EP1625552A1 - Sensor für die echtheitserkennung eines lumineszierenden sicherheitselement eines wertdokuments, wertdokument sowie verfahren zur herstellung eines wertdokuments - Google Patents

Sensor für die echtheitserkennung eines lumineszierenden sicherheitselement eines wertdokuments, wertdokument sowie verfahren zur herstellung eines wertdokuments

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Publication number
EP1625552A1
EP1625552A1 EP04725010A EP04725010A EP1625552A1 EP 1625552 A1 EP1625552 A1 EP 1625552A1 EP 04725010 A EP04725010 A EP 04725010A EP 04725010 A EP04725010 A EP 04725010A EP 1625552 A1 EP1625552 A1 EP 1625552A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
document
value
layer
sensor
designed
Prior art date
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Ceased
Application number
EP04725010A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Paeschke
Oliver Muth
Detlef Klepsch
Hermann Hecker
Arnim Franz-Burgholz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bundesdruckerei GmbH
Original Assignee
Bundesdruckerei GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bundesdruckerei GmbH filed Critical Bundesdruckerei GmbH
Publication of EP1625552A1 publication Critical patent/EP1625552A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent
    • C09K11/08—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/7767—Chalcogenides
    • C09K11/7769—Oxides
    • C09K11/7771—Oxysulfides
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G07D7/121—Apparatus characterised by sensor details
    • 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
    • B42D25/30—Identification or security features, e.g. for preventing forgery
    • B42D25/36—Identification or security features, e.g. for preventing forgery comprising special materials
    • B42D25/378—Special inks
    • 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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    • B42D25/41—Marking using electromagnetic radiation
    • 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
    • B42D25/40—Manufacture
    • B42D25/45—Associating two or more layers
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
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    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G—PHYSICS
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    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G07D7/1205—Testing spectral properties

Definitions

  • the invention relates to a sensor for the authenticity detection of a lumen-emitting security element of a value document, with an emitter for generating a scanning signal with an excitation wavelength, and with a radiation receiver for detecting a response signal emitted by the security element with a response wavelength. It further relates to a value document with at least one security element designed for authenticity detection by such a sensor, and to a method for producing such a value document.
  • value or security documents such as banknotes, ID cards or chip cards
  • security features or security elements which, for example in the case of paper-based value documents, are intended to reliably preclude imitation by making color copies.
  • the security elements can in particular be designed as optically variable elements, such as holograms or interference layer elements, which convey different color impressions when viewed depending on the viewing angle, but are not transferred to the copy during the copying process.
  • security elements of this type cannot be read out or evaluated by machine, or can only be carried out with difficulty, so that an automated security check of the respective value documents is only possible to a limited extent and with high technical outlay.
  • a value document as a data carrier, such as an identification card, credit card, passport, driver's license or the like, in addition to a visually recognizable authenticity check, the possibility of a machine authenticity check with high security against forgery is of particular importance.
  • a value document such as an identification card, credit card, passport, driver's license or the like
  • it is, for example, from DE 101 13 266 A1 and from DE 101 13 267 A1 it is known to use luminescent anti-Stokes pigments in a security element of a document of value.
  • a suitable sensor is used to irradiate a scanning signal generated by an emitter, in particular a laser, into the marking area in which the anti-Stokes pigments are kept.
  • the anti-Stokes pigments in the so-called “up-conversion mode” emit a response signal with a shorter response wavelength than the excitation wavelength, which is recorded in a suitably designed radiation receiver.
  • the excitability of the Anti-Stokes pigments depends on the irradiated excitation wavelength, the response wavelength emitted also being characteristic of the material properties of the anti-Stokes pigment used, in particular of its activator and codotation with regard to the host lattice used Response wavelength compared to the irradiated excitation wavelength, possibly with additional evaluation of the signal shape of the emitted response signal, is therefore a comparatively reliable assignment of the signature of the response signal to signatures expected for certain anti-Stokes pigments If the detected signature matches an expected signature, the expected presence of a certain group of anti-Stokes pigments and thus the authenticity of the value document provided with such a luminescent security mark can thus be concluded.
  • the sensors known from EP 1170707 A2 and EP 1160719 A2 are particularly suitable for use in the detection of authenticity of documents of value with such luminescent security elements.
  • Such sensors include an emitter for generating the scanning signal and a radiation receiver for detecting the response signal and can be designed to be static, stationary or mobile as a hand sensor.
  • the invention is based on the object of developing a sensor of the type mentioned above in such a way that a particularly high detection sensitivity and accuracy can be achieved in the authenticity check of the value document. Furthermore, one should a value document that is particularly suitable for authenticity detection by such a sensor and a method for producing the value document can be specified.
  • this object is achieved according to the invention in that the emitter is designed to generate the scanning signal with an excitation wavelength of approximately 940 nm to 990 nm and the radiation receiver is designed to detect the response signal with a response wavelength of approximately 800 +/- 10 nm.
  • the invention is based on the consideration that for a particularly high detection sensitivity, the evaluation of the luminescent properties of the security element should be specifically aimed at a particularly high signal intensity of the anti-Stokes pigments that can be achieved.
  • the type classes of anti-Stokes pigments that are particularly suitable for use in documents of value, it has surprisingly been found that the actually invisible anti-Stokes band located in the near infrared (NIR) range is particularly high , has about 100 to 500 times the luminescence intensity compared to the emission in the visible range.
  • NIR near infrared
  • the radiation receiver of the sensor is advantageously designed to detect a response time and / or a decay time.
  • the sensor is advantageously integrated in a stationary card reader or is designed as a mobile and / or body-worn reader.
  • the security element of the document of value comprises in a marking area a marking layer comprising luminescent anti-Stokes phosphor, which is covered by an NIR-transparent cover layer.
  • the anti-Stokes phosphor is preferably in the form of anti-Stokes pigments.
  • the document of value in its entirety is specifically aligned for common use with the sensor for authenticity detection.
  • a marking layer which comprises anti-Stokes pigments which can be excited by the excitation wavelength of the sensor and which emit in the luminescence response with the intended response wavelength.
  • the marking layer should be covered by a cover layer in the manner of a hidden, encapsulated or protected version.
  • the targeted evaluation of the luminescence phenomena in the NIR range remains unimpeded by the cover layer for radiation in the near infrared range, ie. H. is kept transparent, in particular for wavelengths of more than 780 nm and less than 1200 nm.
  • the NIR-transparent cover layer is designed as a print layer, as a film or as an opaque layer.
  • the NIR-transparent cover layer is designed as an opaque substrate with a thickness of more than 20 ⁇ m, preferably more than 50 ⁇ m.
  • anti-Stokes pigments that can be processed in all known security printing techniques and adhesion promoter layers as well as in paper bodies and plastic films are used as anti-Stokes pigments.
  • the anti-Stokes phosphor is advantageously in the form of a rare earth-activated, preferably thulium-activated and ytterbium-codotized ten host lattice.
  • gadolinium oxysulfide GdO 2 S
  • YO 2 S yttrium oxysulfide
  • LaO 2 S lanthanum oxysulfide
  • LuO 2 S lutetium oxysulfide
  • Anti-Stokes pigments of this type can be added to a single printing ink in a visible motif in a very small filling quantity, and can also be carried out as independent, invisible machine-readable printing features, such as bar codes or 2D codes or symbols, diagrams, patterns or letter numbers Combinations for, for example, an OCR reader and similar reading devices.
  • the anti-Stokes pigments mentioned also have anti-Stokes bands in the visually visible range, in particular between 460 and 490 nm and between 630 and 670 nm and between 680 and 720 nm, which are, however, considerably less intensive than those for evaluation now Anti-Stokes luminescence envisaged in the NIR range.
  • the security features created with such anti-Stokes pigments can be used in a very fine grain size distribution of a few micrometers in size and, depending on the degree of filling, are invisible to whitish in preferably internal printed structures.
  • an anti-Stokes pigment can also be used internally in documents, it being only necessary to ensure that the surrounding layers are NIR-transparent for evaluation.
  • Such anti-Stokes pigments can thus be arranged on the document of value completely invisible to the human eye in terms of printing technology or in terms of area or even the entire area.
