EP2104618A1 - Safety element having an optically variable element - Google Patents

Safety element having an optically variable element

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EP2104618A1
EP2104618A1 EP07847008A EP07847008A EP2104618A1 EP 2104618 A1 EP2104618 A1 EP 2104618A1 EP 07847008 A EP07847008 A EP 07847008A EP 07847008 A EP07847008 A EP 07847008A EP 2104618 A1 EP2104618 A1 EP 2104618A1
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EP
European Patent Office
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security element
substrate
pigment
layer
electromagnetic radiation
Prior art date
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EP07847008A
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Walter DÖRFLER
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Giesecke and Devrient GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient GmbH
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Publication date
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Publication of EP2104618B1 publication Critical patent/EP2104618B1/en
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    • B42D25/41—Marking using electromagnetic radiation
    • B42D2035/24—

Definitions

  • the invention relates to a substrate having a security element which has at least one optically variable color with pigments.
  • the individual pigments consist of at least one interference-capable, multi-layered structure.
  • data carriers such as bank notes or cards
  • optically variable security elements To protect against imitation, especially with color copiers or other reproduction methods, data carriers, such as bank notes or cards, are equipped with optically variable security elements.
  • the protection against counterfeiting is based on the fact that the visually and simply and clearly recognizable, visually variable effect is not or only insufficiently reproduced by the abovementioned reproduction devices.
  • Optically variable security elements are, for example, thin-film elements which consist of a reflector layer, a dielectric and an absorber layer. If the security element is viewed from the absorber side, the viewer perceives a certain color, which changes as the viewing angle changes.
  • the cause of the color shift is an interference effect between the light rays reflected from the surface of the outer partially transmissive layer (absorber layer) and the light rays passing through the outer partially transmissive and middle dielectric layers and from the inner metal reflector layer to the partially transmissive layer be reflected.
  • the light beams are then either transmitted to the outside or reflected again at the partially transparent layer, so that in this case the light beams are repeatedly reflected back and forth between the reflection layer and the partially transparent layer.
  • the light rays passing through the thin film layer have occur longer than the light rays reflected on the surface of the thin-film layer so that they are out of phase with each other when interfering with them.
  • the path of the light rays traversed in the thin-film layer is of different lengths. This difference results from the path difference of the beams reflected multiple times within the thin film layer due to the angle of incidence. Therefore, the phase angle of the interfering light beams is different depending on the angle of incidence, so that depending on the angle of incidence different colors or hues of the resulting, perceived by the observer light beam result.
  • Such thin film elements may be used in the form of films, e.g. described in WO 2005/108110.
  • a security element with a thin-film layer is known, in which the individual layers are arranged over the whole area on the security element.
  • markings in the form of patterns, letters, numbers or images are introduced by the action of laser radiation.
  • the layer sequence contains a marking layer composed of a color mixture which has a mixture component which absorbs the laser radiation and a mixture component transparent to the laser radiation. The markings are visually and / or mechanically recognizable due to an irreversible change in the optical properties of the paint mixture caused by the action of the laser radiation.
  • pigmented thin-film elements are known, which are mixed into an ink.
  • EP 0 227423 Bl describes thin film layered elements with a symmetrical structure to ensure that the pigment looks the same from every side.
  • Each of the thin film elements is composed of a five-layered thin film composed of an inner metal reflector layer, a lower and upper dielectric layer having a refractive index of 1.65 or less, and an outer semi-opaque layer, respectively.
  • the five-layer thin film causes a color shift on the side facing the observer, ie a change between two different colors or shades at a first and a second viewing angle. For example, the optically variable color appears magenta from a given viewing angle and green from a different viewing angle. If a viewer tilts a data carrier onto which such optically variable ink has been applied, it perceives a color change from magenta to green or vice versa.
  • the invention has for its object to design a security element with interference-capable pigments forgery-proof.
  • the invention encompasses both a substrate with a security element and a data carrier with a substrate with a security element.
  • the data carrier is in particular a value document, such as a banknote, a security, a credit or identity card, a passport, a document and the like, a label, a packaging or another element for product assurance.
  • the pigments of the optically variable color of the security element are irreversibly changed in at least a subarea by means of electromagnetic radiation in such a way that the interference effect is visibly and / or mechanically clearly changed or completely eliminated in this subarea.
