DE102013225518B4 - Security element with UV-excitable field-dependent effect - Google Patents
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Abstract
Sicherheitselement (110) mit einem UV-anregbaren Effekt umfassend eine Strukturfarbe, welche Mikrokapseln (10) umfasst, in welchen kolloidale Teilchen (13) enthalten sind, die mittels einer Strukturanregung, welche ein Ausbilden eines elektrischen oder/und magnetischen Felds umfasst, zueinander in einer kristallartigen Struktur anordenbar oder/und umordenbar sind, wobei die kristallartige Struktur (15) über die Strukturanregung beeinflussbare und/oder einstellbare Reflexions- und/oder Transmissionseigenschaften für Licht aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Lumineszenzpigmente vorgesehen sind, die bei einer Lumineszenzanregung, die über ein Einstrahlen von UV-Licht erfolgt, eine Lumineszenz zeigen, und die Lumineszenzpigmente so angeordnet sind, dass zumindest ein Teil der Lumineszenzpigmente mit in die kristallartige Struktur (15) eingebaut ist und eine beobachtbare Lumineszenz (130) von der Strukturanregung mittels des elektrischen oder/und magnetischen Felds abhängig ist.A UV-excitable effect security element (110) comprising a structural ink comprising microcapsules (10) in which colloidal particles (13) are contained, which by means of a structure excitation, which comprises forming an electric and / or magnetic field with respect to each other a crystal-like structure can be arranged and / or remodeled, wherein the crystal-like structure (15) via the structure excitation influenceable and / or adjustable reflection and / or transmission properties for light, characterized in that additionally luminescent pigments are provided which in a luminescence, the is carried out via an irradiation of UV light, show a luminescence, and the luminescent pigments are arranged so that at least a part of the luminescent pigments is incorporated into the crystal-like structure (15) and an observable luminescence (130) from the structure excitation by means of the electrical or / and magnetic field dependent ig is.
Description
Die Erfindung betrifft allgemein ein Sicherheitselement mit einem UV-anregbarem Effekt, ein Verfahren zum Verifizieren eines solchen Sicherheitselements, ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitsdokuments sowie eine Strukturfarbe.The invention generally relates to a security element with a UV-excitable effect, a method for verifying such a security element, a method for producing a security document and a structural color.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Sicherheits- und Wertdokumenten mit Sicherheitsmerkmalen und Sicherheitselementen bekannt, die einen Lumineszenzeffekt aufweisen. Als Lumineszenz wird das Ausstrahlen von Licht während oder nach einer zuvor erfolgten Anregung bezeichnet. Die Lumineszenz wird in der Regel nach der Art der Anregung unterschieden. Wird die Anregung über ein oder mehrere Photonen ausgelöst, so spricht man von Photolumineszenz. In der Regel wird eine Photolumineszenz über ein Einstrahlen von UV-Licht angeregt. Das bei der Lumineszenz ausgesandte Emissionslicht weist in der Regel eine größere Wellenlänge als die Anregungsstrahlung auf. Bei einer Anregung mit UV-Licht wird beispielsweise Lumineszenzlicht im sichtbaren Wellenlängenbereich emittiert.From the prior art, a large number of security and value documents with security features and security elements are known, which have a luminescent effect. Luminescence is the emission of light during or after a previous excitation. The luminescence is usually distinguished according to the type of excitation. If the excitation is triggered by one or more photons, it is called photoluminescence. In general, a photoluminescence is excited by an irradiation of UV light. The emission light emitted during luminescence generally has a greater wavelength than the excitation radiation. When excited with UV light, for example, luminescence light is emitted in the visible wavelength range.
Ein Lumineszenzeffekt in einem Sicherheitsmerkmal oder Sicherheitselement kann verwendet werden, um das mit dem Sicherheitsmerkmal oder Sicherheitselement versehene Objekt hinsichtlich seiner Echtheit und gegebenenfalls auch seiner Unversehrtheit zu verifizieren. Im einfachsten Fall wird die Existenz der Lumineszenz als Sicherheitsmerkmal genutzt. Eine Verifikation erfordert dann die Überprüfung, ob bei UV-Anregung eine Lumineszenz zu beobachten ist.A luminescent effect in a security feature or security element can be used to verify the object provided with the security feature or security element in terms of its authenticity and possibly also its integrity. In the simplest case, the existence of luminescence is used as a security feature. Verification then requires verification that luminescence is observed upon UV excitation.
Aus der
Neben der Lumineszenz werden auch weitere optische Effekte im Bereich der Sicherheits- und Wertdokumente verwendet. So sind beispielsweise aus dem Stand der Technik Druckfarben bekannt, deren Farbeindruck über in einer Farbe enthaltene Mikroteilchen herbeigeführt wird, die zueinander ausgerichtet und in einer Kristallstruktur angeordnet sind.In addition to luminescence, other optical effects in the field of security and value documents are used. Thus, for example, printing inks are known from the prior art, the color impression of which is brought about by microparticles contained in one color, which are aligned with one another and arranged in a crystal structure.
Aus der
Aus der
Es ist ein allgemeines Bestreben, Sicherheitsdokumente in der Weise fortzubilden, dass diese Sicherheitselemente und Merkmale enthalten, welche für Fälscher schwerer nachzuahmen und/oder zu manipulieren sind.It is a general endeavor to develop security documents in such a way that they contain security elements and features which are harder to imitate and / or manipulate for counterfeiters.
Der Erfindung liegt daher die technische Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Sicherheitselement zu schaffen, ein Verfahren zu schaffen, mit dem auf einfache Weise das Sicherheitselement verifizierbar ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sicherheitsdokuments sowie eine Substanz, mit der das Sicherheitselement ausbildbar ist, zu schaffen.The invention is therefore based on the technical object to provide a novel security element, to provide a method with which the security element is verifiable in a simple manner, and a method for producing such a security document and a substance with which the security element can be formed to create.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Strukturfarben, welche über einen optischen Effekt ähnlich dem eines photonischen Kristalls verfügen, weiterzubilden und/oder mit einer anderen Druckfarbe zu kombinieren, um neuartige Effekte zu erhalten. Hierzu werden Lumineszenzpigmente bzw. eine Lumineszenzfarbe verwendet.The invention is based on the idea of further developing the structure colors known from the prior art, which have an optical effect similar to that of a photonic crystal, and / or to combine them with another printing ink in order to obtain novel effects. For this purpose, luminescent pigments or a luminescent color are used.
Man erhält hierdurch ein Sicherheitselement, welches neuartige optische Effekte aufweist, die sowohl auf der Lumineszenz als auch einer über Anregung mit einem elektrischen oder magnetischen Feld beeinflussbaren Reflexions- oder Transmissionseigenschaft herrühren. Der Aufwand, ein solches Sicherheitselement herzustellen, ist deutlich gesteigert, sodass eine Fälschung erschwert wird.This gives a security element which has novel optical effects, both on the luminescence as well as on Excitation with an electrical or magnetic field influenceable reflection or transmission property originate. The effort to produce such a security element is significantly increased, so that a forgery is difficult.
Geschaffen wird somit ein neuartiges Sicherheitselement, welches mit einem neuartigen Verifikationsverfahren auf ein Vorhandensein und dessen Unversehrtheit überprüft werden kann.Thus, a novel security element is created, which can be checked for its presence and its integrity by means of a novel verification procedure.
