DE102018106430A1

DE102018106430A1 - Sicherheitselement mit Mikro- oder Nanostrukturierung

Info

Publication number: DE102018106430A1
Application number: DE102018106430.6A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Bielesch; Per Krüger; Michael Mauderer
Original assignee: Bundesdruckerei GmbH
Current assignee: Bundesdruckerei GmbH
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2019-09-26
Anticipated expiration: 2038-03-21
Also published as: EP3552837A1; EP3552837B1; DE102018106430B4

Abstract

Es wird ein Sicherheitselement (2) zur Verwendung als eine Schicht (1) für ein Sicherheitsdokument (10) beschrieben, wobei das Sicherheitselement (2) eine Struktur (21, 23) aufweist, die Strukturelemente (22) mit Abmessungen von weniger als 200 Mikrometern (200 µm), vorzugsweise zwischen 100 Nanometer und 50 Mikrometer, umfasst.

Description

Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitselement zur Verwendung als eine Schicht für ein Sicherheitsdokument und ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements zur Verwendung als Schicht für ein Sicherheitsdokument. Die Erfindung betrifft zudem ein Sicherheitsdokument und ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments.
Hintergrund der Erfindung
Zur Steigerung der Fälschungssicherheit von Sicherheitsdokumenten, insbesondere auch Wertdokumenten, werden unterschiedliche Merkmale und Verfahren verwendet, die eine Nachbildung oder Verfremdung erschweren oder verhindern. Dabei setzt sich ein Sicherheitsdokument üblicherweise aus mehreren Schichten zusammen, die vorzugsweise durch Lamination miteinander verbunden werden. Die Daten werden zum Schutz vor Manipulation unter einer vorzugsweise transparenten Deckschicht innerhalb des Materials eingebracht. Dies kann durch Laserpersonalisierung in den ansonsten fertigen Datenträger bewerkstelligt werden. Ein weiteres Verfahren sieht vor, den Datenträger nach der Personalisierung mit einer vorzugsweise transparenten Deckschicht zu versehen.
Ein Sicherheitsdokument lässt sich verfremden, indem die Deckschicht entfernt wird und, nach Manipulation der darunterliegenden Daten, eine neue Deckschicht aufgebracht wird. Zur Sicherung des Dokumentes vor Manipulation können Hologramme verwendet werden. Dazu wird eine spezielle Hologrammfolie entsprechend belichtet und auf den Datenträger aufgebracht. Beispiele für eine Sicherung mittels Hologrammen sind unter anderem in WO 2017/09119 A1 , DE 10 2007 042 386 A1 und EP 2 738 624 B1 beschrieben. In den Veröffentlichungen EP1266768 und WO98/19869 wird eine Sicherungsvariante beschrieben, in der durch Perforation eines Musters eine Verbindung zwischen den Schichten hergestellt wird. Die unterschiedlichen Lochgeometrien und -durchmesser der Perforation lassen bei rückwärtiger Beleuchtung ein Bild mit unterschiedlichen Helligkeiten erkennen. Eine weitere Sicherungsvariante ist in EP 1 970 211 A1 offenbart. Dabei wird das Dokument an den schmalen Seitenflächen mit einem Laser beschriftet, um eine optische Verbindung zwischen den Schichten herzustellen.
Die folgenden Definitionen sind aus dem Dokument EP 2 738 624 B1 übernommen worden. Wie bereits dort definiert, wird auch im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung unter einem Sicherheitselement eine bauliche Einheit verstanden, die zumindest ein Sicherheitsmerkmal umfasst. Sicherheitselemente dienen dazu, Sicherheitsdokumente, die auch Wertdokumente umfassen, gegen Fälschung oder Kopieren zu sichern. Ein Sicherheitsmerkmal kann eine selbständige bauliche Einheit sein, die mit einem Sicherheitsdokument, welches auch ein Wertdokument sein kann, verbunden, beispielsweise verklebt, werden kann. Es kann sich aber auch um einen integralen Bestandteil eines Sicherheitsdokuments handeln. Ein Sicherheitsmerkmal ist eine Struktur, die nur mit erhöhtem Aufwand gegenüber einfachem Kopieren oder gar nicht unautorisiert herstellbar oder reproduzierbar ist.
Sicherheitsdokumente weisen typischerweise ein Substrat, eine Druckschicht und optional eine transparente Deckschicht auf. Ein Substrat ist eine Trägerstruktur, auf welche die Druckschicht mit Informationen, Bildern, Mustern und dergleichen aufgebracht wird. Als Materialien für ein Substrat kommen unter anderem alle fachüblichen Werkstoffe auf Papier- und/oder Kunststoffbasis in Frage. Beispiele für Sicherheitsdokumente sind Personalausweise, Reisepässe, Führerscheine, ID-Karten, Zugangskontrollausweise, Visa, Steuerzeichen, Tickets, Kraftfahrzeugpapiere, Banknoten, Schecks, Postwertzeichen, Kreditkarten, beliebige Chipkarten und Haftetiketten.