  • the anti-Stokes pigment advantageously has a ytterbium content of 0.05 ⁇ x ⁇ 0. 80, preferably 0.20 ⁇ x ⁇ 0.60, and a rare earth content of 0.0001 ⁇ y ⁇ 0.10, preferably 0.0001 ⁇ y ⁇ 0.05. Additional cations and / or anions can also be built into the host lattice in order to influence the anti-Stokes pigment's decay and decay characteristics. By a suitable choice of Concentrations can be achieved in particular that the decay time can be set in a range from 1 to 200 ⁇ s and in particular from 10 to 50 ⁇ s.
  • the document of value is particularly suitable for printing production processes.
  • the anti-Stokes pigment advantageously has an average particle size of less than 5 ⁇ m, in a particularly advantageous embodiment less than 3 ⁇ m, in particular less than 2 ⁇ m.
  • the anti-Stokes pigments are advantageously incorporated in the form of small inorganic particles in a printing ink, the degree of filling being in the range from 1 to 30 percent by weight, advantageously in the range from 1 to 20 percent by weight and preferably in the range from 5 to 10 percent by weight is selected so that the graphic and in particular color design is not disrupted.
  • the document of value can in particular be designed in the manner of a data carrier as a so-called ID card, passport, visa, driver's license, credit card, postage stamp, coupon, general stamp, banknote or the like, with a high degree of reliability being a authenticity check at speeds of up to 10 m / s is feasible.
  • the security element with the luminescent anti-Stokes pigments is furthermore in a particularly advantageous embodiment in a form invisible to the human eye as machine-readable coding in the form of individual or constant codes in the form of bar codes, 2-D codes, number Number symbol elements or the like are attached in the data carrier, the authenticity detection being carried out with the sensor and its evaluation unit in such a way that the code by means of a secret algorithm arranged in the evaluation unit in the form of a software module or also preferably in the form of a electronic component and / or in an external evaluation unit in connection with another information element on the data carrier can be verified for authenticity, information elements such as magnetic strips, bar codes, EAN codes and the like printing codes or also contact and / or contactless chip cards or RFID elements in the form of ROM-S memory elements with unique IC serial numbers from For example, some 10 bit to 128 bit length are secured against counterfeiting and / or copying.
  • the luminescence provided for evaluation in the NIR range can be used in a particularly favorable manner by laminating the marking layer comprising the luminescent anti-Stokes pigments into a surrounding layer system.
  • the value document therefore advantageously comprises a carrier body which is designed as a base body for the formation of a value or ID card into which the marking layer is laminated.
  • the marking layer is advantageously covered by a plurality of NIR-transparent cover layers to form a laminate body.
  • the marking layer is advantageously formed by an extruded or injection-molded plastic body in which the anti-Stokes pigments are embedded in a matrix. At least one, preferably both, surfaces of the substrate or the core layer comprising the marking layer can be provided with a graphic design and optionally with an upper cover laminate and / or a lower cover laminate.
  • the stated object is achieved by the marking layer using a coating method such as brushing, spraying, spraying, coating, dipping, but preferably using a printing method, preferably using screen printing, intaglio printing, offset printing, statistical printing, screen printing or letterpress printing, is applied to the carrier body.
  • a coating method such as brushing, spraying, spraying, coating, dipping, but preferably using a printing method, preferably using screen printing, intaglio printing, offset printing, statistical printing, screen printing or letterpress printing.
  • the specifications of a lateral structure can be provided in the marking layer, so that when analyzing the luminescence phenomena, a distinction can be made between active and inactive areas in a spatially resolved manner.
  • radiation absorbers are advantageously generated in lateral partial areas of the marking layer by selective irradiation with a laser, preferably with an ND ⁇ AG laser with a wavelength of 1064 nm.
  • the laser radiation can in particular produce soot particles that absorb the emission radiation from the anti-Stokes phosphors, so that no emission from the outside is registered in these areas.
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that a particularly high signal intensity can be achieved through the targeted use of the luminescence phenomena of the anti-Stokes pigments in the NIR range, so that the pigments can be reliably identified during the authenticity check even with only comparatively low pigment concentrations can be reached in the marking layer.
  • the luminescence security feature is also largely invisible in the visible wavelength range, but can be activated and verified by means of infrared radiation, so that the authenticity check is particularly suitable for machine evaluation. Due to the hidden arrangement of the security element, a replica of the security element is therefore not conceivable or only at all with considerable effort.
  • the targeted influencing of the response and decay behavior of the anti-Stokes luminescence also makes it possible to increase the available variety of anti-Stokes pigments very greatly, so that replication or counterfeiting are made considerably more difficult.
  • FIG. 1 shows schematically a sensor for the authenticity detection of a luminescent security element in an assigned value document
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the value document according to FIG. 1,
  • FIGS. 3 to 6 schematically each show the structure of further alternative embodiments of the value document according to FIGS. 1 and
  • Figure 7 shows the document of value according to Figure 1 in supervision.
  • the sensor 1 shown only schematically in FIG. 1 is designed for the authenticity detection of a luminescent security element 2 of an assigned value document 4.
  • the sensor 1 can be configured as a stationary or also portable sensor and, in particular with regard to its functional components, can be configured the same or similar to the sensors known from the publications EP 1160719 A2 and EP 1170707 A2, the disclosure content of which is hereby fully incorporated ,
  • the sensor 1 according to FIG. 1 comprises an emitter 6 for generating a scanning signal symbolized by the arrow 8 and a radiation receiver 12 designed for detecting a response signal symbolized by the arrow 10 and emitted by the security element 2.
  • the security element 2 of the value document 4 comprises a marking layer 18 which is applied to a carrier body 16 and which comprises active luminescent anti-Stokes pigments 20 for checking the authenticity.
  • the marking layer 18 is covered by a cover layer 22.
  • the emitter 6 of the sensor 1 radiates a scanning signal with a predetermined excitation wavelength into the marking layer 18 comprising the anti-Stokes pigments 20.
  • the anti- Stokes pigments 20 excited to luminescence and emit a response signal by means of up-conversion, the response wavelength of which is smaller than the excitation wavelength.
  • the radiation receiver 12 detects the emitted response signal, and in particular a time-resolved evaluation can also be provided. Based on the characteristics of the response signal, in particular on the basis of a comparison of the response wavelength with the emitted excitation wavelength and possibly an analysis of the signal shape, the evaluation enables the type and possibly also number of anti-Stokes pigments 20 in the marking layer 18 to be inferred. It can thus be recognized whether an expected type of anti-Stokes pigment 20 is present in the marking layer 18, in which case the authenticity of the value document 4 is recognized.
  • the sensor 1 and the value document 4 to be used with it are designed for particularly high reliability in the authenticity check with comparatively simple means.
  • the emitter 6 is designed to generate the scanning signal with an excitation wavelength of approximately 940 nm to 990 nm and the radiation receiver 12 is designed to detect the response signal with a response wavelength of approximately 800 +/- 10 nm.
  • the adaptation of the radiation receiver in particular can be made possible or facilitated by the selection of suitable detectors and / or, if necessary, by specifying suitable optics in the beam path.
  • the cover layer 22 is provided, which is designed to be NIR transparent by a suitable choice of material ,
  • the security feature 2 can be applied to the carrier body 16 over the entire surface or in a graphically designed manner.
  • the marking layer 18 with the embedded anti-Stokes pigments 20 in the form of a polymer matrix can also be used to promote adhesion can be used for the top layer 22, wherein a graphic design (not shown) can also be arranged under or on the marking layer 18.
  • the carrier body 16 can be formed in particular from plastic or from paper.
  • the anti-Stokes pigments 20 are based on a thulium (Tm) -activated and ytterbium (Yb) -codotated host lattice, with gadolinium oxysulfide (Gd 2 O 2 S), yttrium oxysulfide (Y 2 O 2 S) as host lattice, Lanthanum oxysulfide (La 2 O 2 S) and / or lutetium oxysulfide (Lu 2 O 2 S) can be used.
  • Tm thulium
  • Yb ytterbium
  • the anti-Stokes pigment 20 is thus via the formula (Gd ⁇ -x .yYb ⁇ Tm y ) 2 O 2 S or (Gd ⁇ . ⁇ .y) 2 ⁇ 2 S: Yb ⁇ Tm y ⁇ (Y ⁇ -x- yYb ⁇ Tmy) 2 ⁇ 2 S or (Y 1-xy ) 2 O 2 S: Yb ⁇ Tmy t (La ⁇ -x .