Definitiondefinition
Merkmale, welche für eine Verifikation genutzt werden können und somit eine Absicherung gegenüber einem unautorisierten Duplizieren oder Herstellen, einem Verfälschen oder Ähnlichem bieten, werden als Sicherheitsmerkmale bezeichnet.Features that can be used for verification and thus provide protection against unauthorized duplication or creation, tampering or the like are referred to as security features.
Entitäten, welche mindestens ein Sicherheitsmerkmal aufweisen, werden als Sicherheitselement bezeichnet. Somit ist jeder körperlich ausgebildete Gegenstand, der mindestens ein Sicherheitsmerkmal umfasst, ein Sicherheitselement.Entities having at least one security feature are referred to as security elements. Thus, any physically trained object that includes at least one security feature is a security element.
Dokumente, welche mindestens ein Sicherheitsmerkmal aufweisen, werden als Sicherheitsdokumente bezeichnet. Sicherheitsdokumente umfassen u.a. Ausweise, Führerscheine, Identitätskarten, aber auch Banknoten, Postwertzeichen, Visa sowie gegenüber Fälschung gesicherten Etiketten und Verkackungen, Eintrittskarten oder Ähnliches.Documents having at least one security feature are referred to as security documents. Security documents include i.a. Badges, driving licenses, identity cards, but also banknotes, postage stamps, visas and fake labels and cigarettes, tickets or the like.
Pigmente, welche infolge einer Anregung, beispielsweise eine Einstrahlung von UV-Licht, Emission von Licht zeigen, werden als Lumineszenzpigment bezeichnet. Die durch die Anregung verursachte Emission wird als Lumineszenz bezeichnet, die Anregung als Lumineszenzanregung.Pigments which show emission of light as a result of excitation, for example irradiation of UV light, are referred to as luminescent pigment. The emission caused by the excitation is referred to as luminescence, the excitation as luminescence excitation.
Eine Zubereitung, welche zum Drucken von Informationen verwendet werden kann, wird auch als Tinte oder Druckfarbe bezeichnet.A preparation that can be used to print information is also referred to as ink or ink.
Eine Zubereitung, deren im verdruckten Zustand hervorgerufener Farbeindruck durch Pigmente hervorgerufen wird, welche bestimmte Wellenlängen des Lichts unabhängig von Umgebungsbedingungen und/oder einer Anregung absorbieren und/oder remittieren/reflektieren, werden als Körperfarben bezeichnet.A preparation whose color impression produced in the printed state is caused by pigments which absorb and / or remit / reflect certain wavelengths of light independently of environmental conditions and / or excitation are referred to as body colors.
Druckzubereitungen bzw. Druckfarben oder Tinten, deren Farbeindruck im verdruckten Zustand dadurch hervorgerufen wird, dass eine Vielzahl von Teilchen in einer kristallartigen regelmäßigen Struktur angeordnet sind, sodass sich eine Lichtausbreitung einzelner Wellenlängen durch die Kristallstruktur nur in bestimmten Richtungen oder gar nicht möglich ist und hierüber ein Farbeindruck hervorgerufen wird, werden als Strukturfarben bezeichnet.Printing preparations or inks or inks whose color impression in the printed state is caused by the fact that a plurality of particles are arranged in a crystal-like regular structure, so that a light propagation of individual wavelengths through the crystal structure only in certain directions or not at all possible and hereby Color impression is caused, are referred to as structural colors.
Aus dem Stand der Technik, insbesondere der
Strukturfarben, die bei einer Anregung einen veränderten Farbeindruck aufweisen, sind ebenfalls in der
Die Substanz, in der die kolloidalen Teilchen in den Mikrokapseln angeordnet sind, kann ein Phasenübergangsmaterial sein. Dies bedeutet, dass das Material in unterschiedlichen Phasen vorliegen kann, welche eine unterschiedliche Viskosität aufweisen. Abhängig von der Phase, in der sich die Substanz befindet, können sich die kolloidalen, darin dispergierten Teilchen bei äußerer Anregung zu einer Kristallstruktur ausrichten oder nicht. Ebenso ist es möglich, dass eine Kristallstruktur, die bei äußerer Anregung in einer Phase der Substanz herbeigeführt wird, durch eine Änderung der Phase der Substanz „eingefroren“ wird, sodass die Kristallstruktur auch nach dem Entfernen/Entfernen der Anregung zur Ausrichtung der kolloidalen Teilchen erhalten bleibt.The substance in which the colloidal particles are arranged in the microcapsules may be a phase change material. This means that the material can be present in different phases, which have a different viscosity. Depending on the phase in which the substance is located, the colloidal particles dispersed therein may or may not align to a crystal structure upon external excitation. It is also possible that a crystal structure which in external excitation in a phase of the substance is "frozen" by a change in the phase of the substance, so that the crystal structure is retained even after the removal / removal of the excitation for alignment of the colloidal particles.
Bei anderen Ausführungsformen bleibt die Viskosität der Substanz in den Mikrokapseln, in der die kolloidalen Teilchen dispergiert sind, welche sich bei Anlegen eines elektrischen oder magnetischen Feldes zu einer Kristallstruktur anordnen, immer erhalten.In other embodiments, the viscosity of the substance in the microcapsules, in which the colloidal particles are dispersed, which arrange themselves upon application of an electric or magnetic field to a crystal structure, is always maintained.
Ein elektrorheologisches Fluid ist ein Fluid, dessen Viskosität über eine elektrische Feldstärke einstellbar oder steuerbar ist. In einem Raum, in dem kein elektrisches Feld anliegt, besitz ein elektrorheologisches Fluid eine niedrige Viskosität. Darin dispergierte kolloidale Teilchen besitzen somit eine hohe Mobilität. Wird ein elektrisches Feld angelegt, steigt die Viskosität stark an, so dass eine Mobilität von darin dispergierten Teilchen stark eingeschränkt oder unterbunden wird.An electrorheological fluid is a fluid whose viscosity is adjustable or controllable via an electric field strength. In a room where no electric field is applied, an electrorheological fluid has a low viscosity. Colloidal particles dispersed therein thus have high mobility. When an electric field is applied, the viscosity sharply increases, so that mobility of particles dispersed therein is greatly restricted or inhibited.
Ein magnetorheologisches Fluid ist ein Fluid, dessen Viskosität über eine magnetische Feldstärke einstellbar oder steuerbar ist. In einem Raum, in dem kein magnetisches Feld anliegt, besitz ein magnetorheologisches Fluid eine niedrige Viskosität. Darin dispergierte kolloidale Teilchen besitzen somit eine hohe Mobilität. Wird ein magnetisches Feld angelegt, steigt die Viskosität stark an, so dass eine Mobilität von darin dispergierten Teilchen stark eingeschränkt oder unterbunden wird.A magnetorheological fluid is a fluid whose viscosity is adjustable or controllable via a magnetic field strength. In a space where no magnetic field is applied, a magnetorheological fluid has a low viscosity. Colloidal particles dispersed therein thus have high mobility. When a magnetic field is applied, the viscosity sharply increases, so that mobility of particles dispersed therein is greatly restricted or inhibited.
