DE102019113005A1

DE102019113005A1 - Luminescent security element

Info

Publication number: DE102019113005A1
Application number: DE102019113005.0A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Bielesch; Michael Mauderer
Original assignee: Bundesdruckerei GmbH
Current assignee: Bundesdruckerei GmbH
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2020-11-19
Also published as: EP3738786A1

Abstract

Es wird ein Sicherheitselement (30) zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument beschrieben. Das Sicherheitselement (30) umfasst eine personalisierte Schicht (300) und eine lumineszierende Schicht (100), wobei die lumineszierende Schicht (100) eine Struktur aus einer Anzahl an Strukturelementen (102, 210, 211, 212) mit Abmessungen zwischen 0,1 Mikrometer (0,1 µm) und 100 Mikrometern (100 µm) aufweist.A security element (30) for use for a security document is described. The security element (30) comprises a personalized layer (300) and a luminescent layer (100), the luminescent layer (100) having a structure made up of a number of structural elements (102, 210, 211, 212) with dimensions between 0.1 micrometers (0.1 µm) and 100 micrometers (100 µm).

Description

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitselement zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument und ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument. Die Erfindung betrifft zudem ein Sicherheitsdokument und ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments.The present invention relates to a security element for use in a security document and a method for producing a security element for use in a security document. The invention also relates to a security document and a method for producing a security document.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

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 Laminieren bzw. 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.To increase the protection against forgery of security documents, in particular also documents of value, different features and methods are used which make replication or alienation difficult or prevent. A security document is usually composed of several layers, which are preferably connected to one another by lamination or lamination. To protect against manipulation, the data are introduced under a preferably transparent cover layer within the material. This can be done by laser personalization in the otherwise finished data carrier. Another method provides for the data carrier to be provided with a preferably transparent cover layer after the personalization.

Ein Wert- oder 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, wie unter anderem in den Dokumenten WO 2017 109 119 A1 , DE 10 2007 042 386 A1 , EP 2 738 624 B1 beschrieben. Dazu wird eine spezielle Hologrammfolie entsprechend belichtet und auf den Datenträger aufgebracht. Weiterhin kann eine Mikrostrukturierung der Oberfläche eines Sicherheitsdokumentes vorgenommen werden, welche eine Manipulation der Deckschicht erkennbar macht. Eine weitere Möglichkeit wird in dem Dokument 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. In den Dokumenten WO 98/19869 bzw. DE 697 23 283 T2 wird ein Sicherheitsmerkmal vorgestellt, bei dem durch Perforation des Datenträgers Informationen in mehrere Schichten des Dokumentes eingebracht werden.A value or security document can be alienated by removing the cover layer and, after manipulating the underlying data, a new cover layer is applied. To secure the document against manipulation, holograms can be used, such as in the documents WO 2017 109 119 A1 , DE 10 2007 042 386 A1 , EP 2 738 624 B1 described. For this purpose, a special hologram film is exposed accordingly and applied to the data carrier. Furthermore, the surface of a security document can be microstructured, which makes a manipulation of the cover layer recognizable. Another possibility is mentioned in the document EP 1 970 211 A1 disclosed. The document is labeled with a laser on the narrow side surfaces in order to create an optical connection between the layers. In the documents WO 98/19869 or. DE 697 23 283 T2 a security feature is presented in which information is introduced into several layers of the document by perforating the data carrier.

Aus dem Dokument DE 10 2012 218 053 A1 ist die Verwendung einer lumineszierenden Folie im Zusammenhang mit einem absorbierenden Spektralfiltermittel zur Herstellung eines Sicherheitsmerkmals bekannt.From the document DE 10 2012 218 053 A1 the use of a luminescent film in connection with an absorbing spectral filter means for producing a security feature is known.

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 gegenständliche 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 gegenständliche Einheit sein, die mit einem Sicherheitsdokument, welches auch ein Wertdokument sein kann, verbunden, beispielsweise verklebt oder verschweißt, werden kann. Es kann sich aber auch um einen integralen Bestandteil eines Sicherheitsdokuments handeln. Ein Sicherheitsmerkmal ist ein Gegenstand, der nur mit erhöhtem Aufwand gegenüber einfachem Kopieren oder gar nicht unautorisiert herstellbar oder reproduzierbar ist.The following definitions are from the document EP 2 738 624 B1 been taken over. As already defined there, in connection with the present invention, a security element is understood to mean an objective unit which comprises at least one security feature. Security elements serve to secure security documents, which also include documents of value, against forgery or copying. A security feature can be an independent physical unit that can be connected, for example glued or welded, to a security document, which can also be a value document. However, it can also be an integral part of a security document. A security feature is an object that can only be produced or reproduced without authorization with increased effort compared to simple copying or not at all.

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.Security documents typically have a substrate, a printing layer and optionally a transparent cover layer. A substrate is a support structure on which the printing layer with information, images, patterns and the like is applied. All customary materials based on paper and / or plastic come into consideration as materials for a substrate. Examples of security documents are identity cards, passports, driver's licenses, ID cards, access control cards, visas, tax codes, tickets, vehicle documents, banknotes, checks, postage stamps, credit cards, any chip cards and adhesive labels.