  • the anti-Stokes pigments 20 are arranged in a matrix-like manner in the marking layer 18. It was used here that the anti-Stokes pigments 20 can be produced with comparatively small average particle diameters of, for example, less than 2 ⁇ m and without a reduction in the response intensity at comparatively high temperatures of up to 200 or 300 ° C. in the marking layer 18 can be integrated, whereby a polymer matrix can be produced and extrusion, thin film casting, calendering or injection molding can be used.
  • the anti-Stokes pigments 20 are also very chemically resistant, so that they could also be incorporated into a paper matrix, such opaque paper substrates having anti-Stokes pigments 20 arranged in a matrix and / or with a graphically arranged arrangement or in the form of strips , Points or generally recurring patterns and can be used for authenticity detection.
  • a particularly simple technical embodiment of the value document 4 is shown schematically.
  • a paper or plastic substrate or another substrate customary in the security industry is used as the carrier body 16.
  • the flat and / or graphically designed security element element 2 is applied by means of printing processes customary in the graphics industry, but can also be laminated on or embossed or otherwise applied in the form of a flat layer-like element.
  • the cover layer 22 may now be arranged above this in the form of a graphic design.
  • both the carrier body 16 and the cover layer 22 provided in the form of a graphic design are transparent in the NIR wavelength range, so that an undisturbed authenticity check via the anti-Stokes pigments 20 contained in the marking layer 18 by using the sensor 1 is possible.
  • a clear verification could be carried out using conventional opaque white papers with a grammage of 70 to 120 per square meter.
  • document of value 4 has the structure of a laminate-like composite of several layers.
  • the marking layer 18 comprising the electroluminescent pigments 20 or anti-Stokes phosphors is part of a substrate which, owing to its comparatively massive design, also forms the carrier body 2.
  • This substrate can be provided on both sides with a graphic design 30, for example a printed image or pattern, the respective graphic design 30 in turn being covered with an upper or lower cover laminate 32.
  • the cover laminates 32 and the graphic designs 30 are designed to be NIR-transparent to form the respective cover layer 22.
  • the value document 4 executed according to the exemplary embodiment according to FIG. 3 can be used, for example, as a simple ID card or as an insert in a passport and the like, wherein the carrier body 2 comprising the marking layer 18 can be a plastic substrate or also a paper substrate.
  • the cover laminates 32 can be, for example, thin PET films with internal diffractive diffraction structures and a corresponding adhesion-promoting layer, wherein the cover laminates 32 can be micro-perforated to further increase the security against forgery.
  • a coding can be written in the marking layer 18 or in the film 30 by means of an ND ⁇ AG laser beam with a 1064 nm wavelength, with laterally selective irradiation of the ND: YAG laser beam lateral partial areas of the marking layer 18 are deactivated, so that a lateral structure, which can also be used as a security feature, is produced with regard to the luminescent properties.
  • the value document 4 is designed as a data carrier in which the electroluminescent pigments 20 are arranged in a matrix-like arrangement in the adhesive layer 34 of a transparent hologram 36.
  • the hologram 36 thus serves as a cover layer 22 for the marking layer 18 formed by the adhesion-promoting layer 34.
  • the hologram 36 is therefore transparent in the NIR wavelength range, so that a verification of the luminescence properties can be carried out by appropriate irradiation from above.
  • the carrier body 2 which is in the form of a substrate, can also be NIR-transparent, so that the verification can be carried out by irradiation from below.
  • the hologram 36 designates diffractive diffraction structures in the corresponding layer component.
  • the value document 4 is designed as a typical ID document on the basis of two interconnected paper substrates 38 which are interconnected by means of an adhesion promoter layer 40.
  • the adhesion promoter layer 40 serves as a marking layer 18, the electroluminescent anti-Stokes pigments 20 being integrated in the adhesion promoter layer 40.
  • the paper substrates 38 are each provided with a graphic design 42 on their respective outside, for example with a printed image.
  • the anti-Stokes pigments 20 can be incorporated into the adhesion promoter layer 40 uniformly in a matrix-like or graphically designed manner, with a coding design in particular also being possible.
  • the graphic design 42 can be provided with further transparent protective layers. Conventional graphic printing techniques or rolls can be coated, curtains poured, sprayed and lidded, and similar coating technologies can be used.
  • the value document 4 is also designed as a typical ID document based on two interconnected paper substrates 38. which are connected to one another with an adhesion promoter layer 40, the anti-Stokes pigments 20 being integrated into the adhesion promoter layer 40.
  • the paper substrates 38 are each provided with a graphic design 42 on their respective outer sides. For further protection against external effects and mechanical damage is the one thus formed
  • the cover laminate 44 is kept transparent, in particular in the NIR wavelength range.
  • a PET film, a PETG film or else a PVC, PC, PMMA or similar transparent polymer film of a typical thickness of, for example, 10 to 100 ⁇ m can preferably be used as the cover laminate 44.
  • the foils can be provided with defractive diffraction structures on the inside, it also being ensured with these diffraction structures that there is transparency in the NIR wavelength range.
  • the cover laminate 44 can additionally be provided with a microperforation to further increase the security against forgery.
  • the value document 4 in the form of a value card is shown in supervision.
  • the value document 4 is basically designed according to the regulations of the ISO / IEC 7810 standard.
  • the value document comprises 4 areas 50, 52 which are kept NIR-transparent and possibly also optically transparent.
  • the areas 50, 52 are therefore particularly suitable for receiving a marking layer with the electroluminescent pigments 20 in accordance with the present concept.
  • the upper edge 54 of the area 50 is arranged at a distance of at least 21 mm from the upper edge 56 of the value document 4, the lower edge 58 of the area 50 being at least 33 mm from the upper edge 56.
  • the area 52 directly adjoins the lower edge 58, its lower edge 60 being at least 44 mm away from the upper edge 56.
  • the side edges 62 of the area 52 are each arranged at least 20 mm from the corresponding side edge 64 of the value document 4. LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • Top edge 60 bottom edge, 64 side edge

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Abstract

Ein Sensor (1) für die Echtheitserkennung eines lumineszierenden Sicherheitselements (2) eines Wertdokuments (4) mit einem Emitter (6) zur Erzeugung eines Abtastsignals mit einer Anregungswellenlänge, und mit einem Strahlungsempfänger (12) zur Erfassung eines vom Sicherheitselement (2) emittierten Antwortsignals mit einer Antwortwellenlänge soll für eine besonders hohe Nachweisempfindlichkeit und -genauigkeit bei der Echtheitsüberprüfung des wertdokuments (4) geeignet sein. Dazu ist erfindungsgemäss der Emitter (6) zur Erzeugung des Abtastsignals mit einer Anregungswellenlänge von etwa 940 nm bis 990 und der Strahlungsempfänger (12) zur Erfassung des Antwortsignals mit einer Antwortwellenlänge von etwa 800 +/- 10 nm ausgelegt. Ein Wertdokument (4) mit mindestens einem für eine Echtheitserkennung durch einen derartigen Sensor (1) ausgelegten Sicherheitselement (2) umfasst erfindungsgemäss in einem Markierungsbereich (14) eine auf einem Trägerkörper (16) aufgebrachte, lumineszierende Anti-Stokes-Pigmente (20) umfassende Markierungsschicht (18), die von einer NIR-transparenten Deckschicht (22) abgedeckt ist.

Description

Beschreibung
Sensor für die Echtheitserkennung eines lumineszierenden Sicherheitselements eines Wertdokuments, Wertdokument sowie Verfahren zur Herstellung eines
Wertdokuments
Die Erfindung betrifft einen Sensor für die Echtheitserkennung eines lumeniszierenden Sicherheitselements eines Wertdokuments, mit einem Emitter zur Erzeugung eines Abtastsignals mit einer Anregungswellenlänge, und mit einem Strahlungsempfänger zur Erfassung eines vom Sicherheitselement emittierten Antwortsignals mit einer Antwortwellenlänge. Sie bezieht sich weiter auf ein Wertdokument mit mindestens einem für eine Echtheitserkennung durch einen derartigen Sensor ausgelegten Sicherheitselement sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Wertdokuments.