Als feldfrei wird ein Raum bezeichnet, in dem weder ein elektrisches noch ein magnetisches Feld vorhanden sind. Im Sinne der hier beschriebenen Gegenstände wird darunter das Nichtvorhandensein eines äußeren gezielt eingestellten elektrischen oder magnetischen Felds verstanden. Ein Feld, welches durch intrinsisch in einem Gegenstand vorhandene magnetische Teilchen oder elektrisch geladenen Teilchen verursacht wird, wird hierbei unbetrachtet gelassen. Ebenso wird die durch das Erdmagnetfeld verursachte magnetische Feldstärke als unbeachtlich angesehen, so dass ein Raum trotz des vorhandenen Erdmagnetfelds feldfrei ist, wenn kein zusätzliches magnetisches Feld in dem Raum vorhanden ist.Field-free is a space in which neither an electric nor a magnetic field is present. For the purposes of the objects described here, this is understood to mean the absence of an externally adjusted electrical or magnetic field. A field caused by magnetic particles or electrically charged particles intrinsically present in an article is left unattended. Similarly, the magnetic field strength caused by the earth's magnetic field is considered to be insignificant, so that a space is field-free despite the existing geomagnetic field, if no additional magnetic field is present in the room.
Wird die Ausrichtung der kolloidalen Teilchen nur durch das elektrische Feld herbeigeführt, so wird der Raum als feldfrei angesehen, wenn kein elektrische Feld vorhanden ist, selbst dann, wenn beispielsweise eine magnetische Feld anliegt, um ein magentorheologisches Fluid in dem Raum hinsichtlich seiner Viskosität zu beeinflussen.If the orientation of the colloidal particles is brought about only by the electric field, the space is considered to be field-free if there is no electric field even if, for example, a magnetic field is applied to influence a magenta-rheological fluid in the room in terms of its viscosity ,
Analoges gilt für den Fall, dass ein magnetisches Feld zum Ausrichten der kolloidalen Teilchen verwendet wird und ein elektrisches Feld zum Steuern der Viskosität eines elektrorheologischen Fluids genutzt wird. Der Raum ist dann feldfrei, wenn kein „äußeres“ Magnetfeld mit einer Feldstärke in dem Raum existiert, die größer als die Feldstärke des Erdmagnetfelds ist.The same applies to the case where a magnetic field is used to align the colloidal particles and an electric field is used to control the viscosity of an electrorheological fluid. The space is field-free if there is no "outer" magnetic field with a field strength in the space that is greater than the field strength of the Earth's magnetic field.
Eine Feldstärke, welche eine Strukturanregung bewirkt, wird mit ESA bezeichnet. Ein nachgestellter Klammerausdruck (λ= λL oder (λ= λUV) drückt aus, das die Strukturanregung in der Strukturfarbe eine Beeinflussung von Licht mit der Wellenlänge λ bewirt. Beispielsweise drückt ESA(λ= λUV), dass die Strukturanregung bewirkt, dass die Strukturfarbe Licht im UV-Bereich beeinflusst. ESA(λ= λl) gibt an, dass die Strukturanregung bewirkt, dass die Strukturfarbe Licht mit einer Lumineszenzwellenlänge λl beeinflusst.A field strength which causes a structure excitation is denoted by E SA . An adjusted parenthesized expression (λ = λ L or (λ = λ UV ) expresses that the structure excitation in the structure color influences an influence on light with the wavelength λ. For example, E SA (λ = λ UV ) expresses that the structure excitation causes that the pattern color affects light in the UV region E SA (λ = λ l ) indicates that the pattern excitation causes the pattern color to affect light having a luminescence wavelength λ l .
Druckzubereitungen bzw. Druckfarben oder Tinten, die bei einer Lumineszenzanregung, insbesondere eine Einstrahlung von UV-Licht, eine Emission von Licht, d.h. eine Lumineszenz, zeigen, werden als Lumineszenzfarben bezeichnet.Printing inks or inks which, in the case of a luminescence excitation, in particular an irradiation of UV light, emit an emission of light, i. show a luminescence, are referred to as luminescent.
Als ein zeitaufgelöstes Erfassen eines Messwerts oder einer Größe wird das Erfassen dieses Messwerts oder dieser Größe zu unterschiedlichen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten verstanden.A time-resolved acquisition of a measured value or a quantity is understood to be the acquisition of this measured value or variable at different successive points in time.
Als Abklingverhalten wird die Abnahme einer Intensität in einer zeitlichen Abfolge verstanden.Decay behavior is understood as the decrease of intensity in a time sequence.
Als eine charakteristische Zeitkonstante bezeichnet man eine ermittelte Zeit, die in Verknüpfung mit einer statistischen Funktion ein Abklingverhalten einer Messgröße beschreiben kann. Nimmt man an, dass ein physikalischer Prozess, der für das Abklingverhalten verantwortlich ist, einer Poisson-Statistik folgt, so kann beispielsweise eine Halbwertzeit, d.h. jene Zeitspanne, in der sich der Wert der erfassten Größe halbiert, oder eine sogenannte Lebensdauer als charakteristische Zeitinstante ermittelt werden, wobei die Lebensdauer die Zeitspanne angibt, in der die Messgröße auf 1:e der Messgröße abfällt. e ist hierbei die eulersche Zahl.A characteristic time constant is a determined time which, in combination with a statistical function, can describe a decay behavior of a measured variable. Assuming that a physical process responsible for the decay behavior follows a Poisson statistic, for example, a half-life, i. the period of time in which the value of the detected quantity halves, or a so-called lifetime is determined as the characteristic time instant, wherein the lifetime indicates the period in which the measured variable falls to 1: e of the measured variable. e is the Euler number.
Bevorzugte AusführungsformenPreferred embodiments
Das erfindungsgemäße Sicherheitselement mit einem UV-anregbaren Effekt umfasst eine Strukturfarbe, welche Mikrokapseln umfasst, in welchen kolloidale Teilchen enthalten sind, die mittels einer Strukturanregung, welche ein Ausbilden eines elektrischen oder/und magnetischen Felds umfasst, zueinander in einer kristallartigen Struktur anordenbar oder/und umordenbar sind, wobei die kristallartige Struktur über die Strukturanregung beeinflussbare und/oder einstellbare Reflexions- und/oder Transmissionseigenschaften für Licht aufweist, wobei zusätzlich Lumineszenzpigmente vorgesehen sind, die bei einer Lumineszenzanregung, die über eine Einstrahlen von UV-Licht erfolgt, eine Lumineszenz zeigen, und die Lumineszenzpigmente so angeordnet sind, dass eine beobachtbare Lumineszenz von der Strukturanregung mittels des elektrischen oder/und magnetischen Felds abhängig ist. Es wird somit ein Sicherheitsmerkmal geschaffen, welches zum einen einen Photolumineszenzeffekt zeigt, der jedoch zusätzlich über eine Strukturanregung in Form eines elektrischen oder magnetischen Felds im Bereich des Sicherheitselements variiert werden kann. Dies bedeutet, dass eine beobachtbare Lumineszenz bei konstanter UV-Anregung über die Strukturanregung mit dem elektrischen oder/und dem magnetischen Feld beeinflussbar ist und somit mit der Strukturanregung variiert. Ein solches Sicherheitselement ist für Fälscher schwer nachzustellen und auch nicht sofort ersichtlich, da ein Erzeugen eines elektrischen Felds oder eines magnetischen Felds im Bereich eines Sicherheitselements nicht zu den üblichen Verifikationsmaßnahmen gehört. Darüber hinaus führt eine solche Strukturanregung nicht selbst zu einem beobachtbaren Effekt, sondern nur in Kombination mit der zusätzlichen Lumineszenzanregung in Form einer Einstrahlung von UV-Licht.The UV-excitable effect security element of the invention comprises a structural color comprising microcapsules containing colloidal particles which can be arranged in a crystal-like structure and / or by means of a structure excitation comprising forming an electric and / or magnetic field umordenbar, wherein the crystal-like structure on the structure excitation influenceable and / or adjustable reflection and / or transmission properties for light, wherein In addition, luminescent pigments are provided which show a luminescence in a luminescence excitation, which takes place via an irradiation of UV light, and the luminescent pigments are arranged so that an observable luminescence of the structure excitation by means of the electric and / or magnetic field is dependent. Thus, a security feature is provided which, on the one hand, exhibits a photoluminescent effect, which, however, can additionally be varied by way of a structure excitation in the form of an electric or magnetic field in the region of the security element. This means that an observable luminescence with constant UV excitation can be influenced via the structure excitation with the electrical or / and the magnetic field and thus varies with the structure excitation. Such a security element is difficult to reproduce for counterfeiters and also not immediately apparent, since generating an electric field or a magnetic field in the area of a security element is not part of the usual Verifikationsmaßnahmen. In addition, such a structure excitation does not itself lead to an observable effect, but only in combination with the additional luminescence excitation in the form of an irradiation of UV light.
