DE102011084821A1 - Verfahren zum Verifizieren von polarisationsabhängigen Sicherheitsmerkmalen unter Verwendung einer Anzeigevorrichtung - Google Patents

Verfahren zum Verifizieren von polarisationsabhängigen Sicherheitsmerkmalen unter Verwendung einer Anzeigevorrichtung Download PDF

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Olaf Dressel
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verifikation eines Wert- oder Sicherheitsdokuments (11) umfassend die Schritte: Betreiben einer Anzeigevorrichtung (3), aus deren Anzeigefläche (4) polarisiertes Licht (5) austritt, Anordnen eines Sicherheitsdokuments (11), welches mindestens ein Sicherheitsmerkmal (2) umfasst, dessen Transmissionseigenschaften von der Polarisation des zu transmittierenden Lichts (5’) abhängig ist, vor der Anzeigefläche (4), Erfassen des von der Anzeigevorrichtung (3) ausgestrahlten und durch das Sicherheitsmerkmal (2) transmittierten Lichts (5’) und Auswerten des transmittierten Lichts (5’) und Ableiten einer Verifikationsentscheidung.

Description

  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der Sicherheitsdokumente und insbesondere Verfahren zur Verifizierung von Sicherheitsdokumenten, welche mindestens ein Sicherheitsmerkmal aufweisen, welches polarisationsabhängig ist.
  • Als Sicherheitsmerkmale werden alle Merkmale aufgefasst, die eine Nachahmung, Verfälschung, Duplizierung oder unautorisierte Herstellung eines Gegenstands unmöglich machen oder zumindest deutlich erschweren. Ein Dokument, welches mindestens ein Sicherheitsmerkmal aufweist, wird als Sicherheitsdokument bezeichnet. Sicherheitsdokumente umfassen beispielsweise Ausweise, wie Personalausweise, Reisepässe, Identifikationskarten, Zugangskarten, Bank-/Kreditkarten, Gesundheitskarten, aber auch Führerscheine, Visa oder Wertdokumente wie Banknoten, Wertpapiere, Postwertzeichen, Zollmarken und Ähnliches, um nur einige aufzuführen. Auch Siegel und Etiketten zur Authentifizierung der Echtheit von Produkten oder mittels Sicherheitsmerkmalen gegen Nachahmungen oder Verfälschungen geschützte Eintrittskarten und Ähnliches werden als Sicherheitsdokumente betrachtet. Sowohl eine Materialbeschaffenheit, eine Kombination unterschiedlicher Materialien, eine besondere Bedruckung, ein Einbringen von beugenden, refraktiven, reflektierenden Strukturen und Ähnlichem können als Sicherheitsmerkmale genutzt werden. Andere Sicherheitsmerkmale können beispielsweise mittels eines integrierten Mikrochips, eines Magnetstreifens oder anderer Materialien ausgebildet werden, die bestimmte physikalische oder chemische Eigenschaften aufweisen, wie beispielsweise eine Lumineszenzeigenschaft oder Ähnliches.
  • Eine wesentliche Funktion von Sicherheitsmerkmalen ist es, eine Möglichkeit zu bieten, eine Echtheit und/oder Unverfälschtheit des Sicherheitsmerkmals selbst sowie des Sicherheitsdokuments zu ermitteln, in welches das entsprechende Sicherheitsmerkmal integriert ist. Ein solches Vorgehen wird als Verifikation bezeichnet. Hierbei wird die Echtheit und/oder Unversehrtheit des Sicherheitsmerkmals und/oder des Sicherheitsdokuments geprüft. Neben einer Verifikation der Echtheit und/oder Unversehrtheit eines Sicherheitsdokuments können einzelne Sicherheitsmerkmale, insbesondere solche, in denen eine Information gespeichert ist, genutzt werden, um diese zu verwenden, um eine übergeordnete Verifikation des Sicherheitsdokuments oder eine Kontrolle einer Person, der das Sicherheitsdokument zugeordnet ist, auszuführen. Ein einfaches Beispiel hierfür ist beispielsweise eine in einen Reisepass integrierte Seriennummer, welche nach einem Auslesen genutzt werden kann, um über einen Abgleich mit einer Datenbank, in der gestohlene Pässe registriert sind, zu ermitteln, ob der Pass, welcher verifiziert wird, zu den als gestohlen gemeldeten Pässen gehört oder nicht. Es versteht sich für den Fachmann, dass auch komplexere Verifikationsmaßnahmen bzw. komplexer ausgestaltete Merkmale für solche Verifikationen herangezogen werden können.
  • Merkmale, welche durch eine menschliche Person ohne Zuhilfenahme weiterer technischer Hilfsmittel aus dem Sicherheitsdokument ausgelesen werden können bzw. unmittelbar auf ihre Echtheit und Unverfälschtheit geprüft werden können, werden als sogenannte Level-1-Sicherheitsmerkmale bezeichnet. Merkmale, welche zur Überprüfung technische Hilfsmittel erfordern, werden als sogenannte Level-2-Merkmale bezeichnet.
  • Eine andere Möglichkeit, Sicherheitsmerkmale zu verifizieren, besteht darin, sie nach Mechanismen, Wirkprinzipien usw. einzuteilen, die bei der Verifikation genutzt werden. Eine Gruppe von Sicherheitsmerkmalen kann über eine Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Licht, beispielsweise im sichtbaren Wellenlängenbereich überprüft werden. Eine besondere Untergruppe von Sicherheitsmerkmalen sind Sicherheitsmerkmale, die eine Wechselwirkung mit Licht zeigen, welche von einer Polarisationseigenschaft des Lichts abhängig ist. Solche Sicherheitsmerkmale werden hier im Folgenden als polarisationsabhängige Sicherheitsmerkmale bezeichnet. Um diese auslesen und prüfen zu können, ist es somit erforderlich, eine Lichtquelle zur Verfügung zu haben, welche polarisiertes Licht bereitstellt, und/oder einen geeigneten Polfilter zur Verifikation heranzuziehen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verifikationsverfahren für Sicherheitsmerkmale, ein Verifikationssystem, umfassend mindestens ein Sicherheitselement, sowie ein Verifikationsverfahren zu dessen Verifizierung zu schaffen, welche einerseits eine hohe Sicherheit gegenüber Verfälschungen und Nachahmungen bieten und andererseits möglichst einfach oder mit Gegenständen und Hilfsmitteln verifizierbar bzw. ausführbar sind, welche weit verbreitet und leicht zugänglich sind.
  • Erfindungsgemäß wird ein solches Verifikationssystem einerseits durch ein Sicherheitsdokument mit einem Sicherheitsmerkmal geschaffen, welches in Durchsicht verifizierbar ist und welches eine Lichttransmission aufweist, die von einer Polarisationseigenschaft des auftreffenden Lichts abhängig ist. Andererseits umfasst das Verifikationssystem ein Verfahren zum Verifizieren dieses Sicherheitsdokuments, welches die Schritte umfasst: Betreiben einer Anzeigevorrichtung, aus deren Anzeigefläche polarisiertes Licht austritt, Anordnen, insbesondere Auflegen, eines Sicherheitsdokuments, welches mindestens ein Sicherheitsmerkmal umfasst, dessen Transmissionseigenschaften von einer Polarisation des zu transmittierenden Lichts abhängig sind, vor der Anzeigefläche, Erfassen des und durch das Sicherheitsmerkmal transmittierten Lichts und Auswerten des transmittierten Lichts und Ableiten einer Verifikationsentscheidung.
  • Während die Sicherheitsmerkmale in dem Durchsichtbereich des Sicherheitsdokuments, der eine von der Polarisationseigenschaft des zur Verifikation genutzten Lichts abhängige Wechselwirkung zeigt, auf vielfältige Art und Weise ausgestaltet sein können, ist dem Verifikationsverfahren für alle diese unterschiedlich ausgestalteten, in Durchsicht verifizierbaren polarisationsabhängigen Sicherheitsmerkmale gemeinsam, dass eine Anzeigevorrichtung zur Bereitstellung des für die Verifikation benötigten polarisierten Lichts genutzt wird. Das polarisierte Licht wird im normalen Betrieb der Anzeigevorrichtung ausgesandt. Der Vorteil des Verifikationssystems bzw. des Verifikationsverfahrens liegt darin, dass handelsübliche Anzeigevorrichtungen, insbesondere Computerbildschirme, aber auch Bildschirme von tragbaren Mobiltelefonen, persönlichen digitalen Assistenten, Werbetafelbildschirme, Anzeigevorrichtungen in Kraftfahrzeugen, von Videokameras usw. verwendet werden können, deren Bilderzeugung mittels eines Flüssigkristallbildschirms (LCD-Bildschirm) erfolgt. Flüssigkristallbildschirme zeichnen sich dadurch aus, dass diese einzelnen Bildpunkten zugeordnete Flüssigkristallzellen aufweisen, die mit einem Flüssigkristall gefüllt sind, und durch Anlegen einer Spannung in mindestens zwei unterschiedliche Zustände versetzt werden können. Die Zustände unterscheiden sich dadurch, dass in zumindest einem der beiden Zustände eine Polarisationsrichtung von linear polarisiertem Licht beim Durchtreten durch die Flüssigkristallzelle gedreht wird. Im anderen Schaltzustand wird eine Polarisationsrichtung linear polarisierten Lichts gar nicht oder um einen abweichenden Winkelbetrag gedreht. Die Flüssigkristallzellen sind jeweils zwischen Polarisatoren angeordnet, die hinsichtlich der Polarisationsrichtung, unter der sie einen Lichtdurchtritt ermöglichen, vorzugsweise gegeneinander verdreht sind. In der Regel sind die beiden Polarisatoren um 90° gegeneinander verdreht. Der einer Lichtquelle zugewandte Polarisator erzeugt linear polarisiertes Licht, welches in Abhängigkeit von dem Schaltzustand der Flüssigkristallzelle so gedreht wird, dass es den zweiten Polarisator nach dem Durchtritt durch die Flüssigkristallzelle passieren kann oder im anderen Schaltzustand am Passieren ganz oder teilweise gehindert wird. Hierüber können einzelne Pixel über die den Pixeln zugeordneten Flüssigkristallzellen, welche individuell ansteuerbar sind, beeinflusst werden. Bei Farbbildschirmen sind den einzelnen Pixeln mehrere ansteuerbare Flüssigkristallzellen für unterschiedliche Basisfarben zugewiesen, so dass sich in Farbaddition für den Betrachter beliebige Mischfarben darstellen lassen. Die unterschiedlichen Basisfarben können beispielsweise mittels Farbfiltern erzeugt werden.
  • Für die hier beschriebene Erfindung ist jedoch lediglich entscheidend, dass austretendes Licht polarisiert ist. Aus technischen Gründen werden für alle oder eine Vielzahl von Flüssigkristallzellen in der Regel ein einheitlicher Polarisationsfilter oder zumindest gleich orientierte Polarisationsfilter genutzt. Daher ist das aus einem Flüssigkristallbildschirm austretende Licht in der Regel unabhängig von Ort des Lichtaustritts jeweils linear entlang einer Vorzugsrichtung polarisiert, die im Folgenden als Polarisationsrichtung des austretenden Lichts bezeichnet wird.
  • Als Polfilterrichtung wird hier die Richtung bezeichnet, die parallel zu der Schnittlinie der Polfilterebene und der Polarisationsebene des aus dem Polfilter austretenden Lichtes ist. Mit anderen Worten wird als Polfilterrichtung die Richtung bezeichnet, unter der das aus dem Polfilter austretende Licht polarisiert ist. Die Polarisationsrichtung des Lichts, welches den Polfilter mit maximaler Transmission passieren kann, ist somit parallel zu der Polfilterrichtung orientiert. Orthogonal zu der Polfilterrichtung polarisiertes Licht kann den Polfilter nicht passieren. Allgemein kann ein Polfilter auch zirkular- oder elliptischpolarisierend ausgebildet werden. Die Polfilterrichtung kann in diesem Fall einen Drehsinn angeben. Parallel bedeutet dann, dass der Drehsinn, den der Polfilter vorgibt, mit dem des zirkular polarisierten Lichts übereinstimmt. Die Begriffe Polfilter, Polarisationsfilter sowie Polarisator werden als Synonyme aufgefasst.