Zum Schutz vor Fälschungen oder Nachahmungen werden Wert- oder Sicherheitsdokumente, wie beispielsweise Banknoten, Ausweiskarten oder Chipkarten, mit sogenannten Sicherheitsmerkmalen oder Sicherheitselementen versehen, die beispielsweise bei papierförmigen Wertdokumenten unter anderem eine Nachahmung durch Anfertigung von Farbkopien sicher ausschließen sollen. Die Sicherheitselemente können dabei insbesondere als optisch variable Elemente, wie beispielsweise Hologramme oder Interferenzschichtelemente, ausgestaltet sein, die beim Betrachten abhängig vom Betrachtungswinkel unterschiedliche Farbeindrücke vermitteln, beim Kopiervorgang aber nicht auf die Kopie mit übertragen werden. Derartige Sicherheitselemente sind jedoch nicht oder nur schwer maschinell auslesbar oder auswertbar, so dass eine automatisierte Sicherheitsüberprüfung der jeweiligen Wertdokumente nur bedingt und mit hohem technischem Aufwand möglich ist.
Gerade bei der Ausgestaltung eines Wertdokuments als Datenträger, wie beispiels- weise als Identifikationskarte, Kreditkarte, Reisepaß, Führerschein oder dergleichen, ist jedoch zusätzlich zu einer visuell erkennbaren Echtheitsüberprüfung auch die Möglichkeit zur maschinellen Echtheitsüberprüfung bei hoher Fälschungssicherheit von besonderer Bedeutung. Zu diesem Zweck ist es beispielsweise aus der DE 101 13 266 A1 und aus der DE 101 13 267 A1 bekannt, lumeniszierende Anti-Stokes-Pigmente in einem Sicherheitselement eines Wertdokuments einzusetzen.
Bei der Verwendung derartiger Anti-Stokes-Pigmente erfolgt über einen geeigneten Sensor die Einstrahlung eines von einem Emitter, insbesondere einem Laser, erzeugten Abtastsignals in den Markierungsbereich, in dem die Anti-Stokes-Pigmente vorgehalten sind. In Reaktion auf das eingestrahlte Abtastsignal emittieren die Anti-Stokes- Pigmente im sogenannten „up-conversion-modus" ein Antwortsignal mit einer im Vergleich zur Anregungswellenlänge kürzeren Antwortwellenlänge, das in einem geeignet ausgelegten Strahlungsempfänger erfasst wird. Die Anregbarkeit der Anti-Stokes-Pigmente ist dabei von der eingestrahlten Anregungswellenlänge abhängig, wobei zudem die ausgesandte Antwortwellenlänge charakteristisch für die Materialeigenschaften des eingesetzten Anti-Stokes-Pigments, insbesondere für dessen Aktivator- und Codotie- rung im Hinblick auf das eingesetzte Wirtsgitter, ist. Durch eine Auswertung der ausge- sandten Antwortwellenlänge im Vergleich zur eingestrahlten Anregungswellenlänge, möglicherweise unter zusätzlicher Auswertung der Signalform des abgestrahlten Antwortsignals, ist daher eine vergleichsweise zuverlässige Zuordnung der Signatur des Antwortsignals zu für bestimmte Anti-Stokes-Pigmente erwarteten Signaturen möglich. Bei Übereinstimmung der festgestellten mit einer erwarteten Signatur kann somit auf die erwartungsgemäße Anwesenheit einer bestimmten Gruppe von Anti-Stokes-Pig- menten und darüber auf die Echtheit des mit einem derartigen lumineszierenden Si- cherheitsmerkal versehenen Wertdokuments geschlossen werden.
Zum Einsatz bei der Echtheitserkennung von Wertdokumenten mit derartigen lumines- zierenden Sicherheitselementen sind die aus der EP 1170707 A2 und der EP 1160719 A2 bekannten Sensoren besonders geeignet. Derartige Sensoren umfassen einen Emitter zur Erzeugung des Abtastsignals und einen Strahlungsempfänger zur Erfassung des Antwortsignals und können statisch - ortsfest oder auch mobil als Handsensor ausgeführt sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sensor der oben genannten Art derart weiterzubilden, dass eine besonders hohe Nachweisempfindlichkeit und -genauigkeit bei der Echtheitsüberprüfung des Wertdokuments erreichbar ist. Desweiteren sollen ein für eine Echtheitserkennung durch einen derartigen Sensor besonders geeignetes Wertdokument sowie ein Verfahren zur Herstellung des Wertdokuments angegeben werden.
Bezüglich des Sensors wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Emitter zur Erzeugung des Abtastsignals mit einer Anregungswellenlänge von etwa 940 nm bis 990 nm und der Strahlungsempfänger zur Erfassung des Antwortsignals mit einer Antwortwellenlänge von etwa 800 +/- 10 nm ausgelegt ist.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass für eine besonders hohe Nachweisempfindlichkeit die Auswertung der Lumineszenzeigenschaften des Sicherheitselements gezielt auf eine besonders hohe erreichbare Signalintensität der Anti- Stokes-Pigmente ausgerichtet sein sollte. Gerade im Hinblick auf die für eine Verwendung in Wertdokumenten besonders geeigneten Typklassen von Anti-Stokes-Pigmen- ten hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die im nahen Infrarot (NIR)-Be- reich gelegene, eigentlich unsichtbare Anti-Stokes-Bande eine besonders hohe, im Vergleich zur Emission im sichtbaren Bereich etwa 100- bis 500-fach überhöhte Lumineszenzintensität aufweist. Durch eine gezielte Nutzung dieser Anti-Stokes-Lumines- zenz ist daher auch mit relativ kleinen Beimischungen der Anti-Stokes-Pigmente im Markierungsbereich eines Wertdokuments eine maschinell gut und zuverlässig auswertbare Signalintensität erreichbar. Der Sensor ist somit gezielt auf die Auswertung diese NIR-Lumineszenz ausgelegt.
Wie sich weiterhin überraschend herausgestellt hat, kann durch eine gezielte Variation der Aktivatorkonzentration und der Codotierungskonzentration im Anti-Stokes-Pigment eine Beeinflussung des Ankling- und des Abklingzeitverhaltens der jeweiligen Lumineszenzen erreicht werden. Durch eine Auswertung des Ankling- und des Abklingzeitverhaltens der Lumineszenz ist somit ein noch detaillierterer Rückschluss auf die genaue Zusammensetzung der verwendeten Anti-Stokes-Pigmente ermöglicht. Um dies auch für die Echtheitsüberprüfung im Sinne einer hohen Vielzahl verschiedenartiger denkbarer Pigmentsorten nutzbar zu machen, ist der Strahlungsempfänger des Sensors vorteilhafterweise zur Erfassung einer Anklingzeit und/oder einer Abklingzeit des Antwortsignals ausgelegt. Vorteilhafterweise ist der Sensor in ein ortsfestes Kartenlesegerät integriert oder als mobiles und/oder körpergetragenes Lesegerät ausgeführt.
Bezüglich des Wertdokuments wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass das Sicherheitselement des Wertdokuments in einem Markierungsbereich eine lumineszie- renden Anti-Stokes-Leuchtstoff umfassende Markierungsschicht umfasst, die von einer NIR- transparenten Deckschicht abgedeckt ist. Der Anti-Stokes-Leuchtstoff liegt dabei vorzugsweise in Form von Anti-Stokes-Pigmenten vor.
