eine Beschädigung der Partikel bzw. Sphären in Zuge einer Druckeinwirkung ist praktisch ausgeschlossen. Wenn der Lumineszenzstoff ein Lumineszenzfarbstoff ist, kann er sich ohnehin frei zwischen den Partikeln des photonischen Gitters verteilen, ohne diese bzw. deren Anordnung zu stören. In beiden Fällen erfolgt die Herstellung des photonischen Kristalls durch Mischung von Partikeln des photonischen Kristalls mit dem Lumineszenzstoff und anschließender Formung der Fernordnung zum Kristall, wie vorstehend beschrieben. Eine Variante hiervon ist, wenn der Lumineszenzstoff auf der Oberfläche der Partikel des photonischen Kristalls abgeschieden ist, beispielsweise durch Layer by Layer Absorption. Dadurch wird ein gleichmäßiges Aufwachsen auf den Partikeln des photonischen Kristalls erzielt mit der Folge der Einhaltung der engen Dichteverteilung. Vorteilhaft hierbei ist, dass die Partikel des photonischen Kristalls und der Lumineszenzstoff unabhängig voneinander gewählt und modifiziert werden können, was eine leichtere Anpassung an verschiedene Produkte des Wert- und Sicherheitsdruckes ermöglicht.However, the luminescent substance can also be arranged between the particles of the photonic lattice. In the case of pigments, it is recommended that the ratio of the diameter D of the pigment particles to the diameter D (or D Ä ) of the particles of the photonic grating D p / D (or D p / D Ä ) is less than 0.5, preferably less than 0.1, most preferably less than 0.02. Then, the pigment particles between the particles or spheres of the photonic crystal can be arranged and damage to the particles or spheres in the course of pressure is virtually eliminated. If the luminescent substance is a luminescent dye, it can in any case be distributed freely between the particles of the photonic lattice without disturbing the latter or its arrangement. In both cases, the preparation of the photonic crystal is effected by mixing particles of the photonic crystal with the luminescent substance and then forming the long-range order into the crystal, as described above. A variant of this is when the luminescent substance is deposited on the surface of the particles of the photonic crystal, for example by layer by layer absorption. As a result, a uniform growth on the particles of the photonic crystal is achieved with the result of adhering to the narrow density distribution. The advantage here is that the particles of the photonic crystal and the luminescent can be selected and modified independently of each other, which allows easier adaptation to different products of the value and security printing.
Alternativ kann der photonische Kristall auch mit dem Lumineszenzstoff unterlegt sein. So kann beispielsweise mit einer Farbe oder Tinte, welche den Lumineszenzstoff enthält, das Substrat beschichtet, beispielsweise bedruckt, werden. Dann erfolgt die Applikation des photonischen Kristalls auf die Beschichtung, beispielsweise im einfachsten Fall als Folie. Diese Variante ist verfahrenstechnisch am einfachsten und erlaubt auch auf einfache Weise Modifikationen des Systems Lumineszenzstoff/photonischer Kristall, beispielsweise für verschiedene Arten oder Wertigkeiten von Sicherheits- und/oder Wertdokumenten.alternative the photonic crystal can also be underlaid with the luminescent substance be. Thus, for example, with a paint or ink, which the Contains luminescent substance coated on the substrate, for example be printed. Then the application of the photonic occurs Crystals on the coating, for example in the simplest case as Foil. This variant is procedurally the easiest and also allows modifications of the system luminescent / photonic in a simple manner Crystal, for example, for different types or valences of security and / or value documents.