Unter Lumineszenz wird im Folgenden Fluoreszenz und Phosphoreszenz mit Stokes-Verschiebung und/oder Anti-Stokes-Verschiebung verstanden. Bei der Lumineszenz handelt es sich bevorzugt um Fotolumineszenz, es kann sich aber auch um Elektrolumineszenz handeln.Luminescence is understood below to mean fluorescence and phosphorescence with a Stokes shift and / or an anti-Stokes shift. The luminescence is preferably photoluminescence, but it can also be electroluminescence.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Vor dem beschriebenen Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Fälschungssicherheit von Sicherheitselementen und Sicherheitsdokumenten weiter zu verbessern.Against the background described, the object of the present invention is to further improve the security against forgery of security elements and security documents.

Diese Aufgabe wird durch ein Sicherheitselement zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument nach Anspruch 1, ein Sicherheitsdokument nach Anspruch 16, ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument nach Anspruch 17 und ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments nach Anspruch 20 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.This object is achieved by a security element for use for a security document according to claim 1, a security document according to claim 16, a method for producing a security element for use for a security document according to claim 17 and a method for producing a security document according to claim 20. The dependent claims contain further advantageous developments of the invention.

Das erfindungsgemäße Sicherheitselement ist zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument ausgelegt, zum Beispiel als Bauelement oder als Schichtanordnung im Rahmen eines Sicherheitsdokuments. Es umfasst eine personalisierte Schicht und eine lumineszierende Schicht. Die personalisierte Schicht umfasst vorzugsweise personalisierte Informationen, zum Beispiel sichtbare personalisierte Informationen. Die lumineszierende Schicht umfasst eine Struktur aus einer Anzahl an Strukturelementen mit Abmessungen zwischen 0,1 Mikrometer (0,1 µm) und 100 Mikrometern (100 µm), zum Beispiel mit Abmessungen zwischen 10 Mikrometer und 50 Mikrometern. Die Strukturelemente bewirken eine Ablenkung von auf sie auftreffenden Lichtstrahlen. Durch die Verwendung von lumineszierendem Material ist die Struktur als leuchtendes Element gut visuell wahrnehmbar. Die lumineszierende Schicht kann vorzugsweise eine Struktur aufweisen, die personalisierte Informationen umfasst. Dabei können die personalisierten Informationen in der lumineszierenden Schicht mit Informationen in der personalisierten Schicht übereinstimmen oder mit diesen korrelieren. Die Strukturierung nimmt 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.The security element according to the invention is designed for use for a security document, for example as a component or as a layer arrangement in the context of a security document. It includes a personalized layer and a luminescent layer. The personalized layer preferably comprises personalized information, for example visible personalized information. The luminescent layer comprises a structure made up of a number of structural elements with dimensions between 0.1 micrometers (0.1 μm) and 100 micrometers (100 μm), for example with dimensions between 10 micrometers and 50 micrometers. The structural elements cause a deflection of light rays striking them. Thanks to the use of luminescent material, the structure is easily perceptible as a luminous element. The luminescent layer can preferably have a structure that includes personalized information. The personalized information in the luminescent layer can correspond to or correlate with information in the personalized layer. The structuring preferably takes up the information or data of the underlying data carrier so that the surface or the cover layer cannot be manipulated or separated from the rest of the data carrier and replaced without being noticed.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Sicherung eines Wert- und/oder Sicherdokuments durch ein Sicherheitselement, welches neben einer personalisierten Schicht eine lumineszierende Schicht mit einer vorzugsweise personalisierten Struktur aufweist. Eine Manipulation oder ein Ersetzen der personalisierten Schicht oder eine Beschädigung der lumineszierenden Schicht ist damit gut erkennbar.The present invention enables a document of value and / or security document to be secured by a security element which, in addition to a personalized layer, has a luminescent layer with a preferably personalized structure. A manipulation or replacement of the personalized layer or damage to the luminescent layer can thus be easily identified.

Bevorzugt umfasst das Sicherheitselement mindestens eine Schicht, welche lasersensitives Material umfasst, also zur Bearbeitung mittels eines Lasers geeignetes Material, oder welche aus lasersensitivem Material besteht. Vorteilhafterweise umfasst die lumineszierende Schicht lasersensitives Material. Lasersensitives Material ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung der Strukturelemente, insbesondere eine Herstellung von Strukturelementen mit sehr kleinen Abmessungen.The security element preferably comprises at least one layer which comprises laser-sensitive material, that is to say material suitable for processing by means of a laser, or which consists of laser-sensitive material. The luminescent layer advantageously comprises laser-sensitive material. Laser-sensitive material enables simple and inexpensive production of the structural elements, in particular the production of structural elements with very small dimensions.