Ein entsprechendes Verfahren zum Verifizieren eines solchen Sicherheitselements mit einem UV-anregbaren Effekt umfasst die folgenden Schritte:
- a) Ausführen einer Lumineszenzanregung über ein Einstrahlen von UV-Licht auf das Sicherheitselement, während dieses in einem nicht strukturangeregten Zustand ist, wobei das Sicherheitselement in dem nicht strukturangeregten Zustand ist, wenn ein Bereich, in dem sich das Sicherheitselement befindet, feldfrei ist; und
- b) Erfassen von Emissionslicht, das von dem Sicherheitselement in einem Wellenlängenbereich emittiert wird, in dem vorgegebene Lumineszenzpigmente eine Lumineszenz bei der UV-Anregung zeigen, während oder unmittelbar nach der Lumineszenzanregung; und
- c) Ausführen einer Strukturanregung, indem ein elektrisches und/oder magnetisches Feld im Bereich des Sicherheitselements erzeugt wird, sodass das Sicherheitselement in einen strukturangeregten Zustand versetzt wird; und
- d) erneutes oder fortdauerndes Ausführen der Lumineszenzanregung und
- e) Erfassen von Emissionslicht, analog zu dem Verfahrensschritt b);
- f) Auswerten und Vergleichen einer oder mehreren Eigenschaft des im nicht strukturangeregten Zustand und des im strukturangeregten Zustand erfassten Emissionslichts;
- g) Ableiten einer Verifikationsentscheidung anhand des ausgeführten Vergleichs der einen oder der mehreren Eigenschaften; und
- h) Ausgeben der Verifikationsentscheidung.
- a) performing a luminescence excitation via irradiation of UV light on the security element while it is in a non-structural excited state, wherein the security element is in the non-structure excited state when a region in which the security element is located, field-free; and
- b) detecting emission light emitted by the security element in a wavelength range in which predetermined luminescent pigments exhibit luminescence upon UV excitation during or immediately after luminescence excitation; and
- c) performing a structure excitation by generating an electric and / or magnetic field in the region of the security element, so that the security element is placed in a structure-excited state; and
- d) renewed or continuous execution of the luminescence excitation and
- e) detecting emission light, analogous to method step b);
- f) evaluating and comparing one or more characteristics of the emission light detected in the non-structural excited state and the excited-state state;
- g) deriving a verification decision from the performed comparison of the one or more properties; and
- h) issuing the verification decision.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Lumineszenzpigmente in den Mikrokapseln selbst angeordnet werden, in denen die kolloidalen Teilchen, welches vorzugsweise Teilchen mit Durchmesser im Nanometerbereich sind, in einem Medium oder einer Substanz dispergiert sind, in der diese bei der Strukturanregung sich zu der kristallartigen Struktur anordnen oder, sofern sie in einem feldfreien Raum bereits in einer kristallartigen Struktur angeordnet sind, ihre Struktur so verändern, dass die optischen Eigenschaften der kristallartigen Struktur hinsichtlich Reflexion und/oder Transmission von Licht im Bereich mindestens einer Wellenlänge des Lumineszenzlichts verändern. Zumindest ein Teil der Lumineszenzpigmente wird somit mit in das Kritallgitter „eingebaut“. Für diese Lumineszenzpigmente ist dann in dem strukturangeregten Zustand eine Ausbreitung des Lumineszenzlichts, d.h. für zumindest einer Spektrallinie des Lumineszenzlichts, nur noch unter bestimmten Ausbreitungsrichtungen in der kristallgitterartigen Struktur, welche die Eigenschaften eines photonischen Kristalls aufweisen kann, möglich. Man erhält somit eine Winkelabhängigkeit der Lumineszenzstrahlung, die aus der kristallgitterartigen Struktur austritt. Da die Ausrichtung des Kristallgitters durch die Strukturanregung verursacht oder zumindest beeinflusst wird, findet in dem elektrischen oder magnetischen Feld zugleich eine Ausrichtung der Kristallgitter in den unterschiedlichen Mikrokapseln statt. Somit sind die Vorzugsausbreitungs- oder Durchtrittsrichtungen für das Lumineszenzlicht in allen Mikrokapseln bezüglich eines Koordinatensystems, welches quasi mit der Strukturanregung bzw. dessen Feld gekoppelt ist, gleich orientiert, sodass makroskopisch die Austrittsrichtungen aus den unterschiedlichen in den Mikrokapseln gebildeten kristallartigen Strukturen zueinander kollinear sind und so ein makroskopisch beobachtbarer Effekt in der Weise auftritt, dass die emittierte Lumineszenzstrahlung bei gleichzeitiger Lumineszenzanregung und Strukturanregung richtungsabhängig ist.According to the invention, it is provided that the luminescent pigments are arranged in the microcapsules themselves, in which the colloidal particles, which are preferably particles with a diameter in the nanometer range, are dispersed in a medium or substance in which these are arranged in the structure excitation to the crystal-like structure or, if they are already arranged in a field-free space in a crystal-like structure, change their structure so that the optical properties of the crystal-like structure with respect to reflection and / or transmission of light in the range of at least one wavelength of the luminescence change. At least some of the luminescent pigments are thus "incorporated" into the critical lattice. For these luminescent pigments, then, in the structure-excited state, propagation of the luminescent light, i. for at least one spectral line of the luminescent light, only possible under certain propagation directions in the crystal lattice-like structure, which may have the properties of a photonic crystal. Thus, one obtains an angular dependence of the luminescence radiation emerging from the crystal lattice-like structure. Since the alignment of the crystal lattice is caused or at least influenced by the structure excitation, alignment of the crystal lattice in the different microcapsules takes place in the electric or magnetic field at the same time. Thus, the preferential propagation or transmission directions for the luminescent light in all microcapsules are the same with respect to a coordinate system which is virtually coupled to the structure excitation or its field, so that macroscopically the exit directions from the different crystal-like structures formed in the microcapsules are collinear with each other and so on a macroscopically observable effect occurs in such a way that the emitted luminescence radiation is direction-dependent with simultaneous luminescence excitation and structure excitation.