Beschreibung der Erfindung
Vor dem beschriebenen Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Fälschungssicherheit von Sicherheitselementen und Sicherheitsdokumenten weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Sicherheitselement zur Verwendung als eine Schicht für ein Sicherheitsdokument nach Anspruch 1, ein Sicherheitsdokument nach Anspruch 11, ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements zur Verwendung als Schicht für ein Sicherheitsdokument nach Anspruch 12 und ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments nach Anspruch 18 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Das erfindungsgemäße Sicherheitselement ist zur Verwendung als eine Schicht für ein Sicherheitsdokument ausgelegt. Es weist eine Struktur auf, die eine Vielzahl Strukturelemente umfasst. Die Strukturelemente sind insbesondere als Vertiefungen bezüglich der Oberfläche des Sicherheitselements ausgebildet. Die Strukturelemente weisen Abmessungen, insbesondere Durchmesser, von weniger als 200 Mikrometern (200 µm) auf. Bevorzugt weisen die Strukturelemente Abmessungen im Bereich zwischen 100 Nanometer (100 nm) und 50 Mikrometer (50 µm) auf. Vorzugsweise ist das Sicherheitselement als Folie ausgestaltet. Das Sicherheitselement kann zur Verwendung als Deckschicht eines Sicherheitsdokuments ausgelegt sein.
Die Ausgestaltung des Sicherheitselements mit einer Mikro- oder Nanostruktur hat den Vorteil, dass die verwendete Struktur mit bloßen Auge nicht sofort erkennbar ist, aber mit einfachen Mitteln, zum Beispiel einem Mikroskop oder durch eine Betrachtung unter einem geeigneten Winkel, sichtbar gemacht werden kann. Weiterhin kann ein solches Sicherheitselement nicht oder nur mit erheblichem Aufwand kopiert oder gefälscht werden. Insbesondere bei der Verwendung als Deckschicht eines Sicherheitsdokuments kann die Oberfläche oder die Deckschicht des Sicherheitsdokuments nicht manipuliert oder unbemerkt von dem übrigen Datenträger getrennt und ersetzt werden.
In einer vorteilhaften Variante weist das Sicherheitselement eine periodische Struktur auf. Dies ist beispielsweise im Rahmen einer Verwendung für Sicherheitsdokumente, insbesondere Wertdokumente, die in großer Stückzahl mit überwiegend identischen Merkmalen gefertigt werden, sinnvoll. So kann zum Beispiel eine Folie mit einer bestimmten fortlaufenden periodischen Struktur für eine bestimmte Art von Sicherheitsdokumenten kostengünstig hergestellt werden.
Grundsätzlich können die Strukturelemente auf mindestens einer Oberfläche des Sicherheitselements oder im Inneren beziehungsweise innerhalb des Sicherheitselements angeordnet sein. Die Strukturelemente sind vorzugsweise Vertiefungen, können aber auch als Erhebungen oder Hohlräume ausgestaltet sein. Es ist auch möglich, dass die Strukturelemente sich in Bezug auf ihre optischen und/oder mechanischen und/oder chemischen Eigenschaften von dem Material des Sicherheitselements unterscheiden. Mit anderen Worten können die Strukturelemente von dem Material des Sicherheitselements abweichende optische, mechanische oder chemische Eigenschaften aufweisen. Die genannten Varianten können beliebig miteinander kombiniert werden. Sie haben den Vorteil, dass sie vergleichsweise einfach und kostengünstig erzeugt werden können und gleichzeitig den Fälschungsschutz erheblich verbessern.
Es ist von Vorteil, wenn die Strukturelemente so ausgestaltet sind, dass bei Betrachtung senkrecht zur Oberfläche das Sicherheitselement nicht sichtbar ist und die darunterliegenden Informationen erkennbar bleiben, insbesondere gut erkennbar bleiben, und bei Betrachtung unter einem spitzen Winkel die Struktur als mattierte Fläche sichtbar ist und bei schrägem Lichteinfall die Wirkung eines optischen Gitters zeigt, indem die Spektralfarben des einfallenden Lichtes sichtbar werden. Dies kann erreicht werden, indem Boden- oder Deckenflächen der Strukturelemente möglichst parallel zu einer Erstreckungsebene des Sicherheitselements und Wandflächen der Strukturelemente möglichst senkrecht zu der Erstreckungsebene des Sicherheitselements ausgerichtet sind.