Die Strukturelemente können zum Beispiel Abmessungen von weniger als 100 Mikrometern (100 µm), vorzugsweise von weniger als 20 Mikrometer (20 µm) aufweisen. Je kleiner die Abmessungen sind, desto schwieriger ist es, das Sicherheitselement zu fälschen oder zu manipulieren. Andererseits sollen die Strukturelemente bevorzugt größere Abmessungen als die Wellenlänge von sichtbarem Licht haben, weshalb beispielsweise Strukturelemente mit Abmessungen von größer als 1 Mikrometer (1 µm) eingesetzt werden können.The structural elements can, for example, have dimensions of less than 100 micrometers (100 μm), preferably of less than 20 micrometers (20 μm). The smaller the dimensions, the more difficult it is to counterfeit or manipulate the security element. On the other hand, the structural elements should preferably have larger dimensions than the wavelength of visible light, which is why, for example, structural elements with dimensions larger than 1 micrometer (1 μm) can be used.

In einer vorteilhaften Variante weist die personalisierte Schicht eine Oberfläche auf und die lumineszierende Schicht ist in Bezug auf eine Oberflächennormale der personalisierten Schicht oberhalb der personalisierten Schicht angeordnet. Durch eine solche Ausgestaltung kann die visuell wahrnehmbare Struktur in der lumineszierenden Schicht optisch leicht mit ebenfalls visuell wahrnehmbaren Strukturen oder Informationen der personalisierten Schicht verglichen werden. In an advantageous variant, the personalized layer has a surface and the luminescent layer is arranged above the personalized layer in relation to a surface normal of the personalized layer. With such a configuration, the visually perceptible structure in the luminescent layer can easily be compared optically with likewise visually perceptible structures or information in the personalized layer.

Vorzugsweise sind die Strukturelemente farblos. Dies erschwert eine Nachahmung oder eine Manipulation, da die Strukturelemente nur beim Auftreten von Lumineszenz sichtbar sind. Die lumineszierende Schicht kann optisch zumindest teilweise transparent, insbesondere vollständig transparent ausgestaltet sein. Auch dies erschwert eine Fälschung, da zunächst nicht erkennbar ist, dass überhaupt eine lumineszierende Schicht vorhanden ist.The structural elements are preferably colorless. This makes imitation or manipulation more difficult, since the structural elements are only visible when luminescence occurs. The luminescent layer can optically be at least partially transparent, in particular completely transparent. This, too, makes counterfeiting more difficult, since it cannot initially be seen that a luminescent layer is present at all.

Die lumineszierende Schicht weist bevorzugt eine Oberfläche auf, wobei die Oberfläche eine Oberseite und eine Unterseite der lumineszierenden Schicht umfassen kann, und mindestens ein Strukturelement ist auf der Oberfläche und/oder in der Oberfläche und/oder im Inneren der lumineszierenden Schicht angeordnet. Mindestens ein Strukturelement kann als Vertiefung, insbesondere in Form einer Mikrobohrung oder Mikrogravur, oder Erhebung oder Hohlraum ausgebildet sein. Die Strukturelemente können dabei sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite der lumineszierenden Schicht oder im Inneren der Schicht angeordnet sein. Die genannten Gestaltungsvarianten verbessern die Fälschungssicherheit weiter.The luminescent layer preferably has a surface, wherein the surface can comprise a top side and a bottom side of the luminescent layer, and at least one structural element is arranged on the surface and / or in the surface and / or in the interior of the luminescent layer. At least one structural element can be designed as a recess, in particular in the form of a micro-bore or micro-engraving, or elevation or cavity. The structural elements can be arranged both on the upper side and on the lower side of the luminescent layer or in the interior of the layer. The design variants mentioned further improve protection against forgery.

Vorzugsweise bildet die lumineszierende Schicht eine Deckschicht, zum Beispiel eine transparente Deckschicht, des Sicherheitselements. Es lassen sich in dieser Variante insbesondere auch bereits vorhandene Sicherheitselemente und Sicherheitsdokumente nachrüsten und damit in Bezug auf ihre Fälschungssicherheit verbessern.The luminescent layer preferably forms a cover layer, for example a transparent cover layer, of the security element. In this variant, in particular, already existing security elements and security documents can be retrofitted and thus improved with regard to their security against forgery.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung umfasst das Sicherheitselement mindestens einen Fensterbereich und das Sicherheitselement und die Strukturelemente der lumineszierenden Schicht befinden sich in dem mindestens einen Fensterbereich des Sicherheitsdokumentes. In dieser Ausführungsform sind die Strukturelemente von beiden Seiten des Dokumentes sichtbar. Dabei erscheinen die Strukturelemente hell bei Betrachtung in Reflektion vor einem dunklen Hintergrund und dunkel bei Betrachtung in Transmission vor einem hellen Hintergrund.In a further preferred embodiment, the security element comprises at least one window area and the security element and the structural elements of the luminescent layer are located in the at least one window area of the security document. In this embodiment, the structural elements are visible from both sides of the document. The structural elements appear light when viewed in reflection against a dark background and dark when viewed in transmission against a light background.