  • Bei einer besonders einfachen Ausführungsform eines Sicherheitsmerkmals weist dieses im Durchsichtbereich selbst lediglich einen Polarisationsfilter auf. Ein solcher Polarisationsfilter lässt sich beispielsweise anhand eines Kunststoffmaterials, beispielsweise Polyamid, herstellen, welches entlang einer Richtung gedehnt wird. Der Polarisationsfilter kann beispielsweise vor der Herstellung des Dokumentes oder gezielt während der Kartenherstellung durch Lamination und z. B. gezielte Streckung oder gezielten Zug des Materials erzeugt sein oder werden. Im Stand der Technik sind unterschiedliche Materialien bekannt, welche linear polarisiertes Licht einer Polarisationsrichtung absorbieren oder stark abschwächen und entlang einer anderen Orientierung polarisiertes Licht nur wenig oder gar nicht abschwächen.
  • Da ein Grad der Abschwächung, welcher durch den Polarisationsfilter in dem Durchsichtsicherheitsmerkmal des Sicherheitsdokuments verursacht wird, von einer Orientierung relativ zu der Orientierung abhängig ist, entlang welcher das aus der Anzeigevorrichtung austretende Licht polarisiert ist, ist bei einer Ausführungsform des Verifikationsverfahrens vorgesehen, dass eine Orientierung des Sicherheitsdokuments relativ zu der Anzeigevorrichtung variiert und das transmittierte Licht orientierungsabhängig ausgewertet wird. Vorzugsweise wird ein Sicherheitsdokument, welches beispielsweise einen flächig ausgebildeten Dokumentkörper aufweist, in dessen Hauptfläche das Durchsichtsicherheitsmerkmal eingearbeitet ist, mit der Hauptfläche parallel zu der Anzeigefläche orientiert und um eine senkrecht auf der Hauptfläche des Sicherheitsdokuments stehenden Achse rotiert. Als Hauptfläche werden hier die Flächen angesehen, welche die größte flächige Ausdehnung des Sicherheitsdokuments aufweisen.
  • Ist das aus der Anzeigefläche austretende Licht zu 100 % linear entlang einer Richtung polarisiert und der in das Durchsichtsicherheitselement eingearbeitete Polfilter ideal ausgebildet, so variiert die Intensität des transmittierten Lichts zwischen 100 % und 0 %. Eine Verifikationsentscheidung kann somit beispielsweise davon abhängig gemacht werden, ob bei einer Rotation des Sicherheitsdokuments in einer Ebene parallel zur Anzeigefläche eine solche vom relativen Rotationswinkel abhängige Transmissionsvariation erfasst wird oder nicht. Auch bei einer Neigung der Dokumentenebene gegenüber der Anzeigefläche ist ein vom Rotationswinkel abhängiges Transmissionsverhalten beobachtbar. Der Rotationswinkel bezieht sich auf die Drehung um eine Achse, die senkrecht zu der Dokumentenebene orientiert ist. Die Dokumentebene muss somit bei der Verifikation nicht zwingend ganz parallel zu der Anzeigefläche ausgerichtet sein.
  • Bei einer anderen Ausführungsform kann die Verifikationsentscheidung davon abhängig gemacht werden, wie stark die Transmissionsunterschiede abhängig von einem Rotationswinkel sind. Hierüber kann beispielsweise geprüft werden, ob die Qualität des Polfilters in dem zu verifizierenden Sicherheitsmerkmal einer Güte entspricht, die in einem authentischen Sicherheitsmerkmal vorzufinden ist. Insbesondere kann ein Unterschied zwischen der maximalen und der minimalen Transmission ausgewertet werden.
  • Besonders wünschenswert ist es, in Sicherheitsdokumenten Informationen zu speichern und diese in der Weise mit einem Sicherheitsmerkmal zu verknüpfen, dass bei einer Verifikation des Sicherheitselements die Information ausgelesen werden kann und die Information zugleich durch das Sicherheitsmerkmal und dessen Verifizierung abgesichert wird.
  • Bei einer Ausführungsform von polarisationsabhängigen Durchsichtsicherheitsmerkmalen wird dieses so ausgebildet, dass dieses Durchsichtsicherheitsmerkmal räumlich in der Weise strukturiert ist, dass an unterschiedlichen Durchtrittspositionen eines lateral ausgedehnten Durchsichtmerkmals unterschiedliche Wechselwirkungseigenschaften für senkrecht durch das lateral ausgedehnte Sicherheitsmerkmal tretendes Licht existieren. Bei unpolarisiertem Licht lässt sich diese Eigenschaft nicht wahrnehmen, so dass eine Transmission homogen über die lateral ausgedehnte Fläche des Sicherheitsmerkmals ist. Wird jedoch Licht einer Polarisationsrichtung eingestrahlt, kann dieses an manchen Positionen beispielsweise, sofern das Sicherheitsmerkmal ein oder mehrere Polarisationsfilter umfasst, nahezu unabgeschwächt oder gänzlich unabgeschwächt hindurchtreten, an anderen wird es jedoch teilweise oder vollständig absorbiert, d. h. abgeschwächt oder ganz an der Transmission gehindert. Eine optische Erfassung ermöglicht es somit, das Muster der örtlichen Anordnung der unterschiedlich ausgebildeten lokalen Polfilterrichtungen zu erfassen und eine hierüber codierte Information auszulesen. Eine bevorzugte Ausführungsform eines Verifikationsverfahrens sieht somit vor, dass das transmittierte Licht ortsaufgelöst erfasst und ausgewertet wird. Auch bei einer solchen Ausführungsform ändert sich die wahrnehmbare Information bei einer Rotation, da hierüber die Polarisation relativ zu den einzelnen lokal verschiedenen Polfilterrichtungen variiert wird. Somit weisen unterschiedliche Positionen oder Bereiche des polarisationsabhängigen Durchsichtsicherheitsmerkmals unterschiedliche Lichtabschwächungen bei unterschiedlichen Winkelstellungen bezüglich der Polarisationsrichtung des zur Verifikation genutzten Lichts der Anzeigevorrichtung auf.
  • Eine solche lokal strukturierte Polarisationsabhängigkeit kann beispielsweise auch darüber herbeigeführt werden, dass vor einem Polarisationsfilter eine sogenannte Phasenverzögerungsschicht eingebracht wird. Diese besteht aus einem anisotropen Material, welches für unterschiedliche Polarisationen des Lichts unterschiedliche Ausbreitungseigenschaften innerhalb des anisotropen Materials aufweist, die sich beispielsweise durch unterschiedliche Brechungsindizes n für Polarisationskomponenten ausdrücken lassen. Die Anisotropie kann beispielsweise in einem photoorientierbaren Material lokal eingestellt werden. Bei der Herstellung kann über eine Lichteinstrahlung eine lokale Orientierung von Molekülen herbeigeführt werden, die dann dauerhaft fixiert wird. Da Licht eine Transversalwelle ist, schwingt der elektrische Feldvektor senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Die Schwingungsrichtung gibt die Polarisationsrichtung an. Jede Schwingungsrichtung lässt sich als Überlagerung zweier orthogonaler Feldvektorbasisschwingungszustände beschreiben, die dieselbe Frequenz jedoch unterschiedliche Amplituden und/oder Phasenlagen aufweisen können. Ist die Phasendifferenz gleich Null, erhält man linear polarisiertes Licht, dessen Orientierung von dem Amplitudenverhältnis abhängig ist. Für andere Phasenunterschiede erhält man elliptisch oder zirkular polarisiertes Licht. Je nach Größe des herbeigeführten Brechungsindexunterschieds und einer Dicke der Verzögerungsschicht sowie einer Einstrahlrichtung relativ zu einer mit der Anisotropie verknüpften optischen Achse tritt abhängig von der Wellenlänge eine Änderung der Polarisationseigenschaft für linear polarisiertes Licht ein. Es gilt allgemein folgende Gesetzmäßigkeit: Δϕ = (2π/λ)·Δnd, wobei Δϕ die Änderung der relativen Phase zwischen den beiden zueinander orthogonal schwingenden elektrischen Feldvektorbasisschwingungen beim Durchtritt senkrecht zur optischen Achse durch eine Schicht der Dicke d für Licht der Wellenlänge λ bewirkt, in der der Brechungsindexunterschied Δn = ne – no zwischen der ordentlichen (o) und der außerordentlichen Ausbreitungsrichtung (e) in dem lokal orientierten Material der Verzögerungsschicht angibt. Bei einer Schichtdicke von 14 µm und einem Brechungsindexunterschied von Δn = 0,01 tritt beispielsweise bei einer Wellenlänge von 560 nm eine Phasenverschiebung von π/2 zwischen den Feldvektorbasisschwingungen auf. Aus linear polarisiertem Licht wird zirkular polarisiertes Licht. Ist also eine lokal strukturierte Verzögerungsschicht vor einem nicht strukturierten Polfilter in dem Durchsichtsicherheitsmerkmal ausgebildet, so ist die in der lokalen Strukturierung der Verzögerungsschicht gespeicherte Information nicht sichtbar, sofern in die Verzögerungsschicht unpolarisiertes Licht eintritt und anschließend durch den Polfilter des Sicherheitsmerkmals austritt. Auch wenn das Licht zuerst durch den Polfilter polarisiert wird und dann durch die strukturierte Verzögerungsschicht tritt, ist dieses nicht für einen menschlichen Beobachter sichtbar, da die in der Verzögerungsschicht auftretende Polarisationsänderung keine Intensitätsabschwächung bewirkt. Tritt hingegen durch die Verzögerungsschicht beispielsweise linear polarisiertes Licht, welches aus der Anzeigefläche austritt, ein und nach dem Durchqueren der Verzögerungsschicht durch den Polfilter des Sicherheitsmerkmals aus, so wird die in der strukturierten Verzögerungsschicht gespeicherte Information sichtbar. Abhängig von der Strukturierung der Verzögerungsschicht wird das aus der Anzeigevorrichtung austretende Licht, welches beim Austritt unabhängig von der Austrittsposition jeweils dieselbe Polarisationsrichtung aufweist, lokal unterschiedlich hinsichtlich der Polarisation verändert, so dass abhängig von dieser Veränderung Anteile des Lichts an dem der Verzögerungsschicht nachgeordneten Polarisationsfilter des Sicherheitsmerkmals absorbiert werden, so dass hierdurch wahrnehmbare Intensitätsunterschiede abhängig von der lokalen Strukturierung der Verzögerungsschicht auftreten.
  • Wird ein Sicherheitsdokument mit einem so ausgestalteten Sicherheitsmerkmal so vor der Anzeigevorrichtung angeordnet, dass das aus der Anzeigevorrichtung austretende polarisierte Licht zunächst durch den Polarisationsfilter tritt und erst dann durch die Verzögerungsschicht, so ist die darin gespeicherte Information erneut nicht sichtbar. Abhängig von der Orientierung des Polarisationsfilters relativ zu der Polarisationsrichtung des austretenden Lichts, d. h. der relativen Orientierung des Dokuments vor der Anzeigefläche in einer Ebene parallel zur Anzeigefläche, ist wie bereits oben beschrieben über die gesamte Fläche des Sicherheitsmerkmals eine orientierungsabhängige Intensitätsvariation bei Ausführung einer Drehung zu beobachten.
  • Ist hingegen alternativ oder zusätzlich der Polarisationsfilter des Sicherheitsmerkmals ortsabhängig strukturiert, so treten unabhängig davon, ob der Polarisationsfilter oder die Verzögerungsschicht dem Display bei der Verifikation zugewandt sind, in beiden Fällen wahrnehmbare lokale Intensitätsvariationen des aus der Anzeigefläche austretenden Lichts auf.
