EP0980763B1 - Wert- und Sicherheitsdokument mit optisch anregbaren Farbstoffen zur Echtheitsprüfung - Google Patents

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EP0980763B1
EP0980763B1 EP99115363A EP99115363A EP0980763B1 EP 0980763 B1 EP0980763 B1 EP 0980763B1 EP 99115363 A EP99115363 A EP 99115363A EP 99115363 A EP99115363 A EP 99115363A EP 0980763 B1 EP0980763 B1 EP 0980763B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
value
security document
dyes
laser
security
Prior art date
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EP99115363A
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English (en)
French (fr)
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EP0980763A1 (de
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Roland Dr. Gutmann
Benedikt Dr. Ahlers
Frank Kappe
Ralf Dr. Paugstadt
Arwin Franz-Burgholz
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Bundesdruckerei GmbH
Original Assignee
Bundesdruckerei GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
    • B42D25/20—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof characterised by a particular use or purpose
    • B42D25/23—Identity cards
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
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    • B42D25/20—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof characterised by a particular use or purpose
    • B42D25/29—Securities; Bank notes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M3/00—Printing processes to produce particular kinds of printed work, e.g. patterns
    • B41M3/14—Security printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
    • B41M5/28—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used using thermochromic compounds or layers containing liquid crystals, microcapsules, bleachable dyes or heat- decomposable compounds, e.g. gas- liberating
    • B41M5/287—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used using thermochromic compounds or layers containing liquid crystals, microcapsules, bleachable dyes or heat- decomposable compounds, e.g. gas- liberating using microcapsules or microspheres only
    • B42D2035/34—

Definitions

  • the invention relates to a value and security document according to the preamble of claim 1.
  • the invention is based on a prior art, such as in the US 4,738,901.
  • a value and security document in Form of copy-protected paper provided, in which phosphor particles are embedded. It is a copy protection, because with that Copier-associated lasers excite the phosphor particles and those of Radiation emitted by the phosphor particles is emitted by a second detector added, which accordingly tells the copier that it is a protected document. An authenticity check of such a value and Security document is not provided for in this copy protection process and not possible.
  • DE-A-31 21 484 describes the use of laser dyes as luminophores with an absorbent material combined (e.g. coated) to all Suppress luminescence emissions in the visible range of the optical spectrum.
  • WO-A-90/06539 describes a photochromic compound for protection against intense Sunlight coated with a laser dye as a UV absorber to increase life expectancy to extend an appropriate security marking.
  • the object of the present invention is to carry out an authenticity check of value and To propose security documents with optically stimulable dyes which is a defined emission spectrum of the optically excited value and Security document can be recorded and therefore a characteristic spectrum for this value and security document which is characteristic of both in the Security document embedded dye as well as for the material of the Security document itself.
  • the present invention is based on the fact that the introduction of certain optically stimulable dyes in a security document so that the optical excitation of the value and security document in the value and Security document embedded dyes in resonance with the material of the Value and security document to get a sharply defined To emit spectrum of all excited materials.
  • solvents or other reagents is a suitable one depending on the application, e.g. UV-absorbing protective cover necessary.
  • the laser dyes can be directly in one Color component (resins or pigments) can be integrated.
  • Color component resins or pigments
  • Laser dye is understood to be a very high excitable by laser beam efficiently fluorescent material in any physical state, d. H. firmly liquid or gaseous.
  • laser dyes over fluorescent ones are sharp Emission peaks at defined emission wavelengths over the entire Fluorescence range of laser dyes.
  • the "sharp emission peaks" according to the invention only if the laser-excitable used Fluorescent substances are integrated in an optical resonator. Only by this resonance generation results in the sharp emission peaks which then both characteristic of the geometry and optical properties of the resonators used as well as for the fluorescent substances used.
  • the emission intensity is achieved by installing the laser dyes in one Resonator increased.
  • the laser dye is coated on both sides containing polymer layers with metallic or dielectric layers a higher refractive index is necessary.
  • this also significantly increases safety, because of the geometry and optical properties of the resonator, the number of peaks and their Set position in the wavelength range of fluorescence. In addition, also set the peak width using the geometry used.
  • the dyes are directly in a To bring in the layer and / or print of the value and security document, wherein the reflective and / or dielectric layers are parts of the value and Represent security document.
  • the laser-active element is not designed as part of the layer structure of the value and security document, but that the laser-active elements are produced in the form of independent resonators separately from the value and security document and only then in the form of pigment Platelets, chopsticks or spheres, the size of which is, for example, a few ⁇ m, are introduced into or placed on the document.
  • the manufacture of such resonators for applications in security printing products is feasible, for example, using thin-film technology.
  • the layer composite is comminuted, for example by breaking.
  • the sheet-like fragments obtained in this way which are also referred to below as flakes or pigment platelets, with a thickness of 1 - 10 ⁇ m and an area ⁇ 20 x 20 ⁇ m 2, can then, depending on their size , be printed in appropriate inks (e.g. steel engraving , Screen printing, offset, letterpress) or be integrated into the paper and film material of the security document.
  • appropriate inks e.g. steel engraving , Screen printing, offset, letterpress
  • laser dyes can be used as a hidden or two-stage security feature that can be controlled with UV light, because, as already mentioned, all laser dyes show broadband UV fluorescence. The following sections describe ways of incorporating laser dyes into different components of security and value products.
  • the incorporation of polymer-bound laser dyes into the paper can either by directly adding the bound dyes to the raw material mixture or by screen printing after drying respectively.
  • the direct addition has the economic disadvantage that large Amounts for sufficient luminance must be added.
  • On subsequent application to the paper by screen printing requires much smaller amounts of laser dyes and enables additionally a structuring in the sense of a watermark. at transparent, colorless laser dyes could be "hidden” Watermark "can be introduced into the paper. When used different laser dyes could be hidden, colored watermarks produce.
  • the Card area In comparison to the direct insertion into or onto the paper, the Card area a very thin plastic film "doped" with the laser dyes or printed. Due to the specific map structure, you can use the Insert the foil provided with laser dyes in the middle of the laminate composite. This leads to a chemical-physical protection of the dyes Environmental influences, e.g. UV light and for a higher security through the close material bond between laser dye and polymer layer.
  • plastic threads are partially metallized as window threads in security and security paper during manufacture.
  • window threads are also provided with a micro script.
  • the micro script can be produced chemically (etching) or physically (laser ablation).
  • the exposed areas appear as windows.
  • the connection to laser dyes could again be made via the plastic phase.
  • the laser dyes can be easily integrated into the plastic matrix. In the case of excitation from above, below or from the side using a suitable laser light, the micro-writing would then light up, for example blue, depending on the laser dye selected.
  • fibers or planchettes could also be provided with laser dyes.
  • fibers there is the possibility of introducing the laser dyes into the fiber material, filling the fibers when using hollow fibers (d i > 10 ⁇ m) or one doped with laser dyes.
  • polymer matrix as a covering (d ⁇ 2 ⁇ m) of the fibers.
  • Planchettes can be coated or doped in a similar way to fibers.
  • the present invention is not based on the excitation by means of a Lasers limited; other high-energy optical ones can also be used Excitation media are used, such as. B. a flash lamp, sodium or High pressure lamps and the like. A suggestion is also possible Luminescent diodes not only in the visible, but also in the invisible Wavelength range possible.
  • laser dyes in valuable and security products are in direct insertion into a printing ink.
  • These include steel engraving, screen printing and Offset inks (wet, dry offset and indirect letterpress printing) as well as inks for book printing (numbering) and others for value and Security printing relevant printing process.