  • the irreversible change of a pigment occurs, on the one hand, by the change in the optical properties of at least one layer of the pigment, i. in particular the transparency, the reflectivity, the direction of polarization and the color or hue of the pigment.
  • the irreversible change of a pigment takes place by an at least partial displacement of at least one layer of the pigment.
  • a layer of the pigment is not removed, evaporated or converted, but at least partially removed from its original position within the layer structure and moved to a new position within the layer structure. This is achieved, for example, by reducing the thickness of a layer at one point while increasing the thickness of one layer at another, in particular the adjacent point.
  • the pigments or the pigmented thin-film elements are preferably five layers. They consist of a central reflective layer, two dielectric layers surrounding the central reflective layer on each side, and two outer partially transparent layers. As materials for these layers are used in particular:
  • the middle reflection layer all reflective substances, in particular metals such as aluminum or copper, for the dielectric layers S1O2 (silicon dioxide), ZrCh (zirconium dioxide) or ⁇ O2 (titanium dioxide) or other transparent substances,
  • a pigment thus consists of a lower semitransparent layer of chromium and / or nickel followed by a dielectric layer of silicon dioxide, a central reflective layer of aluminum, which is again followed by a dielectric layer of silicon dioxide on the opposite side, and finally from an upper semi-permeable
  • Layer of chromium and / or nickel Light impinging on the top or bottom of the pigment is partially reflected and partially transmitted by the partially transmissive layer. The latter portion passes through the dielectric layer, which has a different refractive index than the partially transmissive layer, and is reflected back from the reflective layer and, after passing through the dielectric layer, is split again into a transmitted and a reflected portion.
  • the invention is not limited only to five-layered pigments but is applicable to any single or multi-layered pigments which produce an optically variable effect.
  • optically variable layers are known from the prior art which, starting from the reflection layer in the direction of the viewer, have more than two layers.
  • the invention can also be applied to pigments which are produced from such optically variable layers and thus have more than five layers.
  • the at least one changed layer by the electromagnetic radiation is advantageously the outermost layer of the pigment which facing direction of movement.
  • pigments having a five-layer structure it is thus the partially permeable layer which, after the irradiation, is no longer semipermeable, but is preferably transparent.
  • Influencing an interference-capable layer structure succeeds whenever the reflection minimum of the interference-capable layer structure largely coincides with the wavelength of the electromagnetic radiation.
  • either the angle of incidence or the wavelength of the electromagnetic radiation can be adapted to the reflection minimum of the intervening layer structure.
  • the reflection minima are known to shift to shorter wavelengths, so that almost always a suitable angle can be found, in which an influence of the structure takes place.
  • the security element it is not only possible to apply a single pigment color to the substrate, but also to apply a mixture of at least two pigment colors or several interference layers one above the other onto the security element, of which only one has a suitable reflection minimum and thus only one pigment color can be selectively changed .
  • a mixture of at least one pigment color and at least one printing ink or another effect color such as, for example, a paint based on choleric liquid crystals or thermal inks, onto the security element.
  • the further effect color may also be applied via the pigment color, as long as it is transparent to the laser wavelength and at least in parts of the visible spectrum.
  • a multilayer film body is for example a credit or identity card, wherein the security element according to the invention is located inside the film body and is covered by a transparent film.
  • a security element according to the invention on a security, such as a security device. a banknote to cover through a transparent film.
  • the substrate is printed on the front and / or the back and the printing recognizable in transmitted light. This has the advantage that different information can be seen in transmitted light and reflected light.
  • viewing in incident light is illumination of an object from one side and observation of the object from the same side.
  • a reflection in incident light is thus present, for example, when the front of the object is illuminated and also viewed.
  • a reflection in transmitted light in the sense of this invention is an illumination of an object from one side and a viewing of the object from another side, in particular the opposite side.
  • a reflection in transmitted light is thus present, for example, when the return side of the object illuminated and the front of the object is considered. The light thus shines through the object.
  • the security element consists at least partially of a transparent film which is printed with the pigment colors.
  • the irradiation with electromagnetic radiation advantageously takes place on the upper side of the printing or on the lower side through the transparent film.