Dabei ist vorgesehen, das Wertdokument in seiner Gesamtheit gezielt auf eine gemeinsame Verwendung mit dem Sensor zur Echtheitserkennung auszurichten. Es sollte somit eine Markierungsschicht vorhanden sein, die durch die Anregungswellenlänge des Sensors anregbare Anti-Stokes-Pigmente umfasst, die in ihrer Lumineszenzantwort mit der vorgesehenen Antwortwellenlänge emittieren. Um die in der Markierungsschicht vorgehaltenen Anti-Stokes-Pigmente für eine hohe Dokumentensicherheit aber auch vor externen Einflüssen und insbesondere vor Manipulationen zu schützen, sollte die Markierungsschicht in der Art einer versteckten, gekapselten oder geschützten Ausführung von einer Deckschicht abgedeckt sein. Die gezielte Auswertung der Luminezsen- zerscheinungen im NIR-Bereich bleibt dabei ungehindert erhalten, indem die Deckschicht für Strahlung im nahen Infrarotbereich, d. h. insbesondere für Wellenlängen von mehr als 780 nm und weniger als 1200 nm, transparent gehalten ist.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist die NIR-transparente Deckschicht als Druckschicht, als Folie oder als opake Schicht ausgebildet. In alternativer vorteilhafter Ausgestaltung ist die NIR-transparente Deckschicht als opakes Substrat mit einer Dicke von mehr als 20 μm vorzugsweise mehr als 50 μm, ausgeführt.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung werden als Anti-Stokes-Pigmente besonders feinkörnige und in allen bekannten Sicherheitsdrucktechniken und Haftvermittlerschichten wie auch in Papierkörpern und Kunststoff-Folien verarbeitbare Sicherheitspigmente verwendet. Dazu ist der Anti-Stokes-Leuchtstoff vorteilhafterweise in Form eines Seltenerd-aktivierten, vorzugsweise Thulium-aktivierten und Ytterbium-codotier- ten Wirtsgitters ausgestaltet. Als Wirtsgitter oder Matrixmaterial kommt dabei insbesondere Gadoliniumoxysulfid (GdO2S), Yttriumoxysulfid (YO2S), Lanthanoxysulfid (LaO2S) und/oder Lutetiumoxysulfid (LuO2S) in Betracht. Derartige Anti-Stokes-Pigmente können in sehr geringer Füllmenge sowohl einer einzelnen Druckfarbe im sichtbaren Motiv beigemengt werden als auch als eigenständige, unsichtbare maschinenlesbare Druckmerkmale ausgeführt werden, wie beispielsweise Bar-Codes oder 2D-Codes oder Symbole, Diagramme, Muster oder Buchstaben-Zahlen-Kombinationen für beispielsweise einen OCR-Leser und dergleichen Lesegeräte.
Zwar weisen die genannten Anti-Stokes-Pigmente auch Anti-Stokes-Banden im visuell sichtbaren Bereich insbesondere zwischen 460 und 490 nm und zwischen 630 und 670 nm sowie zwischen 680 und 720 nm auf, die allerdings wesentlich weniger intensiv sind als die nunmehr zur Auswertung vorgesehene Anti-Stokes-Lumineszenz im NIR-Be- reich. Die mit derartigen Anti-Stokes-Pigmenten erzeugten Sicherheitsmerkmale kön- nen in sehr feiner Körngrößenverteilung von einigen Mikrometer Abmessung verwendet werden und sind je nach Füllgrad in bevorzugt innenliegenden Druckgebilden unsichtbar bis weißlich. Gerade bei Verzicht auf die Verwendung der Emission im sichtbaren Wellenlängenbereich bei der Echtheitsprüfung kann ein derartiges Anti-Stokes-Pigment auch innenliegend in Dokumenten verwendet werden, wobei für die Auswertbarkeit le- diglich sicherzustellen ist, dass die umgebenen Schichten NIR-transparent gehalten sind. Derartige Anti-Stokes-Pigmente können somit drucktechnisch oder flächenhaft bis vollflächig für das menschliche Auge völlig unsichtbar am Wertdokument angeordnet sein.
Um eine hohe Auslesegeschwindigkeit bei der Echtheitsprüfung zu ermöglichen und andererseits auch durch gezieltes Einstellen des Abkling- oder Anklingverhaltens eine nach verschiedenen Pigmenten differenzierte Echtheitsüberprüfung zu gewährleisten, weist das Anti-Stokes-Pigment vorteilfhafterweise einen Ytterbium-Anteil von 0,05 < x < 0,80, vorzugsweise von 0,20 < x < 0,60, und einen Seltenerd-Anteil von 0,0001 < y < 0,10, vorzugsweise von 0,0001 < y < 0,05, auf. Zur gezielten Beeinflussung der An- und Abklingcharakteristik des Anti-Stokes-Pigments können zudem weitere Kationen- und/oder Anionen in das Wirtsgitter eingebaut sein. Durch eine geeignete Wahl der Konzentrationen ist insbesondere erreichbar, dass die Abklingzeit in einem Bereich von 1 bis 200 μs und insbesondere von 10 bis 50 μs eingestellt werden kann.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist das Wertdokument für drucktechnische Herstellungsverfahren besonders geeignet. Um die Einarbeitung des Anti-Stokes-Pig- ments in das Sicherheitselement auf besonders einfache Weise, vorzugsweise über ein übliches Druckverfahren, zu ermöglichen, weist das Anti-Stokes-Pigment vorteilhafterweise eine mittlere Partikelgröße von weniger als 5 μm, in besonders vorteilhafter Ausgestaltung weniger als 3 μm, insbesondere weniger als 2 μm, auf. Die Anti-Stokes-Pig- mente sind dabei vorteilhafterweise in Form von kleinen anorganischen Partikeln in einer Druckfarbe eingearbeitet, wobei der Füllgrad im Bereich von 1 bis 30 Gewichtsprozent, vorteilhafterweise im Bereich von 1 bis 20 Gewichtsprozent und bevorzugt im Bereich von 5 bis 10 Gewichtsprozent gewählt ist, so dass die graphische und insbesondere farbliche Gestaltung nicht störend beeinflusst wird.
Das Wertdokument kann insbesondere in der Art eines Datenträgers als sogenannte ID-Karte, Reisepass, Visum, Führerscheinausweis, Kreditkarte, Postwertzeichen, Coupon, allgemeines Wertzeichen, Banknote oder dergleichen ausgestaltet sein, wobei mit hoher Zuverlässigkeit eine Echtheitsprüfung mit Geschwindigkeiten von bis zu 10 m/s durchführbar ist. Das Sicherheitselement mit den lumineszierenden Anti-Stokes-Pig- menten ist weiterhin in besonders vorteilhafter Ausgestaltung in einer für das menschliche Auge unsichtbaren Form als maschinenlesbare Codierung in Form von individuellen oder gleichbleibenden Codes in Form von Bar-Codes, 2-D-Codes, Ziffer-Zahl-Sym- bol-Elementen oder dergleichen im Datenträger angebracht, wobei die Echtheitserken- nung mit dem Sensor und dessen Auswerteeinheit derart erfolgt, dass der Code mittels eines geheimen und in der Auswerteeinheit angeordneten Algorithmus in Form eines Softwaremoduls oder auch bevorzugt in Form eines elektronischen Bausteins und/oder in einer externen Auswerteeinheit in Verbindung mit einem anderen Informationselement auf dem Datenträger auf Echtheit verifiziert werden kann, wobei Informationsele- mente wie Magnetstreifen, Bar-Codes, EAN-Codes und dergleichen drucktechnische Codes oder auch kontaktbehaftete und/oder kontaktlose Chipkarten bzw. RFID-Ele- mente in Form von ROM-Speicherelementen mit einmaligen IC-Seriennummern von beispielsweise einigen 10 bit bis 128 bit Länge gegen Fälschung und/oder Kopieren gesichert sind.
Wie sich herausgestellt hat, ist die zur Auswertung vorgesehene Lumineszenz im NIR- Bereich auf besonders günstige Weise nutzbar, indem die die luminesizierenden Anti- Stokes-Pigmente umfassende Markierungsschicht in ein umgebendes Schichtsystem einlaminiert ist. Das Wertdokument umfasst daher vorteilhafterweise einen Trägerkörper, der als Grundkörper für die Bildung einer Wert- oder ID-Karte ausgebildet ist, in den die Markierungsschicht einlaminiert ist. Die Markierunsschicht ist dabei vorteilhaf- terweise unter Bildung eines Laminatkörpers von einer Mehrzahl von NIR-transparen- ten Deckschichten abgedeckt.
Vorteilhafterweise ist die Markierungsschicht dabei von einem extrudierten oder spritzgegossenen Kunststoffkörper gebildet, in den die Anti-Stokes-Pigmente matrixartig ein- gelagert sind. Dabei kann zumindest eine, bevorzugt beide, Oberflächen des Substrats bzw. der die Markierungsschicht umfassenden Kernlage mit einer graphischen Gestaltung und wahlweise mit einem oberen Decklaminat und/oder einem unteren Decklaminat versehen sein.