Ein Verifikationsverfahren wird somit gemäß einer Ausführungsform so ausgeführt, dass beim Erfassen des Emissionslichts jeweils eine Intensität des Emissionslichts als die eine oder eine der mehreren Eigenschaften verwendet wird.Thus, according to one embodiment, a verification method is carried out such that when the emission light is detected, an intensity of the emission light is used in each case as the one or more properties.
Als ein weiterer Effekt, der auftritt, insbesondere wenn die kristallartige Struktur im strukturangeregten Zustand Eigenschaften eines photonischen Kristalls zeigt, sind bestimmte oder alle Lumineszenzabstrahlrichtungen aufgrund der kristallgitterartigen Struktur der kolloidalen Teilchen verboten. Bei einer Lumineszenzemission führt dies zu einer Veränderung der Lebensdauer jenes angeregten Zustands des Lumineszenzpigments, aus dem der die Lumineszenzstrahlung emittierende Übergang ausgeht. Diese Verlängerung der Lebensdauer lässt sich anhand des Abklingverhaltens der Lumineszenz ermitteln. Anschaulich ergibt sich diese Verlängerung dadurch, dass gegenüber der üblichen Lumineszenzemission, die statistisch isotrop in alle Raumrichtungen erfolgt, solche Emissionen unterbleiben, die in „verbotene“ Raumrichtungen erfolgen würden. Somit treten weniger Emissionsereignisse im zeitlichen Mittel auf. Die Lebensdauer des angeregten Zustandes ist somit länger und das Abklingverhalten zeigt eine längere Zeitkonstante.As another effect that occurs, particularly when the crystal-like structure exhibits properties of a photonic crystal in the structure-excited state, some or all of the luminescence emission directions are prohibited due to the crystal lattice-like structure of the colloidal particles. In the case of a luminescence emission, this leads to a Change in the lifetime of the excited state of the luminescent pigment from which emits the luminescent radiation emitting transition. This extension of the lifetime can be determined by the decay behavior of the luminescence. Clearly, this extension results from the fact that, in contrast to the usual luminescence emission, which takes place statistically isotropically in all spatial directions, such emissions are avoided, which would take place in "forbidden" spatial directions. Thus, fewer emission events occur on average over time. The lifetime of the excited state is thus longer and the decay behavior shows a longer time constant.
Bei einer Weiterbildung des Sicherheitselements ist vorgesehen, dass die Mikrokapseln in einem feldfreien Raum transparent für mindestens eine Wellenlänge des bei der Lumineszenz emittierten Lumineszenzlichts der Lumineszenzpigmente sind und in einem strukturangeregten Zustand, in dem über die Strukturanregung ein elektrisches oder/und magnetisches Feld ausgebildet sind, eine Transmission für Licht dieser mindestens einen Wellenlänge oder eine anderen Wellenlänge des bei der Lumineszenz emittierten Lumineszenzlichts zumindest eingeschränkt ist. Ursache hierfür ist die Anordnung der Kolloidalteilchen in der Kristallstruktur.In a further development of the security element, it is provided that the microcapsules in a field-free space are transparent for at least one wavelength of the luminescence light emitted during the luminescence of the luminescent pigments and in a structure-excited state in which an electrical and / or magnetic field is formed via the structure excitation. a transmission for light of this at least one wavelength or another wavelength of the luminescence light emitted in the luminescence is at least limited. The reason for this is the arrangement of the colloidal particles in the crystal structure.
Eine Verifikation sieht somit vor, dass beim Erfassen des Emissionslichts jeweils eine Intensität des Emissionslichts zeitaufgelöst unmittelbar nach dem Beenden der Lumineszenzanregung ermittelt wird und als die eine oder die eine der mehreren Eigenschaften des Lumineszenzlichts eine Zeitkonstante aus dem zeitlichen Abklingverhalten der Intensität des Emissionslichts abgeleitet wird und die Zeitkonstante für den Vergleich verwendet wird. Prinzipiell wäre es möglich, auch eine Verifikation auszuführen, indem nur eine zeitaufgelöste Messung im strukturangeregten Zustand ausgeführt würde und die hierbei ermittelte Zeitkonstante, welche beispielsweise die mittlere Lebensdauer oder eine Halbwertzeit des Abklingverhaltens sein könnte, mit einem Vorgabewert verglichen wird. Eine Lebensdauer eines Lumineszenzübergangs lässt sich jedoch auch über andere Effekte mit beeinflussen, sodass ein Verifikationsverfahren, welches eine Veränderung der ermittelten Lebensdauer in Abhängigkeit von der Strukturanregung als Verifikationsbedingung nutzt, überlegen ist. Darüber hinaus ist eine präzise Wellenlängenbestimmung nicht notwendig, welche ansonsten notwendig wäre, um zu verhindern, dass die Lebensdauer durch eine geschickte Mischung von unterschiedlichen Lumineszenzpigmenten erzeugt wird, welche unterschiedliche Lebensdauern haben und sich bei einer integralen Messung so überlagern würden, dass ein erwartetes Abklingverhalten der Lumineszenz erreicht würde.A verification thus provides that upon detection of the emission light, an intensity of the emission light is determined time-resolved immediately after termination of the luminescence excitation, and as the one or more properties of the luminescence light, a time constant is derived from the time decay behavior of the intensity of the emission light, and the time constant is used for the comparison. In principle, it would also be possible to carry out a verification by carrying out only a time-resolved measurement in the structure-excited state and comparing the time constant determined here, which could be, for example, the mean lifetime or half-life of the decay behavior, with a default value. However, a lifetime of a luminescence transition can also be influenced by other effects, so that a verification method which makes use of a change in the determined lifetime as a function of the structure excitation as a verification condition is superior. Moreover, it is not necessary to have a precise wavelength determination which would otherwise be necessary to prevent the lifetime from being produced by a skilful mixture of different luminescent pigments which have different lifetimes and would overlap in an integral measurement such that an expected decay behavior of the Luminescence would be achieved.
Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass in dem strukturangeregten Zustand die Lumineszenzemission eine Richtungsabhängigkeit aufweist.In one embodiment, it is provided that in the structure-excited state, the luminescence emission has a directional dependence.
Darüber hinaus ist bei einer anderen Ausführungsform oder Weiterbildung vorgesehen, dass die Lumineszenz ein verändertes Zeitverhalten der Lumineszenzintensität bei gepulster UV-Anregung zwischen dem nicht strukturangeregten Zustand und dem strukturangeregten Zustand aufweist.In addition, it is provided in another embodiment or development that the luminescence has a changed time behavior of the luminescence intensity with pulsed UV excitation between the non-structure-excited state and the structure-excited state.