  • Da die Änderung des Polarisationszustands in der Verzögerungsschicht wellenlängenabhängig ist, sind auch Sicherheitsmerkmale realisierbar, welche eine Farbselektion abhängig von der Orientierung der Polfilterrichtung des Polarisationsfilters des Sicherheitsmerkmals relativ zu der Polarisationsrichtung des aus der Anzeigefläche austretenden Lichts zeigen. Bei geeigneter Wahl des Brechungsindexunterschieds und der Schichtdicke der Verzögerungsschicht beträgt ein Unterschied der in der Verzögerungsschicht bewirkten Polarisationsrichtungsdrehung für den ordentlichen Strahl gegenüber dem außerordentlichen Strahl für eine Wellenlänge π und für eine andere Wellenlänge 2π. In einer solchen Situation wird die Polarisationsrichtung, sofern die optische Achse parallel zur Oberfläche der Verzögerungsschicht und senkrecht zur Einstrahlrichtung orientiert ist, für Licht, dessen Polarisationsrichtung einen Winkel von 45° gegenüber der optischen Achse aufweist, für die eine Wellenlänge um 90° gedreht, für die andere um 180°. Abhängig davon, ob die Polfilterrichtung des Polarisationsfilters parallel oder um 90° gegenüber der Polarisationsrichtung des aus der Anzeigefläche austretenden Lichts orientiert ist, kann Licht der einen oder der anderen Wellenlänge durch den Polarisationsfilter des Sicherheitsmerkmals hindurchtreten. Eine Drehung des Sicherheitsmerkmals relativ zu der Polarisationsrichtung des aus der Anzeigefläche austretenden Lichts führt somit zu einem deutlich wahrnehmbaren Effekt. Bei geeigneter Wahl der Schichtdicke und des Brechungsindexunterschieds können Farbumschläge von Ockergelb zu Blau, Türkis zu Rot, Violett zu Grün, Rot zu Grün usw. realisiert werden.
  • Emittiert die Anzeigevorrichtung Licht unterschiedlicher Wellenlängen, welche im sichtbaren Spektrum einen für die physiologische Wahrnehmung erheblichen spektralen Abstand aufweisen, beispielsweise Licht im blauen und roten Wellenlängenbereich gleichzeitig, so ist es möglich, dass bei geeigneter Wahl eines Brechungsindexunterschiedes für die Ausbreitung des ordentlichen und des außerordentlichen Strahls in einem anisotropen Medium und einer entsprechenden Wahl einer Schichtdicke der Polarisationsvektor einer Farbkomponente, z. B. des blauen Lichtes, stärker geändert wird als der der anderen Farbkomponente, z. B. des roten Lichtes. Beträgt dieser Winkelunterschied 90°, so kann die eine Farbkomponente beispielsweise ungehindert durch den Polarisationsfilter des Sicherheitsmerkmals austreten. Die andere wird hingegen vollständig an der Transmission gehindert. Wird nun das Sicherheitsdokument mit dem Sicherheitsmerkmal in der Ebene des Polarisationsfilters um 90° gedreht, so kann die entsprechend andere Farbkomponente ungehindert durch den Polarisationsfilter treten. Jetzt wird die erste Farbkomponente an einem Durchtritt vollständig gehindert.
  • Über eine geeignete zeitlich variierte Ansteuerung der Anzeigefläche, die einen Farbwechsel bewirkt, kann eine örtliche Änderung des wahrgenommenen farbigen Bildes analog zu einem aus dem Stand der Technik bekannten Kippbild erreicht werden, ohne dass das Sicherheitsmerkmal bewegt oder gedreht wird. Über eine geeignete örtlich variierte Ansteuerung der Anzeigefläche, die zeitgleich unterschiedliche Farbbereiche auf der Anzeigefläche bewirkt, kann beim Verschieben des Sicherheitsmerkmals parallel zur Anzeigefläche über die verschiedenen Farbbereiche eine örtliche Änderung des wahrgenommenen farbigen Bildes erreicht werden. (Auch dieses ist ein Effekt analog zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Effekt bei Kippbildern.)
  • Dieser Effekt kann auch ohne eine lokale Strukturierung der Verzögerungsschicht erreicht werden. Über eine geeignete Ansteuerung der Anzeigefläche kann erreicht werden, dass diese Licht im blauen und roten Wellenlängenbereich und kein oder nahezu kein Licht im dazwischen liegenden grünen Wellenlängenbereich aussendet. Bei üblicherweise nach dem Rot-Grün-Blau(RGB)-Prinzip arbeitenden Farbdisplays, die die physiologisch wahrnehmbare Farbe durch eine Farbaddition hervorrufen, wird eine solche Lichtabstrahlung beispielsweise erreicht, indem auf der Anzeigefläche eine purpur- oder magentafarbene Fläche dargestellt wird. Für eine Verifizierung eines solchen Sicherheitselements wird somit bei geeigneter flächiger Farbdarstellung auf der Anzeigefläche die für den menschlichen Betrachter wahrgenommene Farbe dadurch verändert, dass das in Durchsicht betrachtbare Sicherheitsmerkmal vor der Anzeigefläche angeordnet wird. Darüber hinaus ist eine Änderung der Farbwahrnehmung abhängig von dem Rotationswinkel der Drehung in der Ebene des Polarisationsfilters des Sicherheitsmerkmals.
  • Wird die Farbdarstellung auf der Anzeigevorrichtung verändert, so beeinflusst dieses den wahrnehmbaren Effekt der wellenlängenabhängigen Polarisationsrichtungsdrehung in der Verzögerungsschicht ebenfalls. Wird beispielsweise auf der Anzeigefläche eine Farbe dargestellt, die durch eine monochromatische bzw. nahezu monochromatische Lichtabstrahlung hervorgerufen wird, so findet bei der Anordnung des Sicherheitsdokuments vor der Anzeigefläche und einem Vergleich der wahrgenommenen Farben ohne und mit dazwischen angeordnetem Sicherheitsmerkmal keine Farbänderung statt. Bei der Drehung des Polarisationsfilters in dessen lateral ausgedehnter Ebene ist zwar eine Intensitätsschwankung des transmittierten Lichts wie oben bereits mehrfach erläutert wahrnehmbar, jedoch keine oder keine nennenswerte Farbänderung wahrnehmbar.
  • Ein anderes mögliches Sicherheits- und Verifikationssystem ist mit einem Sicherheitsmerkmal realisierbar, bei dem sowohl eine Verzögerungsschicht als auch ein Polfilter lokal modifiziert bzw. jeweils in Form eines Rasters ausgebildet sind. Werden die Raster leicht unterschiedlich ausgeführt, so ergeben sich bei der Verifikation Moirémuster. Ohne polarisierte Strahlung ist ein solcher Effekt nicht beobachtbar und auch nicht bei einer Anordnung des Sicherheitsmerkmals vor der Anzeigevorrichtung, bei der der Polarisationsfilter der Anzeigefläche zugewandt ist. Moirémuster zeigen eine Betrachtungswinkelabhängigkeit und auch eine Rotationsabhängigkeit, sofern das Sicherheitsmerkmal in der Ebene des Polfilters bzw. der strukturierten Polfilter gedreht wird.
  • Bei wieder einer anderen Ausführungsform eines Sicherheits- und Verifikationssystems wird ein Sicherheitsmerkmal verwendet, welches ein schaltbares, die Polarisationseigenschaft des durchtretenden Lichts beeinflussendes Element umfasst. Beispielsweise können eine oder mehrere Flüssigkristallzellen in ein Durchsichtmerkmal integriert werden. Auf einer Seite der Zellen wird ein Polfilter angeordnet. Abhängig von dem Schaltzustand wird somit eine Änderung der Polarisationsrichtung durch die Flüssigkristallzellen bewirkt. Abhängig von der Orientierung des Polfilters relativ zu der Polarisationsrichtung der aus der Anzeigefläche austretenden Strahlung kann eine maximale Transmission in dem einen Schaltzustand und eine minimale Transmission in einem anderen Schaltzustand erreicht werden. Über eine Drehung des Sicherheitsmerkmals in der Ebene des Polfilters des Sicherheitsmerkmals kann die Transmissionseigenschaft für die beiden Schaltzustände auch geändert werden. Werden mehrere schaltbare Polarisationsmerkmale, beispielsweise mehrere Flüssigkristallzellen, in das Sicherheitsmerkmal integriert, so können diese unterschiedlich ausgestaltet sein, so dass beispielsweise eine Zelle im unbestromten Zustand keine Änderung der Polarisationsrichtung des eintretenden polarisierten Lichts bewirkt und eine andere eine Drehung des Polarisationsvektors um 90° bewirkt. In einem solchen Fall ist bei einer Anordnung des Sicherheitsmerkmals vor der Anzeigefläche eine Information darüber zu erkennen, dass das durch eine der beiden Zellen und den Polfilter tretendes Licht beispielsweise eine maximale Transmission und das durch die andere Zelle und den nachgeordneten Polfilter tretende Licht eine minimale Transmission aufweist. Werden nun beide Zellen gleichzeitig bestromt, so ändert sich jeweils das den Zellen zugeordnete Transmissionsverhalten. Wird zusätzlich eine Strukturierung des Polfilters abhängig von dem Ort in der Ebene des Polfilters vorgenommen, so kann ein lokaler Wechsel des Transmissionsverhaltens auch bei Bestromungswechsel einer einheitlichen Flüssigkristallzelle erreicht werden. Ebenso sind Kombinationen denkbar, bei denen die Zellen unterschiedlich und die zugeordneten Polfilter lokal unterschiedlich relativ zueinander ausgerichtete Polarisationsrichtungen aufweisen. Sind die Zellen über den einzelnen Zellen zugeordnete transparente Elektroden schaltbar, so können auch individuelle Muster durch das Schalten analog eines LCD-Displays realisiert werden. Diese sind nur beobachtbar, wenn in die Zellen polarisiertes Licht eintritt und der Polfilter auf der Betrachtungsseite der Zellen angeordnet ist.
  • Wieder ein anderes Verifikationsverhalten zeigen polarisationsabhängige Sicherheitsmerkmale, in die ein polarisationsabhängiges Hologramm integriert ist. Ist in das Sicherheitsmerkmal beispielsweise ein Polarisations-Transmissionshologramm integriert, so wird das Beugungsverhalten des Lichts bzw. eines Spektralanteiles (eine oder mehrere Wellenlängen) des Lichtes polarisationsabhängig verändert. Abhängig von der Drehung des Hologramms relativ zu der Polarisationsrichtung des aus der Anzeigefläche austretenden Lichts wird das Beugungsverhalten des Polarisationshologramms verändert. Bei einer Drehung um 180° wechselt somit die wahrnehmbare Information.
  • Wird hingegen ein Polarisationsreflexionshologramm eingesetzt, so gibt es für eine Wellenlänge und eine Polarisation des einfallenden Polarisationslichts in dem Hologramm eine Absorption/Reflexion. Wird Licht dieser Wellenlänge von der Anzeigevorrichtung in einer vorgegebenen Polarisationsrichtung emittiert, so gibt es für eine Ausrichtung des Hologramms eine minimale Transmission dieser Wellenlänge und Polarisation. Licht einer entsprechenden Farbe wird somit durch das Hologramm aufgrund der "Reflexion/Beugung“ an einem Durchtritt gehindert, so dass bei einer Durchsichtbetrachtung ein Farbwechsel aufgrund des "Blockierens" dieser Wellenlänge beobachtbar ist. Voraussetzung ist, dass die Anzeigevorrichtung genau diese Wellenlänge auch emittiert.
  • Bei einer Ausführungsform des Wert- oder Sicherheitsdokuments umfasst das Sicherheitselement ein polarisationsabhängiges Hologramm.