Die einzelnen Strukturelemente können eine Länge und/oder eine Breite und/oder eine Tiefe beziehungsweise eine Höhe und/oder einen Abstand benachbarter Strukturelemente voneinander von weniger als 200 Mikrometern, zum Beispiel zwischen 100 Nanometer bis 50 Mikrometer aufweisen. Dabei sind Abmessungen in Bezug auf die Länge und/oder Breite und/oder den Abstand von wenigstens 1 Mikrometer sowie Tiefen von wenigstens 0,5 oder 1 Mikrometer vorteilhaft. Vorzugsweise betragen die Abmessungen in Bezug auf die Länge und/oder Breite und/oder den Abstand höchstens 20 Mikrometer. Ebenfalls ist es vorteilhaft, wenn die Tiefen nicht mehr als 20 Mikrometer betragen. Die genannten Abmessungen erfordern spezielle Fertigungsverfahren, zum Beispiel eine Materialbearbeitung mit ultrakurzen Laserpulsen, so dass das Sicherheitselement nur mit hohem apparativem Aufwand nachgebildet werden kann, was seine Fälschungssicherheit erhöht. Zudem sind die Details der Struktur nicht sofort erkennbar, was eine Nachbildung weiter erschwert. Die Abmessungen von Länge, Breite, Tiefe und/oder Abstand können voneinander verschiedene Werte annehmen.
Sind die Strukturelemente als Vertiefungen ausgebildet, besitzen sie vorzugsweise eine Bodenfläche, welche einen höchstens halb so hohen Reflexionskoeffizienten aufweist wie die Oberfläche des Sicherheitselements zwischen den Strukturelementen. Dies kann durch Wahl eines geeigneten Material des Sicherheitselements erreicht werden, das unter Einwirkung von Laserlicht eine geringfügige Schwärzung aufweist. Ebenso werden gute Ergebnisse erzielt, wenn die Struktureelemente in ein Material mit einer gerichtet reflektierenden Oberfläche eingebracht werden, da insbesondere bei Verwendung von Laserpulsen für die Bildung der Strukturelemente deren Bodenfläche diffus reflektiert. Durch den geringeren Reflexionskoeffizienten der Bodenfläche wird erreicht, dass das Sicherheitselement eine bei vertikaler Draufsicht mattierte oder graue Überlagerung mit den darunterliegenden Informationen bietet.
Bevorzugt sind die Strukturelemente als Bohrungen, also als Vertiefungen mit einem kreisförmigen Querschnitt, ausgestaltet, zum Beispiel als Mikro- oder Nano-Laserbohrungen. Diese haben den Vorteil, dass sie sich mit ultrakurzen Laserpulsen vergleichsweise einfach fertigen lassen. Die Strukturelemente der periodischen Struktur können auch abweichende Formen und/oder Kombinationen von Formen aufweisen. Die Struktur kann auch Überlagerungen von Strukturelementen enthalten.
In einer weiteren Variante sind die Strukturelemente abgedeckt, zum Beispiel mit einer Folie oder einem Film, insbesondere einer Lackschicht. Dadurch wird die Struktur gegen äußere Einflüsse geschützt. Dabei können die Strukturelemente als Vertiefungen oder Hohlräume ausgestaltet sein und mit einem Material gefüllt sein, welches sich von dem Material des Sicherheitselements unterscheidet. Das zum Füllen verwendete Material besitzt vorzugsweise einen von dem Material des Sicherheitselements abweichenden Brechungsindex und/oder eine von der Farbe des Materials des Sicherheitselements abweichende Farbe. Durch das Füllen werden die Strukturelemente vor Beschädigungen geschützt. Die abweichenden Materialeigenschaften erleichtern ein Erkennen und Auslesen der Struktur. Insbesondere kann das Füllen anhand von Druckverfahren wie insbesondere dem Tintenstrahldruck erfolgen. Hierzu können Tinten verwendet werden, die mindestens einen Polymeranteil wie beispielsweise Polycarbonat enthalten. Die Verwendung von Druckverfahren für das Füllen bietet den Vorteil, dass die Strukturelemente selektiv verschiedenfarbig gefüllt werden können.
Das Sicherheitselement kann für ein bestimmtes Sicherheitsdokument oder für eine bestimmte Art von Sicherheitsdokumenten mit bestimmten Sicherheitsinformationen ausgelegt sein. In diesem Fall kann die Struktur Sicherheitsinformationen für das bestimmte Sicherheitsdokument enthalten. Es kann so eine individualisierende Struktur, beispielsweise mit Informationen zu einem Inhaber des jeweiligen Sicherheitsdokuments, aufgebracht werden und dadurch die Fälschungssicherheit weiter verbessert werden.
Ohne die Art des Materials einzuschränken, kann das Sicherheitselement ein zumindest teilweise transparentes Material und/oder eine Metallschicht und/oder Hologrammfolie und/oder Polycarbonat und/oder Glas umfassen. Die Struktur kann sich in dem transparenten Material und/oder der Metallschicht und/oder der Hologrammfolie und/oder dem Polycarbonat und/oder dem Glas befinden. Beispielsweise kann das Sicherheitselement vollständig oder teilweise transparent sein, insbesondere transparent für sichtbares Licht. Das Sicherheitselement kann auch ein vollständig oder teilweise transparentes Fenster sowie optional intransparente Bereiche aufweisen, wobei die Struktur zumindest teilweise in dem Fenster angeordnet ist. Das hat den Vorteil, dass die Struktur von zwei Seiten sichtbar gemacht werden kann. In einer weiteren Variante kann die Struktur in einer metallisierten Folie angeordnet sein.