Das Sicherheitselement kann zum Beispiel für ein bestimmtes Sicherheitsdokument oder für eine bestimmte Art von Sicherheitsdokumenten mit bestimmten Sicherheitsinformationen ausgelegt sein. Dabei kann die Struktur der lumineszierenden Schicht Sicherheitsinformationen und/oder personalisierte Daten für das bestimmte Sicherheitsdokument enthalten. Die Struktur der lumineszierenden Schicht kann beispielsweise Informationen, die auch in der personalisierten Schicht enthalten sind, umfassen. Bei den Sicherheitsinformationen und/oder personalisierten Daten kann es sich um Informationen handeln, die dem Inhaber des Sicherheitsdokumentes zugeordnet werden können.The security element can be designed, for example, for a specific security document or for a specific type of security document with specific security information. The structure of the luminescent layer can contain security information and / or personalized data for the specific security document. The structure of the luminescent layer can include information that is also contained in the personalized layer, for example. The security information and / or personalized data can be information that can be assigned to the owner of the security document.

Die lumineszierende Schicht kann als Folie ausgestaltet sein. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung, sowie eine leichte Bearbeitung im Zusammenhang mit einem Einbringen der Strukturelemente in die lumineszierende Schicht.The luminescent layer can be designed as a film. This enables simple and inexpensive production, as well as easy processing in connection with introducing the structural elements into the luminescent layer.

Die lumineszierende Schicht kann Polycarbonat und/oder Glas, insbesondere lumineszierendes Glas, umfassen. Die lumineszierende Schicht kann fluoreszierendes und/oder phosphoreszierendes und/oder lasersensitives Material umfassen. Die Verwendung von lasersensitivem Material ermöglicht eine Bearbeitung mittels eines Lasers und insbesondere ein Einbringen der Struktur mittels eines Lasers.The luminescent layer can comprise polycarbonate and / or glass, in particular luminescent glass. The luminescent layer can comprise fluorescent and / or phosphorescent and / or laser-sensitive material. The use of laser-sensitive material enables processing by means of a laser and, in particular, introduction of the structure by means of a laser.

Bevorzugt weist die lumineszierende Schicht einen Brechungsindex auf, der höher ist als 1,1, zum Beispiel einen Brechungsindex zwischen 1,2 und 2. Dies bewirkt, dass an der Grenzfläche der lumineszierenden Schicht überwiegend Totalreflektion auftritt und Licht lediglich an den Strukturelementen so gestreut wird, dass es die lumineszierende Schicht verlassen kann und die Struktur damit sichtbar wird.The luminescent layer preferably has a refractive index that is higher than 1.1, for example a refractive index between 1.2 and 2. This has the effect that predominantly total reflection occurs at the interface of the luminescent layer and light is only scattered at the structural elements that it can leave the luminescent layer and the structure becomes visible.

Das erfindungsgemäße Sicherheitsdokument ist aus einer Anzahl an Schichten, vorzugsweise aus zwei oder mehr Schichten, aufgebaut. Es umfasst ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Sicherheitselement. Das erfindungsgemäße Sicherheitsdokument hat die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement genannten Merkmale und Vorteile. Es kann insbesondere laminierte Schichten umfassen. Bei dem Sicherheitsdokument kann es sich zum Beispiel um einen Personalausweis, einen Reisepass, einen Führerschein, einen Betriebsausweis oder ein anderes Sicherheitsdokument handeln.The security document according to the invention is composed of a number of layers, preferably of two or more layers. It comprises a security element according to the invention as described above. The security document according to the invention has the features and advantages mentioned above in connection with the security element according to the invention. In particular, it can comprise laminated layers. The security document can be, for example, an identity card, a passport, a driver's license, a company ID or another security document.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument werden mittels Laserstrahlung Strukturelemente, insbesondere Strukturelemente mit Abmessungen im Mikrometerbereich, in der lumineszierenden Schicht erzeugt und es wird mindestens eine personalisierte Schicht mit der lumineszierenden Schicht fest verbunden. Dabei kann das Erzeugen der Strukturelemente in der lumineszierenden Schicht vor oder nach dem Verbinden der lumineszierenden Schicht mit der personalisierten Schicht erfolgen.As part of the method according to the invention for producing a security element according to the invention for use for a security document, structural elements, in particular structural elements with dimensions in the micrometer range, are produced in the luminescent layer by means of laser radiation and at least one personalized layer is firmly connected to the luminescent layer. The production of the structural elements in the luminescent layer can take place before or after the connection of the luminescent layer to the personalized layer.

Die Strukturelemente können 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). Insbesondere Mikro- oder Nano-Laserstrukturen lassen sich mit ultrakurzen Laserpulsen vergleichsweise einfach fertigen. Die Anwendung ultrakurzer Laserpulse ermöglicht eine präzise Fertigung und effiziente Erzeugung der Strukturelemente. Insbesondere werden durch ultrakurze Laserpulse thermische oder mechanische Schäden der Strukturelemente während der Bearbeitung minimiert oder vermieden. Es ist bei geeigneter Wahl der Bearbeitungsparameter eine nahezu schmelzfreie Bearbeitung mit hoher Präzision möglich. 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 bzw. Mikrogravuren. Die lumineszierende Folie zeigt an den Rändern und an den lasergravierten Kanten und Bohrungen eine mit bloßem Auge oder unter einem Mikroskop gut sichtbare Lichtemission. Daher ist die Struktur bei Betrachtung als leuchtendes Element gut wahrnehmbar.The structural elements can be generated by means of ultra-short laser pulses, for example with a pulse duration of less than 10 picoseconds (10 ps), in particular less than 1 picosecond (1 ps) or less than 500 femtoseconds (500 fs). In particular, micro or nano laser structures can be manufactured comparatively easily with ultrashort laser pulses. The use of ultra-short laser pulses enables precise production and efficient generation of the structural elements. In particular, ultrashort laser pulses minimize or avoid thermal or mechanical damage to the structural elements during processing. With a suitable choice of the machining parameters, almost melt-free machining with high precision is possible. Due to the short interaction time of the ultrashort laser pulses with the material, the material removal does not cause any color change in the material and the elements of the structure are colorless and preferably consist of micro-bores or micro-engravings. At the edges and at the laser-engraved edges and holes, the luminescent film shows a light emission that is easily visible to the naked eye or under a microscope. Therefore, the structure is easily perceptible when viewed as a luminous element.