  • Bei einer Ausführungsform ist das polarisationsabhängige Hologramm ein Transmissionshologramm.
  • Andere Ausführungsformen sehen vor, dass der Kartenkörper zusätzlich oder alternativ eine Verzögerungsschicht umfasst, welche in mindestens einem Wellenlängenbereich eine Polarisationsrichtung des hindurchtretenden Lichts verändert, insbesondere dreht.
  • Bei einer Ausführungsform ist die Verzögerungsschicht räumlich strukturiert, so dass die Polarisationsänderung lokal unterschiedlich ist.
  • Die Verzögerungsschicht kann aus einem photoorientierbaren Material gebildet sein.
  • Wieder eine andere Ausführungsform sieht vor, dass der Kartenkörper zusätzlich oder alternativ ein schaltbares, eine Transmission aufweisendes, optisches Element umfasst, welches mindestens zwei Schaltzustände aufweist, wobei eine Polarisation der transmittierten Strahlung in den beiden Schaltzuständen unterschiedlich beeinflusst wird.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass das optische Element mindestens eine Flüssigkristallzelle umfasst, welche durch ein Anlegen einer Spannung ihre Polarisationseigenschaft ändert.
  • Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Dokumentkörper eine schaltbare Energiequelle, beispielsweise ein Photovoltaikelement mit einem Schalter oder einen Piezokristall, zum Bereitstellen der Spannung an der mindestens einen Flüssigkristallzelle umfasst. Hierdurch wird eine weitgehende Unabhängigkeit von einer extern eingespeisten Spannung erreicht. Weitere denkbare Energiequellen sind Kontaktlos-Energiequellen z.B. durch eine induktive oder kapazitive Kopplung mit einem Lesegerät Energie erhalten. Auf dem Dokument kann eine Anordnung von Antennen, die z.B. einen Dipol und/oder eine Spule und/oder kapazitive Flächen umfassen, verwendet werden. Die Energie kann durch ein Kassensystem, RFID-Lesegerät nach ISO 14443 oder NFC-Handy (NFC – Near Field Communication – Nahfeldkommunikation) eingekoppelt werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Verifikationssystems mit einem in Durchsicht verifizierbaren Sicherheitsmerkmal;
  • 2a eine schematische Ansicht eines Sicherheitsdokuments mit einem einen Polarisationsfilter aufweisenden Durchsichtsicherheitsmerkmal in einer ersten Orientierung relativ zu der Anzeigefläche einer Anzeigevorrichtung;
  • 2b eine schematische Darstellung des Sicherheitsdokuments nach 2a in einer geänderten Orientierung des Dokuments relativ zu der Anzeigefläche der Anzeigevorrichtung;
  • 3 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Sicherheitsdokuments;
  • 4 eine weitere schematische Darstellung einer Schnittansicht eines Sicherheitsdokuments;
  • 5 noch eine weitere Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Sicherheitsdokuments;
  • 6 eine perspektivische schematische Darstellung eines Sicherheitsdokuments;
  • 7a–7c Ansichten des Sicherheitsdokuments nach 6 unter unterschiedlichen Orientierungen relativ zu der Anzeigefläche einer Anzeigevorrichtung;
  • 8 eine schematische Darstellung eines Sicherheitsdokuments, welches eine Verzögerungsschicht und einen Polfilter aufweist, zur Erläuterung eines polarisationsabhängigen Farbeffekts;
  • 9a, 9b schematische Darstellung eines ein Polarisationshologramm aufweisenden Durchsichtsicherheitsmerkmals in einer ersten Stellung (9a) und in einer zweiten Stellung (9b) relativ zu der Polarisationsrichtung des Lichts einer Anzeigevorrichtung;
  • 10a–10e schematische Darstellungen zur Veranschaulichung der Intensitätsabhängigkeit bei der Rotation eines Sicherheitsmerkmals, mit einer strukturierten Verzögerungsschicht;
  • 11 eine Matrix, anhand derer ein Einfluss einer anisotropen Verzögerungsschicht auf Licht unterschiedlicher Wellenlängen (Farben) im Zusammenwirken mit einem fest mit der Verzögerungsschicht gekoppelten Polarisationsfilter abhängig von einer Orientierung relativ zur Polarisation des einfallenden Lichts erläutert wird;
  • 12 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Sicherheitsmerkmals mit einem dichroitischen Polarisator;
  • 13 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Sicherheitsmerkmals ähnlich zu dem nach 11, wobei der Polarisator nicht wellenlängenselektiv wirkt; und
  • 14 eine schematische Darstellung eines Sicherheitselements, bei dem ein linearer Polarisator zwischen zwei anisotropen, strukturierten Verzögerungsschichten angeordnet ist.
  • In 1 ist schematisch ein Verifikationssystem 1 für ein in Durchsicht verifizierbares Sicherheitsmerkmal 2 dargestellt. Das Verifikationssystem umfasst eine Anzeigevorrichtung 3 mit einer Anzeigefläche 4, aus der beim Betrieb der Anzeigevorrichtung Licht 5 austritt, welches zumindest lokal eine definierte Polarisationseigenschaft aufweist. Vorzugsweise weist das aus der Anzeigefläche 4 austretende Licht über die gesamte laterale Ausdehnung der Anzeigefläche 4 zumindest für Licht derselben Wellenlänge dieselbe Polarisationseigenschaft auf. Besonders bevorzugt werden Anzeigevorrichtungen, bei denen das Licht unabhängig von der Wellenlänge des ausgesandten Lichts dieselbe einheitliche Polarisationseigenschaft aufweist.
  • Anzeigevorrichtungen 3, die im Betrieb Licht einer vorgegebenen Polarisationseigenschaft emittieren, sind beispielsweise Flüssigkristallanzeigen, welche beispielsweise einen der Betrachtungsseite zugewandten einheitlich ausgebildeten Polfilter aufweisen, der linear polarisiertes Licht einer Polarisationsrichtung 6 des austretenden Lichts 5 festlegt. Eine Farbe bzw. Wellenlänge des austretenden Lichts wird über eine dargestellte Information festgelegt. An unterschiedlichen Positionen kann somit Licht unterschiedlicher Intensität und Wellenlänge austreten. Die Informationsdarstellung kann beispielsweise über einen Personalcomputer (PC) 18 gesteuert werden.
  • Das Sicherheitsmerkmal 2 weist eine Transmissionseigenschaft für Licht auf, welche von einer Polarisationseigenschaft des Lichts abhängig ist. Dies bedeutet, dass zumindest lokal über die laterale Ausdehnung des Sicherheitsmerkmals 2 in einer Fläche 10, aus welcher das transmittierte Licht 5’ austritt, die Transmission abhängig von einer Polarisationseigenschaft des auf das Sicherheitsdokument auftreffenden Lichts 5 ist. Das Sicherheitsmerkmal 2 ist vorzugsweise in ein Sicherheitsdokument 11 integriert. Aufgrund der Transmissionseigenschaft des Sicherheitsmerkmals 2 bildet dies in dem Sicherheitsdokument 11 ein sogenanntes Durchsichtfenster 13. Dieses Durchsichtfenster 13 kann sich über einen lateral begrenzten Bereich einer Oberfläche 12 des Sicherheitsdokuments erstrecken oder über die gesamte Oberfläche 12. Eine Abgrenzung des Durchsichtfensters 13, welches durch das Sicherheitsmerkmal 2 gebildet wird, ist nur in den Fällen optisch unabhängig von der Verifikation des Sicherheitsmerkmals 2 wahrnehmbar, wenn das Sicherheitsdokument 11 entlang eines umlaufenden Rands 14 des Durchsichtfensters 13 für das zur Verifikation verwendete Licht opak ausgestaltet ist oder dieses grafisch gekennzeichnet ist.
  • Es ist ebenso möglich, das Durchsichtfenster so auszugestalten, dass dieses an einer der für die Verifikation zur Betrachtung vorgesehenen Oberfläche 12 des Sicherheitsdokuments bzw. des Sicherheitsmerkmals 2 mit transluzenten Farben überdruckt oder andersartigen, eine gewisse Transparenz aufweisenden Farbfiltern verdeckt ist. Wesentlich ist, dass das Sicherheitsmerkmal 2 in dem Durchsichtfenster 13, das durch das Sicherheitsmerkmal 2 gebildet wird, eine von der Polarisation des Lichts abhängige Eigenschaft zeigt. Bevorzugt werden Ausführungsformen, die eine von der Polarisationsrichtung des auftretenden Lichts abhängige Transmission zeigen. Dies bedeutet, dass es mindestens zwei unterschiedliche Polarisationseigenschaften oder Zustände einer Polarisationseigenschaft geben muss, die zu einer unterschiedlichen Transmission von Licht der entsprechenden Polarisationseigenschaften bzw. Zustände der Polarisationseigenschaft führen.
  • Bei der Verifikation eines eine polarisationsabhängige Transmission aufweisenden Sicherheitsmerkmals wird somit das transmittierte Licht 5' durch eine Erfassungseinrichtung 20, welche beispielsweise ein Auge 21 einer menschlichen Person sein kann, erfasst. Die Erfassungsvorrichtung kann auch eine Digitalkamera sein, deren erfasste Abbildung von einer Auswerteeinrichtung, welche vorzugsweise mittels Hard- und/oder Software, beispielsweise in einem Mobilfunktelefon mit einer Prozessoreinheit, ausgebildet ist.
  • Bei einer ganz einfachen Ausführungsform ist das Sicherheitsmerkmal 2 so ausgestaltet, dass dieses lediglich den Polarisationszustand (die Polarisationseigenschaft) des durchtretenden transmittierten Lichts 5’ gegenüber dem Polarisationszustand (der Polarisationseigenschaft) des auftreffenden Lichts verändert und zur anschließenden Verifikation eine Polarisationsmesseinrichtung genutzt wird, die die Veränderung der Polarisationseigenschaft an dem transmittierten Licht nachweist.
  • Weist beispielsweise das Sicherheitsmerkmal ein optisch anisotropes Material auf, welches beispielsweise in Form eines λ/4-Plättchen ausgebildet ist, so wird linear polarisiertes Licht, welches auf das Sicherheitsmerkmal auftrifft und durch dieses transmittiert wird, in zirkularpolarisiertes Licht gewandelt. Das austretende transmittierte Licht kann dann mittels eines geeigneten Polfilters und einer optischen Erfassungseinrichtung daraufhin geprüft werden, ob das austretende Licht eine entsprechende Zirkularpolarisation aufweist oder nicht. Ein solcher Polfilter ist so ausgebildet, dass dieser nur entsprechend zirkularpolarisiertes Licht transmittiert. Abhängig von der beobachteten Transmission durch den Polfilter kann somit ermittelt werden, ob das Durchsichtsicherheitsmerkmal die erwartete Polarisationseigenschaft aufweist und anhand des Untersuchungsergebnisses verifiziert werden.
  • Besonders bevorzugt werden jedoch, wie bereits erwähnt, Ausführungsformen, bei denen in das Sicherheitsmerkmal 2 ein Polfilter integriert ist. Bei einer besonders einfachen Ausführungsform des Sicherheitsmerkmals 2 ist dieses als linearer Polfilter 31 ausgebildet. Als linearer Polfilter wird hier ein Polfilter bezeichnet, der Licht mit einer linearen Polarisation entlang einer Polarisationsrichtung 6 passieren lässt, wenn eine Polfilterrichtung parallel zu der Polarisationsrichtung des Lichts orientiert ist. Sind die Polarisationsrichtung des Lichts und die Polfilterrichtung des Polfilters orthogonal zueinander orientiert, so wird bei einem idealen Polfilter eine Transmission vollständig unterdrückt.