  • the irradiation with electromagnetic energy can also take place on both sides of the film. In reflected light, only the change caused by the irradiation on the respective side is visible; in transmitted light, however, no information is visible anymore.
  • the pigments are lurking or carbonized by the electromagnetic radiation.
  • this provides further design options for a security element. For ablation or carbonization, significantly higher energy densities are required than for the destruction of a pigment layer.
  • the source of the electromagnetic radiation laser sources are preferably used. Pulsed Nd: Y AG lasers, Nd: YVO4 lasers, CO2 lasers or other types of lasers in the wavelength range from UV to far-infrared are particularly suitable, and the lasers are often also advantageous with frequency multiplication with an average light power of between 0.5 W and 2 W, thus preferably with a pulse energy between 10 ⁇ j and 100 ⁇ j.
  • laser sources are used in the near infrared, since this wavelength range is good for the absorption properties of the substrates used for value documents and Ink fits. For example, it is easy to specify for this range printing inks which are transparent to the laser radiation but opaque and colored in the visible spectral range for the human observer.
  • infrared lasers in the wavelength range from 0.8 .mu.m to 3 .mu.m in particular Nd: Y AG laser or Nd: YVGvLaser be used. If lasers with higher power are used, the pulse energy can be reduced to the necessary level by fading, beam splitting, absorption filters, defocusing or similar known methods. Alternatively, the laser frequency can be increased accordingly.
  • vectors can be inscribed in the layer sequence, which is advantageous, above all, for fast inscriptions.
  • a Nd: Y AG laser with a pulse frequency of, for example, 20 kHz, a power between 0.5 W and 2 W, and a diameter of the focus of the laser between 70 .mu.m to 300 .mu.m, particularly advantageously 100 .mu.m to 200 .mu.m become.
  • the working distance between the lens and the substrate is chosen to be slightly less than that required for optimal focusing in order to achieve a slight defocusing of the laser spot. If the focus diameter is chosen to be larger than the advantageous setting, with uniform energy distribution in the beam (top hat) and correspondingly higher pulse energy with one pulse even larger areas can be changed and thus the labeling speed can be increased at the expense of the resolution.
  • the laser is chosen to be energetically modulatable from pulse to pulse, a color gradient of the interference effect can be achieved.
  • different color gradients are present at different points or at different depths of the substrate.
  • the pigment or absorbing color components completely or partially ablated / carbonized without effort
  • the substrate with the security element according to the invention is used in particular to increase the security against forgery of documents of value, such as banknotes, checks, shares, identity cards, entrance tickets, tickets, certificates, credit cards, check cards and the like.
  • the substrate with the security element according to the invention can be combined with any other security feature, in particular within a value document.
  • the substrate with the security element according to the invention can be applied over a security thread, combined with a hologram or diffractive structures, or arranged alongside or overlapping with other optically variable structures.
  • Fig. 2 layer structure of a single pigment in side view and this
  • FIG. 2b after irradiation with electromagnetic energy;
  • FIG. Fig. 3 substrate with a security element according to the invention in supervision and in this case
  • a security element 2 is arranged on a surface of a substrate 1.
  • the security element 2 consists of an optically variable color 3, in the pigments 4 are embedded.
  • a partial region 6 of the optically variable color 3 is irradiated by electromagnetic energy, for example in the form of a laser beam 5.
  • optically variable color 3 for example, the color O VI ® 9Z 3050A Fa. Sicpa with pigments from the company. Flex with a color change of
  • FIG. 2 shows a lateral cross section through a pigment 4.
  • the pigment 4 which is still unaffected by the laser beam 5, consists of a central reflection layer 7, a dielectric layer 81 on its underside, a dielectric layer 82 on its upper side, and a partially transparent layer 91 on the dielectric layer 81 and a partially transparent layer 92 on the dielectric layer 82.
  • the partially permeable layer 92 lies on the side of the pigment 4 facing the laser beam 5, whereas the partially transparent layer 91 is covered by the reflection layer 7. If a laser beam 5 now strikes the pigment 4, only the partially transparent layer 92 is influenced according to FIG. 2b with a suitable irradiation intensity and wavelength of the light of the laser beam 5.
  • the optical properties of the partially transparent layer 92 are changed, so that, for example, the transmissivity of the partially transparent layer 92 is increased, i. the color change is changed.