Beim Erzeugen der Strukturelemente können die lumineszierende Schicht oder mehrere bereits miteinander verbundene Schichten relativ zu einem fokussierten Laserstrahl bewegt werden und/oder von einem fokussierten Laserstrahl abgescannt werden. Die Bewegung der Schicht bzw. der Schichten relativ zu einem fokussierten Laserstrahl erfolgt dabei bevorzugt in einer x-y-Ebene parallel zur Oberfläche der zu bearbeiteten Schichten. Das Abscannen kann mittels beweglicher Spiegel erfolgen. When generating the structural elements, the luminescent layer or a plurality of layers already connected to one another can be moved relative to a focused laser beam and / or scanned by a focused laser beam. The movement of the layer or layers relative to a focused laser beam is preferably carried out in an x-y plane parallel to the surface of the layers to be processed. Scanning can be done using a movable mirror.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitsdokuments wird mindestens ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement oder ein erfindungsgemäß hergestelltes Sicherheitselement mit einer Anzahl weiterer Schichten verbunden.In the context of the method according to the invention for producing a security document according to the invention, at least one security element according to the invention or a security element produced according to the invention is connected to a number of further layers.

Aufgrund der Abmessungen und der optischen Eigenschaften, wie Transparenz der Struktur und Farblosigkeit der Strukturelemente lässt sich die vorgestellte Struktur nur durch ultrakurze Laserpulse mit praktikablem Aufwand generieren und ist nicht mechanisch zu imitieren. Vorzugsweise lässt sich ein direkt erkennbarer Bezug zwischen der, in der Deckschicht eingebrachten Struktur und der Information in der darunterliegenden Schicht des Datenträgers herstellen. Dadurch wird eine Manipulation der Oberfläche oder ein Austausch der Deckschicht direkt erkennbar.Due to the dimensions and the optical properties, such as the transparency of the structure and colorlessness of the structural elements, the structure presented can only be generated with practical effort by ultra-short laser pulses and cannot be imitated mechanically. A directly identifiable relationship between the structure introduced in the cover layer and the information in the underlying layer of the data carrier. A manipulation of the surface or an exchange of the cover layer is thereby directly recognizable.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

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.Further features, properties and advantages of the present invention are described in more detail below on the basis of design variants with reference to the accompanying figures. All the features described so far and below are advantageous both individually and in any combination with one another. The design variants described in the following are only examples which, however, do not limit the subject matter of the invention.

Die Figuren sind nicht notwendigerweise detailgetreu und maßstabsgetreu und können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um einen besseren Überblick zu bieten. Daher sind hier offenbarte funktionale Einzelheiten nicht einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als anschauliche Grundlage, die dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik Anleitung bietet, um die vorliegende Erfindung auf vielfältige Weise einzusetzen.The figures are not necessarily true to detail and to scale and can be shown enlarged or reduced in order to provide a better overview. The functional details disclosed here are therefore not to be understood as restrictive, but merely as an illustrative basis which offers the person skilled in the art in this field of technology guidance for using the present invention in a wide variety of ways.

Der hier verwendete Ausdruck „und/oder“, wenn er in einer Reihe von zwei oder mehreren Elementen benutzt wird, bedeutet, dass jedes der aufgeführten Elemente alleine verwendet werden kann, oder es kann jede Kombination von zwei oder mehr der aufgeführten Elementen verwendet werden. Wird beispielsweise eine Zusammensetzung beschrieben, dass sie die Komponenten A, B und/oder C, enthält, kann die Zusammensetzung A alleine; B alleine; C alleine; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B, und C in Kombination enthalten.

1 zeigt schematisch eine lumineszierende Schicht in einer Schnittansicht.
2 zeigt schematisch eine erste Variante einer lumineszierenden Schicht eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements in einer Schnittansicht.
3 zeigt schematisch eine zweite Variante einer lumineszierenden Schicht eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements in einer Schnittansicht.
4 zeigt schematisch eine dritte Variante einer lumineszierenden Schicht eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements in einer Schnittansicht.
5 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement in einer Schnittansicht.