  • In 2a ist vor einer Anzeigevorrichtung 3 mit einer Anzeigefläche 4 ein Sicherheitsdokument 11 mit einem Durchsichtfenster 13 angeordnet, welches ein Sicherheitsmerkmal 2 ausbildet. Das Sicherheitsmerkmal 2 ist so gestaltet, dass dieses einen Polfilter, beispielsweise einen linearen Polfilter 31, mit einer Polfilterrichtung 32 aufweist. Die Anzeigevorrichtung emittiert polarisiertes Licht. Die Polarisationsrichtung 6 des aus der Anzeigefläche 4 austretenden Lichts ist durch eine Schraffurrichtung der Anzeigefläche 4 dargestellt. Die Polfilterrichtung 32, welche mit der Orientierung des Sicherheitsmerkmals 2 gekoppelt ist, ist durch eine Schraffur des Durchsichtfensters 13 bzw. Polfilters 31, welcher das Sicherheitsmerkmal 2 ausbildet, angedeutet. Bei der Orientierung des Sicherheitsmerkmals 2, bei der der Polfilter 31 und das Sicherheitsdokument 11 hinsichtlich ihrer lateralen flächigen Ausdehnung parallel zur Anzeigefläche 4 orientiert sind, tritt bei einer Betrachtung in Durchsicht durch das Durchsichtfenster 13 von der Anzeigefläche 4 im Betrieb abgegebenes polarisiertes Licht 5 durch das Sicherheitsmerkmal 2 hindurch, sofern die Polfilterrichtung 32 und die Polarisationsrichtung 6 des Lichts 5 parallel orientiert sind. Wird das Sicherheitsdokument 11 nun um eine Achse 33, welche senkrecht zur Oberfläche 12 des Sicherheitsdokuments bzw. des Sicherheitsmerkmals 2 orientiert ist, gedreht, so erhält man eine Situation, wie sie in 2b dargestellt ist.
  • Die Polfilterrichtung 32 und die Polarisationsrichtung 6 des Lichts sind senkrecht zueinander orientiert, so dass durch den Polfilter 31, welcher das Sicherheitsmerkmal 2 ausbildet, kein Licht durchtritt. Zur Verifikation wird somit die Transmission orientierungsabhängig von einer Rotationsorientierung des Sicherheitsmerkmals 2 ausgewertet. Ist ein Polfilter in dem Sicherheitsmerkmal 2 ausgebildet, so ist das in den 2a und 2b gezeigte Transmissionsverhalten abhängig von dem Drehwinkel zu beobachten. In Winkelstellungen zwischen der Winkelstellung, welche in 2a dargestellt ist, und der Winkelstellung, welche in 2b dargestellt ist, ist eine abgeschwächte Transmission abhängig vom Winkel der Rotation um die Achse 33 zu beobachten oder zu erfassen.
  • Bei einer Beleuchtung mit nicht polarisiertem Licht ist bei einer Betrachtung in Durchsicht keine Winkelabhängigkeit einer Rotation um die Achse 33, welche senkrecht zur Oberfläche 12 des Sicherheitsdokuments 11 orientiert ist, zu beobachten. Bei der dargestellten Ausführungsform nach den 2a und 2b, bei der das Sicherheitsmerkmal 2 nur als Polfilter 31 ausgebildet ist, ist es auch unerheblich, ob die in 2a dem Betrachter zugewandte Oberfläche 12 oder eine rückwärtige Oberfläche 15 der Anzeigevorrichtung 3 zugewandt ist.
  • Bei weiteren Ausführungsformen (nicht dargestellt) ist es möglich, das Durchsichtfenster so zu gestalten, dass entweder der Polfilter lokal strukturiert ist, beispielsweise, indem die den Polfilter ausbildende Schicht lokal perforiert ist und somit Durchbrüche aufweist, an denen keine Polfilterwirkung auftritt, oder das Durchsichtfenster ausgestaltet wird, mehrere unterschiedliche Polarisationsrichtungen relativ zueinander aufweisende Polfilterelemente zu umfassen, die lateral nebeneinander in dem Durchsichtbereich angeordnet sind. Einzelne lokale Bereiche entlang der lateralen Ausdehnung des Sicherheitsmerkmals weisen dann abhängig von dem Rotationswinkel um eine Achse senkrecht zur Oberfläche des Sicherheitsmerkmals unterschiedliche Transmissionen auf. An den Stellen, an denen der einheitliche Polfilter perforiert ist, ist keine Winkelabhängigkeit zu beobachten und in jeder Stellung eine Transmission zu beobachten. An jenen Positionen, an denen der Polfilter nicht modifiziert ist, ist ein Verhalten analog dem nach 2a und 2b zu beobachten. Bei der Ausführungsform, bei der mehrere unterschiedliche Polfilterrichtungen aufweisende lateral nebeneinander angeordnete Polfilterelemente ausgebildet sind, weisen diese jeweils ein Verhalten analog zu dem im Zusammenhang mit den 2a und 2b beschriebenen Polfilter auf. Da die einzelnen Polfilterrichtungen der Polfilterelemente jedoch unterschiedliche Richtungen aufweisen, sind für eine Vielzahl von Winkelstellungen, gegebenenfalls für alle Winkelstellungen, des Sicherheitsmerkmals an unterschiedlichen Positionen lateral verteilt über das Sicherheitsmerkmal unterschiedliche Transmissionswerte zu beobachten oder zu erfassen.
  • Bei einer Ausführungsform existieren zwei Gruppen von Polfilterelementen. Die Polfilterelemente einer Gruppe weisen jeweils alle dieselbe Polfilterrichtung auf. Die Polfilterrichtung der Polfilter der einen Gruppe ist orthogonal zu der Polfilterrichtung der Polfilter der anderen Gruppe. Bei einem so ausgestalteten Sicherheitsmerkmal gibt es eine einheitliche Lichttransmission in allen Polfilterelementen, wenn die Polarisationsrichtung des Lichts jeweils unter 45° zu den Polfilterrichtungen der Polfilterelemente steht. Für alle anderen Orientierungen weisen die Polfilterelemente der einen Polfilterrichtung (Gruppe) einen ersten Transmissionsgrad, die hierzu orthogonal orientierten Polfilterelemente (der anderen Gruppe) eine zweite von der ersten Transmission abweichende Transmission auf.
  • In 3 ist ein schematischer Schichtaufbau eines Sicherheitsdokuments 11 mit einem andersartig ausgebildeten polarisationsabhängigen Sicherheitsmerkmal 2 dargestellt. In der schematischen Darstellung erstreckt sich das Sicherheitsmerkmal 2 über die gesamte laterale Ausdehnung 60 des Sicherheitsdokuments 11. Das Sicherheitsdokument 11 bzw. das Sicherheitsmerkmal 2 ist aus unterschiedlichen Schichten 51–55 gebildet. Das Sicherheitsmerkmal 2 weist eine für die Verifikation vorgesehene Betrachtungsseite 56 und eine auf der gegenüberliegenden Seite angeordnete Einstrahlseite 57 auf. Von der Einstrahlseite 57 zur Betrachtungsseite 56 hin sind die Schichten 51 bis 55 hinsichtlich ihrer Funktion und Beschaffenheit wie folgt ausgebildet. Die Schichten 51, 53 und 55, d. h. eine der Betrachtungsseite zugewandte Schicht 55, eine mittlere Schicht 53 und die der Einstrahlseite 57 zugewandte Schicht 51, sind als transparente, vorzugsweise eine wellenlängenunabhängige Transmission aufweisende, Schichten ausgebildet. Beispielsweise können dieses nichtfarbige Polycarbonatschichten sein. Zwischen der der Einstrahlseite 57 zugewandten transparenten Schicht 51 und der mittleren transparenten Schicht 53 ist eine optisch anisotrope, doppelbrechende Schicht 52 angeordnet. In dieser doppelbrechenden Schicht 52 breitet sich das entlang unterschiedlicher Achsen polarisiertes Licht mit einer unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit aus. Dies führt u. a. dazu, dass eine solche Schicht einen Polarisationszustand des durch sie hindurchtretenden Lichts verändern kann. Beispielsweise kann linear polarisiertes Licht in zirkular oder elliptisch polarisiertes Licht umgewandelt werden. Bei geeigneter Ausgestaltung kann auch eine Drehung der Polarisationsachse des durchtretenden Lichts verursacht werden. Bei geeigneter Wahl der Schichtdicke d der doppelbrechenden Schicht 52, welche auch als Verzögerungsschicht 58 bezeichnet wird, kann bei geeigneter Wahl der Anisotropie erreicht werden, dass die Verzögerungsschicht 58 beispielsweise als λ/2-Plättchen für eine vorgegebene Wellenlänge λ0 wirkt. Eine optische Achse 59 der doppelbrechenden Schicht 52 wird hierbei so orientiert, dass diese parallel zur lateralen Ausdehnung der doppelbrechenden Schicht orientiert ist. Für die Verifikation genutztes Licht 5 tritt dann vorzugsweise senkrecht zur optischen Achse 59 durch die Eintrittsseite 57 in das Sicherheitsmerkmal 2 ein. Abhängig von einem Winkel α einer Polarisationsrichtung relativ zu der optischen Achse findet eine Drehung der Polarisationsrichtung um einen Drehwinkel β = 2α statt, welcher dem doppelten des Winkels α zwischen der Polarisationsrichtung 6 des auftreffenden Lichts und der optischen Achse 59 entspricht. Unter α = 45° gegenüber der optischen Achse 59 polarisiertes Licht 5 wird somit in der anisotropen doppelbrechenden Schicht 52 um β = 90° oder β = π/2 gedreht.
  • Über den Polfilter 31, der in der Schicht 54 ausgebildet ist, kann die Polarisation des beim Durchtritt durch die anisotrope, doppelbrechende Schicht 52 hinsichtlich der Polarisationsrichtung 6’ gedrehten Lichts 5 überprüft werden. Abhängig von einer Drehung des Sicherheitselements 2 um eine Achse 33 senkrecht zu den Erstreckungsrichtungen der doppelbrechenden Schicht 52 und des Polfilters 31, kann somit eine winkelabhängige Variation der Transmission beobachtet werden.
  • In 4 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der in dem Sicherheitsdokument 11 nur ein Durchsichtfenster 13 ausgebildet ist, welches in der dargestellten Ausführungsform nur aus einer doppelbrechenden Schicht 52 und einer als Polfilter 31 ausgebildeten Schicht 54 besteht.
  • In 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Sicherheitsdokuments mit einem transmissionsabhängigen Sicherheitsmerkmal 2 schematisch dargestellt, bei der die anisotrope Verzögerungsschicht 58 lokal strukturiert ist. Entlang der lateralen Erstreckung des Sicherheitsmerkmals 2 sind unterschiedliche Bereiche unterschiedlich hinsichtlich ihrer Anisotropie ausgebildet. Durch die einzelnen Bereiche 61 1 62 n hindurchtretendes Licht wird somit unterschiedlich hinsichtlich seiner Polarisationseigenschaften beeinflusst. Über den nachgeordneten Polfilter 31 können somit unterschiedliche Intensitäten beobachtet werden, die von der jeweiligen lokal variierten Ausgestaltung der Verzögerungsschicht 58 abhängen. Die einzelnen Bereiche können in anderen Ausführungsformen anders ausgebildet sein. Beispielsweise können sich diese alle oder gruppenweise hinsichtlich ihrer Anisotropie unterscheiden. An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass sowohl die Stärke der Anisotropie als auch die Orientierung bezüglich eines mit dem Sicherheitsdokument verknüpften Koordinatensystems für die einzelnen Bereiche individuell gewählt werden kann.
  • Eine lokal unterschiedliche optische Anisotropie sowohl hinsichtlich der Stärke der Anisotropie, als auch eine Festlegung der optischen Achse kann in photoorientierbaren Materialien, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, durch eine Lasereinstrahlung in weiten Bereichen festgelegt werden. Hierdurch ist es möglich, beim Herstellungsprozess des Sicherheitsmerkmals Informationen, insbesondere individualisierende oder personalisierende Informationen, in der Verzögerungsschicht zu speichern, welche bei einer Verifikation des Sicherheitsdokuments bei einer Anordnung vor einer Anzeigevorrichtung, welche polarisiertes Licht abstrahlt, ausgelesen werden können.