Das erfindungsgemäße Sicherheitsdokument ist aus einer Anzahl an Schichten aufgebaut, wobei mindestens eine Schicht ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Sicherheitselement umfasst, insbesondere aus einem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Sicherheitselement besteht. Das erfindungsgemäße Sicherheitsdokument hat grundsätzlich die bereits genannten Vorteile des erfindungsgemäßen Sicherheitselements. Das erfindungsgemäße Sicherheitsdokument kann insbesondere durch Lamination miteinander verbundene Schichten umfassen. Bei den Schichten kann es sich zum Beispiel um ein Substrat, eine Druckschicht, die sicherheitsrelevante Informationen enthält, und Deckschicht handeln, wobei die Druckschicht zwischen dem Substrat und der Deckschicht angeordnet ist. Vorzugsweise umfasst die Deckschicht ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement. Es ist aber auch möglich, dass mindestens eine der anderen Schichten ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement umfasst. Auf diese Weise kann die Fälschungssicherheit noch weiter verbessert werden.
In einer vorteilhaften Variante umfasst das Sicherheitsdokument ein transparentes Fenster, wobei das erfindungsgemäße Sicherheitselement im Bereich des transparenten Fensters angeordnet ist. Das hat den Vorteil, dass die Struktur von beiden Seiten des Sicherheitsdokuments sichtbar und damit überprüfbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements zur Verwendung als Schicht, insbesondere als Deckschicht, für ein Sicherheitsdokument zeichnet sich dadurch aus, dass eine Struktur mit Strukturelementen mit Abmessungen von weniger als 200 Mikrometer (200 µm) in oder auf dem Material des Sicherheitselements erzeugt wird. Die Struktur kann zum Beispiel mittels Laserstrahlung und/oder durch lokale Aufschäumungen und/oder mittels hochauflösender 3D Drucktechnologie erzeugt werden. Dabei können insbesondere Strukturelemente mit Abmessungen im Bereich zwischen 100 Nanometer (100 nm) und 50 Mikrometer (50 µm) auf das Material des Sicherheitselements aufgebacht oder in das Material des Sicherheitselements eingebracht werden. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein oben beschriebenes erfindungsgemäßes Sicherheitselement hergestellt werden. Das Verfahren hat den Vorteil, dass es auf einfache und kostengünstige Weise die Herstellung eines Sicherheitselements, welches ein hohes Kopier- und Fälschungssicherheitsniveau aufweist, ermöglicht.
Die Strukturelemente können auf oder in mindestens einer Oberfläche des Sicherheitselements in Form von Erhebungen und/oder Vertiefungen erzeugt werden. Zusätzlich oder alternativ dazu können die Strukturelemente im Inneren beziehungsweise innerhalb des Sicherheitselements in Form von Hohlräumen erzeugt werden. Das Sicherheitselement kann zum Beispiel aus einer Folie gefertigt werden. Dabei können in mindestens einer Oberfläche der Folie Vertiefungen erzeugt werden, insbesondere indem Material abgetragen wird.
In einer bevorzugten Variante werden Laserbohrungen im Mikrometerbereich und/oder Nanometerbereich in mindestens eine Oberfläche des Sicherheitselements eingebracht. Diese können einen Durchmesser zwischen 100 Nanometer (100 nm) und 50 Mikrometer (10 µm), zum Beispiel zwischen 5 Mikrometern und 20 Mikrometern, und/oder eine Tiefe zwischen 100 Nanometer (100 nm) und 50 Mikrometer (50 µm), zum Beispiel zwischen 500 Nanometern und 20 Mikrometern, aufweisen.
Durch lokale Aufschäumungen und/oder durch hochauflösende 3D Drucktechnologie, mittels zum Beispiel Zwei-Photonen-Polymerisation, lassen sich Strukturelemente in Form von Erhebungen erzeugen.
Vorzugsweise wird eine periodische Struktur erzeugt oder eine Struktur, die sicherheitsrelevante Informationen enthält oder wiedergibt. Zum Beispiel kann die Struktur Konturen einer Abbildung, einer graphischen Darstellung, eines Bildes, insbesondere eines Fotos, oder andere Formen oder Muster wiedergeben. Die Struktur kann in einer Deckschicht deckungsgleich über einem in einer Druckschicht enthaltenen Merkmal, zum Beispiel einer Abbildung etc., oder versetzt dazu angeordnet werden.