  • the partially transparent layer 92 is almost completely transparent, so that the viewer only perceives the color of the reflection layer 7. If this is metallic or silvery matt or shiny, the pigment 4 only appears silvery for the observer.
  • the laser beam 5 thus alters the partially transmissive layer 92 of the optically variable color 3.
  • a change in the color change is accompanied by For example, achieved in Silvery, depending on the irradiance of the laser beam 5, a part of the optically variable effect is maintained. The lower the irradiance of the laser beam 5, the more the optically variable effect is retained.
  • the location affected by the laser beam 5 is clearly visible in FIG. 3a when viewed in incident light, e.g. as a silvery spot with a changed color change or as an exclusively silvery spot without further color change.
  • the optically variable ink 3 When the optically variable ink 3 is printed on a partially or completely transparent substrate, the optically variable color, as viewed in transmitted light both in the areas affected by the laser beam 5 and in the uninfluenced areas, appears in a nearly uniform hue, e.g. uniform gray.
  • the spot influenced by the laser beam 5 thus does not stand out in transmitted light with respect to the unaffected areas, since pigments were only influenced in individual layers by the laser beam 5, whereas the almost opaque reflection layer 7 remained unaffected. Thus, the total transmittance and the optical density of the pigments were not changed.
  • the reflection layer 7 of the pigments 4 is made semitransparent, so that light which falls on the side of the substrate 1 which faces away from the security element 2 can shine through the pigments 4;
  • the optically variable color 3 is mixed with a transparent color (e.g., STEP) so as to reduce the areal density of the pigments 4.
  • a transparent color e.g., STEP

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Abstract

The invention relates to a substrate (1) having a safety element (2) comprising at least one optically variable color (3) having pigments (4). The individual pigments have at least one multi-layer design that is capable of interference. According to the invention, the pigments (4) of the optically variable color of the safety element (2) are irreversibly modified in at least one partial region (6) by means of electromagnetic radiation (5) such that the interference effect is visually and/or mechanically clearly recognizably modified, or completely eliminated in this partial region (6).

Description

Sicherheitselement mit einem optisch variablen Element Security element with an optically variable element
Die Erfindung betrifft ein Substrat mit einem Sicherheitselement, das wenigstens eine optisch variable Farbe mit Pigmenten aufweist. Die einzelnen Pigmente bestehen hierbei aus mindestens einem interferenzfähigen, mehrschichtigen Aufbau.The invention relates to a substrate having a security element which has at least one optically variable color with pigments. The individual pigments consist of at least one interference-capable, multi-layered structure.
Zum Schutz gegen Nachahmung, insbesondere mit Farbkopierern oder anderen Reproduktionsverfahren, werden Datenträger, wie beispielsweise Banknoten oder Karten, mit optisch variablen Sicherheitselementen ausgestattet. Der Fälschungsschutz beruht dabei darauf, dass der visuell und einfach und deutlich erkennbare, optisch variable Effekt von den oben genannten Reproduktionsgeräten nicht oder nur ungenügend wiedergegeben wird.To protect against imitation, especially with color copiers or other reproduction methods, data carriers, such as bank notes or cards, are equipped with optically variable security elements. The protection against counterfeiting is based on the fact that the visually and simply and clearly recognizable, visually variable effect is not or only insufficiently reproduced by the abovementioned reproduction devices.
Optisch variable Sicherheitselemente sind beispielsweise Dünnschichtelemente, die aus einer Reflektorschicht, einem Dielektrikum und einer Absorberschicht bestehen. Wird das Sicherheitselement von der Absorberseite aus betrachtet, nimmt der Betrachter eine bestimmte Farbe wahr, die sich mit Änderung des Betrachtungswinkels ändert.Optically variable security elements are, for example, thin-film elements which consist of a reflector layer, a dielectric and an absorber layer. If the security element is viewed from the absorber side, the viewer perceives a certain color, which changes as the viewing angle changes.