  • Laser dyes whether in molecular form or as a solid matrix, are necessary. If resonators are used, their shape (usually Platelets but also balls) and size for the transfer from the color to the Decisive material. While in steel engraving and screen printing in general Dye pigments up to a size of 20 ⁇ m printed without problems there is an upper limit of 2 to 4 ⁇ in the offset.
  • the optical effects are reduced with a decrease in the active layer thickness (steel engraving up to 20 ⁇ m, offset 1 to 4 ⁇ m). Due to the color components of printing inks, it is also conceivable Integrate dye solutions directly into a component of the color.
  • the colors, which as Carrier media for the laser dyes do not have strong covering properties have and if possible be transparent.
  • UV excitation would be one Mixed fluorescence consisting of portions of EL pigments as well as portions of the laser dyes generate an excitation by means of a suitable one Laser beam would probably only excite the laser dyes, as for one Excitation of EL pigments using a pulsed electric laser beam Field portion of the laser light is unsuitable, and eventually one would electrical excitation to make the EL pigments glow.
  • a pigment plate 1 is generally shown, which consists of two in essentially parallel and a mutual distance engaging, reflective layers 2, which is on a polymer layer 4 are applied.
  • the reflective layers 2 consist of one Oxide layer, e.g. As silicon dioxide, silicon liquid, tin oxide, titanium oxide and the like more. But it can also be a metallic layer. Essential is only that two reflective layers 2 face each other, so too say as a mirror take up the polymer layer between them and in the Polymer layer 4, the laser dyes 3 are embedded. In addition, it can be provided that the end faces of the Pigment platelets 1 are provided with the reflective layers 2.
  • the polymer layer 4 consists of a plastic polymer. Instead of one However, a layer of glass can also be used or a polymer layer other clear carrier that is both transparent to the stimulating Wavelength as well as must be transparent to the emitting wavelength. It it is therefore not necessary to use a polymer layer 4, but rather it any transparent carrier layers can be used. Here it is not that they are transparent in visible light, but that they can be transparent even in invisible light. In another embodiment, it can also be the electrical mentioned above Layers are omitted and only reflective layers on the end faces to be available.
  • the invention is not limited; it can also provide that such Particulate and molecular laser dyes 3 are clustered or are distributed very differently in the density in the polymer layer 4. A uniform density distribution is therefore not necessary for the solution.
  • the example according to FIG. 1, with one used as pigment plate 1 Dye 3 is not limitative of the present invention. Because it can instead of the pigment plate shown here with the two together opposite and reflecting layers 2 also Security document can be used, which this pigment plate 1 not includes.
  • the two reflective layers would then be directly in the Security document integrated at a mutual distance parallel to each other and between the two reflective layers is the one with Laser dye molecules doped carrier layer, e.g. a polymer layer, arranged.
  • the result is a laser-active element or a laser-active element Area on the security document that is made between the two reflective layers embedded and doped with laser dye Carrier layer exists. This means that the representation according to FIG. 1 can also be used magnified ten thousand times directly as a layered document be considered.
  • the pigment platelets according to FIG are installed and distributed.
  • the pigment platelets it is not necessary for the pigment platelets to have a solution are arranged in a relatively thin distribution in the paper. You can also form clusters; they can also be distributed on the surface or they can also be close to each other. In areas where there are flakes overlay, the irradiated radiation can be impeded, because the pigment platelets partially cover each other and thus the excitation is weakened. There are then interference effects which the emitted Attenuate radiation. Such a distribution in the paper should be chosen be that the pigment platelets do not interfere and interfere with each other.
  • Figure 3 shows a similar representation where it can be seen that the pigment platelets 1 are embedded in a plastic film 6.
  • the plastic film can have any thickness.
  • Figure 4 shows that a printing ink 7 is arranged on a carrier 8, wherein this carrier 8 can be a value and security document.
  • the pigment platelets 1 are embedded.
  • the ink 7 itself should be on the emitted spectrum of the pigment platelets 1 can be adjusted to a to achieve sufficient emission radiation.
  • the printing ink must also to be transparent to the stimulating as well as the emitted radiation to ensure any excitation of the pigment platelets 1 at all.
  • FIG. 5 shows the integration of a Window thread in a value and security document 9. This is around a window thread 10, which is known in view of the value and Security document 9 is integrated, wherein Figure 5a shows that the Window thread 10 is recessed in the area of the label 11, and / or Has cup-shaped depressions or has recesses which with the Laser dye are filled. So that means a color is used that is doped with the pigment plate 1. Will the window thread 10 now with the stimulated appropriate light, then this printing ink comes very strong Illuminate as shown in Figure 5a.
  • FIG. 6 shows a cross section through the representation according to FIG. 5, wherein it can be seen that on the paper or plastic substrate 5 one with pigment platelets 1 doped color 13 is applied.
  • the metallized thread (Window thread 10) arranged, which has the microtext shown in Figure 5a.
  • a geometric pattern can also be used instead of the specified text become.
  • FIG. 7 shows a cross section through a fiber 15, which fiber can be a plastic thread, a textile thread, a glass thread, or the like.
  • Various insertion options for the pigment platelets 1 according to the invention are shown here at different locations on this fiber 15.
  • the fiber cladding 14 has a different optical refractive power than, for example, the fiber 15 itself.
  • a fiber cladding 14 which allows total reflection, ensures that the light incident on the outside of the fiber cladding 14 passes through the fiber cladding 14 practically without reflection and enters the fiber 15, where there is a particularly favorable excitation of the pigment platelets arranged there 1 is coming.
  • the invention is not based on the integration of such pigment platelets 1 in such a fiber 15 is limited. It is in a further development of the invention suggested that instead of the pigment platelets, the laser dyes in molecular Distribution can be introduced directly into the material of the fiber 15. Instead of Pigment platelets 1 which are shown in FIG. 7 then occur directly before mentioned laser dyes 3 in molecular distribution. To now one corresponding resonance excitation of these laser dyes 3 in the fiber 15 ensure it is provided according to Figure 7a that the end faces 17, 18th this fiber 15 are mirrored. Now such a fiber 15 from the outside excited with a suitable radiation, then there is a pumping process between the end faces 17, 18 through the fiber 15, where now through the arranged in molecular distribution laser dyes 3 directly to light up to be brought. Corresponding emitted laser radiation then occurs on the End faces 17, 18, as is known in a fiber laser.
  • FIG. 8 shows the integration of a printing ink 7 on a paper 5, the the aforementioned pigment platelets in so-called polymer casings 19 are arranged.
  • Pigment platelets are therefore in a matrix, a polymer shell 19, and this acts like a microencapsulation on the pigment platelets, which can thereby be integrated into the printing ink 7 at low cost.
  • the polymer shell 19 also serves as a support for an electroluminescent excitable pigment 20 can serve. This has the advantage that with the excitation of the printing ink 7 by means of a suitable pigment radiation, first light up the pigment platelets 1. Becomes a pigment 20 that can be excited via electroluminescence is additionally used or another security pigment, then an additional one Radiation are generated, which is superimposed on the other radiation.
  • Pigments 20 can be, for example, by a corresponding electrostatic Field are brought to light, and their radiation can that of the Pigment platelets 1 emitted radiation are superimposed.
  • the wavelength of the light emitted by the pigments 20 may change due to the Shift laser emission of pigment platelets 1. It comes to one improved security effect of this arrangement because these are mutually exclusive superimposing radiation is very difficult to imitate.