  • Es versteht sich, dass es ebenso möglich ist, wie oben angedeutet, auch den Polfilter hinsichtlich unterschiedlicher Orientierungsrichtungen lateral zu strukturieren. Auch hierüber können Informationen, insbesondere individualisierende oder personalisierende Informationen in dem Sicherheitsmerkmal gespeichert werden. Als individualisierende und/oder personalisierende Informationen werden solche Informationen angesehen, die ein Sicherheitsmerkmal gegenüber anderen Sicherheitsmerkmalen individuell unterscheidbar machen. Als personalisierend werden solche Informationen angesehen, die einer Person zugeordnet werden können, der das Sicherheitsmerkmal bzw. das Dokument, welches mit dem Sicherheitsmerkmal versehen ist, zugeordnet ist.
  • In 6 ist schematisch ein Sicherheitsdokument mit einem Durchsichtsicherheitsmerkmal 2 schematisch isometrisch dargestellt. In einem der Eintrittsseite 57 zugewandten Bereich des Sicherheitsmerkmals 2 ist eine Verzögerungsschicht 58 ausgebildet, die zwei Bereiche 61, 62 aufweist, die eine unterschiedliche Änderung der Polarisation von eintretendem Licht bewirken. An dem der Betrachtungsseite 56 zugewandten Abschnitt des Sicherheitsmerkmals 2 ist ein linearer Polfilter 31 ausgebildet.
  • Anhand der 7a bis 7c soll die Verifikation des in 6 dargestellten Sicherheitsmerkmals exemplarisch erläutert werden. In der in 7a dargestellten Stellung ist die Polfilterrichtung 32 des Sicherheitsmerkmals 2 orthogonal zu der Polarisationsrichtung 6 des aus der Anzeigefläche 4 austretenden Lichts 5 orientiert. In dem Bereich 61 wird in der Verzögerungsschicht keine Drehung der Polarisationsrichtung bewirkt, so dass das aus der Verzögerungsschicht austretende Licht des Bereichs 61 senkrecht zur Polfilterrichtung polarisiert ist und dieser Bereich 61 in Durchsicht als Dunkel wahrgenommen wird. Der Bereich 62 bewirkt hingegen eine Drehung der Polarisationsrichtung um 90°, so dass das durch die Verzögerungsschicht im Bereich 62 durchtretende Licht nun parallel zum Polfilter 31 des Sicherheitsmerkmals 2 orientiert ist, so dass der Bereich 62 als hell wahrgenommen wird.
  • Bei der Stellung, welche in 7b dargestellt ist, wird durch die unterschiedlichen Bereiche 61, 62 der Verzögerungsschicht bewirkt, dass das hindurchtretende Licht jeweils linear unter 45° gegenüber der Polfilterrichtung des Polfilters 31 polarisiert ist. Beide Bereiche 61, 62 werden somit als gleich hell und gegenüber einer maximalen Transmission abgedunkelt wahrgenommen.
  • In der dritten Stellung, welche in 7c gezeigt ist, ist nun das durch den Bereich 61 durchtretende Licht parallel zur Polfilterrichtung 32 des Polfilters 31 des Sicherheitsmerkmals 2 orientiert, so dass dieser Bereich 61 hell wahrgenommen wird. Das durch den Bereich 62 der Verzögerungsschicht hindurchtretende Licht wird hinsichtlich seiner Polarisationsrichtung so gedreht, dass es nun senkrecht zur Polfilterrichtung 32 des Polfilters 31 orientiert ist und diesen nicht passieren kann. Folglich wird der Bereich 62 als abgedunkelt wahrgenommen.
  • Bei geeigneter Ausgestaltung der Anisotropie kann darüber hinaus erreicht werden, dass Licht unterschiedlicher Wellenlängen deutlich unterschiedlich hinsichtlich der Polarisationsrichtung verändert wird. Es kann erreicht werden, für Licht einer Farbe (Wellenlänge) eine Polarisationsrichtungsdrehung um 90° und für Licht einer anderen Farbe (Wellenlänge) eine zirkulare bzw. elliptische Polarisation zu bewirken oder zu erreichen, dass keine oder eine vernachlässigbare Drehung der Polarisation eintritt. Bei einer Betrachtung des Durchsichtsicherheitsmerkmals, welches erneut an der dem Betrachter zugewandten Seite einen linearen Polfilter aufweist, zeigt sich eine Farbänderung bei der Drehung des Dokuments um eine Achse senkrecht zur Oberfläche des Sicherheitsdokuments. Über eine lokale Strukturierung der Verzögerungsschicht und/oder des Polfilters als auch durch eine transluzente Überdruckung können somit vielfältige Muster erzeugt werden, die bei einer Drehung vor dem Bildschirm unterschiedliche Informationen preisgeben. Wird hierzu ein unterschiedlich farbiges Bild auf der Anzeigefläche der Anzeigevorrichtung dargestellt, können weitere Farbeffekte abhängig von einer Orientierung oder abhängig von der dargestellten Farbe beobachtet werden. Somit können unterschiedliche Verifikationsverfahren angewendet werden, die eine ortsaufgelöste, orientierungsaufgelöste und frequenz- bzw. wellenlängenaufgelöste und/oder eine Farbwahrnehmung berücksichtigende Auswertung der transmittierten Strahlung umfassen. Über einen Vergleich mit Vorgaben kann so eine Verifikationsentscheidung abgeleitet werden.
  • In 8 ist ein Sicherheitsdokument 11 schematisch dargestellt, welches ein Sicherheitsmerkmal 2 in Form eines Durchsichtfensters 13 umfasst, welches sich über die gesamte laterale Ausdehnung 60 des Sicherheitsdokuments erstreckt. Das Sicherheitsmerkmal 2 umfasst eine anisotrope Verzögerungsschicht 58, welche lateral nicht strukturiert ist. Zusätzlich umfasst das Sicherheitsmerkmal 2 einen Polfilter 31. Die Dimensionen und Abmessungen der einzelnen Schichten und Elemente sind nicht realitätsgetreu und hier nur aus Gründen der Veranschaulichung gewählt.
  • Aus einer Anzeigefläche 4 einer Anzeigevorrichtung 3 tritt Licht 5 aus, welches linear polarisiert ist. Die Polarisationsrichtung 6 liegt senkrecht auf der Zeichnungsebene. Die Anzeigefläche 4 ist rechts gedreht um 90° schematisch dargestellt. Die Polarisationsrichtung 6 des Lichts ist gut zu erkennen, welches in dieser Darstellung in Richtung auf den Betrachter zu aus der Zeichnungsebene austritt. Das Licht 5, wie in der linken Hälfte dargestellt, tritt in die Verzögerungsschicht 58 des Sicherheitsmerkmals 2 ein. Die optische Achse 59 der Verzögerungsschicht 58 ist parallel zur Eintrittsseite 57 orientiert. Die Eintrittsseite 57 in die Verzögerungsschicht 58 ist rechts erneut um 90° gedreht schematisch dargestellt. Zu erkennen ist, dass die Polarisationsrichtung 6 einen Winkel von 45° gegenüber der Polarisationsachse 59 aufweist. Beim Durchtritt durch die Verzögerungsschicht wird das Licht 5 wellenlängenabhängig hinsichtlich seiner Polarisationsrichtung gedreht. Hierbei wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, dass das Licht 5 Anteile mit einer Wellenlänge umfasst, welche einen gelben Farbeindruck hervor ruft, und Anteile umfasst, deren Wellenlänge beim Betrachter einen blauen Farbeindruck hervor ruft. Beide Anteile sind beim Eintritt in die Verzögerungsschicht entlang derselben Raumrichtung polarisiert, welches durch die Nachstellung der Worte gelb, blau hinter den Bezugszeichen der Polarisationsrichtung 6 angedeutet ist.
  • Bei geeigneter Wahl der Schichtdicke d und der Anisotropiestärke sowie der Anisotropierichtung des Materials wird die Polarisationsrichtung des blauen Anteils des Lichts beispielsweise um 180°, die Polarisationsrichtung des gelben Anteils des Lichts 5 jedoch lediglich um 90° beim Durchtreten durch die Verzögerungsschicht 58 gedreht. Dies ist schematisch erneut rechts dargestellt, wo die unterschiedlichen Polarisationsrichtungen 6 gelb, 6 blau und die optische Achse 59 beim Austritt aus der Verzögerungsschicht 58 schematisch dargestellt sind. Die Polarisationsrichtung des blauen Lichtanteils 6’ blau wird mit einem Strich-Punkt-Doppelpfeil angezeigt, wohingegen die Polarisationsrichtung 6’ gelb des gelben Anteils mittels eines Strich-Punkt-Punkt-Doppelpfeils gezeigt ist. Ferner ist die Polfilterrichtung 32 des sich anschließenden Polarisationsfilters 31 mittels eines Doppelpfeils dargestellt. Die Polfilterrichtung ist parallel zu der Polarisationsrichtung 6 blau,gelb, mit der das Licht 5 ursprünglich aus der Anzeigefläche 4 austritt. Hieraus ergibt es sich, dass lediglich der blaue Anteil des aus der Verzögerungsschicht 58 austretenden Lichts durch den Polfilter hindurchtreten kann, während der Anteil des gelben Lichts von dem Polfilter 31 absorbiert wird.
  • Aus dem Durchsichtfenster 13, welches das Sicherheitsmerkmal 2 darstellt, tritt somit lediglich blaues Licht aus. Wird das Sicherheitsdokument hingegen um 90° um die senkrecht zur Anzeigefläche und der Oberfläche 12 des Sicherheitsdokuments orientierte Achse 33 gedreht, so ändert sich die Farbe des austretenden Lichts. Ganz rechts sind die entsprechenden Ebenen für diesen Zustand gestrichelt dargestellt, wobei die einzelnen Flächen auch noch aus Gründen der besseren Anschaulichkeit leicht gegeneinander versetzt sind. Erneut ist das eintretende Licht 45° gegenüber der Polarisationsrichtung orientiert. Nach dem Austritt aus der Verzögerungsschicht 58 sind erneut die Polarisationsrichtungen 6’ gelb des gelben Lichts um 90° und 6’ blau des blauen Lichts um 180° hinsichtlich ihrer ursprünglichen Polarisationsrichtung 6 blau,gelb gedreht. Da nun jedoch auch die Polfilterrichtung 32 des Polarisationsfilters 31 mit der Drehung des Dokuments mitdreht, ist nun die Polarisationsrichtung 6’ gelb des gelben Lichts parallel zur Polfilterrichtung 32 des Polarisationsfilters 31 orientiert, so dass das gelbe Licht aus dem Dokument austritt und das blaue Licht absorbiert wird. Diese beispielhafte Ausführungsform zeigt, dass bei der Verifikation rotationsabhängige Farbeffekte genutzt werden können. Es versteht sich, dass auch eine laterale Strukturierung der Verzögerungsschicht und/oder des Polarisationsfilters vorgenommen werden kann. Zusätzlich können auch gedruckte transluzente oder opake Farbschichten in dem Sicherheitsdokument im Bereich des Sicherheitsmerkmals 2 ausgebildet werden, um abhängig von der Orientierung des Sicherheitsmerkmals relativ zu der Polarisationsrichtung des eintretenden Lichts unterschiedliche Farbeffekte oder Farbmuster zu realisieren. Da die vom Betrachter wahrgenommene Farbe des Bildschirms durch eine Farbaddition der Lichtanteile festgelegt ist, ändert sich die in Durchsicht wahrgenommener Farbe zusätzlich gegenüber der Farbe, welche der Nutzer bei einer unmittelbaren Betrachtung der Anzeigefläche wahrnimmt.