Vorteilhafterweise werden die Strukturelemente mittels ultrakurzer Laserpulse erzeugt, zum Beispiel mit einer Pulsdauer von weniger als 10 Pikosekunden (10 ps), insbesondere weniger als 1 Pikosekunde (1 ps) oder weniger als 500 Femtosekunden (500 fs). Die Anwendung ultrakurzer Laserpulse ermöglicht eine präzise Fertigung und effiziente Erzeugung der Strukturelemente. Insbesondere werden durch ultrakurze Laserpulse thermische oder mechanische Schäden des Strukturelements während der Bearbeitung minimiert oder vermieden. Es ist bei geeigneter Wahl der Bearbeitungsparameter eine nahezu schmelzfreie Bearbeitung mit hoher Präzision möglich.
Durch ultrakurze Laserpulse ist es möglich die Oberfläche oder die vorzugsweise transparente Deckschicht oberhalb einer personalisierten Schicht eines Sicherheitsdokuments mit einer vorzugsweise periodischen Struktur zu versehen, deren Abmessungen im Mikrometer- oder Nanometerbereich liegen. Dazu wird bevorzugt das Material relativ zum fokussierten Laserstrahl bewegt oder vom fokussierten Laserstrahl mittels beweglicher Spiegel abgescannt. Durch die kurze Wechselwirkungszeit der ultrakurzen Laserpulse mit dem Material verursacht der Materialabtrag keine Farbveränderung des Materials und die Elemente der Struktur sind farblos und bestehen vorzugsweise aus Mikrobohrungen. Daher ist die Struktur bei Betrachtung senkrecht zur Oberfläche nicht wahrnehmbar. Bei Betrachtung unter einem spitzen Winkel wird die Struktur als mattierte Fläche sichtbar und zeigt bei schrägem Lichteinfall die Wirkung eines optischen Gitters, so dass die Spektralfarben des einfallenden Lichtes sichtbar werden und so ein ähnlicher Eindruck wie bei einem Regenbogenhologramm entsteht.
Grundsätzlich kann das Sicherheitselement aus einem oder mehreren der oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement genannten Materialen gefertigt werden.
In einer weiteren Variante können die in Form von Vertiefungen oder Hohlräumen ausgestalteten Strukturelemente mit einem Material gefüllt werden, welches sich von dem Material des Sicherheitselements unterscheidet. Das zum Füllen verwendete Material kann sich von dem Material, also dem verwendeten Ausgangsmaterial, des Sicherheitselements in Bezug auf seine mechanischen und/oder optischen und/oder chemischen Eigenschaften unterscheiden. Es kann zum Beispiel einen anderen Brechungsindex und/oder eine andere Farbe als das Ausgangsmaterial des Sicherheitselements aufweisen.
Zusätzlich oder alternativ dazu können die Strukturelemente abgedeckt werden, vorteilhafterweise mittels einer Folie, zum Beispiel mittels Hologrammfolie, und/oder einem Film, zum Beispiel einem Film aus Lack. Diese Maßnahmen schützen die Struktur vor äußeren Einwirkungen und Beschädigungen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments, insbesondere eines erfindungsgemäßen Sicherheitsdokuments, bezieht sich auf ein Sicherheitselement, welches aus einer Anzahl an Schichten aufgebaut ist. Im Rahmen des Verfahrens wird mindestens eine Schicht aus einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement oder einem gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellten Sicherheitselement gefertigt. Die mindestens eine Schicht wird mit einer Anzahl weiterer Schichten verbunden, zum Beispiel verklebt oder laminiert. Prinzipiell kann das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements Bestandteil des Verfahrens zur Herstellung des Sicherheitsdokuments sein.
In einer weiteren Variante kann mit einem Ultrakurzpulslaser die Oberfläche eines Körpers eines Sicherheitsdokuments, also zum Beispiel ein bereits miteinander verbundene Schichten umfassender Körper, durch Mikro- oder Nano-Bohrungen mit einer vorzugsweise personalisierten, bei Betrachtung unter einem spitzen Winkel sichtbaren Struktur versehen werden. Dadurch wird eine Manipulation der Oberfläche oder ein Austausch der Deckschicht erkennbar.
Die Struktur und deren Herstellung sind weitestgehend materialunabhängig. Insbesondere lässt sich die Struktur zum Beispiel in Polycarbonat oder Glas einbringen. Es sind keine speziellen Materialien, wie Hologrammfolie, nötig. In einer vorteilhaften Ausführungsvariante befindet sich die Mikrostruktur innerhalb des Sicherheitsdokuments, zum Beispiel innerhalb einer Schicht des Sicherheitsdokuments, zum Beispiel innerhalb des Substrats, beziehungsweise wird im Rahmen des Herstellungsverfahrens dort erzeugt. Die Struktur kann auch innerhalb einer Hologrammfolie angeordnet sein beziehungsweise erzeugt werden.