  • a plastic card 21 is shown in the known manner when illuminated with daylight, which has a photo area 22 and a labeling field 23. If this plastic card 21 is irradiated with laser light, the appearance according to FIG. 10 results. The laser light is used to excite hidden features.
  • a first security element 24 is present, which is applied into the inscription space via the photo area 22. In the exemplary embodiment, it consists of three different sector colors 25, which complement each other to form a circle, which consequently only light up when excited with the aforementioned laser light.
  • a window thread 10 is also shown, which extends through both the photo surface 22 and the labeling field 23 and other surfaces of the plastic card 21.
  • This window thread can also have the aforementioned microtext; it can be designed to be illuminated.
  • the printing thread 26 can not only consist of a metallized thread, but which is printed in the form of a print and extends over the image and the labeling field in order to make forgeries visible in these areas.
  • another security element 27 is shown in the form of a geometric element, which, for. B. is suitable for machine evaluation.
  • FIGS. 11 and 12 Another example of a personal document 28 is shown in FIGS. 11 and 12 differently concealed features. It's another one Photo area 22 and a labeling field 23 available. In Figure 12 it can be seen that two overlapping printing threads 26 are provided, both the Cover photo area 22 as well as labeling field 23. As another Example is the name of the holder of the personal document with a provided illuminating bar 29, which was overprinted with a printing ink, in which the pigment platelets 1 were distributed.
  • a bank note 30 which has a certain number of known features when illuminated with daylight.
  • the security feature 31 which lights up in different colors in the form of a rosette, has now been excited accordingly with the laser light.
  • z. B. also for the number field 32, which then lights up in a different color compared to the number field recognizable in daylight.
  • the value field 33 is overprinted with the same number but shifted to it, which lights up when excited with a laser of the corresponding color and energy. It is also an additional security element.
  • a total of 3 different detection options are provided for the laser dyes shown here.
  • the laser dyes shown here show fluorescence in the UV range. If the pigment platelets 1 provided with the laser dyes are excited, then the previously described sharp emission lines in the emission spectrum occur due to the resonance phenomena described. Such an emission spectrum is now extremely suitable for machine evaluation of the authenticity features of such value and security documents.
  • a number of security features can be queried and evaluated, such as.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Wert- und Sicherheitsdokument nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Erfindung geht von einem Stand der Technik aus, wie er beispielsweise in der US 4 738 901 beschrieben ist. Dort ist ein Wert- und Sicherheitsdokument in Form eines kopiergeschützten Papiers vorgesehen, in welches Phosphorpartikel eingebettet sind. Es handelt sich um einen Kopierschutz, denn mit dem den Kopierer zugeordneter Laser werden die Phosphorpartikel angeregt und die von den Phosphorpartikeln abgestrahlte Strahlung wird von einem zweiten Detektor aufgenommen, der demgemäß dem Kopiergerät mitteilt, daß es sich um ein geschütztes Dokument handelt. Eine Echtheitsprüfung eines derartigen Wert- und Sicherheitsdokumentes ist bei diesem Kopierschutzvorgang nicht vorgesehen und nicht möglich.
Die DE-A-31 21 484 beschreibt den Einsatz von Laserfarbstoffen als Luminophore, die mit einem absorbierenden Stoff kombiniert (z.B. beschichtet) sind, um alle Lumineszenzemissionen im sichtbaren Bereich des optischen Spektrums zu unterdrücken. In der WO-A-90/06539 wird eine photochrome Verbindung zum Schutz vor intensivem Sonnenlicht mit einem Laserfarbstoff als UV-Absorber beschichtet, um die Lebenserwartung einer entsprechenden Sicherheitsmarkierung zu verlängern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Echtheitsprüfung von Wert- und Sicherheitsdokumenten mit optisch anregbaren Farbstoffen vorzuschlagen, bei der ein definiertes Emissionsspektrum des optisch angeregten Wert- und Sicherheitsdokumentes erfaßt werden kann und demzufolge ein charakteristisches Spektrum für dieses Wert- und Sicherheitsdokument erzeugt werden kann, welches charakteristisch ist sowohl für den in das Sicherheitsdokument eingebetteten Farbstoff als auch für das Material des Sicherheitsdokumentes selbst.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung beruht darauf, daß das Einbringen bestimmter optisch anregbarer Farbstoffe in ein Sicherheitsdokument so erfolgt, daß bei der optischen Anregung des Wert- und Sicherheitsdokumentes die im Wert- und Sicherheitsdokument eingebetteten Farbstoffe in Resonanz mit dem Material des Wert- und Sicherheitsdokumentes gelangen, um so ein scharf definiertes Spektrum aller angeregten Materialien zu emittieren.
Es wird also eine Resonanz zwischen dem Material des Wert- und Sicherheitsdokumentes und dem dort eingebetteten Farbstoffen erzeugt, was zu einem genauen spezifizierten Emissionsspektrum führt, welches einerseits von dem Material des Dokumentes abhängig ist und andererseits von den eingebetteten Farbstoffen.
Die Integration exklusiv entwickelter Laserfarbstoffe mit vorzugsweise nicht kommerziellen Anregungswellenlängen (UV bis IR) in Sicherheits- und Wertprodukte kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Prinzipiell ist eine Einbringung in das Substrat (z.B. Papier, Kunststoffolien), in Papierzusatzstoffen (z.B. Fasern, Planchetten), in Druckfarben und produktionstechnisch in Kombination mit anderen Sicherheitsmerkmalen (z.B. Fluoreszenz-, El-, Upconversion- oder Phosphoreszenzpigmente, metallisierter Kunststoffstreifen, Hologrammen) möglich. Zum Einbringen der flüssigen Farbstoffmoleküle in eine feste Matrix (Granulat mit einer Größe im µm- bis nm-Bereich) und/oder zum Schutz der Farbstoffe vor UV-Licht, Lösungsmittel oder sonstigen Reagenzstoffen ist je nach Anwendung eine geeignete, z.B. UV-absorbierende Schutzhülle notwendig. Im günstigsten Fall können die Laserfarbstoffe direkt in einen Farbbestandteil (Harze oder Pigmente) integriert werden. Bei Anwendungen im Karten-/Folienbereich können die unverkapselten oder verkapselten Farbstoffe direkt in die Polymermatrix eingerührt und fixiert werden. Unter dem Begriff Laserfarbstoff wird verstanden ein durch Laserstrahl anregbares, sehr hoch effizient fluoreszierendes Material in jedem beliebigen Aggregatzustand, d. h. fest flüssig oder gasförmig.
Ein Vorteil von Laserfarbstoffen im Vergleich zu Fluoreszenzstoffen sind scharfe Emissionspeaks bei definierten Emissionswellenlängen über den gesamten Fluoreszenzbereich der Laserfarbstoffe. Die "scharfen Emissionspeaks" stellen sich erfindungsgemäß nur dann ein, wenn die verwendeten laseranregbaren Fluoreszenzstoffe in einen optischen Resonator eingebunden sind. Nur durch diese Resonanzerzeugung ergeben sich die scharfen Emissionspeaks, die dann sowohl charakteristisch für die Geometrie und optischen Eigenschaften des verwendeten Resonators als auch für die verwendeten Fluoreszenzstoffe sind.
Die Emissionsintensität wird durch Einbau der Laserfarbstoffe in einen Resonator erhöht. Dazu ist eine beidseitige Beschichtung der Laserfarbstoff enthaltenden Polymerschichten mit metallischen oder dielektrischen Schichten mit einem höheren Brechungsindex notwendig. Neben der Strahlungsintensität wird damit auch die Sicherheit wesentlich erhöht, denn über die Geometrie und optischen Eigenschaften des Resonators läßt sich die Peakanzahl sowie deren Position im Wellenlängenbereich der Fluoreszenz einstellen. Zusätzlich läßt sich auch die Peakbreite durch die verwendete Geometrie einstellen.
In einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, die Farbstoffe direkt in eine Schicht und/oder Drucklage des Wert- und Sicherheitsdokuments einzubringen, wobei die reflektierenden und/oder dielektrischen Schichten Teile des Wert- und Sicherheitsdokuments darstellen. Es bildet sich dadurch ein laseraktives Element, d.h. ein Resonator, der charakteristisch auf eine Anregung mit Laserlicht oder einem anderen, hochenergetischen Licht reagiert.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß das laseraktive Element nicht als ein Teil des Schichtaufbaus des Wert- und Sicherheitsdokuments ausgebildet ist, sondern daß die laseraktiven Elemente in Form von eigenständigen Resonatoren separat vom Wert- und Sicherheitsdokument hergestellt werden und erst dann in Form von Pigment-Plättchen, -Stäbchen oder -Kugeln, deren Grösse z.B. einige µm beträgt, in das Dokument eingebracht oder auf diesem aufgebracht werden.
Die Herstellung solcher Resonatoren für Anwendungen in Sicherheitsdruckprodukten ist z.B. mittels Dünnschicht-Technologie machbar. Nach dem Abscheiden der einzelnen, µm-dicken Schichten, d.h. mindestens einer reflektierenden Schicht, einer Schicht mit Farbstoffen und einer weiteren, reflektierenden Schicht, auf einem Foliensubstrat wird der Schichtverbund z.B. durch Brechen zerkleinert. Die auf diese Weise erhaltenen, flächenförmigen Bruchstücke die im weiteren auch als Flakes oder Pigment-Plättchen bezeichnet werden, mit einer Dicke von 1 - 10 µm und einer Fläche < 20 x 20 µm2, können dann je nach Größe in entsprechende Druckfarben (z.B. Stahlstich, Siebdruck, Offset, Buchdruck) oder in das Papier und Folienmaterial des Sicherheitsdokumentes integriert werden.
Die Verwendung geometrisch unterschiedlicher Resonatoren führt zu einem charakteristischen, äußerst schwierig nachstellbaren Peakmuster (Fingerprint) der verwendeten "Mischung". Auch die Schwellenenergie (minimale Energie für die Anregung einer Laseremission) wäre neben der nicht kommerziellen Anregungswellenlänge ein weiterer Sicherheitsparameter zur Verifizierung solcher Sicherheitsmerkmale. Laserfarbstoffe ließen sich als verstecktes oder zweistufiges, mit UV-Licht kontrollierbares Sicherheitsmerkmal einsetzen, denn alle Laserfarbstoffe zeigen wie bereits erwähnt eine breitbandige UV-Fluoreszenz.
In den folgenden Abschnitten werden Möglichkeiten der Einbringung der Laserfarbstoffe in unterschiedliche Komponenten von Sicherheits- und Wertprodukten beschrieben.
Grundmaterial (Papier, Kunststoffolien)
Die Einbringung von polymergebundenen Laserfarbstoffen in das Papier kann entweder durch direkte Zugabe der gebundenen Farbstoffe zur Rohstoffmischung oder durch Aufbringen auf das Papier nach dem Trocknen mittels Siebdruck erfolgen. Die direkte Zugabe hat den wirtschaftlichen Nachteil, daß große Mengen für eine ausreichende Leuchtdichte zugegeben werden müssen. Ein nachträgliches Aufbringen auf das Papier durch Bedrucken mittels Siebdruck benötigt wesentlich geringere Mengen an Laserfarbstoffen und ermöglicht zusätzlich eine Strukturierung im Sinne eines Wasserzeichens. Bei transparenten, farblosen Laserfarbstoffen könnten dadurch "versteckte Wasserzeichen" in das Papier eingebracht werden. Bei einer Verwendung unterschiedlicher Laserfarbstoffe ließen sich versteckte, farbige Wasserzeichen herstellen.
Im Vergleich zur direkten Einbringung in oder auf das Papier kann für den Kartenbereich eine sehr dünne Kunststoffolie mit den Laserfarbstoffen "dotiert" oder bedruckt werden. Durch den spezifischen Kartenaufbau, läßt sich die mit Laserfarbstoffen versehene Folie in die Mitte des Laminatverbundes einbringen. Dies führt zu einem chemisch-physikalischen Schutz der Farbstoffe vor Umwelteinflüssen, z.B. UV-Licht und zu einer höheren Sicherheit durch den engen Materialverbund zwischen Laserfarbstoff und Polymerschicht.
Papierzusatzstoffe
Eine weitere Möglichkeit zur Integration der Laserfarbstoffe ist die Kombination mit sogenannten Zusatzstoffen, wie z.B. Kunststoffäden, Fasern oder Planchetten. Kunststoffäden werden teilmetallisiert als Fensterfaden in Wert- und Sicherheitspapier bei der Herstellung eingebracht. Zur Erhöhung der Sicherheit sind diese Fensterfäden noch mit einer Mikroschrift versehen. Die Herstellung der Mikroschrift kann chemisch (Ätzen) oder physikalisch (Laserabtragung) erfolgen. Die freigelegten Stellen erscheinen als Fenster. Die Verbindung zu Laserfarbstoffen könnte in diesem Fall wieder über die Kunststoffphase erfolgen. Die Laserfarbstoffe lassen sich wie bereits erwähnt einfach in die Kunstoffmatrix integrieren. Bei einer Anregung von oben, unten oder der Seite mittels einem geeigneten Laserlicht würde dann die Mikroschrift je nach gewählten Laserfarbstoff, z.B. blau aufleuchten. Ähnlich wie die Fensterfäden könnten auch Faser oder Planchetten mit Laserfarbstoffen versehen werden. Bei Fasern bestehen die Möglichkeiten die Laserfarbstoffe in das Fasermaterial einzubringen, die Fasern bei der Verwendung von Hohlraumfasern (di > 10 µm) zu füllen oder eine mit Laserfarbstoffen dotierte. Polymermatrix als Umhüllung (d < 2 µm) der Fasern zu verwenden. Planchetten lassen sich ähnlich wie Fasern überziehen oder dotieren.
Bei der Einbringung der derartiger Laserfarbstoffe in Kunststoffäden, Glasfasern und anderen transparenten Fasern, insbesondere auch Textilfasem, besteht der Vorteil, daß man praktisch damit schon eine Art Laser-Resonator erzeugt. Wenn man nämlich sich vorstellt, daß ein Kunststoffaden mit begrenzter Länge an den beiden Stirnseiten verspiegelt ist und dieser mit einem Laser angeregt wird. Dann kommt es zu einer Resonanzerscheinung, d. h. dieser Kunststoffaden selbst wirkt als Laser, weil die eingestrahlte Strahlung zu einer stimulierten Emission längs der Faser führt. Wie bei den schon beschriebenen Plättchen bestimmt die Länge der Faser sowie die Reflexion an den Faserenden die Peaklage und die Halbwertsbreite der Emissionspeaks. Hierbei ist es nicht einmal erforderlich, daß die Stirnseiten verspiegelt werden; es reichen auch unverspiegelte Stirnseiten aus. Voraussetzung hierfür ist, daß der Farbstoff, der in dem Kunststoffaden eingebettet ist, ausreichend effizient ist. Selbstverständlich ist diese Erkenntnis nicht auf die Verwendung von Kunststoffäden allein beschränkt, es können also beliebige Fasern verwendet werden. Hieraus ergibt sich aber das allgemeine Funktionsprinzip der Erfindung, d. h. also auf die allgemeine Einbettung derartiger laseranregbarer Farbstoffe in dem Wert- und Sicherheitsdokument, mit dem Ziel eine entsprechende Resonanz zu erzeugen, um scharfbandige Peaks zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung ist im übrigen nicht auf die Anregung mittels eines Lasers beschränkt; es können auch andere energiereiche optische Angregungsmedien verwendet werden, wie z. B. eine Blitzlampe, Natrium- oder Hochdrucklampen und dergleichen mehr. Ebenso ist auch eine Anregung mittels Lumineszenzdioden nicht nur im sichtbaren, sondern auch im unsichtbaren Wellenlängenbereich möglich.