Ursache der Farbverschiebung ist ein Interferenzeffekt zwischen den Lichtstrahlen, die von der Oberfläche der äußeren teildurchlässigen Schicht (Absorberschicht) reflektiert werden, und den Lichtstrahlen, die durch die äußere teildurchlässige und die mittlere dielektrische Schicht hindurchtreten, und von der inneren Metallreflektorschicht zu der teildurchlässigen Schicht zurück reflektiert werden. An der teildurchlässigen Schicht werden die Lichtstrahlen daraufhin entweder nach außen transmittiert oder wieder reflektiert, so dass in diesem Fall die Lichtstrahlen mehrfach zwischen der Reflexionsschicht und der teildurchlässigen Schicht hin- und herreflektiert werden. Somit haben die Lichtstrahlen, die durch die Dünnfilmschicht hindurch ge- treten sind, einen längeren Weg zurückgelegt als die auf der Oberfläche der Dünnfilmschicht reflektierten Lichtstrahlen, so dass sie gegenüber diesen phasenverschoben sind, wenn sie mit ihnen interferieren.The cause of the color shift is an interference effect between the light rays reflected from the surface of the outer partially transmissive layer (absorber layer) and the light rays passing through the outer partially transmissive and middle dielectric layers and from the inner metal reflector layer to the partially transmissive layer be reflected. The light beams are then either transmitted to the outside or reflected again at the partially transparent layer, so that in this case the light beams are repeatedly reflected back and forth between the reflection layer and the partially transparent layer. Thus, the light rays passing through the thin film layer have occur longer than the light rays reflected on the surface of the thin-film layer so that they are out of phase with each other when interfering with them.
Treffen die auf die Dünnfilmschicht einfallenden Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Einfallswinkeln auf die Dünnfilmschicht auf, ist der im der Dünnfilmschicht zurückgelegte Weg der Lichtstrahlen unterschiedlich lang. Dieser Unterschied resultiert aus der durch den Einfallswinkel geänderten Wegdifferenz der mehrfach innerhalb der Dünnfilmschicht reflektierten Strahlen. Deshalb ist die Phasenlage der interferierenden Lichtstrahlen je nach Einfallswinkel unterschiedlich, so dass sich je nach Einfallswinkel unterschiedliche Farben oder Farbtöne des resultierenden, vom Beobachter wahrgenommenen Lichtstrahls ergeben.If the light rays incident on the thin-film layer strike the thin-film layer at different angles of incidence, the path of the light rays traversed in the thin-film layer is of different lengths. This difference results from the path difference of the beams reflected multiple times within the thin film layer due to the angle of incidence. Therefore, the phase angle of the interfering light beams is different depending on the angle of incidence, so that depending on the angle of incidence different colors or hues of the resulting, perceived by the observer light beam result.
Derartige Dünnschichtelemente können in Form von Folien verwendet werden, wie z.B. in WO 2005/108110 beschrieben. Aus WO 2005/108110 ist ein Sicherheitselement mit einer Dünnfilmschicht bekannt, bei dem die einzelnen Schichten vollflächig auf dem Sicherheitselement angeordnet sind. In die Schichtenfolge werden durch Einwirkung von Laserstrahlung Kennzeich- nungen in Form von Mustern, Buchstaben, Zahlen oder Bildern eingebracht. Hierfür enthält die Schichtenfolge eine Markierungsschicht aus einem Farbgemisch, das eine die Laserstrahlung absorbierende sowie eine für die Laserstrahlung transparente Gemischkomponente aufweist. Die Kennzeichnungen sind aufgrund einer durch die Einwirkung der Laserstrahlung bewirkten irreversiblen Änderung der optischen Eigenschaften des Farbgemisches visuell und/ oder maschinell erkennbar.Such thin film elements may be used in the form of films, e.g. described in WO 2005/108110. From WO 2005/108110 a security element with a thin-film layer is known, in which the individual layers are arranged over the whole area on the security element. In the sequence of layers, markings in the form of patterns, letters, numbers or images are introduced by the action of laser radiation. For this purpose, the layer sequence contains a marking layer composed of a color mixture which has a mixture component which absorbs the laser radiation and a mixture component transparent to the laser radiation. The markings are visually and / or mechanically recognizable due to an irreversible change in the optical properties of the paint mixture caused by the action of the laser radiation.