Die Struktur ist vorteilhafterweise so ausgestaltet, dass sie bei Betrachtung unter einem spitzen Winkel als mattierte Fläche erkennbar ist und bei schrägem Lichteinfall die Wirkung eines optischen Gitters zeigt, sodass die Spektralfarben des einfallenden Lichtes, also Regenbogenfarben, sichtbar sind. Bei Betrachtung senkrecht zur Oberfläche ist die Struktur bevorzugt mit bloßem Auge nicht sichtbar. Die Struktur kann bei Betrachtung unter einem Mikroskop erkennbar sein.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Sicherung des Dokumentes durch eine Strukturierung der Oberfläche oder der vorzugsweise transparenten Deckschicht. Dabei nimmt die Strukturierung vorzugsweise die Informationen oder Daten des darunterliegenden Datenträgers auf, so dass die Oberfläche oder die Deckschicht nicht manipuliert oder unbemerkt von dem übrigen Datenträger getrennt und ersetzt werden kann. Auf diese Weise wird die Fälschungssicherheit erhöht.
Zusammenfassend stellt die Erfindung eine Struktur, deren Strukturelemente sowie deren Herstellung vor. Die Strukturelemente befinden sich auf der Oberfläche oder in oder auf der, vorzugsweise transparenten, Deckschicht eines Sicherheitsdokumentes, insbesondere eines Wertdokuments. Aufgrund der Abmessungen und der optischen Eigenschaften, wie zum Beispiel der Transparenz der Struktur und gegebenenfalls der Farblosigkeit der Strukturelemente, lassen sich bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung nur durch ultrakurze Laserpulse mit praktikablem Aufwand generieren und sind nicht mechanisch zu imitieren. Vorzugsweise lässt sich ein direkt erkennbarer Bezug zwischen der zum Beispiel in einer Deckschicht eingebrachten Struktur und einer Information in einer darunterliegenden Schicht eines Datenträgers herstellen. Dadurch wird eine Manipulation der Oberfläche oder ein Austausch der Deckschicht direkt erkennbar.
Figurenliste
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsvarianten unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Alle bisher und im Folgenden beschriebenen Merkmale sind dabei sowohl einzeln als auch in einer beliebigen Kombination miteinander vorteilhaft. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsvarianten stellen lediglich Beispiele dar, welche den Gegenstand der Erfindung jedoch nicht beschränken.

1 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Sicherheitsdokuments in einer teilweise geschnittenen und perspektivischen Ansicht.
2 zeigt schematisch einen anderen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Sicherheitsdokuments in einer teilweise geschnittenen und perspektivischen Ansicht.
3 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements in einer Draufsicht.
4 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements in einer perspektischen Ansicht.

In 1 ist, beispielhaft und nicht maßstäblich, ein Ausschnitt eines Dokumentenkörpers eines erfindungsgemäßen Sicherheitsdokuments 10 dargestellt. Das Sicherheitsdokument 10 weist eine Vorderseite 5 und eine Rückseite 6 auf. Es ist aus mehreren Schichten 1 aufgebaut und umfasst eine vorzugsweise transparente Deckschicht 2. Mindestens eine der Schichten 1 und/oder 2 kann als Folie ausgestaltet sein. Die Schichten sind miteinander durch Lamination zu einem Dokumentenkörper verbunden. Unter der Deckschicht 2 befinden sich die für das Dokument charakteristischen Informationen, wie zum Beispiel personenbezogene Textelemente 11 und/oder graphische Darstellungen und/oder Bilder, zum Beispiel Portraits.
Auf der Oberfläche 12 des Sicherheitsdokuments 10 ist eine periodische Struktur 21 angeordnet, welche bei Betrachtung senkrecht zur Oberfläche 12 nicht sichtbar ist und somit die darunterliegenden Informationen gut erkennbar bleiben. Allgemein kann die periodische Struktur 21, wenn diese vor dem Aufbringen der die Struktur 21 tragenden Folie auf den Folienstapel gebildet wird, auch auf der bezüglich des Folienstapels innenliegenden Oberfläche der die Struktur 21 tragenden Folie angeordnet sein. Bei Betrachtung unter einem spitzen Winkel wird die Struktur 21 als mattierte Fläche sichtbar und zeigt bei schrägem Lichteinfall die Wirkung eines optischen Gitters, so dass die Spektralfarben des einfallenden Lichtes sichtbar werden und ein Eindruck ähnlich dem eines Regenbogenhologramms entsteht.