Druckfarben
Der Haupteinsatz von Laserfarbstoffen in Wert- und Sicherheitsprodukten liegt in der direkten Einbringung in eine Druckfarbe. Dazu zählen Stahlstich-, Siebdruckund Offsetfarben (Naß-, Trockenoffset und indirekter Hochdruck) sowie Farben für den Buchdruck (Nummerierung) und sonstige für den Wert- und Sicherheitsdruck relevanten Druckverfahren. Für jede dieser Farben ist eine individuelle Anpassung zwischen Druckfarbe und zuzugebenden Laserfarbstoffen, sei es in Molekülform oder als eine Feststoffmatrix, notwendig. Bei einer Verwendung von Resonatoren sind zusätzlich noch deren Form (i.d.R. Plättchen aber auch Kugeln) und Größe für die Übertragen von der Farbe auf den Druckstoff maßgebend. Während im Stahlstich und Siebdruck allgemein Farbstoffpigmente bis zu einer Größe von 20 µm unproblematisch verdruckt werden können, gibt es im Offset eine Obergrenze von 2 bis 4 µ. Die Form (Plättchen oder Kugeln) hat u.a. einen Einfluß auf den Herstellungsaufwand, die Einmischbarkeit in die Druckfarbe (Reibstuhl) die Stabilität, die Lichtsausbeute und die spektrale Verteilung/Linienform. Kugelförmige Gebilde sind einfacher herzustellen und sind mechanischer stabiler. Dies geht auf Kosten einer schlechteren Verarbeitungseigenschaft und geringeren Resonatoreffizenz. Die Herstellung von Plättchen ist technisch aufwendig und teuer, führt aber i.d.R. zu einer höheren Lichtausbeute sowie zu definierten, einstellbaren Peakmustern. Ferner erlaubt die Verwendung von Plättchen die Ausnutzung der Strahlungsgeometrie, man bekommt eine anisotrope Strahlung. Somit ließe sich theoretisch bei einem dünnen Farbauftrag, wie beim Offsetdruck, eine hohe Emissionsintensität erreichen. Im allgemein reduzieren sich die optischen Effekte mit Abnahme der aktiven Schichtdicke (Stahlstich bis 20 µm, Offset 1 bis 4 µm). Auf Grund der Farbbestandteile von Druckfarben ist es auch denkbar die Farbstofflösungen direkt in ein Bestandteil der Farbe zu integrieren. Eine Möglichkeit dazu bieten z.B. die Harzbestandteile (Kolophonium) von hochviskosen Stahlstichfarben oder eine Kombination mit bereits vorhandenen Farb- oder Effektpigmenten durch gemeinsame Verkapselung. Druckfarben an sich stellen ein Stabilisator für unverkapselte Laserfarbstofflösungen dar. Im Hinblick auf die Farbabstimmung und den Effekt sollten die Farben, welche als Trägermedien für die Laserfarbstoffe dienen keine stark deckende Eigenschaften haben und nach Möglichkeit transparent sein. Die Einbringung der gelösten oder gebundenen Laserfarbstoffe in die Druckfarben sollte durch direkt Zugabe zur Farbmischung, bestehend aus Lösungsmittel, Pigmenten und Zusatzstoffen möglich sein. Auf Grund des starken Effektes sind Konzentrationen im sub%-Bereich ausreichend und aus Gründen der Wirtschaftlichkeit als Obergrenze anzusehen.
Kombination mit anderen Sicherheitsmerkmalen
Neben der Einbringung der Laserfarbstoffe in die Ausgangsprodukte ist auch die Kombination mit anderen Sicherheitsmerkmal, sei es als verstecktes Merkmal zur Erhöhung der Absicherung, als Anregungsquelle für Sekundäreffekte z.B. UV-Fluoreszenz oder Phosphoreszenz, als Hintergrundbeleuchtung von Hologrammen oder sonstigen Beugungsstrukturen und als Ergänzung von Information bei denen ohne Laseranregung nur ein Teil der versteckten Information mir einem Hilfsmittel (z.B. Linsenraster) sichtbar wird denkbar. Die Kombination von Laserfarbstoffen mit Fluoreszenzfasem, Planchetten und Fensterfäden wurde bereits oben beschrieben. Eine weitere interessante Variante wäre die Kombination mit Elektrolumineszenz (EL) -Pigmenten. Die Umhüllung von anorganischen. EL-Pigmenten mit einer Laserfarbstoff-dotierten Polymerephase nahezu nicht nachstellbares Sicherheitsmerkmal mit unterschiedlichsten Verifikationsstufen. Eine UV-Anregung würde eine Mischfluoreszenz bestehend aus Anteilen von EL-Pigmenten sowie aus Anteilen der Laserfarbstoffen erzeugen, eine Anregung mittels einem geeigneten Laserstrahl würde voraussichtlich nur die Laserfarbstoffe anregen, da für eine Anregung von EL-Pigmenten mittels eines gepulsten Laserstrahls der elektrische Feldanteil des Laserlichtes nicht geeignetist, und schließlich würde eine elektrischen Anregung die EL-Pigmente zum Leuchten bringen. Neben den einzelnen Effekten besteht sicherlich auch eine Wechselwirkung, bzw. gegenseitige Beeinflussung der Effekte, da die gleichzeitige Einwirkung verschiedener Anregungsquellen die Bandstruktur der vorliegenden Materialien und damit die Auswirkungen beeinflussen.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor. Prinzipiell gibt es für die Verwendung im Wert- und Sicherheitsdruck keine Einschränkung bezüglich der Verwendung. Als Beispiele sind Vorschläge für die Integration von Laserfarbstoffen in Kunststoffkarten (Ausweiskarte, EU-Führerschein, Kreditkarten) Ausweise und Banknoten aufgeführt.