Bezüglich des Verfahrens zur Herstellung des Wertdokuments wird die genannte Aufgabe gelöst, indem die Markierungsschicht mittels eines Beschichtungsverfahrens wie Streichen, Spritzen, Sprühen, Coaten, Tauchen, vorzugsweise aber mittels eines Druckverfahrens, vorzugsweise mittels Siebdruck, Stichtiefdruck, Offsetdruck, Statistikdruck, Rastertiefdruck oder Lettersetdruck, auf den Trägerkörper aufgebracht wird. Damit ist eine vergleichsweise einfache Herstellung des mit dem Sicherheitselement ausgestatteten Wertdokuments ermöglicht, wobei zudem eine besonders hohe Flexibilität bei einer eventuell gewünschten graphischen Ausgestaltung der Markierungsschicht, beispielsweise als Druckbild, erreichbar ist. Desweiteren kommen auch Rastertiefdruckverfahren, Stahlstichtiefdruckverfahren, Flexodruckverfahren, digitale Druck- verfahren in Form von Ink-jet-Druckverfahren und/oder flüssige und feste Tonerverfahren oder auch die Aufbringung über die Kleberschicht eines Thermotransfer- und/oder Thermosublimationsbandes in Betracht. Eine besonders einfache Verarbeitbarkeit ist dabei erreichbar, indem vorteilhafterweise beim Aufbringen der Markierungsschicht eine Druckfarbe verwendet wird, in der zusätzlich zu den Anti-Stokes-Pigmenten ein Löse- und/oder ein Bindemittel enthalten ist.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheitsfunktion des Sicherheitselements kann die Vor- gäbe einer lateralen Struktur in der Markierungsschicht vorgesehen sein, so dass bei der Auswertung der Lumineszenzerscheinungen ortsaufgelöst zwischen aktiven und nicht aktiven Bereichen unterschieden werden kann. Um dies zu ermöglichen, werden vorteilhafterweise in lateralen Teilbereichen der Markierungsschicht durch selektive Bestrahlung mit einem Laser, vorzugsweise mit einem NDΥAG-Laser mit einer Wellen- länge von 1064 nm, Strahlungsabsorber erzeugt. Durch die Laserbestrahlung können dabei insbesondere Ruß-Partikel erzeugt werden, die die Emissionsstrahlung der Anti- Stokes-Leuchtstoffe absorbieren, so dass in diesen Bereichen von außen keine Emission mehr registriert wird.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die gezielte Nutzung der Lumineszenzerscheinungen der Anti-Stokes-Pigmente im NIR- Bereich eine besonders hohe Signalintensität erreichbar ist, so dass eine zuverlässige Erkennung der Pigmente bei der Echtheitsüberprüfung selbst bei nur vergleichsweise geringen Pigmentkonzentrationen in der Markierungsschicht erreichbar ist. Das Lumi- neszenzsicherheitsmerkmal ist zudem im sichtbaren Wellenlängenbereich weitgehend unsichtbar, aber mittels infraroter Strahlung aktivierbar und verifizierbar, so dass die Echtheitsprüfung für eine maschinelle Auswertung besonders geeignet ist. Eine Nachbildung des Sicherheitselements ist damit aufgrund der versteckten Anordnung des Sicherheitselements nicht oder nur mit erheblichem Aufwand überhaupt denkbar. Die gezielte Beeinflussung des Ankling- und Abklingverhaltens der Anti-Stokes-Lumines- zenz ermöglicht darüberhinaus, die erhältliche Vielfalt an Anti-Stokes-Pigmenten sehr stark zu erhöhen, so dass ein Nachbau oder eine Fälschung erheblich erschwert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Figur 1 schematisch einen Sensor für die Echtheitserkennung eines lumi- neszierenden Sicherheitselements in einem zugeordneten Wertdokument,
Figur 2 eine alternative Ausführungsform des Wertdokuments nach Figur 1 ,
Figuren 3 bis 6 schematisch jeweils den Aufbau weiterer alternativer Ausführungsformen des Wertdokuments nach Figur 1 und
Figur 7 das Wertdokument nach Figur 1 in Aufsicht.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Der in Figur 1 lediglich schematisch gezeigte Sensor 1 ist für die Echtheitserkennung eines luminesziernden Sicherheitselements 2 eines zugeordneten Wertdokuments 4 ausgelegt. Der Sensor 1 kann dabei als ortsfest installierter oder auch transportabler Sensor ausgestaltet sein und insbesondere hinsichtlich seiner funktioneilen Komponenten gleich oder ähnlich wie die aus den Druckschriften EP 1160719 A2 und EP 1170707 A2, deren Offenbarungsgehalt hiermit voll umfänglich einbezogen wird, be- kannten Sensoren ausgestaltet sein. Als wesentliche Funktionskomponenten umfasst der Sensor 1 nach Figur 1 einen Emitter 6 zur Erzeugung eines durch den Pfeil 8 symbolisierten Abtastsignals und einen zur Erfassung eines durch den Pfeil 10 symbolisierten, vom Sicherheitselement 2 emittierten Antwortsignals ausgelegten Strahlungsempfänger 12.
Das Sicherheitselement 2 des Wertdokuments 4 umfasst in einem Markierungsbereich 14 eine auf einem Trägerkörper 16 aufgebrachte Markierungsschicht 18, die als aktive Komponenten zur Echtheitsüberprüfung lumineszierende Anti-Stokes-Pigmente 20 umfasst. Die Markierungsschicht 18 von einer Deckschicht 22 abgedeckt.
Zum Zweck der Echtheitsüberprüfung strahlt der Emitter 6 des Sensors 1 ein Abtastsignal mit einer vorgegebenen Anregungswellenlänge in die die Anti-Stokes-Pigmente 20 umfassende Markierungsschicht 18 ein. Durch das Abtastsignal werden die Anti- Stokes-Pigmente 20 zur Lumineszenz angeregt und emittieren mittels up-conversion ein Antwortsignal, dessen Antwortwellenlänge kleiner als die Anregungswellenlänge ist. Der Strahlungsempfänger 12 erfasst das emittierte Anwortsignal, wobei insbesondere auch eine zeitaufgelöste Auswertung vorgesehen sein kann. Anhand der Charakteri- stika des Antwortsignals, insbesondere anhand eines Vergleichs der Antwortwellenlänge mit der ausgesandten Anregungswellenlänge sowie möglicherweise einer Analyse der Signalform, ist durch die Auswertung ein Rückschluss auf Art und möglicherweise auch Anzahl der Anti-Stokes-Pigmente 20 in der Markierungsschicht 18 möglich. Somit kann erkannt werden, ob eine erwartete Art von Anti-Stokes-Pigmenten 20 in der Markierungsschicht 18 vorliegt, wobei für diesen Fall auf Echtheit des Wertdokuments 4 erkannt wird.
Der Sensor 1 und das mit diesem zu verwendende Wertdokument 4 sind für eine besonders hohe Zuverlässigkeit bei der Echtheitsprüfung mit vergleichsweise einfachen Mitteln ausgelegt. Dazu ist vorgesehen, sowohl die Anregung der Lumineszenz als auch die Auswertung der Lumineszenz in Wellenlängenbereichen im NIR (nahes Infrarot) vorzunehmen. Um dies zu ermöglichen, ist der Emitter 6 zur Erzeugung des Abtastsignals mit einer Anregungswellenlänge von etwa 940 nm bis 990 nm und der Strahlungsempfänger 12 zur Erfassung des Antwortsignals mit einer Antwortwellen- länge von etwa 800 +/- 10 nm ausgelegt. Die Anpassung insbesondere des Strahlungsempfängers kann dabei durch die Auswahl geeigneter Detektoren und/oder bedarfsweise durch die Vorgabe einer geeigneten Optik im Strahlengang ermöglicht oder erleichtert werden.
Um die im Ausführungsbeispiel vorgesehene konsequente Ausnutzung der Lumines- zent im NIR-Bereich zu ermöglichen, andererseits aber auch einen zuverlässigen Schutz der Markierungsschicht 18 vor Beeinträchtigungen oder mechanischen Beschädigungen zu gewährleisten, ist die Deckschicht 22 vorgesehen, die durch geeignete Materialwahl NIR-transparent ausgelegt ist.