In 2 ist, ähnlich wie in 1, der Ausschnitt eines Sicherheitsdokuments 10 mit einer Vorderseite 5 und einer Rückseite 6 zu sehen, welches mehrere Schichten 1 einschließlich einer vorzugsweise transparenten Deckschicht 2 umfasst. Im Unterschied zu 1 umfassen die Informationen unter der Deckschicht 2 ein Bildelement 13, insbesondere ein Portrait, zum Beispiel ein Portrait des Dokumenteninhabers. Das Bildelement 13 ist in der 2 ausschnittweise und nicht maßstäblich dargestellt. Die in der darüberliegenden Deckschicht 2 eingebrachte Struktur 23 enthält ebenfalls Informationen des darunterliegenden Bildelements. Zum Beispiel können Konturen, Bereiche mit einer Schwärzung, die größer als ein vorherbestimmter Schwellwert ist, oder Züge des Bildes, zum Beispiel eines gezeigten Gesichts, in der Struktur 23 in der Deckschicht 2 nachgezeichnet sein. Diese Struktur 23 ist bei Betrachtung senkrecht zur Oberfläche 12 nicht sichtbar, so dass das Bildelement 13 gut erkennbar bleibt. Bei Betrachtung unter einem kleineren Beobachtungswinkel wird die Struktur 23 sichtbar und zeigt bei schrägem Lichteinfall die Wirkung eines optischen Gitters, so dass die Spektralfarben des einfallenden Lichtes sichtbar werden, wobei die Konturen beziehungsweise Informationen des Bildelements 13 erkennbar bleiben.
Die Struktur 23 kann vorzugsweise passgenau zu dem darunterliegenden Bildelement 13 eingebracht werden. Eine Manipulation der Oberfläche oder ein Austausch der Deckschicht wäre dadurch gut erkennbar. Ein Versatz zu dem darunterliegenden Bildelement 13 ist ebenfalls möglich und erhöht die Fälschungssicherheit dadurch, dass durch den Versatz das nachgezeichnete Bildelement 13 auch bei einer Betrachtung unter einem Mikroskop für einen Laien nicht unmittelbar erkennbar ist.
Die Struktur 23 eines Portraits oder eines anderen Bildelements oder eines graphischen Elements muss nicht über, insbesondere deckungsgleich über, dem darunterlegenden Portrait angeordnet sein, sondern kann auch an einer anderen Stelle des Sicherheitsdokumentes 10 eingebracht werden. Zum Beispiel ist eine Anordnung auf oder in der Rückseite 6 möglich.
Die 3 zeigt beispielhaft einen vergrößerten Ausschnitt einer Oberfläche 12 eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements mit einer periodischen Struktur 21 oder einer bildgebenden Struktur 23, welche aus einer Vielzahl von Strukturelementen 22 gebildet sind. Bei dem Sicherheitselement kann es sich zum Beispiel um eine Deckschicht 2 eines Folienverbundes handeln. Alternativ dazu kann das Sicherheitselement als eine andere Schicht 1 oder Komponente ausgestaltet sein.
Die 4 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements in einer perspektischen Ansicht, beispielsweise des Sicherheitselements von 3.
Die gezeigte periodische Struktur 21 ist aus Strukturelementen 22 aufgebaut. Die Strukturelemente 22 sind in Form von Mikro- oder Nanobohrungen ausgestaltet. Die Größe der Strukturelemente 22 in Bezug auf ihren Durchmesser, ihre Tiefe oder ihre Länge oder ihre Breite und die Abstände zwischen den zueinander benachbarten Strukturelementen 22 liegt in der gezeigten Variante in der gleichen Größenordnung. Im dargestellten Fall weisen die Strukturelemente Durchmesser von etwa 15 Mikrometern (15 µm) und Abstände zu den nächstbenachbarten Strukturelementen von etwa 5 Mikrometern (5 µm) auf, so dass sich ein Raster von etwa 20 Mikrometern (20 µm) ergibt. Es sind auch Strukturelemente 22 mit kleineren Abmessungen und/oder mit Unterschieden in den Abmessungen, wie zum Beispiel Länge und Breite und Tiefe möglich. Strukturelemente 22 mit größeren Abmessungen werden ab einer gewissen Größe auch bei senkrechter Betrachtung sichtbar und verdecken die darunterliegenden Informationen. Im dargestellten Fall liegt die Tiefe eines Strukturelementes 22 im Bereich eines Mikrometers. Tiefere Bohrungen, im Bereich mehrerer Mikrometer oder einiger 10 Mikrometer, beispielsweise zwischen 10 und 20 Mikrometern, sind ebenfalls möglich.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Herstellung eines Sicherheitselements für ein Sicherheitsdokument oder der Herstellung eines Sicherheitsdokuments können die Strukturelemente 22 mittels ultrakurzer Laserpulse erzeugt werden, zum Beispiel mit einer Pulsdauer von weniger als 10 Pikosekunden (10 ps), insbesondere weniger als 1 Pikosekunde (1 ps) oder weniger als 500 Femtosekunden (500 fs). So oder anders erzeugte Mikro- oder Nanobohrungen können mit einem Material gefüllt werden, welches sich hinsichtlich seiner Eigenschaften von dem Ausgangsmaterial des Sicherheitselements unterscheidet, zum Beispiel einen anderen Brechungsindex oder eine andere Farbe aufweist. Weiterhin können ungefüllte oder gefüllte Vertiefungen, insbesondere Mikro- oder Nanobohrungen, abgedeckt werden. Dies kann mittels einer Schicht, einer Folie oder einem Film, zum Beispiel einer Lackschicht, realisiert werden.