The term “and / or” as used herein, when used in a series of two or more items, means that any of the listed items can be used alone, or any combination of two or more of the listed items can be used. For example, if a composition is described that it contains components A, B and / or C, the composition A alone; B alone; C alone; A and B in combination; A and C in combination; B and C in combination; or A, B, and C in combination.

1 shows schematically a luminescent layer in a sectional view.
2 shows schematically a first variant of a luminescent layer of a security element according to the invention in a sectional view.
3 shows schematically a second variant of a luminescent layer of a security element according to the invention in a sectional view.
4th schematically shows a third variant of a luminescent layer of a security element according to the invention in a sectional view.
5 shows schematically a security element according to the invention in a sectional view.

Die 1 zeigt, beispielhaft und nicht maßstäblich, einen Querschnitt einer lumineszierenden Schicht 100, zum Beispiel einer Deckschicht, für ein Sicherheitselement, wobei die darin möglichen Strahlengänge des einfallenden Lichtes dargestellt sind. Die lumineszierende Schicht 100 weist eine Oberfläche auf. Die Oberfläche der Oberseite der lumineszierenden Schicht 100 ist mit der Bezugsziffer 200 gekennzeichnet und die Oberfläche der Unterseite der lumineszierenden Schicht 100 ist mit der Bezugsziffer 201 gekennzeichnet.The 1 shows, by way of example and not to scale, a cross section of a luminescent layer 100 , for example a cover layer, for a security element, the possible beam paths of the incident light being shown. The luminescent layer 100 has a surface. The surface of the top of the luminescent layer 100 is with the reference number 200 marked and the surface of the underside of the luminescent layer 100 is with the reference number 201 marked.

Die lumineszierende Schicht 100 umfasst vorzugsweise ein transparentes Grundmaterial, zum Beispiel Polycarbonat mit einem Brechungsindex von ca. n₂₌1,54. Der Brechungsindex der Umgebungsluft ist mit n₁ gekennzeichnet und beträgt ca. n₁= 1.The luminescent layer 100 preferably comprises a transparent base material, for example polycarbonate with a refractive index of approx. n _{2 =} 1.54. The refractive index of the ambient air is with n ₁ and is approx. n ₁ = 1.

Die einfallenden Strahlen 1 des Umgebungslichtes können durch das transparente Grundmaterial transmittieren oder sie werden von einem fluoreszierenden oder lumineszierenden Molekül 101 innerhalb des Grundmaterials 100 absorbiert. Der an der Oberseite 200 gebrochene Lichtstahl ist mit der Bezugsziffer 2 gekennzeichnet. Die zugehörige optische Achse ist mit der Bezugsziffer 11 gekennzeichnet. Das durch die Lichtabsorption angeregte Molekül 101 emittiert daraufhin für das Molekül charakteristisches Licht 4, welches in der Regel eine Stokes-Verschiebung aufweist. Treffen die so emittierten Lichtstrahlen 4 auf eine Grenzfläche 200 mit unterschiedlichen Brechungsindizes n₁ und n₂ , wobei der Brechungsindex des Materials n₂ größer als der Brechungsindex n₁ der Umgebung ist, so verlassen die Strahlen 3 bei einem steilen Auftreffen, also einem kleinen Winkel zur optischen Achse 12, die Schicht 100.The incident rays 1 of the ambient light can be transmitted through the transparent base material or they are made of a fluorescent or luminescent molecule 101 within the base material 100 absorbed. The one on top 200 refracted light steel is given the reference number 2 marked. The associated optical axis is identified by the reference number 11 marked. The molecule excited by the absorption of light 101 then emits light characteristic of the molecule 4th , which usually has a Stokes shift. Hit the rays of light so emitted 4th on an interface 200 with different refractive indices n ₁ and n ₂ , where is the index of refraction of the material n ₂ greater than the refractive index n ₁ the environment is so leave the rays 3 at a steep incidence, i.e. a small angle to the optical axis 12 , the layer 100 .

Ein großer Anteil der Lichtstrahlen 4 trifft jedoch unter einem flachen Winkel 5 zur Oberfläche auf die Grenzfläche 200 und wird total reflektiert. Die zugehörigen optischen Achsen sind für die gezeigten Beispielstrahlen mit den Bezugsziffern 13 und 14 gekennzeichnet. Die totalreflektierten Lichtstrahlen 7 treffen erst am Rand 8 des Materials 100 unter einem Winkel 6 auf die Grenzfläche der Schicht 100, der einen Austritt der Lichtstrahlen 3 aus dem Material erlaubt. Deshalb weist dieses Material in der Regel einen leuchtenden Rand 8 auf.A large proportion of the light rays 4th but hits at a shallow angle 5 to the surface on the interface 200 and is totally reflected. The associated optical axes are given the reference numbers for the example beams shown 13 and 14th marked. The totally reflected rays of light 7th meet only at the edge 8th of the material 100 at an angle 6th on the interface of the layer 100 that an exit of the light rays 3 allowed from the material. Therefore this material usually has a luminous edge 8th on.