Bei einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Lumineszenzpigmente nicht in den Mikrokapseln enthalten sind. Bei einer solchen Ausführungsform wird eine Strukturfarbe in einer ersten Schicht ausgebildet und die Lumineszenzpigmente als Bestandteile einer von der Strukturfarbe verschiedenen Lumineszenzfarbe in einer zweiten Schicht über der ersten Schicht angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist bei einer Ausgestaltung vorgesehen, dass die kolloidalen Teichen so ausgestaltet sind, dass diese im feldfreien Raum oder alternativ und bevorzugt im strukturangeregten Zustand eine Reflektivität oder zumindest eine erhöhte Reflektivität gegenüber dem jeweils anderen Anregungszustand für jene Wellenlänge aufweisen, mit welcher die Lumineszenzanregung ausgeführt wird. Hierfür ist eine entsprechende Größe der kolloidalen Teilchen so anzupassen, dass eine kristallgitterartige Struktur entsteht, welche im ultravioletten Wellenlängenbereich, vorzugsweise im strukturangeregten Zustand, eine Reflexion für Licht, beispielsweise bei einer Wellenlänge von 365 nm oder bei einer Wellenlänge von 254 nm aufweist, welches beides gebräuchliche Wellenlängen zur UV-Anregung sind. In einem solchen Fall gibt es zumindest für einzelne Einstrahlrichtungen eine erhöhte Reflektivität der unter der Lumineszenzfarbe angeordneten Strukturfarbe für das UV-Licht der Lumineszenzanregung. Das UV-Licht der Lumineszenzanregung, welches durch die mit der Lumineszenzfarbe gedruckten Schicht bei der Anregung hindurchtritt, wird somit an der Strukturfarbe unter ausgezeichneten Einstrahlungsrichtungen reflektiert und erneut in die Lumineszenzfarbschicht zurückgestrahlt. Hierdurch wird eine Anregungseffizienz der Lumineszenzpigmente gesteigert, sodass im strukturangeregten Zustand oder alternativ im feldfreien Zustand eine erhöhte Lumineszenzintensität gegenüber dem feldfreien oder alternativ dem strukturangeregten Zustand zu beobachten ist.In another embodiment, it is provided that the luminescent pigments are not contained in the microcapsules. In such an embodiment, a structure color is formed in a first layer and the luminescent pigments are arranged as constituents of a luminescent color different from the structure color in a second layer over the first layer. In this embodiment, it is provided in one embodiment that the colloidal ponds are configured such that they have a reflectivity or at least an increased reflectivity in the field-free space or alternatively and preferably in the structure-excited state with respect to the respective other excited state for that wavelength with which the luminescence excitation is performed. For this purpose, an appropriate size of the colloidal particles is to be adapted such that a crystal lattice-like structure is formed which has a reflection for light, for example at a wavelength of 365 nm or at a wavelength of 254 nm, in the ultraviolet wavelength range, preferably in the structure-excited state, both are common wavelengths for UV excitation. In such a case, there is an increased reflectivity of the structure color for the UV light of the luminescence excitation arranged under the luminescence color, at least for individual directions of irradiation. The ultraviolet light of luminescence excitation which passes through the luminescent color printed layer upon excitation is thus reflected on the pattern color under excellent irradiation directions and re-irradiated into the luminescent color layer. As a result, an excitation efficiency of the luminescent pigments is increased, so that in the structure-excited state or alternatively in the field-free state, an increased luminescence intensity compared to the field-free or alternatively the structure-excited state is observed.
Darüber hinaus ist eine Richtungsabhängigkeit dieser gesteigerten Lumineszenz abhängig von der Einstrahlrichtung gerichteten UV-Lichts zu beobachten. Somit sind bei einer Ausführungsform die Mikrokapseln und die darin enthaltenen kolloidalen Teilchen so beschaffen, dass diese zumindest für einige Einstrahlwinkel im nicht strukturangeregten Zustand keine oder eine geringe Reflektivität für UV-Anregungslicht der Lumineszenzanregung aufweisen, unter dem strukturangeregten Zustand für diese zumindest einigen Einstrahlwinkel eine gegenüber dem nicht strukturangeregten Zustand höhere Reflektivität für das UV-Anregungslicht der Anregungsstrahlung aufweisen.In addition, a directional dependence of this increased luminescence depending on the direction of irradiation directed UV light is observed. Thus, in one embodiment, the microcapsules and the colloidal particles contained therein are such that, at least for some angles of incidence in the non-structure-excited state, they have no or low reflectivity for UV radiation. Have excitation light of the luminescence, under the structure excited state for this at least some Einstrahlwinkel have a relation to the non-structure excited state higher reflectivity for the UV excitation light of the excitation radiation.
Eine Verifikation dieses beschriebenen Effekts erfolgt vorzugsweise mit einem Verifikationsverfahren, bei dem vorgesehen ist, beim Ausführungen der Lumineszenzanregung UV-Licht gerichtet einzustrahlen und eine Einstrahlung des UV-Lichts während des Erfassens des Emissionslichts jeweils zu variieren, sodass eine von der Anregungsrichtung abhängige Erfassung des Emissionslichts erfolgt und als eine oder mehrere Eigenschaften eine von der Einstrahlrichtung abhängige Lumineszenz verwendet wird. Beispielsweise kann bei dem Erfassen des Emissionslichts jeweils zeitaufgelöst die Lumineszenzintensität erfasst werden und jeweils den unterschiedlichen Einstrahlrichtungen zugeordnet werden. Mit der zeitaufgelösten Erfassung geht somit eine zeitlich gestaffelte Änderung der Einstrahlrichtung einher, sodass bei einer bestimmten Erfassungszeit eine bestimmte Einstrahlung zugeordnet ist.A verification of this described effect is preferably carried out with a verification method, which is intended to irradiate directionally when carrying out the luminescence excitation UV light and to vary an irradiation of the UV light during the detection of the emission light, so that dependent on the excitation direction detection of the emission light takes place and as one or more properties of the direction of irradiation dependent luminescence is used. For example, when detecting the emission light, the luminescence intensity can be detected time-resolved in each case and assigned to the different irradiation directions. With the time-resolved detection is thus accompanied by a temporally staggered change in the direction of irradiation, so that a certain irradiation is associated with a certain detection time.