Schließlich ist es möglich, dass im photonischen Kristall und oder in einer den Lumineszenzstoff enthaltenden Schicht zusätzliche nicht-lumineszente Farbmittel, wie Farbstoffe oder Pigmente, eingerichtet sind. Hierfür kommen alle im Bereich der Sicherheits- und/oder Wertdokumente üblichen Farbmittel, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind, in Frage. Ebenso können übliche forensische Merkmalsstoffe im photonischen Kristall oder einer anderen Schicht des Sicherheits- und/oder Wertdokumentes vorgesehen sein.After all is it possible that in the photonic crystal and or in a layer containing the luminescent substance additional non-luminescent colorants such as dyes or pigments are. For this all come in the field of security and / or Value documents usual colorants, which the average expert are known, in question. Likewise, usual forensic feature substances in the photonic crystal or another Layer of security and / or value document be provided.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheits- und/oder Wertdokumentes bzw. eines Sicherheitselementes hierfür, wobei ein Substrat auf einer Oberfläche oder Teiloberfläche mit einer Beschichtung enthaltend die Partikel des zu bildenden photonischen Kristalls versehen und diese Beschichtung unter gleichzeitiger Einwirkung von Wärme und Druck verdichtet wird, wobei wahlweise vor der Beschichtung mit den Partikeln eine Lumineszenzschicht enthaltend den Lumineszenzstoff auf das Substrat aufgebracht wird, und/oder wobei die Partikel den Lumineszenzstoff enthalten oder hiermit gemischt sind. In dieser Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens erfolgt mit der Verdichtung die Ausbildung des photonischen Kristalls.The The invention further relates to a method for producing a security and / or value document according to the invention or a security element therefor, wherein a substrate on a surface or part surface with a Coating containing the particles of the photonic to be formed Crystal provided and this coating with simultaneous action is compressed by heat and pressure, optionally before the coating with the particles containing a luminescent layer the luminescent substance is applied to the substrate, and / or wherein the particles contain or are mixed with the luminescent substance are. In this embodiment of a manufacturing process the formation of the photonic crystal takes place with the compression.
Vorzugsweise erfolgt die Einwirkung von Wärme mit einer Temperatur im Bereich von 60–260°C, insbesondere von 70–190°C, und für eine Dauer von 0,5–7200 s, vorzugsweise von 0,5–3600 s, höchstvorzugsweise von 1–10 s. Die Verdichtung kann mit einem Druck von 1–100 bar, vorzugsweise von 1–20 bar, erfolgen. Typischerweise erfolgt die Verdichtung mittels einer Presse, insbesondere einer Laminierpresse. Im Falle eines anorganischen Kernmaterials in Verbindung mit einem Polymer hoher Glastemperatur als Mantelmaterial, beispielsweise im Bereich von 80–250°C, wird die Einwirkung von wärme bei entsprechend höherer Temperatur, beispielsweise bei 140–250°C, erfolgen.Preferably the action of heat takes place with a temperature in the Range of 60-260 ° C, especially 70-190 ° C, and for a period of 0.5-7200 s, preferably from 0.5-3600 s, most preferably from 1-10 s. The compression can be carried out at a pressure of 1-100 bar, preferably from 1-20 bar. Typically done the compression by means of a press, in particular a laminating press. In the case of an inorganic core material in conjunction with a Polymer high glass transition temperature as a shell material, for example in Range of 80-250 ° C, the effect of heat at a correspondingly higher temperature, for example at 140-250 ° C, done.
Auf der Beschichtung mit Partikeln des photonischen Kristalls kann eine Trenn- und/oder Schutzschicht angeordnet werden. Die Schutzschicht kann im Zuge der Einwirkung von Wärme und Druck mit dem Substrat, ggf. der Lumineszenzschicht, und der Beschichtung mit Partikeln verschweisst bzw. zu einem Schichtenverbund laminiert wird. Die Schutzschicht sollte, bezogen auf die Emissionswellenlänge lambda, transparent sein.On the coating with particles of the photonic crystal can be a Separating and / or protective layer can be arranged. The protective layer can in the course of the action of heat and pressure with the Substrate, possibly the luminescent layer, and the coating with Welded particles or laminated to a layer composite. The protective layer should, based on the emission wavelength lambda, be transparent.