Die 2 und 3 zeigen den Querschnitt einer lumineszierenden Schicht 100, welche durch Lasermaterialbearbeitung modifiziert wurde. Die mittels Laserstrahlung eingebrachten Bohrungen 210, 212 und Gravuren 210, 212 oder aufgebrachten Erhebungen 211 verändern die Grenzfläche 200 des Materials 100. Bei der in 2 gezeigten Variante sind Materialveränderungen 210, 211 auf der Oberseite 200 vorgenommen worden. In der in der 3 gezeigten Variante sind Materialveränderungen 212, 102 auf der Unterseite 201 und im Inneren der Schicht 100 vorgenommen worden. Die in den 2 und 3 gezeigten Varianten können auch miteinander kombiniert werden. Die Strukturelemente 102, 210, 211, 212 weisen Abmessungen zwischen 0,1 Mikrometer (0,1 µm) und 100 Mikrometern (100 µm) auf.The 2 and 3 show the cross section of a luminescent layer 100 which was modified by laser material processing. The holes made by means of laser radiation 210 , 212 and engravings 210 , 212 or raised surveys 211 change the interface 200 of the material 100 . At the in 2 The variant shown are material changes 210 , 211 on the top 200 been made. In the in the 3 shown variant Material changes 212 , 102 on the bottom 201 and inside the layer 100 been made. The ones in the 2 and 3 The variants shown can also be combined with one another. The structural elements 102 , 210 , 211 , 212 have dimensions between 0.1 micrometers (0.1 µm) and 100 micrometers (100 µm).

Die innerhalb des Materials durch die fluoreszierenden oder lumineszierenden Moleküle 101 erzeugten Lichtstrahlen 4, welche insbesondere aufgrund von Totalreflektionen an der Grenzfläche 200 im Material bleiben, treffen an den modifizierten Stellen 210, 211, 212, 102 unter einem Winkel zur optischen Achse 17, 18, 19, 20, 21, 22 auf die jeweilige Grenzfläche, der einen Austritt der Lichtstrahlen 3 aus dem Material an dieser Stelle erlaubt. Durch den Austritt der Lichtstrahlen 3 an den bearbeiteten Stellen 210, 211, 212, 102 leuchten diese Stellen in der für das Material bzw. in der für die darin enthaltenen fluoreszierenden oder lumineszierenden Moleküle typischen Farbe bzw. Wellenlänge. Da die Lasermaterialbearbeitung im Mikrometerbereich möglich ist, lässt sich dadurch ein gut sichtbares, sehr fein strukturiertes Sicherheitsmerkmal herstellen, welches insbesondere personalisierte Informationen beinhalten kann.The inside of the material by the fluorescent or luminescent molecules 101 generated light rays 4th which in particular due to total reflections at the interface 200 stay in the material, meet at the modified places 210 , 211 , 212 , 102 at an angle to the optical axis 17th , 18th , 19th , 20th , 21st , 22nd on the respective interface, the one exit of the light rays 3 from the material allowed at this point. By the exit of the rays of light 3 at the processed places 210 , 211 , 212 , 102 these points light up in the color or wavelength typical for the material or for the fluorescent or luminescent molecules contained therein. Since laser material processing is possible in the micrometer range, a clearly visible, very finely structured security feature can be produced, which can in particular contain personalized information.

Die 4 zeigt beispielhaft den Querschnitt einer lumineszierenden Schicht 100, welche durch Lasermaterialbearbeitung modifiziert wurde. Dabei ist beispielhaft der Strahlenverlauf bei transmittierender Beleuchtung dargestellt. Diese Betrachtungsweise ist dann möglich, wenn das Sicherheitselement in Form eines Fensters im Sicherheitsdokument ausgeführt ist. Die mittels Laserstrahlung eingebrachten Bohrungen 210 verändern die Grenzfläche 200 des Materials 100. Dadurch wird transmittierendes Licht 1 so in die Richtungen 3 abgelenkt, dass die Strukturelemente 210 dunkler als die unbearbeiteten Flächen erscheinen. Bei der in der 4 gezeigten Grenzfläche 200 kann es sich um eine Oberseite oder eine Unterseite der lumineszierenden Schicht 100 handeln.The 4th shows an example of the cross section of a luminescent layer 100 which was modified by laser material processing. The beam path with transmitting illumination is shown as an example. This approach is possible when the security element is designed in the form of a window in the security document. The holes made by means of laser radiation 210 change the interface 200 of the material 100 . This creates transmitting light 1 so in the directions 3 that distracted the structural elements 210 appear darker than the unprocessed areas. In the case of the 4th interface shown 200 it can be an upper side or a lower side of the luminescent layer 100 act.