Bei der bisherigen Beschreibung wurde davon ausgegangen, dass die Lumineszenzanregung von der Seite der Lumineszenzfarbschicht aus erfolgt, die von der Schicht abgewandt ist, auf der sich die Strukturfarbe befindet. Wird beispielsweise auf ein Substrat eines Sicherheitsdokuments zuerst die Strukturfarbe und darüber die Lumineszenzfarbe aufgedruckt, so wird eine Auflichtbetrachtung, bei der die Betrachtung und Erfassung des Emissionslichts von der Seite aus erfolgt, von der auch die Lumineszenzanregung ausgeführt wird, und der soeben beschriebene Effekt beobachtet. Ist das Substrat bzw. ein Sicherheitsdokument in dem Bereich des Sicherheitselements zumindest für das Lumineszenzlicht transparent ausgebildet, so kann ein ähnlicher Effekt auch in Transmission beobachtet werden. Hierbei ist eine entsprechend verringerte Lumineszenz unter jenen Einstrahlrichtungen zu beobachten, unter denen eine erhöhte Reflexion im strukturangeregten Zustand an der kristallgitterartigen Struktur in den Mikrokapseln stattfindet. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Mikrokapseln im feldfreien Raum für die Wellenlänge der Lumineszenzanregung transparent sind.In the description so far it has been assumed that the luminescence excitation takes place from the side of the luminescent color layer, which faces away from the layer on which the structure color is located. If, for example, the structure color and above the luminescent color are printed on a substrate of a security document first, an incident light observation, in which the emission light is viewed and detected from the side from which the luminescence excitation is also carried out, and the effect just described are observed. If the substrate or a security document is transparent in the area of the security element, at least for the luminescent light, then a similar effect can also be observed in transmission. In this case, a correspondingly reduced luminescence can be observed under those irradiation directions under which there is an increased reflection in the structure-excited state at the crystal lattice-like structure in the microcapsules. It is assumed here that the microcapsules are transparent in the field-free space for the wavelength of the luminescence excitation.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Strukturfarbe in der ersten Schicht lateralstrukturiert ist und die Lumineszenzfarbe in der zweiten Schicht darüber flächig homogen ausgebildet ist. Bei einer solchen Ausführungsform sind sowohl in Transmission als auch in Remission positionsabhängige Lumineszenzeffekte beobachtbar. In jenen Bereichen der mit der Lumineszenzfarbe gedruckten Schicht, unter denen sich Bestandteile der Strukturfarbe befinden, wird bei der Auflichtbetrachtung unter bestimmten Einstrahlrichtungen des Lumineszenzlichts in einem der Anregungszustände, vorzugsweise im strukturangeregten Zustand, eine erhöhte Lumineszenz beobachtet. In Transmission wird entsprechend eine verringerte Lumineszenz beobachtet. Hierbei wird erneut davon ausgegangen, dass die Mikrokapseln im feldfreien Raum transparent für die Wellenlänge der bei der Lumineszenzanregung eingestrahlten UV-Licht-Wellenlänge sind. Andernfalls ist der Effekt entsprechend umgekehrt. Somit sind in der UV-Anregung jene Bereiche örtlich zu lokalisieren, an denen die Strukturfarbe unterhalb der Lumineszenzfarbe bezogen auf eine Auflichtbetrachtung unterhalb der Lumineszenzfarbe verdruckt sind.In a further embodiment, it is provided that the structure color in the first layer is laterally structured and the luminescence color in the second layer is formed flat over it homogeneously. In such an embodiment, position-dependent luminescence effects are observable both in transmission and in remission. In those regions of the layer printed with the luminescent color, below which constituents of the structure color are present, an increased luminescence is observed in the reflected light observation under certain irradiation directions of the luminescence light in one of the excitation states, preferably in the structure-excited state. In transmission, correspondingly a reduced luminescence is observed. In this case, it is again assumed that the microcapsules in the field-free space are transparent to the wavelength of the UV light wavelength irradiated during luminescence excitation. Otherwise, the effect is reversed accordingly. Thus, in the UV excitation those areas are localized at which the structure color below the luminescent color are printed relative to a Auflichtbetrachtung below the luminescent color.
Erfindungsgemäß wird somit auch eine Strukturfarbe neu geschaffen, umfassend ein Medium, welches eine Vielzahl von Mikrokapseln und einen Binder umfasst, wobei die Mikrokapseln eine Substanz umfassen, in der jeweils eine Vielzahl von kolloidalen Teilchen enthalten ist, die sich in einem elektrischen Feld oder in einem magnetischen Feld innerhalb ihrer Mikrokapseln jeweils zu einer kristallartigen Struktur anordnen, wobei die kristallartige Struktur eine Transmission und/oder Reflexion von Licht zumindest einer Wellenlänge beeinflusst, wobei in der Substanz in den Mikrokapseln zusätzlich Lumineszenzpigmente enthalten sind, welche über eine Lumineszenzanregung in Form einer UV-Licht Einstrahlung zu einer Lumineszenz anregbar sind. Hierunter ist zu verstehen, dass diese UV-Anregung erfolgen kann, wenn die Lumineszenzpigmente nicht in die Mikrokapseln eingefügt sind, in den Mikrokapseln ist es nämlich, wie oben beschrieben, gegebenenfalls so, dass im angeregten Zustand keine Lumineszenz oder zumindest unter bestimmten Einstrahlrichtungen keine Lumineszenz beobachtbar ist, da eine Ausbreitung des Lumineszenzlichts durch die Kristallstruktur verhindert wird oder eine Anregung gänzlich unterbleibt.Thus, according to the present invention, there is also provided a structural paint comprising a medium comprising a plurality of microcapsules and a binder, the microcapsules comprising a substance each containing a plurality of colloidal particles which are in an electric field or in one Arranging magnetic field within their microcapsules in each case to a crystal-like structure, wherein the crystal-like structure influences a transmission and / or reflection of light of at least one wavelength, wherein in the substance in the microcapsules additionally luminescent pigments are contained, which via a Lumineszenzanregung in the form of a UV Light irradiation can be excited to a luminescence. This is understood to mean that this UV excitation can take place if the luminescent pigments are not incorporated into the microcapsules, namely, as described above, in the microcapsules, if appropriate, such that no luminescence is present in the excited state or no luminescence under certain directions of irradiation is observable, since propagation of the luminescent light through the crystal structure is prevented or excitation entirely omitted.
Eine Ausführungsform der Sicherheitselemente kann mit einem Verfahren hergestellt werden, welches die Schritte umfasst: Bereitstellen einer Substratschicht; Aufdrucken einer ersten Schicht mittels einer Strukturfarbe; Aufdrucken einer zweiten Schicht, die die erste Schicht zumindest teilweise mit einer Lumineszenzfarbe überdeckt. Hierbei wird eine Strukturfarbe verwendet, welche keine Lumineszenzpigmente enthält. Enthält die Strukturfarbe in den Mikrokapseln selbst die Lumineszenzpigmente, so kann ein entsprechendes Sicherheitselement durch ein Verdrucken dieser Strukturfarbe hergestellt werden.An embodiment of the security elements may be made by a method comprising the steps of: providing a substrate layer; Printing a first layer by means of a structure color; Imprinting a second layer which at least partially covers the first layer with a luminescent color. In this case, a structure color is used which contains no luminescent pigments. If the structure color in the microcapsules themselves contains the luminescent pigments, then a corresponding security element can be produced by printing this structure color.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
-
1a -1c schematische Darstellungen einer Mikrokapsel einer Strukturfarbe zum Erläutern eines Strukturfarbeffekts, abhängig von einer Strukturanregung; -
2a -2c eine schematische Darstellung von Mikrokapseln zur Erläuterung eines Strukturfarbeffekts bei einer zweiten Ausführungsform; -
3a schematische Draufsichten auf ein Sicherheitsdokument mit einem Sicherheitselement nach einer ersten Ausgestaltung, bei dem eine Strukturfarbe verwendet ist, bei der die Mikrokapseln der Strukturfarbe Lumineszenzpigmente umfassen; -
3b eine schematische Schnittansicht eines Sicherheitsdokuments nach3a ; -
4a ,4b schematische Darstellungen eines Sicherheitsdokuments ähnlich zu dem nach3a und3b während einer Lumineszenzanregung ohne eine Strukturanregung (4a) und mit einer Strukturanregung (4b); -
5a ,5b schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Abklingverhaltens abhängig von einer vorliegenden Strukturanregung, wobei in5a keine Strukturanregung und in5b eine Strukturanregung vorliegt; -
6a eine schematische Explosionsansicht einer anderen Ausführungsform eines Sicherheitsdokuments mit einem Sicherheitselement, bei dem eine Strukturfarbe und darüber eine Lumineszenzfarbe verdruckt sind; -
6b eine schematische Schnittansicht durch ein solches Sicherheitsdokument; -
6c eine weitere schematische Schnittansicht durch ein alternatives Sicherheitsdokument; -
7a -7c schematische Ansichten eines Sicherheitsdokuments nach6a und6b während einer Lumineszenzanregung in Auflicht (7a ,7b ) sowie in Transmission (7b, 7c); -
8a -8d Erläuterungen einer winkelabhängigen Einstrahlung des UV-Lichts jeweils ohne und mit Strukturanregung für unterschiedliche Winkel (8a -8c ) sowie eine grafische Auftragung der erfassten Lumineszenzintensität an einer Position, an der eine Lumineszenzfarbe über der Strukturfarbe verdruckt ist in Abhängigkeit von der Zeit (8d), wobei die8a bis8d jeweils die Situation in Auflichtanregung und -betrachtung darstellen; -
9a -9d Darstellung der entsprechenden Situation für eine Lumineszenzanregung in Transmission; -
10 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verifikationsverfahrens; -
11 eine schematische Darstellung der Kristallstruktur zur Veranschaulichung einer Richtungsabhängigkeit der Transmission/Emission von Lumineszenzlicht; und -
12 eine schematischer Darstellung zur Erläuterung der Lumineszenzerhöhung aufgrund einer im UV-Wellenlängenbereich im strukturangeregten Zustand reflektierenden Strukturfarbe.