  • In 9a und 9b ist exemplarisch die Wirkungsweise eines polarisationsabhängigen Hologramms dargestellt. Aus der Anzeigefläche 4 der Anzeigevorrichtung 3 tritt linear polarisiertes Licht 5 aus und trifft auf ein als Durchsichtfenster 13 ausgebildetes Sicherheitsmerkmal 2 eines Sicherheitsdokuments 11. In dem Sicherheitsmerkmal 2 ist ein polarisationsabhängiges Reflexionshologramm 72 ausgebildet, welches Licht einer Wellenlänge und einer bestimmten Polarisationsrichtung in einem elliptisch ausgebildeten Bereich 71 reflektiert. Stimmen die Wellenlänge oder die Polarisation nicht mit der vorgegebenen Wellenlänge und der vorgegebenen Polarisation überein, so transmittiert das Hologramm dieses Licht 5’. Diese Situation ist in 9a dargestellt.
  • Wird das Sicherheitsdokument 11 und hiermit das in dem Durchsichtfenster 13 befindliche Sicherheitsmerkmal 2 um eine Achse 33, welche senkrecht der Oberfläche 12 des Sicherheitsdokuments 11 orientiert ist, gedreht, so ändert sich die Polarisationsrichtung 6 des Lichts 5 relativ zu dem Hologramm 72. In 9b ist die Situation dargestellt, bei der die Polarisationsrichtung 6 des aus der Anzeigefläche 4 austretenden Lichts 5 mit jener Polarisationsrichtung übereinstimmt, bei der das Reflexionshologramm 72 in dem elliptischen Bereich 71 das auftreffende Licht 5’’ reflektiert. Daher wird der elliptische Bereich 72 als abgedunkelt wahrgenommen. Trifft hingegen unpolarisiertes Licht auf das Sicherheitsmerkmal 2, so sind bei einer Betrachtung im Durchlicht auch bei einer Drehung um die Achse 33, welche senkrecht zur Oberfläche 12 des Sicherheitsdokuments ausgebildet ist, keine Intensitätsschwankungen wahrnehmbar, die durch das integrierte Hologramm bedingt sind.
  • Anhand von 10a bis 10e soll eine Intensitätsabhängigkeit eines aus vier Bereichen 61–64 bestehenden Sicherheitsmerkmals 2 für unterschiedliche Orientierungen relativ zu der Polarisationsrichtung des aus der Anzeigefläche einer Anzeigevorrichtung austretenden Lichts erläutert werden. In der 10a sind die einzelnen Bereiche, welche aus Gründen der Veranschaulichung unterschiedliche geometrische Formen aufweisen, schematisch dargestellt. Über ein Kreuz 81 ist die Anisotropie sowie deren Ausrichtung relativ zu einem Koordinatensystem 91 dargestellt. Beim Durchqueren des elliptischen Bereichs 61 senkrecht zur Zeichnungsebene wird bei Licht einer Wellenlänge λ eine Phasenverschiebung einer halben Wellenlänge (λ/2) zwischen den zueinander orthogonal polarisierten Lichtstrahlenanteilen bewirkt. Die Anisotropieachse fällt mit einer X-Richtung 92 des Koordinatensystems 91 zusammen.
  • Das dreieckig ausgebildete Gebiet bewirkt ebenfalls eine Phasenverschiebung um die halbe Wellenlänge beim Durchtritt zueinander orthogonal polarisierter Strahlen. In diesem Gebiet ist die Anisotropieachse um 22° gegenüber der X-Richtung 92 des Koordinatensystems 91 verdreht.
  • Das quadratische Gebiet 63 bewirkt ebenfalls eine Phasenverschiebung der halben Wellenlänge. Die Anisotropieachse ist hierbei um 45° gegenüber der X-Richtung 92 des Koordinatensystems 91 verdreht.
  • Das kreuzförmige Gebiet 64 weist eine schwächere Anisotropie auf, bei der lediglich eine Phasenverschiebung um λ/4, d. h. 1/4 der Wellenlänge beim Durchtritt von Strahlung, die sich entlang der Z-Richtung des Koordinatensystems, d. h. senkrecht zur Zeichnungsebene, ausbreitet, zwischen Licht auftritt welches orthogonal zueinander polarisiert ist. Die Anisotropierichtung ist um 0° gegenüber der X-Richtung 92 des Koordinatensystems 91 verdreht.
  • Für alle Gebiete 61–64 beziehen sich die Angaben jeweils auf dieselbe angepasst an das Material gewählte Wellenlänge λ.
  • In den 10b bis 10e ist ein Sicherheitsmerkmal 2 dargestellt, welches aus den vier Gebieten 61–64 nach 10a zusammengesetzt ist. Die Gebiete 61–64 weisen jeweils die Anisotropiestärke und Anisotropierichtung wie die entsprechenden Gebiete in 10a bezüglich des mit dem Sicherheitsdokument verknüpften Koordinatensystems 91 auf. Die Schraffurdichte bzw. Einfärbung der Gebiete 61–64 in den 10b bis 10e gibt jeweils die beobachtete Intensität für die Wellenlänge λ von Licht an, welches sich entlang der Z-Richtung 104 eines bezüglich der Anzeigefläche ortsfesten Koordinatensystems 101 ausbreitet. Allgemein gilt hier für 10 bis 14 je geringer die Strichdichte desto höher ist die Intensität. Die Polarisation des aus der Anzeigefläche austretenden Lichts ist parallel zur X-Achse 102 linear polarisiert. Das linear polarisierte Licht trifft somit auf das Sicherheitsmerkmal 2 und durchquert hierbei die unterschiedlichen Gebiete 61–64, welche die angegebene Isotropie aufweisen. Anschließend tritt das hinsichtlich des Polarisationszustandes gegebenenfalls modifizierte Licht durch einen in das Sicherheitsmerkmal integrierten Polarisationsfilter 31. Die Polarisationsrichtung des Polarisationsfilters 31 ist parallel zur Y-Achse 93 des Koordinatensystems 91 orientiert, welches ortsfest bezüglich des Sicherheitsmerkmals 2 ist. In 10b sind somit das Koordinatensystem 91 und 101 so zueinander ausgerichtet, dass die X-Achsen 92 und 102, die Y-Achsen 93 und 103 sowie die Z-Achsen 94 und 104 jeweils zueinander parallel sind. In den 10c bis 10e sind die Betrachtungssituationen dargestellt, bei denen das Sicherheitsmerkmal jeweils in einer Ebene parallel zur Anzeigefläche um einen angegebenen Winkel α bezüglich der Z-Achse 104 des mit der Anzeigefläche verknüpften Koordinatensystems 101 verdreht ist. Dies bedeutet, dass die X-Achse 92 und die Y-Achse 93 bezüglich der X-Achse 102 bzw. der Y-Achse 103 jeweils um den angegebenen Winkel α bezüglich der nach wie vor zueinander parallelen Z-Achsen 94 bzw. 104 gegeneinander verdreht sind. Zu beachten ist, dass sich mit den Gebieten 61–64 des Sicherheitsmerkmals 2 auch der ortsfest mit den Gebieten gekoppelte Polarisationsfilter 31 des Sicherheitsmerkmals 2 mitdreht und sich somit die Polfilterrichtung 32 relativ zu der Polarisationsrichtung 6 des Lichts, welches aus der Anzeigefläche austritt, um denselben Winkel α verdreht bzw. verdreht ist. Gut zu erkennen ist, dass ein hinsichtlich der Anisotropie bereichsweise strukturiertes Sicherheitselement mit einem flächig einheitlich ausgebildeten Polfilter in Abhängigkeit von der relativen Orientierung des Polfilters des Sicherheitsdokuments relativ zu der Polarisationsrichtung des von der Anzeigefläche ausgesandten Lichts unterschiedliche Intensitäten aufweist. Die hier gewählten geometrischen Formen sind hier nur aus Gründen der Veranschaulichung gewählt. Selbstverständlich können die Bereiche, welche unterschiedliche Isotropie aufweisen, alle oder gruppenweise eine ähnliche oder identische Geometrie aufweisen.
  • In 11 ist schematisch in einer Matrix dargestellt, wie sich ein anisotropes Material für unterschiedliche Wellenlängen und bei unterschiedlichen Orientierungen des Sicherheitsmerkmals relativ zu der Polarisationsrichtung der einfallenden Strahlung der Anzeigefläche verändert. In unterschiedlichen Spalten der Matrix ist die Verdrehung des Sicherheitsmerkmals bezüglich der Polarisationsrichtung des einfallenden, von der Anzeigefläche ausgesandten Lichts dargestellt. In den vier Spalten sind die Verdrehungen 0°, 22°, 45° und 90° dargestellt. In den unterschiedlichen Zeilen der Matrix ist die Veränderung des Polarisationszustands abhängig von der Verdrehung für unterschiedliche Wellenlängen bzw. Farben des Lichts angegeben. Die einzelnen Zeilen zeigen untereinander die Auswirkung auf rotes Licht (oberste Zeile), grünes Licht sowie blaues Licht und in der letzten Zeile die sich durch Farbaddition ergebende Summenfarbe. Die Anisotropierichtung ist für alle Wellenlängen selbstverständlich gleich. Bei einer Verdrehung des Sicherheitsmerkmals um 0° gegenüber der Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts weist die Anisotropierichtung einen Winkel von 45° gegenüber der Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts auf. Für rotes Licht bewirkt ein Durchtritt durch die Verzögerungsschicht eine Phasenverschiebung von einem Viertel der Wellenlänge (λ 1/4). Der Durchtritt von grünem Licht bewirkt eine Phasenverschiebung um die halbe Wellenlänge (λ 1/2) auf. Für blaues Licht bewirkt die Verzögerungsschicht schließlich eine Phasenverschiebung, die der Wellenlänge des blauen Lichts entspricht. Zur Veranschaulichung sind in jedem Matrixeintrag schematisch über ein Kreuz 81 die Anisotropie sowie die Anisotropierichtung angedeutet. Zusätzlich sind in dem Anisotripiekreuz 81 der Polarisationszustand 6 des vom Display ausgesandten Lichts (durchgezogener Pfeil), der sich nach dem Durchtritt durch die Verzögerungsschicht ergebende Polarisationszustand 6' (gestrichelter Pfeil) sowie die Polarisationsrichtung 32 des Polfilters (gepunkteter Pfeil) angegeben. Ferner enthält jeder Matrixeintrag noch ein Feld, welches über seine Orientierung die Verdrehung bezüglich der Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts andeutet und zusätzlich über eine Schraffurdichte eine Intensität für die entsprechende Farbe bzw. Wellenlänge angibt.
  • Während bei rotem Licht das linear polarisierte Licht bei einer Verdrehung um 0° in zirkular polarisiertes 6' Licht mit einem ersten Drehsinn 7 hinsichtlich des Polarisationszustands verändert wird, ist der Polarisationszustand 6' dieses Lichts bei einer Verdrehung um 22° elliptisch. Ist das Sicherheitsmerkmal um 45° verdreht, so fällt die Anisotropierichtung mit der Richtung der linearen Polarisation 6 zusammen, so dass keine Änderung des Polarisationszustands 6' durch die Verzögerungsschicht bewirkt wird. Bei einer Verdrehung um 90° wird das linear polarisierte einfallende rote Licht ebenfalls zirkular polarisiert, jedoch mit einem zweiten Drehsinn 8, der dem ersten Drehsinn 7 entgegengesetzt ist. Die entsprechenden sich ergebenden Intensitäten sind über die Schraffur angedeutet.
  • Für grünes Licht stellt sich die Situation anders dar. Bei einer Verdrehung um 0° wird die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts um 90° gedreht. Wird das Sicherheitsmerkmal um 22° verdreht, so tritt eine größere Verdrehung ein. Das austretende Licht bleibt jedoch linear polarisiert. Wie beim roten Licht ändert sich die Polarisationsrichtung bei der Orientierung von 45° beim Durchtritt durch die Verzögerungsschicht nicht. Da sich jedoch der Polarisationsfilter mit dem Sicherheitsmerkmal dreht, sinkt der Intensitätsanteil des grünen Lichts, welches den Polarisationsfilter passieren kann. Bei einer Verdrehung um 90° wird die Polarisationsrichtung des Lichts um 90° gedreht. Da jedoch auch der Polfilter um 90° gegenüber der Ausgangsposition verdreht wurde, steht die Polarisationsrichtung des Lichts senkrecht zu der des Polarisationsfilters, so dass kein Licht durch den Polarisationsfilter treten kann.