Das Sicherheitsmerkmal 2 kann vollflächig oder graphisch gestaltet auf dem Trägerkörper 16 angebracht sein. Alternativ kann die Markierungsschicht 18 mit den eingebetteten Anti-Stokes-Pigmenten 20 in Form einer Polymermatrix auch zur Haftvermittlung zur Deckschicht 22 verwendet werden, wobei auch unter oder auf der Markierungsschicht 18 eine nicht gezeigte graphische Gestaltung angeordnet sein kann. Der Trägerkörper 16 kann insbesondere aus Kunststoff oder aus Papier gebildet sein.
Die Anti-Stokes-Pigmente 20 sind auf Basis eines Thulium (Tm) -aktivierten und Ytter- bium(Yb)-codotierten Wirtsgitters aufgebaut, wobei als Wirtsgitter Gadoliniumoxysulfid (Gd2O2S), Yttriumoxysulfid (Y2O2S), Lanthanoxysulfid (La2O2S) und/oder Lutetiumoxy- sulfid (Lu2O2S) eingesetzt sein kann. Das Anti-Stokes-Pigment 20 ist somit über die Formel (Gdι-x.yYbχTmy)2O2S beziehungsweise (Gdι.χ.y)2θ2S:YbχTmyι (Yι-x-yYbχTmy)2θ2S beziehungsweise (Y1-x-y)2O2S:YbχTmyt (Laι-x.yYbχTmy)2θ2S beziehungsweise (Laι-X- y)2O2S:YbχTmy, (Luι-x-yYbxTmy)2O2S beziehungsweise (Lu-ι-x-y)2O S:YbxTmy beschreibbar, wobei zur Einstellung eines im Detail auswertbaren Ankling- und Abklingverhaltens bei der Lumineszenz Konzentrationswerte von 0,20 < x ≤ 0,60 für den Ytterbium-Anteil und von 0,001 < y ≤ 0,05 für den Thulium-Anteil vorgesehen sind.
Die Anti-Stokes-Pigmente 20 sind dabei matrixartig in der Markierungsschicht 18 angeordnet. Dabei wurde genutzt, dass die Anti-Stokes-Pigmente 20 mit vergleichsweise geringen mittleren Partikeldurchmessern von beispielsweise weniger als 2 μm hergestellt werden können und ohne Reduktion der Antwortintensität bei vergleichsweise ho- hen Temperaturen von bis zu 200 oder 300 °C matrixartig in die Markierungsschicht 18 integriert werden können, wobei eine Polymermatrix hergestellt werden kann und dabei Extrusion, Dünnfoliengießen, Kalandrieren oder auch Spritzguß verwendet werden kann. Die Anti-Stokes-Pigmente 20 sind darüberhinaus sehr gut chemisch beständig, so dass auch ein Einbau in eine Papiermatrix erfolgen könnte, wobei derartige opake Papiersubstrate mit matrixartig angeordneten Anti-Stokes-Pigmenten 20 und/oder mit graphisch gestalteter Anordnung oder in Form von Streifen, Punkten oder ganz allgemein wiederkehrenden Mustern versehen werden und für eine Echtheitserkennung herangezogen werden können.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist schematisch eine besonders einfach gehaltene technische Ausführungsform des Wertdokuments 4 gezeigt. Als Trägerkörper 16 ist dabei ein Papier- oder Kunststoffsubstrat oder ein anderes in der Sicherheitsindustrie übliches Substrat eingesetzt. Das flächig und/oder graphisch gestaltete Sicherheitsele- ment 2 ist dabei mittels in der graphischen Industrie üblicher Druckverfahren aufgebracht, kann aber auch in Form eines flächigen schichtartigen Elements auflaminiert oder geprägt oder sonstwie appliziert sein. Darüber ist nun möglicherweise in Form einer graphischen Gestaltung die Deckschicht 22 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 sind sowohl der Trägerkörper 16 als auch die in Form einer graphischen Gestaltung vorgesehene Deckschicht 22 im NIR-Wellenlängenbereich durchsichtig, so dass eine ungestörte Echtheitsprüfung über die in der Markierungsschicht 18 enthaltenen Anti-Stokes-Pigmente 20 durch Verwendung des Sensors 1 ermöglicht ist. Beispielsweise könnte bei Verwendung üblicher Opak-weißer Papiere mit einer Grammatur von 70 bis 120 pro qm eine eindeutige Verifkation vorgenommen werden.
In Figur 3 sind die einzelnen Schichten eines Wertdokumentes 4 als separate Segmente dargestellt. In diesem im Querschnitt gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Wertdokument 4 den Aufbau eines laminatartigen Verbundes mehrerer Schichten auf. Die die elektrolumineszierenden Pigmente 20 oder Anti-Stokes-Leuchtstoffe umfassende Markierungsschicht 18 ist dabei Teil eines Substrats, das aufgrund seiner vergleichsweise massiven Ausführung auch den Trägerkörper 2 bildet. Dieses Substrat kann beidseitig mit jeweils einer graphischen Gestaltung 30, beispielsweise einem Druckbild oder Muster, versehen sein, wobei die jeweilige graphische Gestaltung 30 ihrerseits wiederum mit einem oberen bzw. unteren Decklaminat 32 bedeckt ist. Die Decklaminate 32 und die graphischen Gestaltungen 30 sind dabei zur Bildung der jeweiligen Deckschicht 22 NIR-transparent ausgeführt.
Das nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ausgeführte Wertdokument 4 kann beispielsweise als einfache ID-Karte oder als Einlage in einem Reisepass und dergleichen verwendet werden, wobei der die Markierungsschicht 18 umfassende Trägerkörper 2 ein Kunststoffsubstrat oder auch ein Papiersubstrat sein kann. Die Decklaminate 32 können beispielsweise dünne PET-Folien mit innenliegenden diffraktiven Beugungsstrukturen und entsprechender Haftvermittlungsschicht sein, wobei die Decklaminate 32 zur weiteren Erhöhung der Fälschungssicherheit mikroperforiert sein können. Zur weiteren Erhöhung des Sicherheitsstandards kann mittels NDΥAG-Laserstrahls mit 1064 nm Wellenlänge eine Codierung in die Markierungsschicht 18 oder in die Folie 30 geschrieben sein, wobei durch lateral selektive Einstrahlung des ND:YAG-Laserstrahls laterale Teilbereiche der Markierungsschicht 18 deaktiviert werden, so dass hinsichtlich der Lumineszenzeigenschaften eine laterale, ebenfalls als Sicherheitsmerkmal verwendbare Struktur entsteht.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 4 ist das Wertdokument 4 als Datenträger ausgeführt, bei dem die elektrolumineszierenden Pigmente 20 in einer matrixförmigen Anordnung in der Haftvermittlungsschicht 34 eines transparenten Hologramms 36 angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform dient somit das Hologramm 36 als Deckschicht 22 für die durch die Haftvermittlungsschicht 34 gebildete Markierungsschicht 18. Daher ist das Hologramm 36 im NIR-Wellenlängebereich transparent ausgeführt, so dass eine Verifikation über die Lumineszenzeigenschaften durch entsprechende Bestrahlung von oben erfolgen kann. Alternativ kann auch der in Form eines Substrats vorliegende Trägerkörper 2 NIR-transparent ausgeführt sein, so dass die Verifikation durch Bestrahlung von unten erfolgen kann. Das Hologramm 36 bezeichnet hierbei diffraktive Beugungsstrukturen im entsprechenden Schichtbestandteil.