Alternativ zur vorstehenden Vorgehensweise kann ein erfindungsgemäßes Sicherheits- und/oder Wertdokument auch dadurch hergestellt werden, dass ein fertiger photonischer Kristall, insbesondere in Form einer Folie (Dicke z. B. 0,1–500 μm), auf das Substrat aufgebracht und hiermit verbunden wird, sei es durch Verkleben, sei es durch Einlaminieren. Auch dabei kann der Lumineszenzstoff bereits in dem photonischen Kristall vorhanden sein. Es ist aber auch hier möglich, dass zuvor das Substrat mit einer separaten Beschichtung, beispielsweise einer Druckschicht, enthaltend den Lumineszenzstoff, versehen wird.alternative to the above procedure, an inventive Security and / or value document also be prepared by that a finished photonic crystal, in particular in the form of a film (Thickness, for example, 0.1-500 μm) applied to the substrate and is connected to it, whether by gluing, be it by Lamination. Also in this case, the luminescent substance already in the photonic crystal be present. But it is also possible here that before the substrate with a separate coating, for example a printing layer containing the luminescent substance.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Sicherheits- und/oder Wertdokument welches mit einem vorstehend genannten erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist.The The invention further relates to a security and / or value document which with an inventive invention above Method is available.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verifizierung eines erfindungsgemäßen Sicherheits- und/oder Wertdokuments bzw. Sicherheitselementes, wobei der Lumineszenzstoff zur Emission einer Lumineszenzstrahlung angeregt wird, beispielsweise durch Exposition gegen UV-Strahlung, wobei die Intensität der Lumineszenzstrahlung in Abhängigkeit vom Winkel bezüglich der Oberfläche des Sicherheits- und/oder Wertdokumentes bestimmt wird, und wobei die bestimmte Winkelabhängigkeit der Lumineszenzstrahlung mit einer vorgegebenen Winkelabhängigkeit verglichen wird. Wird keine Winkelabhängigkeit bestimmt, oder stimmt die bestimmte Winkelabhängigkeit nicht mit der vorgegebenen Winkelabhängigkeit überein, so handelt es sich nicht um ein erfindungsgemäßes Sicherheits- und/oder Wertdokument und folglich um eine Nachbildung. Bei Übereinstimmung der bestimmten Winkelabhängigkeit mit der vorgegebenen Winkelabhängigkeit ist das Sicherheits- und/oder Wertdokument als erfindungsgemäß und folglich echt verifiziert. Die Bestimmung kann im einfachsten Fall mittels Inaugenscheinnahme erfolgen. Es ist aber auch möglich, die Winkelabhängigkeit maschinell zu bestimmen. Die Bestimmung wird im Falle verschiedener Lumineszenzstoffe jeweils für die betreffenden Emissionswellenlängen durchgeführt werden, für welche verschiedene Winkelabhängigkeiten vorgegeben sind.After all The invention relates to a method for verifying a method according to the invention Security and / or value document or security element, wherein the luminescent substance is excited to emit a luminescence radiation is, for example, by exposure to UV radiation, wherein the intensity of the luminescence radiation in dependence from the angle with respect to the surface of the safety and / or value document, and wherein the determined angle dependence the luminescence radiation with a predetermined angular dependence is compared. If no angle dependence is determined, or does not agree with the particular angle dependence the predetermined angle dependence match, so it is not an inventive Security and / or value document and consequently a replica. If the determined angle dependence matches with the given angle dependence, the safety and / or value document as according to the invention and therefore really verified. The determination may be in the simplest case by visual inspection. But it is also possible that To determine angular dependence by machine. The determination is in the case of different luminescers each for the relevant emission wavelengths performed for which different angle dependencies are predetermined.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich Ausführungsformen darstellenden Beispielen näher erläutert.in the Below, the invention is based on merely embodiments illustrative examples explained in more detail.
Beispiel 1: verschiedene Aufbauformen eines erfindungsgemäßen Sicherheits- und/oder WertdokumentesExample 1: different types of construction a security and / or value document
In
der
In
der
In
der Variante der
Beispiel 2: Winkelabhängigkeit der Fluoreszenz des Gegenstandes des Beispiels 1Example 2: Angular dependence fluorescence of the subject of example 1
Bei
der Abstimmung der Emissionswellenlängen mit dem Durchmesser
der Partikel des photonischen Kristalls
Es
ergibt sich die Darstellung der
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