Es zeigen:
Figur 1:
schematisiert ein grundsätzlicher Aufbau eines Pigment-Plättchens, welche in ein nicht näher dargestelltes Wert- und Sicherheitsdokument eingebettet ist, oder welches in eine entsprechende Farbe eingebettet ist, die auf dem Wert- oder Sicherheitsdokument aufgedruckt oder angebracht ist;
Figur 2:
zeigt die Einbringung derartiger Pigment-Plättchen nach Figur 1 in ein Papier;
Figur 3:
zeigt die Einbringung derartiger Pigment-Plättchen in eine Kunststoffolie;
Figur 4:
zeigt die Einbringung derartiger Pigment-Plättchen in eine Farbe zum Bedrucken von Papier- oder Kunststoffolien;
Figur 5:
zeigt einen laseranregbaren Fensterfaden in einem Wert- und Sicherheitsdokument;
Figur 6:
schematisiert einen Schnitt durch das Dokument nach Figur 5;
Figur 7:
Querschnitt durch eine Faser mit Einbringung der Pigment-Plättchen;
Figur 8:
der Querschnitt durch den oberen Teil eines Wert- oder Sicherheitsdokumentes mit in eine Druckfarbe eingebrachten Pigment-Plättchen;
Figur 9:
die Anwendung der erfindungsgemäßen Technik bei einer Kunststoffkarte mit Beleuchtung bei Tageslicht;
Figur 10:
die gleiche Darstellung wie Figur 9 bei Beleuchtung mit Laserlicht;
Figur 11:
Darstellung eines Personaldokumentes bei Beleuchtung mit Tageslicht;
Figur 12:
Die gleiche Darstellung des Dokumentes bei Beleuchtung mit Laserlicht;
Figur 13:
Eine Banknote bei Beleuchtung mit Tageslicht;
Figur 14:
Die Beleuchtung der gleichen Banknote mit Laserlicht;
In Figur 1 ist allgemein ein Pigment-Plättchen 1 dargestellt, welches aus zwei im wesentlichen parallel zueinander liegenden und einen gegenseitigen Abstand einnehmenden, reflektierenden Schichten 2 besteht, die auf einer Polymerschicht 4 aufgebracht sind. Die reflektierenden Schichten 2 bestehen hierbei aus einer Oxid-Schicht, z. B. Siliziumioxid, Silziumliquid, Zinnoxid, Titanoxid und dergleichen mehr. Es kann aber auch eine metallische Schicht sein. Wesentlich ist nur, daß zwei reflektierende Schichten 2 einander gegenüber liegen, die so zu sagen als Spiegel zwischen sich die Polymerschicht aufnehmen und in der Polymerschicht 4 die Laserfarbstoffe 3 eingebettet sind. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, daß gemäß Figur 1 auch die Stirnseiten des Pigment-Plättchens 1 mit den reflektierenden Schichten 2 versehen sind.
Die Polymerschicht 4 besteht aus einem Kunststoffpolymer. Anstelle einer Polymerschicht kann aber auch eine Glasschicht verwendet werden oder ein anderer durchsichtiger Träger, der sowohl transparent für die anregende Wellenlänge als auch transparent für die emittierende Wellenlänge sein muß. Es ist also nicht lösungsnotwendig, eine Polymerschicht 4 zu verwenden, sondern es können beliebige transparente Trägerschichten verwendet werden. Hierbei ist es nicht notwendig, daß sie im sichtbaren Licht transparent sind, sondern sie können auch im unsichtbaren Licht transparent sein. Es kann auch in einer anderen Ausführungsform die oben genannten elektrischen Schichten entfallen und nur reflektierende Schichten an den Stirnflächen vorhanden sein.
Für die verwendeten Laserfarbstoffe 3, die in molekularer Korngröße vorliegen können eine Vielzahl von Stoffen verwendet werden. Solche Farbstoff-Lasersysteme wurden bereits auf der Basis von Dünnschichtsystemen (DCM-dotierte Polymerwellenleiter) und ASPT-dotierte Polymerstäbe verifiziert [J. D. Bhawalkar, et al., Opitcs Communication 124, 1996,33]. Es kann z.B. auch Rhodamin 6G verwendet werden.
Aus wirtschaftlichen Gründen wird eine relativ geringe Konzentration der Laserfarbstoffpartikel 3 in der Polymerschicht 4 angestrebt. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt; sie kann auch vorsehen, daß derartige partikelförmig und molekular vorliegende Laserfarbstoffe 3 clusterförmig vorliegen oder in der Dichte sehr stark unterschiedlich in der Polymerschicht 4 verteilt sind. Eine gleichmäßige Dichteverteilung ist deshalb nicht lösungsnotwendig.
Das Beispiel nach Figur 1, mit einem als Pigment-Plättchen 1 eingesetzten Farbstoff 3 ist nicht beschränkend für die vorliegende Erfindung. Es kann nämlich anstatt des hier dargestellten Pigment-Plättchens mit den zwei aneinander gegenüber liegenden und reflektierenden Schichten 2 auch ein Sicherheitsdokument verwendet werden, welches diese Pigment-Plättchen 1 nicht beinhaltet. Die beiden reflektierenden Schichten wären dann direkt im Sicherheitsdokument im gegenseitigen Abstand parallel zueinander integriert und zwischen den beiden reflektierenden Schichten ist dann die mit Laserfarbstoffmolekülen dotierte Trägerschicht, z.B. eine Polymerschicht, angeordnet. Es ergibt sich dann eine laseraktives Element bzw. ein laseraktiver Bereich auf dem Sicherheitsdokument, der aus der zwischen den beiden reflektierenden Schichten eingebetteten und mit Laserfarbstoff dotierten Trägerschicht besteht. Das heißt also, die Darstellung nach Figur 1 kann auch um das Zehntausendfache vergrößert direkt als schichtweise aufgebautet Dokument angesehen werden.
Hieraus ergibt sich, daß die Erfindung nicht auf die Einbringung von Pigment-Plättchen 1 nach Figur 1 in unterschiedliche Wert- und Sicherheitsdokumente beschränkt ist, sondern daß Wert- und Sicherheitsdokument ansich kann derartige reflektierende Schichten aufweisen, zwischen denen eine transparente Polymerschicht angeordnet ist, die mit dem besagten molekular vorliegenden Laserfarbstoffen dotiert ist.
In Figur 2 zeigt ein Papier 5, in dem die Pigment-Plättchen nach Figur 1 eingebaut und verteilt sind. Für die Verteilung der Pigment-Plättchen im Papier 5 gilt das gleiche, wie es vorstehend für die Verteilung der Laserfarbstoffe 3 in der Polymerschicht 4 gesagt wurde. Es ist nicht lösungsnotwendig, daß die Pigment-Plättchen in relativ dünner Verteilung in dem Papier angeordnet sind. Sie können auch Cluster bilden; sie können auch an der Oberfläche verteilt sein oder sie können auch dicht bei einander liegen. In Bereichen wo sich die Flakes überlagern, kann es zu einer Behinderung der eingestrahlten Strahlung kommen, da sich die Pigment-Plättchen teilweise abdecken und hierdurch die Anregung abgeschwächt wird. Es gibt dann Interferenzeffekte, welche die emittierte Strahlung abschwächen. Es sollte eine derartige Verteilung im Papier gewählt werden, daß sich die Pigment-Plättchen nicht gegenseitig überlagern und stören.
Die Figur 3 zeigt eine ähnliche Darstellung, wo erkennbar ist, daß die Pigment-Plättchen 1 in einer Kunststoffolie 6 eingebettet sind. Die Kunststoffolie kann hierbei eine beliebige Dicke aufweisen.
Die Figur 4 zeigt, daß eine Druckfarbe 7 auf einem Träger 8 angeordnet ist, wobei dieser Träger 8 ein Wert- und Sicherheitsdokument sein kann. In der Druckfarbe 7 sind die Pigment-Plättchen 1 eingebettet. Die Druckfarbe 7 selbst sollte an das emittierte Spektrum der Pigment-Plättchen 1 angepaßt sein, um eine ausreichende Emissionsstrahlung zu erreichen. Ebenso muß die Druckfarbe transparent für die anregende als auch die abgegebene Strahlung sein, um überhaupt eine Anregung der Pigment-Plättchen 1 zu gewährleisten.