In der ebenfalls explosionsartigen Darstellung des Ausführungsbeispiels nach Figur 5 ist das Wertedokument 4 als typisches ID-Dokument auf Basis zweier miteinander verbundener Papiersubstrate 38 ausgeführt, die mittels einer Haftvermittlerschicht 40 miteinander verbunden sind. Die Haftvermittlerschicht 40 dient dabei als Markierungsschicht 18, wobei die elektrolumineszierenden Anti-Stokes-Pigmente 20 in die Haftvermittlerschicht 40 integriert sind. Die Papiersubstrate 38 sind an ihrer jeweiligen Außenseite jeweils mit einer graphischen Gestaltung 42 versehen, beispielsweise mit einem Druckbild. Der Einbau der Anti-Stokes-Pigmente 20 in die Haftvermittlerschicht 40 kann dabei gleichmäßig matrixartig oder auch graphisch gestaltet erfolgen, wobei insbesondere auch eine Codierungsgestaltung vorgesehen sein kann. Die graphische Gestaltung 42 kann in einer weiteren Ausführungsform mit weiteren transparenten Schutzschichten versehen sein. Dabei können übliche graphische Drucktechnikeπ oder auch Rollen beschichten, Vorhang gießen, sprühen und räkeln und dergleichen Beschich- tungstechnologien eingesetzt sein.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 6 ist das Wertdokument 4 ebenfalls als typisches ID-Dokument auf Basis zweier miteinander verbundener Papiersubstrate 38 ausgeführt, die mit einer Haftvermittlerschicht 40 miteinander verbunden sind, wobei die Anti-Stokes-Pigmente 20 in die Haftvermittlerschicht 40 integriert sind. Auch in dieser Ausführungsform sind die Papiersubstrate 38 auf ihrer jeweiligen Außenseite mit jeweils einer graphischen Gestaltung 42 versehen. Zum weitergehenden Schutz vor externen Ein- Wirkungen und mechanischen Beschädigungen ist der solchermaßen gebildete
Schichtverbund mit einem umfassenden transparenten Decklaminat 44 umgeben. Das Decklaminat 44 ist dabei insbesondere im NIR-Wellenlängenbereich transparent gehalten. Bevorzugt kann als Decklaminat 44 eine PET-Folie, eine PETG-Folie oder auch eine PVC-, PC-, PMMA- oder dergleichen transparenter polymere Folie einer typischen Dicke von beispielsweise 10 bis 100 μm verwendet werden. Die Folien können dabei innenliegend mit defraktiven Beugungsstrukturen versehen sein, wobei auch bei diesen Beugungsstrukturen darauf geachtet ist, das die Transparenz im NIR-Wellenlängenbereich gegeben ist. Das Decklaminat 44 kann dabei zusätzlich zur weiteren Erhöhung der Fälschungssicherheit mit einer Mikroperforation versehen sein.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 7 ist das in Form einer Wertkarte ausgeführte Wertdokument 4 in Aufsicht gezeigt. Das Wertdokument 4 ist dabei grundsätzlich nach den Vorschriften der Norm ISO/IEC 7810 ausgeführt. Dabei umfasst das Wertdokument 4 Bereiche 50, 52, die NIR-transparent und möglicherweise auch optisch transparent ge- halten sind. Die Bereiche 50, 52 eignen sich daher in besonderem Maße zur Aufnahme einer Markierungsschicht mit den elektrolumineszierenden Pigmenten 20 gemäß dem vorliegenden Konzept. Die obere Kante 54 des Bereichs 50 ist dabei in einem Abstand von zumindest 21 mm von der Oberkante 56 des Wertdokuments 4 entfernt angeordnet, wobei die Unterkante 58 des Bereichs 50 zumindest 33 mm von der Oberkante 56 entfernt ist. Der Bereich 52 schließt sich unmittelbar an die Unterkante 58 an, wobei seine Unterkante 60 zumindest 44 mm von der Oberkante 56 entfernt ist. Die Seitenkanten 62 des Bereichs 52 sind jeweils zumindest 20 mm von der entsprechenden Seitenkante 64 des Wertdokuments 4 angeordnet. Bezugszeichenliste
Sensor
Sicherheitselement
Wertdokument
Emitter , 10 Pfeil 2 Strahlungsempfänger
Markierungsbereich 6 Trägerkörper 8 Markierungsschicht 0 Anti-Stokes-Pigmente
Deckschicht graphische Gestaltung oberes bzw. unteres Decklaminat
Haftvermittlungsschicht
Transparentes Hologramm
Papiersubstrat
Haftvermittlerschicht graphische Gestaltung
Decklaminat , 52 NIR-transparenter Bereich obere Kante
Oberkante , 60 Unterkante , 64 Seitenkante

Claims

Ansprüche
1. Sensor (1 ) für die Echtheitserkennung eines lumineszierenden Sicherheitselements (2) eines Wertdokuments (4), mit einem Emitter (6) zur Erzeugung eines Abtastsignals mit einer Anregungswellenlänge, und mit einem Strahlungsempfänger (12) zur Erfassung eines vom Sicherheitselement (2) emittierten Antwortsignals mit einer Antwortwellenlänge,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Emitter (6) zur Erzeugung des Abtastsignals mit einer Anregungswellenlänge von etwa 940 nm bis 990 nm und der Strahlungsempfänger (12) zur Erfassung des Antwortsignals mit einer Antwortwellenlänge von etwa 800+/-10 nm ausgelegt ist.
2. Sensor (1 ) nach Anspruch 1 , bei dessen Strahlungsempfänger (12) zur Erfassung einer Anklingzeit und/oder einer Abklingzeit des Antwortsignals ausgelegt ist.
3. Sensor (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, der in ein ortsfestes Kartenlesegerät integriert ist.
4. Sensor (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, der als mobiles und/oder körpergetragenes Lesegerät ausgeführt ist.
5. Wertdokument (4) mit mindestens einem für eine Echtheitserkennung durch einen Sensor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgelegten Sicherheitselement (6),
dadurch gekennzeichnet, dass
das Sicherheitselement (6) in einem Markierungsbereich (14) eine auf einem Trä- gerkörper (16) aufgebrachte, lumineszierenden Anti-Stokes-Leuchtstoff (20) umfassende Markierungsschicht (18) umfasst, die von einer NIR-transparenten Deckschicht (22) abgedeckt ist.
6. Wertdokument (4) nach Anspruch 5, bei dem die NIR-transparente Deckschicht als Druckschicht, als Klebeschicht, als Folie oder als transparente und/oder opake Schicht ausgebildet ist.
7. Wertdokument (4) nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die NIR-transparente Deckschicht (50, 52) als opakes Substrat mit einer Dicke von mehr als 20 μm, vorzugsweise mehr als 50 μm, ausgeführt ist.
8. Wertdokument (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem der Anti-Stokes- Leuchtstoff ein seltenerdaktiviertes Lanthanoidenoxysulfid der Formel (LNι-x-y)2 O2 S
: Ybx SEy mit LN=La, Lu, Gd, Y und SE = Tm, Er, Ho umfasst.
9. Wertdokument (4) nach Anspruch 8, bei dem der Anti-Stokes-Leuchtstoff einen Ytterbium-Anteil von 0,05 < x < 0,80, vorzugsweise von 0,20 < x < 0,60, und einen Seltenerd-Anteil von 0,0001 < y < 0,10, vorzugsweise von 0,0001 < y < 0,05, aufweist.
10. Wertdokument (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei dem der Anti-Stokes- Leuchtstoff in Form von Anti-Stokes-Pigmenten (20) vorliegt, die eine mittlere Parti- kelgröße von weniger als 5 μm, vorzugsweise weniger als 3 μm, insbesondere weniger als 2 μm, aufweisen.
11.Wertdokument (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dessen Trägerkörper als Grundkörper für die Bildung einer Wert- oder ID-Karte ausgebildet ist, in den die Markierungsschicht (18) einlaminiert ist.
12. Wertdokument (4) nach Anspruch 11 , dessen Markierungsschicht (18) unter Bildung eines Laminatkörpers von einer Mehrzahl von NIR-transparenten Deckschichten abgedeckt ist.
13. Wertdokument (4) nach Anspruch 11 oder 12, dessen Markierungsschicht (18) von einem extrudierten, kalandrierten, spritzgegossenen oder filmgegossenen Kunst- stoffkörper gebildet ist, in den die Anti-Stokes-Pigmente (20) matrixartig eingelagert sind.
14. Verfahren zur Herstellung eines Wertdokuments (4) nach einem der Ansprüche 5 s bis 13, bei dem die Markierungsschicht (18) mittels eines Druckverfahrens, vorzugsweise mittels Siebdruck, Stichtiefdruck, Offsetdruck oder Lettersetdruck, auf den Trägerkörper (16) aufgebracht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem beim Aufbringen der Markierungsschicht (18) 0 eine Druckfarbe verwendet wird, in der zusätzlich zu den Anti-Stokes-Pigmenten
(20) ein Löse- und/oder ein Bindemittel enthalten ist.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, bei dem in lateralen Teilbereichen der Markierungsschicht (18) durch selektive Bestrahlung mit einem Laser, vorzugsweise mit einem Nd:YAG-Laser mit einer Wellenlänge von 1064 nm, Strahlungsabsorber erzeugt werden.
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