-
1a -1c schematic representations of a microcapsule of a structure color for explaining a structural color effect, depending on a structure excitation; -
2a -2c a schematic representation of microcapsules for explaining a structural color effect in a second embodiment; -
3a schematic plan views of a security document with a security element according to a first embodiment, in which a structure color is used, in which the microcapsules of the structure color luminescent pigments include; -
3b a schematic sectional view of a security document according to3a ; -
4a .4b schematic representations of a security document similar to the3a and3b during a luminescence excitation without a structure excitation (4a) and with a structure excitation (4b); -
5a .5b schematic representations for explaining a decay behavior depending on a present structure excitation, wherein in5a no structural stimulus and in5b a structural stimulation is present; -
6a a schematic exploded view of another embodiment of a security document with a security element in which a structural color and on a luminescent color are printed; -
6b a schematic sectional view of such a security document; -
6c a further schematic sectional view through an alternative security document; -
7a -7c schematic views of a security document after6a and6b during a luminescence excitation in incident light (7a .7b ) as well as in transmission (7b, 7c); -
8a -8d Explanation of an angle-dependent irradiation of the UV light in each case without and with structure excitation for different angles (8a -8c and a plot of the detected luminescence intensity at a position where a luminescent color is printed over the pattern color as a function of time (8d)8a to8d each represent the situation in incident light excitation and observation; -
9a -9d Representation of the corresponding situation for a luminescence excitation in transmission; -
10 a schematic flow diagram of a verification method; -
11 a schematic representation of the crystal structure to illustrate a directional dependence of the transmission / emission of luminescent light; and -
12 a schematic representation for explaining the luminescence increase due to a reflected in the UV wavelength range in the structure excited state structure color.
Anhand der
Bei der Ausführungsform nach
Die so gebildete Kristallstruktur weist Eigenschaften eines photonischen Kristalls auf. In diesem ist für einige Wellenlängen eine Propagation nur entlang bestimmter Raumrichtungen möglich. Für andere Wellenlängen ist unter Umständen eine Propagation in keiner Raumrichtung möglich. Dies bedeutet, dass sämtliches Licht dieser Wellenlänge und aus allen Einfallseinrichtungen reflektiert wird. Hierdurch wird die Farbigkeit der Mikrokapsel bedingt. Im dargestellten Beispiel in
In den
In
In
In
In
In
In
In
In
In
In
Anhand von den
In
In
In
In
In
In
Um bei der Verifikation im Bereich des Sicherheitselements eine zuverlässige Strukturanregung auf einfache Weise ausführen zu können, können an diametral gegenüberliegenden Seiten des Sicherheitselements beispielsweise Elektroden ausgebildet sein oder werden. Beispielsweise können transparente Elektroden aus Zinksulfid (ZnS) hergestellt werden. Auch Gitter aus leitfähigen Materialien, beispielsweise Metallen, weisen bei geeigneter Ausgestaltung keine hohe Transparenz auf. Um eine Anregung mit einem magnetischen Feld ausführen zu können, kann eine Spule um das Sicherheitselement ausgebildet werden. Beispielsweise kann eine spiralförmige leitfähige Struktur auf eine Substratschicht aufgebracht, z.B. gedruckt, werden. In beiden Fällen können Anschlusskontakte an eine Dokumentoberfläche geführt sein, um eine Spannung an die Elektroden anzulegen oder einen Strom in die Spule einzuspeisen.In order to be able to carry out a reliable structure excitation in a simple manner during the verification in the area of the security element, for example, electrodes can be or are formed on diametrically opposite sides of the security element. For example, transparent electrodes of zinc sulfide (ZnS) can be produced. Also lattices of conductive materials, such as metals, in a suitable embodiment, no high transparency. In order to perform excitation with a magnetic field, a coil can be formed around the security element. For example, a helical conductive structure may be applied to a substrate layer, e.g. to be printed. In either case, terminals may be routed to a document surface to apply a voltage to the electrodes or to supply a current to the coil.
Es versteht sich, dass hier lediglich beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind. Die in den unterschiedlichen Ausführungsformen beschriebenen Merkmale können in beliebiger Kombination zur Verwirklichung der Erfindung kombiniert werden.It is understood that only exemplary embodiments are described here. The features described in the different embodiments may be combined in any combination for realizing the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Mikrokapselmicrocapsule
- 1111
- Hülleshell
- 1212
- Substanzsubstance
- 1313
- kolloidale Teilchencolloidal particles
- 1515
- Gitterstrukturlattice structure
- 1616
- Lumineszenzpigmentluminescent
- 100100
- SicherheitsdokumentThe security document
- 110110
- Sicherheitselementsecurity element
- 120120
- Lumineszenzanregungluminescence
- 130130
- LumineszenzLuminescence
- 150150
- Dokumentkörperdocument body
- 160160
- Substratschichtensubstrate layers
- 165165
- Oberflächesurface
- 170170
- Lumineszenz-StrukturfarbeLuminescence Strukturfarbe
- 180180
- Abdeckschichtcovering
- 190190
- Oberflächennormalesurface normal
- 201, 202, 203201, 202, 203
- Betrachtungswinkel α1, α2, α3Viewing angle α1, α2, α3
- 201-1 - 201-3201-1 - 201-3
- Ansichtenviews
- 210210
- Strukturfarbe (ohne Lumineszenzpigmente)Structure color (without luminescent pigments)
- 220220
- Lumineszenzfarbe (ohne kolloidale dispergierte Nanoteilchen)Luminescent color (without colloidal dispersed nanoparticles)
- 230230
- Bitbit
- 260260
- Zwischenschichtinterlayer
- 265265
- Oberseitetop
- 500-740500-740
- Verfahrensschrittesteps
- RR
- Betrachtung in Reflexion/AuflichtViewing in reflection / reflected light
- TT
- Betrachtung in Transmission/DurchlichtViewing in transmission / transmitted light
- ESA(λ= λL| λUV)E SA (λ = λ L | λ UV )
-
(elektrische) Feldstärke der Strukturanregung, welche zu einer Kristallstruktur führt, die Licht der Wellenlänge
λL oderλUV beeinflusst(electric) field strength of the structure excitation, which leads to a crystal structure, the light of the wavelengthλ L orλ UV affected - λL λ L
- Wellelänge des LumineszenzlichtsWavelength of the luminescent light
- λUV λ UV
- Wellelänge des LumineszenzanregungslichtsWavelength of the luminescence excitation light
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