Grundsätzlich können auch Strukturelemente in Form von Erhebungen vorgesehen sein oder es können Strukturelemente 22 innerhalb einer Schicht 1 angeordnet sein. Auch können verschieden ausgeformte Strukturelemente innerhalb einer Struktur miteinander kombiniert werden. Dies erhöht die Fälschungssicherheit noch weiter.
Bezugszeichenliste

1: Schichten
2: Deckschicht mit Sicherheitselement
5: Vorderseite
6: Rückseite
10: Sicherheitsdokument
11: Textelemente
12: Oberfläche
13: Bildelement
21: periodische Struktur
22: Strukturelemente
23: Struktur mit Bildelementen

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 Patentliteratur

WO 2017/09119 A1 [0003]
DE 102007042386 A1 [0003]
EP 2738624 B1 [0003, 0004]
EP 1266768 [0003]
WO 9819869 [0003]
EP 1970211 A1 [0003]

Claims

Sicherheitselement (2) zur Verwendung als eine Schicht (1) für ein Sicherheitsdokument (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (2) eine Struktur (21, 23) aufweist, die Strukturelemente (22) mit Abmessungen von weniger als 200 Mikrometern umfasst.
Sicherheitselement (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (2) als Folie ausgestaltet ist und/oder zur Verwendung als Deckschicht ausgelegt ist.
Sicherheitselement (2) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (2) eine periodische Struktur (21) aufweist.
Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente so ausgestaltet sind, dass bei Betrachtung senkrecht zur Oberfläche (12) das Sicherheitselement nicht sichtbar ist und die darunterliegenden Informationen erkennbar bleiben und bei Betrachtung unter einem spitzen Winkel die Struktur (21, 23) als mattierte Fläche sichtbar ist und bei schrägem Lichteinfall die Wirkung eines optischen Gitters zeigt, indem die Spektralfarben des einfallenden Lichtes sichtbar werden.
Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (22) auf mindestens einer Oberfläche (12) des Sicherheitselements (2) oder innerhalb des Sicherheitselements (2) angeordnet sind.
Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (22) eine Länge und/oder eine Breite und/oder eine Tiefe/Höhe und/oder einen Abstand benachbarter Strukturelemente (22) voneinander von weniger als 200 Mikrometern aufweisen.
Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (22) als Bohrungen und/oder Vertiefungen und/oder Erhebungen ausgestaltet sind.
Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (22) abgedeckt sind und/oder die Strukturelemente als Vertiefungen oder Hohlräume ausgestaltet sind und mit einem Material gefüllt sind, welches sich von dem Ausgangsmaterial des Sicherheitselements (2) unterscheidet.
Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (2) für ein bestimmtes Sicherheitsdokument (10) oder für eine bestimmte Art von Sicherheitsdokumenten (10) mit bestimmten Sicherheitsinformationen ausgelegt ist und die Struktur (21, 23) Sicherheitsinformationen für das bestimmte Sicherheitsdokument (10) enthält.
Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (2) ein zumindest teilweise transparentes Material und/oder eine Metallschicht und/oder Hologrammfolie und/oder Polycarbonat und/oder Glas umfasst und sich die Struktur in dem transparenten Material und/oder der Metallschicht und/oder der Hologrammfolie und/oder dem Polycarbonat und/oder dem Glas befindet.
Sicherheitsdokument (10), welches aus einer Anzahl an Schichten (1) aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schicht ein Sicherheitselement (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements (2) zur Verwendung als Schicht (1) für ein Sicherheitsdokument (10), dadurch gekennzeichnet, dass eine Struktur, die Strukturelemente (22) mit Abmessungen von weniger als 200 Mikrometer umfasst, in oder auf dem Sicherheitselement (2) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur mittels Laserstrahlung und/oder durch lokale Aufschäumungen und/oder mittels hochauflösender 3D Drucktechnologie erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (22) auf oder in mindestens einer Oberfläche (12) des Sicherheitselements (2) in Form von Erhebungen und/oder Vertiefungen und/oder die Strukturelemente innerhalb des Sicherheitselements in Form von Hohlräumen erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Laserbohrungen im Mikrometerbereich und/oder im Nanometerbereich in mindestens eine Oberfläche (12) des Sicherheitselements (2) eingebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (22) mittels ultrakurzer Laserpulse erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die in Form von Vertiefungen oder Hohlräumen ausgestalteten Strukturelemente (22) mit einem Material gefüllt werden, welches sich von dem Material des Sicherheitselements (2) unterscheidet und/oder die Strukturelemente (22) abgedeckt werden.
Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments (10), welches aus einer Anzahl an Schichten (1) aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schicht (1) aus einem Sicherheitselement (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 oder einem gemäß der Ansprüche 12 bis 17 hergestellten Sicherheitselement (2) gefertigt wird und mit einer Anzahl weiterer Schichten (1) verbunden wird.