  • Für blaues Licht bewirkt die Verzögerungsschicht bei einer Orientierung von 0° des Merkmals relativ zu der Polarisationsrichtung des auftreffenden Lichts keine Änderung des Polarisationszustands, so dass der senkrecht zu dem auftreffenden Licht orientierte Polarisationsfilter des Sicherheitsmerkmals ein Passieren des blauen Lichtanteils verhindert. Da die Verzögerungsschicht eine Phasenverschiebung entsprechend der Wellenlänge verursacht, wird die Polarisationsrichtung des Lichts unabhängig von der relativen Orientierung der Anisotropieschicht zu der ursprünglichen Polarisationsrichtung nicht verändert. Eine Änderung des den Polfilter passierenden blauen Lichtanteils tritt jedoch ein, da die Polfilterrichtung beim Verdrehen des Sicherheitsmerkmals sich relativ zu der Polarisationsrichtung 6' des einfallenden Lichts und somit der Polarisationsrichtung des aus der Verzögerungsschicht austretenden Lichts ändert. Die Intensität nimmt mit zunehmendem Verdrehungswinkel von 0° bis 90° zu.
  • In der letzten Zeile der Tabelle ist über die geometrische Form und deren Orientierung die Orientierung des Sicherheitsmerkmals relativ zu der Polarisationsrichtung des von der Anzeigefläche ausgesandten Lichts angedeutet. Ferner ist in Worten ein Farbeindruck angegeben, der sich durch die Farbaddition des roten, des grünen und des blauen Lichtanteils des ursprünglich einen weißen Eindruck hervorrufenden, aus der Anzeigefläche austretenden Lichts ergibt. Bei der Orientierung 0° ergibt sich ein hellgrüner Farbeindruck. Wird das Sicherheitsmerkmal um 22° verdreht, ändert sich der Farbeindruck in einen mittel- bis dunkelgrünen Farbeindruck. Unter 45° ergibt sich ein violettfarbener und unter 90° ein magentafarbener Farbeindruck.
  • In 12 ist schematisch eine weitere mögliche Ausführungsform dargestellt. Die Anisotropierichtung ist in diesem Falle bei der Orientierung 0° des Merkmals parallel zu der Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts orientiert. Der mit dem Sicherheitsmerkmal verknüpfte Polarisationsfilter weist eine Polarisationsrichtung auf, die hierzu senkrecht orientiert ist. Ferner ist der Polarisationsfilter als dichroitischer Polarisationsfilter ausgebildet, der in dem dargestellten Beispiel nur Licht im roten Wellenlängenbereich polarisiert bzw. hinsichtlich des Polarisationszustands beeinflusst. Grünes und blaues Licht kann unabhängig vom Polarisationszustand den Polarisationsfilter passieren. Bei diesem schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass für die unterschiedlichen Verdrehungen 0°, 22°, 45°, 90° der sich aus der Farbaddition ergebende Farbeindruck im Kreis dargestellt ist. Eine Intensität der einzelnen Farbanteile ist über eine Schraffur der den einzelnen Farben zugeordneten Ellipsen angedeutet, die in einem real ausgeführten Gegenstand deckungsgleich überlagert wären und hier nur aus Gründen der Veranschaulichung auseinander gezogen sind und jeweils die Drehung des Merkmals gegenüber der ursprünglichen Orientierung andeuten. Während sich für die Verdrehungen um 0°, 22°, 45° ein grünblauer bis türkiser Farbeindruck ergibt, der langsam heller wird, ergibt sich unter 90° ein weißer Farbeindruck.
  • In 13 ist dieselbe Situation wie in 12 dargestellt, wobei jedoch ein Polarisationsfilter verwendet wird, der Licht aller Wellenlängen hinsichtlich des Polarisationszustandes beeinflusst. Die sich ergebenden Helligkeiten sind über die jeweilige Schraffurdichte angedeutet. In der Überlagerung ändert sich der Farbeindruck von schwarz über heller werdende Graustufen nach weiß bei einer Verdrehung des Sicherheitsmerkmals 2 von 0° über 22°, 45° nach 90°.
  • In 14 ist eine weitere Ausführungsform eines Sicherheitsdokuments dargestellt, bei der der Polarisationsfilter 31 in einer mittleren Schicht des Sicherheitsdokuments ausgebildet ist. Zwischen dem Polarisationsfilter 31 und der Oberfläche 12 sowie der rückwärtigen Oberfläche 15 des Sicherheitsdokuments 11 ist jeweils eine strukturierte Verzögerungsschicht 58, 58' angeordnet, die jeweils unterschiedliche Bereiche 61–64 aufweisen, die hinsichtlich der Anisotropiestärke und/oder Anisotropierichtung individuell variieren. Hierüber ist es möglich, in den beiden Verzögerungsschichten 58, 58' jeweils ein Bild bzw. eine Information zu speichern. Beim Verifizieren ist abhängig von der Orientierung des Dokuments das erste oder das zweite Bild (die erste Information oder die zweite Information) für einen Betrachter 105 wahrnehmbar. Wird beispielsweise das Sicherheitsdokument 11 im Durchlicht vor einer Anzeigefläche 3, welche poloarisiertes Licht aussendet, in der Weise betrachtet, dass die rückwärtige Oberfläche 15 der Anzeigefläche und die Oberfläche 12 des Sicherheitsdokuments 11 dem Betrachter zugewandt ist, so nimmt der Betrachter die in der Verzögerungsschicht 58 gespeicherte Information bzw. das gespeicherte erste Bild wahr. Wird das Sicherheitsdokument 11 hingegen im Durchlicht vor der Anzeigefläche 3 in der Weise betrachtet, dass die Oberfläche 12 der Anzeigefläche zugewandt und die rückwärtige Oberfläche 15 dem Betrachter zugewandt ist, so wird das in der Verzögerungsschicht 58' gespeicherte zweite Bild bzw. die darin gespeicherte Information für den Betrachter wahrnehmbar. Die Rotationsabhängigkeit für eine Rotation um eine Achse 33, welche senkrecht auf den Oberflächen 12, 15 steht, bleibt für beide Bilder erhalten. Wird das Sicherheitsdokument 11 im Durchlicht unpolarisierten Lichts betrachtet, ist keines der Bilder wahrnehmbar.
  • Es versteht sich für den Fachmann, dass hier lediglich beispielhafte Ausführungsformen dargestellt sind. Die einzelnen beschriebenen Merkmale können in beliebigen Kombinationen zur Verwirklichung von Sicherheitsmerkmalen, Verifikationssystemen und Verifikationsverfahren genutzt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Verifikationssystem
    2
    Sicherheitsmerkmal
    3
    Anzeigevorrichtung
    4
    Anzeigefläche
    5
    Licht
    5’
    transmittiertes Licht
    5’’
    reflektiertes Licht
    6, 6’
    Polarisationsrichtung des Lichts
    7
    erster Drehsinn
    8
    zweiter Drehsinn
    10
    Fläche (betrachtete Fläche des Sicherheitsmerkmals)
    11
    Sicherheitsdokument
    12
    Oberfläche des Sicherheitsdokuments
    13
    Durchsichtfenster
    14
    umlaufender Rand (Bereich) des Durchsichtfensters
    15
    rückwärtige Oberfläche
    18
    Personalcomputer (PC)
    20
    Erfassungseinrichtung
    21
    Länge
    31
    Polfilter
    32
    Polfilterrichtung (Polfilter)
    33
    Achse
    51–55
    Schichten
    56
    Betrachtungsseite
    57
    Einstrahlseite
    58, 58'
    Verzögerungsschicht
    d
    Dicke
    59
    optische Achse
    60
    laterale Erstreckung
    61, 62
    Bereiche
    71
    elliptischer Bereich
    72
    polarisationsabhängiges Hologramm
    81
    Anisotropierichtung
    91
    Koordinatensystem (ortsfest bezüglich des Sicherheitsmerkmals und des damit verknüpften Polarisationsfilters)
    92
    X-Achse
    93
    Y-Achse
    94
    Z-Achse
    101
    Koordinatensystem (ortsfest mit Anzeigevorrichtung)
    102
    X-Achse
    103
    Y-Achse
    104
    Z-Achse
    105
    Betrachter
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • ISO 14443 [0036]

Claims (12)

  1. Verfahren zur Verifikation eines Wert- oder Sicherheitsdokuments (11) umfassend die Schritte: Betreiben einer Anzeigevorrichtung (3), aus deren Anzeigefläche (4) polarisiertes Licht (5) austritt, Anordnen eines Sicherheitsdokuments (11), welches mindestens ein Sicherheitsmerkmal (2) umfasst, dessen Transmissionseigenschaften von der Polarisation des zu transmittierenden Lichts (5) abhängig sind, vor der Anzeigefläche, Erfassen des von der Anzeigevorrichtung (4) ausgestrahlten und durch das Sicherheitsmerkmal (2) transmittierten Lichts (5’) und Auswerten des transmittierten Lichts (5’) und Ableiten einer Verifikationsentscheidung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Orientierung des Sicherheitsdokuments (11) relativ zu der Anzeigevorrichtung (3) variiert wird und das transmittierte Licht (5’) orientierungsabhängig ausgewertet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das transmittierte Licht (5’) ortsaufgelöst erfasst und ausgewertet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das transmittierte Licht (5’) wellenlängenaufgelöst erfasst wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine farbige Darstellung auf der Anzeigefläche verändert wird und das transmittierte Licht korreliert mit der farbigen Darstellung ausgewertet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Moiréeffekte ausgewertet werden.
  7. Wert- oder Sicherheitsdokument (11) umfassend einen Dokumentkörper, welcher mindestens ein Sicherheitsmerkmal mit einem Durchsichtbereich (13) umfasst, welcher für Licht (5’) eine Transmission aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsmerkmal (2) für mindestens eine Wellenlänge von Licht (5) eine Transmission aufweist, welche von einem Polarisationszustand des Lichts (5) abhängig ist.
  8. Wert- oder Sicherheitsdokument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsmerkmal (2) eine Vielzahl von transmittierenden Bereichen (61–64) umfasst, welche zumindest teilweise unterschiedliche Anisotropieeigenschaften aufweisen.
  9. Wert- oder Sicherheitsdokument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der transmittierenden Bereiche (61–64) eine Gruppe von ersten Bereichen umfasst, deren Anisotropieeigenschaften sich hinsichtlich Anisotropiestärke und/oder Anisotropierichtung von den Anisotropieeigenschaften der übrigen Bereiche unterscheiden, wobei die eine Gruppe von Bereichen in einem räumlichen Muster in dem Dokumentkörper angeordnet ist, welches eine erste Information kodiert.
  10. Wert- oder Sicherheitsdokument nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsmerkmal (2) mindestens einen Polfilter (31) umfasst.
  11. Wert- oder Sicherheitsdokument nach Anspruch 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsmerkmal (2) eine Vielzahl von Polfilterelementen umfasst, welche zumindest teilweise unterschiedliche Polarisationseigenschaften aufweisen.
  12. Wert- oder Sicherheitsdokument nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Polfilterelemente eine Gruppe von ersten Polfilterelementen umfasst, welche alle eine gleiche Polarisationseigenschaft aufweisen, die sich von den Polarisationseigenschaften der übrigen der Polarisationsfilter unterscheiden, wobei Polarisationselemente der einen Gruppe in einem zweiten räumlichen Muster in dem Dokumentkörper angeordnet sind und das zweite Muster eine zweite Information kodiert.
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