Die 5 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements 30 in einer Schnittansicht. Das Sicherheitselement 30 umfasst eine personalisierte Schicht 300 mit einer Oberfläche 302, die eine Oberflächennormale 301 aufweist. Eine zuvor beschriebene lumineszierende Deckschicht 100 ist in Bezug auf die Oberflächennormale 301 oberhalb bzw. auf der personalisierten Schicht 300 angeordnet. Das erfindungsgemäße Sicherheitselement 30 kann im Rahmen eines Sicherheitsdokuments mit weiteren Schichten beispielsweise durch Laminieren verbunden werden.The 5 schematically shows a section of a security element according to the invention 30th in a sectional view. The security element 30th includes a personalized layer 300 with a surface 302 that is a surface normal 301 having. A previously described luminescent top layer 100 is with respect to the surface normal 301 above or on the personalized layer 300 arranged. The security element according to the invention 30th can be connected to further layers, for example by lamination, as part of a security document.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: einfallender Lichtstrahlincident light beam
22: gebrochener Lichtstrahlbroken beam of light
33: austretender Lichtstrahloutgoing light beam
44th: gestreuter Lichtstrahlscattered light beam
55: Winkelangle
66: Winkelangle
77th: totalreflektierter Lichtstrahltotally reflected light beam
88th: Randedge
1111: optische Achseoptical axis
1212: optische Achseoptical axis
1313th: optische Achseoptical axis
1414th: optische Achseoptical axis
1515th: optische Achseoptical axis
1616: optische Achseoptical axis
1717th: optische Achseoptical axis
1818th: optische Achseoptical axis
1919th: optische Achseoptical axis
2020th: optische Achseoptical axis
2121st: optische Achseoptical axis
2222nd: optische Achseoptical axis
3030th: SicherheitselementSecurity element
100100: lumineszierende Schichtluminescent layer
101101: fluoreszierendes oder lumineszierendes Molekülfluorescent or luminescent molecule
102102: StrukturelementStructural element
200200: Oberfläche der OberseiteSurface of the top
201201: Oberfläche der UnterseiteSurface of the bottom
210210: StrukturelementStructural element
211211: StrukturelementStructural element
212212: StrukturelementStructural element
300300: personalisierte Schichtpersonalized layer
301301: OberflächennormaleSurface normals
302302: Oberflächesurface
n₁ n ₁: BrechungsindexRefractive index
n₂ n ₂: BrechungsindexRefractive index

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2017109119 A1 [0003]
DE 102007042386 A1 [0003]
EP 2738624 B1 [0003, 0005]
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WO 9819869 [0003]
DE 69723283 T2 [0003]
DE 102012218053 A1 [0004]

Claims

Security element (30) for use for a security document, characterized in that the security element (30) comprises a personalized layer (300) and a luminescent layer (100), the luminescent layer (100) having a structure made up of a number of structural elements (102 , 210, 211, 212) with dimensions between 0.1 micrometers (0.1 µm) and 100 micrometers (100 µm).

Security element (30) according to Claim 1 , characterized in that the personalized layer (300) has a surface (302) and the luminescent layer (100) is arranged above the personalized layer (300) with respect to a surface normal (301) of the personalized layer (300).

Security element (30) according to Claim 1 or Claim 2 , characterized in that the structural elements (102, 210, 211, 212) are colorless.

Security element (30) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the luminescent layer (100) is optically at least partially transparent.

Security element (30) according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the luminescent layer (100) has a surface (200, 201) and at least one structural element (102, 210, 211, 212) on the surface (200, 201) and / or in the surface (200, 201 ) and / or is arranged in the interior of the luminescent layer (100).

Security element (30) according to Claim 5 , characterized in that the surface comprises an upper side (200) and a lower side (201) of the luminescent layer (100).

Security element (30) according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that at least one structural element (102, 210, 211, 212) is designed as a depression or elevation or cavity.

Security element (30) according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the luminescent layer (100) forms a cover layer of the security element (30).

Security element according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the security element comprises at least one window area and the luminescent layer with at least one structural element is arranged in the at least one window area and is visible in reflection and in transmission.

Security element (30) according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the security element (30) is designed for a specific security document or for a specific type of security document with specific security information and the structure of the luminescent layer (100) contains security information for the specific security document.

Security element (30) according to one of the Claims 1 to 10 , characterized in that the luminescent layer (100) is designed as a film.

Security element (30) according to one of the Claims 1 to 11 , characterized in that the luminescent layer (100) comprises polycarbonate and / or glass.

Security element (30) according to one of the Claims 1 to 12 , characterized in that the luminescent layer (100) comprises fluorescent and / or phosphorescent and / or laser-sensitive material.

Security element (30) according to one of the Claims 1 to 13 , characterized in that the luminescent layer (100) has a refractive index which is higher than 1.1.

Security element (30) according to Claim 14 , characterized in that the luminescent layer (100) has a refractive index between 1.2 and 2.

Security document which is made up of a number of layers, characterized in that it has a security element (30) according to one of the Claims 1 to 15th includes.

Method for producing a security element (30) for use for a security document and according to one of Claims 1 to 15th , characterized in that structural elements (102, 210, 211, 212) are produced in the luminescent layer (100) by means of laser radiation and at least one personalized layer (300) is firmly connected to the luminescent layer (100).

Procedure according to Claim 17 , characterized in that the structural elements (102, 210, 211, 212) are generated by means of ultra-short laser pulses.

Procedure according to Claim 17 or Claim 18 , characterized in that when generating the structural elements (102, 210, 211, 212) the luminescent layer (100) is moved relative to a focused laser beam and / or is scanned by a focused laser beam.

Method for producing a security document according to Claim 16 , characterized in that at least one security element (30) according to one of the Claims 1 to 15th or according to one of the Claims 17 to 19th produced security element (30) is connected to a number of further layers.