Die Figur 5 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel die Integration eines Fensterfadens in einem Wert- und Sicherheitsdokument 9. Es handelt sich hierbei um einen Fensterfaden 10, der in Ansicht bekannter Weise in dem Wert- und Sicherheitsdokument 9 integriert ist, wobei die Figur 5a zeigt, daß der Fensterfaden 10 im Bereich der Beschriftung 11 ausgespart ist, und/oder napfförmige Vertiefungen aufweist oder Aussparungen aufweist, die mit dem Laserfarbstoff gefüllt sind. Das heißt also, es findet eine Farbe Anwendung, die mit dem Pigment-Plättchen 1 dotiert ist. Wird der Fensterfaden 10 nun mit dem entsprechenden Licht angeregt, dann kommt diese Druckfarbe sehr stark zum Aufleuchten, wie dies die Figur 5a zeigt.
Die Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch die Darstellung nach Figur 5, wobei erkennbar ist, daß auf dem Papier oder Kunststoffsubstrat 5 eine mit Pigment-Plättchen 1 dotierte Farbe 13 aufgebracht ist. Darüber ist der metallisierte Faden (Fensterfaden 10) angeordnet, der den in Figur 5a dargestellte Mikrotext aufweist. Statt des angegebenen Textes kann auch ein geometrisches Muster angebracht werden. Darüber befindet sich eine teilabdeckende Papierschicht 12, so daß die Oberfläche des Fensterfaden 10 nur teilweise sichtbar ist. Nachdem der Fensterfaden im Bereich der Beschriftung 11 ausgespart ist, kommt also durch diese Aussparungen die darunter liegende Farbstoffschicht 13 zur Ansicht. Wird nun der Fensterfaden 10 von oben her angeregt, dann kommt diese Laserfarbstoffschicht 13 zum Aufleuchten und leuchtet durch die Aussparungen des Fensterfadens 10 hindurch.
Die Figur 7 zeigt einen Querschnitt durch eine Faser 15, wobei diese Faser ein Kunststoffaden, ein Textilfaden, ein Glasfaden, oder dergleichen sein kann. Es sind hier verschiedene Einbringungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Pigment-Plättchen 1 an unterschiedlichen Stellen dieser Faser 15 gezeigt. Weist z. B. die Faser 15 einen Fasermantel 14 auf, dann kann es vorgesehen sein, daß die Pigment-Plättchen 1 im Bereich des Fasermantels (allein oder in Kombination mit anderen Schichten der Faser) angeordnet sind. Man kann also einen dementsprechenden Fasermantel 14 mit den Pigment-Plättchen 1 anbringen.
Ebenso ist es möglich, die Pigment-Plättchen 1 direkt in die Faser 15 einzubringen oder auch in einen Faserhohlraum 16. Hierbei kann es vorgesehen sein, daß der Fasermantel 14 ein anderes optisches Brechungsvermögen hat als beispielsweise die Faser 15 selbst. Wenn beispielsweise ein Fasermantel 14 verwendet wird, der eine Totalreflextion gestattet, wird dafür gesorgt, daß das auf die Außenseite des Fasermantel 14 eintreffende Licht praktisch ohne Reflexion den Fasermantel 14 durchtritt und in die Faser 15 eintritt, wo es zu einer besonders günstigen Anregung der dort verteilt angeordneten Pigment-Plättchen 1 kommt.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Integration derartiger Pigment-Plättchen 1 in eine derartige Faser 15 beschränkt. Es wird in einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß statt der Pigment-Plättchen die Laserfarbstoffe in molekularer Verteilung direkt in das Material der Faser 15 eingebracht werden. Anstelle der Pigment-Plättchen 1 die in Figur 7 dargestellt sind, treten dann direkt die vorher erwähnten Laserfarbstoffe 3 in molekularer Verteilung. Um nun eine entsprechende Resonanzanregung dieser Laserfarbstoffe 3 in der Faser 15 zu gewährleisten ist es gemäß Figur 7a vorgesehen, daß die Stirnflächen 17, 18 dieser Faser 15 verspiegelt sind. Wird nun eine derartige Faser 15 von außen her mit einer geeigneten Strahlung angeregt, dann kommt es zu einem Pumpvorgang zwischen den Stimflächen 17, 18 durch die Faser 15 hindurch, wo nun durch die in molekularer Verteilung angeordneten Laserfarbstoffe 3 direkt zum Aufleuchten gebracht werden. Entsprechende abgegebene Laserstrahlung tritt dann an den Stirnflächen 17, 18 aus, wie dies bei einem Faserlaser bekannt ist.
Die Figur 8 zeigt die Integration einer Druckfarbe 7 auf einem Papier 5, wobei die vorher erwähnten Pigment-Plättchen in sogenannten Polymerhüllen 19 angeordnet sind. Pigment-Plättchen sind also in einer Matrix, einer Polymerhülle 19, eingebracht und diese wirkt wie eine Mikroverkapselung auf die Pigment-Plättchen, die dadurch günstig in die Druckfarbe 7 integriert werden können. Wichtig ist, daß die Polymerhülle 19 auch gleichzeitig als Träger für ein elektrolumineszens anregbares Pigment 20 dienen kann. Damit besteht der Vorteil, daß mit der Anregung der Druckfarbe 7 mittels einer geeigneten Laserstrahlung zunächst die Pigment-Plättchen 1 aufleuchten. Wird noch zusätzlich ein über Elektrolumineszenz anregbares Pigment 20 verwendet oder eine anderes Sicherheitspigment, dann kann noch eine zusätzliche Strahlung erzeugt werden, die der anderen Strahlung überlagert wird. Derartige Pigmente 20 können beispielsweise durch eine entsprechendes elektrostatisches Feld zum Aufleuchten gebracht werden, und deren Strahlung kann der von den Pigment-Plättchen 1 emittierten Strahlung überlagert werden. Die Wellenlänge des von den Pigmenten 20 ausgesandten Lichtes kann sich aufgrund der Laseremission der Pigment-Plättchen 1 verschieben. Es kommt hierbei zu einem verbesserten Sicherheitseffekt dieser Anordnung, weil diese sich gegenseitig überlagernde Strahlung nur sehr schwierig nachzuahmen ist.
In Figur 9 ist eine Kunststoffkarte 21 in der Ansicht bekannter Weise bei Beleuchtung mit Tageslicht gezeigt, die eine Photofläche 22 und ein Beschriftungsfeld 23 aufweist.
Wird diese Kunststoffkarte 21 mit Laserlicht bestrahlt, dann ergibt sich das Aussehen nach Figur 10. Das Laserlicht wird zur Anregung versteckter Merkmale verwendet. Hierbei ist ein erstes Sicherheitselement 24 vorhanden, das über die Fotofläche 22 in den Beschriftungsraum hinein aufgebracht ist. Es besteht im Ausführungsbeispiel aus drei unterschiedlichen sich zu einem Kreis ergänzenden Sektorfarben 25, die demzufolge nur bei der Anregung mit dem genannten Laserlicht aufleuchten.
Es ist ferner ein Fensterfaden 10 dargestellt, der sowohl die Photofläche 22, als auch das Beschriftungsfeld 23 und noch übrige Flächen der Kunststoffkarte 21 durchgreift. Auch dieser Fensterfaden kann den vorher erwähnten Mikrotext aufweisen; er kann in sich aufleuchtbar ausgebildet sein.
Das gleiche gilt für den Druckfaden 26, der nicht nur aus einem metallisierten Faden bestehen kann, sondern der in Form eines Druckes aufgedruckt ist und über das Bild und das Beschriftungsfeld reicht, um Fälschungen in diesen Bereichen sichtbar zu machen.
Als letztes ist beispielsweise ein weiteres Sicherheitselement 27 in Form eines geometrischen Elementes gezeigt, welches z. B. für eine maschinelle Auswertung geeignet ist.
In den Figuren 11 und 12 ist ein weiters Beispiel eines Personaldokuments 28 mit unterschiedlich verdeckten Merkmalen dargestellt. Es ist wiederum eine Fotofläche 22 und ein Beschriftungsfeld 23 vorhanden. In Figur 12 ist erkennbar, daß zwei sich überlappende Druckfäden 26 vorgesehen sind, die sowohl die Fotofläche 22 als auch das Beschriftungsfeld 23 überdecken. Als weiteres Beispiel ist der Name des Inhabers des Personaldokumentes mit einem aufleuchtenden Balken 29 versehen, der mit einer Druckfarbe überdruckt wurde, in welcher die Pigment-Plättchen 1 verteilt angeordnet wurden.
Im letzten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 13 und 14 ist eine Banknote 30 dargestellt, welche bei Beleuchtung mit Tageslicht eine bestimmte Anzahl von bekannten Merkmalen aufweist.
Bei Beleuchtung mit einem geeigneten Laser zur Anregung der verwendeten Laserfarbstoffe ist erkennbar, daß das Sicherheitsmerkmal 31, welches in Form einer Rosette verschiedenfarbig aufleuchtet, nun entsprechend mit dem Laserlicht angeregt wurde. Gleiches gilt z. B. auch für das Zifferfeld 32, welches dann im Vergleich zu dem bei Tageslicht erkennbaren Ziffernfeld in anderer Farbe aufleuchtet. Ferner ist erkennbar, daß das Wertfeld 33 mit der gleichen Zahl aber verschoben hierzu überdruckt ist, die bei Anregung mit einem Laser der entprechenden Farbe und Energie aufleuchtet. Es handelt sich also auch hier um ein zusätzliches Sicherheitselement.
Es sind insgesamt bei den hier dargestellten Laserfarbstoffen 3 verschiedene Möglichkeiten der Detektion vorgesehen. Zunächst zeigen die hier dargestellten Laserfarbstoffe eine Fluoreszenz im UV-Bereich.
Werden die mit dem Laserfarbstoffen versehenen Pigment-Plättchen 1 angeregt, dann kommt es aufgrund der beschriebenen Resonanzerscheinungen zu den vorher beschriebenen scharfen Emissionslinien im Emissionsspektrum. Ein derartiges Emissionsspektrum eignet sich nun ausgezeichnet für eine maschinelle Auswertung der Echtheitsmerkmale derartiger Wert- und Sicherheitsdokumente. Es können eine Reihe von Sicherheitsmerkmalen abgefragt und ausgewertet werden, wie z. B. Wellenlänge der emittierten Strahlungspeaks, gegenseitige Position der Peaks, Halbwertbreite, Peakanzahl und Peakamplitude. Diese Parameter sind abhängig von der verwendten Laserfarbe, der Anregungsenergie und den Materialien in welchen die Laserfarbe eingebettet ist.
Ebenso wird darauf hingewiesen, daß die hier erzeugte scharfbandige Emissionsstrahlung mit anderen Strahlungsemissionen überlagert werden kann, wie anhand des Ausführungsbeispieles nach Figur 8 bereits schon dargestellt wurde.
Zeichnungslegende
1
Pigment-Plättchen
2
reflektierende Schicht
3
Laserfarbstoff
4
Polymerschicht
5
Papier
6
Kunststoffolie
7
Druckfarbe
8
Träger
9
Wert- und Sicherheitsdokument
10
Fensterfaden
11
Beschriftungen
12
Papierschicht
13
Farbstoffschicht
14
Fasermantel
15
Faser
16
Faserhohlraum
17
Stirnfläche
18
Stirnfläche
19
Polymerhülle
20
Pigment
21
Kunststoffkarte
22
Photofläche
23
Beschriftungsfeld
24
Sicherheitselement
25
Sektorfarbe
26
Druckfäden
27
Sicherheitselement
28
Personaldokument
29
Balken
30
Banknote
31
Sicherheitsmerkmal
32
Ziffernfeld
33
Wortfeld
34
Zahl

Claims (11)

  1. Wert- und Sicherheitsdokument mit optisch anregbaren Farbstoffen zur Echtheitsprüfung, wobei die Farbstoffe auf das Wert- und Sicherheitsdokument aufgebracht oder in dieses eingebracht sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Farbstoffe (3) in einem Trägermaterial (4, 5, 6, 7) eingebettet sind und zusammen mit diesem ein laseraktives Element bilden, wobei die Farbstoffe (3) in einen Resonator eingebettet sind, der aus einer beidseitigen Beschichtung der den Farbstoff enthaltenden Trägermaterialschicht (4) mit reflektierenden Schichten (2) besteht.
  2. Wert- und Sicherheitsdokument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die bei verschiedenen Wert- und Sicherheitsdokumenten verwendeten Farbstoffe (3) in ihrem Emissionsverhalten unterscheiden, und dadurch eine zuverlässige Unterscheidung der verschiedenen Wert- und Sicherheitsdokumente möglich ist.
  3. Wert- und Sicherheitsdokument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die bei verschiedenen Wert- und Sicherheitsdokumenten verwendeten Resonatoren in ihrer Geometrie und/oder den verwendeten Materialien unterscheiden, und dadurch eine zuverlässige Unterscheidung der verschiedenen Wert- und Sicherheitsdokumente möglich ist.
  4. Wert- und Sicherheitsdokument nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbstoffe (3) direkt in eine Schicht und/oder Drucklage des Wert- und Sicherheitsdokuments eingebracht sind, wobei die reflektierenden Schichten Teile des Wert- und Sicherheitsdokuments (9) darstellen.
  5. Wert- und Sicherheitsdokument nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbstoffe (3) in Pigment-Plättchen (1) eingebettet ist, die aus einer mit dem Laserfarbstoff dotierten Trägerschicht (4) und zwei im wesentlichen parallelen, die Trägerschicht zwischen sich aufnehmenden reflektierenden Schichten (2) aufgebaut sind.
  6. Wert- und Sicherheitsdokument nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoffe (3) in Pigment-Kugeln eingebettet ist, die aus einem mit dem Laserfarbstoff dotierten Trägermaterial und einer das Trägermaterial umgebenden reflektierenden Schicht aufgebaut sind.
  7. Wert- und Sicherheitsdokument nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (4-7) ein geeignetes sowohl für die anregende Wellenlänge als auch für die emittierende Wellenlänge transparentes Material ist.
  8. Wert- und Sicherheitsdokument nach einem der Ansprüche 1 - 7, daß die Farbstoffe (3), Pigment-Plättchen (1), -Stäbchen oder -Kugeln mit geeigneten Materialien (19) mikroverkapselt sind.
  9. Wert- und Sicherheitsdokument nach einem der Ansprüche 1 - 8, daß die Farbstoffe (3), Pigment-Plättchen (1), -Stäbchen oder -Kugeln direkt in die Farbbestandteile einer Druckfarbe (7) eingebracht sind.
  10. Wert- und Sicherheitsdokument nach einem der Ansprüche 1 - 9, daß die Farbstoffe (3), Pigment-Plättchen (1), -Stäbchen oder -Kugeln direkt in das Papier (5) und/oder Kunststoffsubstrat (6) des Wert- und Sicherheitsdokuments eingebracht sind.
  11. Wert- und Sicherheitsdokument nach einem der Ansprüche 1 - 10, daß die Farbstoffe (3), Pigment-Plättchen (1), -Stäbchen oder -Kugeln in die im Wert- und Sicherheitsdokument verwendeten Papierzusatzstoffe oder-zusatzelemente (10, 11, 15, 24) eingebracht sind.
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