Ebenso sind pigmentförmige Dünnschichtelemente bekannt, die einer Druckfarbe beigemischt werden. Die EP 0 227423 Bl beschreibt Dünn- schichtelemente mit einem symmetrischen Aufbau, um zu gewährleisten, dass das Pigment von jeder Seite gleich aussieht. Jedes der Dünnschichtelemente besteht aus einem fünfschichtigen Dünnfilm, der aus einer inneren Metallreflektorschicht, einer unten und oben angeordneten dielektrischen Schicht mit einem Brechungsindex von 1,65 oder weniger und jeweils einer äußeren semiopaken bzw. teildurchlässigen Schicht aufgebaut ist. Der fünfschichtige Dünnfilm bewirkt jeweils auf der dem Betrachter zugewandten Seite eine Farbverschiebung, d.h. ein Wechsel zwischen zwei unterschiedlichen Farben oder Farbtönen bei einem ersten und einem zweiten Betrach- tungswinkel. So erscheint die optisch variable Farbe beispielsweise aus einem bestimmten Betrachtungswinkel magentafarben und aus einem anderen Betrachtungswinkel grün. Kippt ein Betrachter einen Datenträger, auf den eine derartige optisch variable Farbe aufgebracht ist, nimmt er einen Farbwechsel von magenta nach grün oder umgekehrt wahr.Similarly, pigmented thin-film elements are known, which are mixed into an ink. EP 0 227423 Bl describes thin film layered elements with a symmetrical structure to ensure that the pigment looks the same from every side. Each of the thin film elements is composed of a five-layered thin film composed of an inner metal reflector layer, a lower and upper dielectric layer having a refractive index of 1.65 or less, and an outer semi-opaque layer, respectively. The five-layer thin film causes a color shift on the side facing the observer, ie a change between two different colors or shades at a first and a second viewing angle. For example, the optically variable color appears magenta from a given viewing angle and green from a different viewing angle. If a viewer tilts a data carrier onto which such optically variable ink has been applied, it perceives a color change from magenta to green or vice versa.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement mit interferenzfähigen Pigmenten fälschungssicher auszugestalten.The invention has for its object to design a security element with interference-capable pigments forgery-proof.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche ge- löst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is solved by the features of the independent claims. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung umfasst hierbei sowohl ein Substrat mit einem Sicherheitselement als auch einen Datenträger mit einem Substrat mit einem Sicher- heitselement. Der Datenträger ist hierbei insbesondere ein Wertdokument, wie beispielsweise eine Banknote, ein Wertpapier, eine Kredit- oder Ausweiskarte, ein Pass, eine Urkunde und Ähnliches, ein Label, eine Verpackung oder ein anderes Element für die Produktsicherung. Erfindungsgemäß sind die Pigmente der optisch variablen Farbe des Sicherheitselements mittels einer elektromagnetischen Strahlung in mindestens einem Teilbereich irreversibel so verändert, dass in diesem Teilbereich der Interferenzeffekt visuell und/ oder maschinell deutlich erkennbar verändert oder gänzlich aufgehoben ist.In this case, the invention encompasses both a substrate with a security element and a data carrier with a substrate with a security element. In this case, the data carrier is in particular a value document, such as a banknote, a security, a credit or identity card, a passport, a document and the like, a label, a packaging or another element for product assurance. According to the invention, the pigments of the optically variable color of the security element are irreversibly changed in at least a subarea by means of electromagnetic radiation in such a way that the interference effect is visibly and / or mechanically clearly changed or completely eliminated in this subarea.
Die irreversible Veränderung eines Pigmentes erfolgt zum einen durch die Veränderung der optischen Eigenschaften mindestens einer Schicht des Pigmentes, d.h. insbesondere der Transparenz, der Reflektivität, der Polari- sationsrichtung und der Farbe oder des Farbtons des Pigmentes. Zum anderen erfolgt die irreversible Veränderung eines Pigmentes durch eine mindestens teilweise Verschiebung mindestens einer Schicht des Pigmentes. Hierbei wird eine Schicht des Pigmentes nicht entfernt, verdampft oder umgewandelt, sondern zumindest teilweise von seiner ursprünglichen Position inner- halb des Schichtaufbaus entfernt und an eine neue Position innerhalb des Schichtaufbaus verschoben. Dies wird beispielsweise durch Verminderung der Dicke einer Schicht an einer Stelle bei gleichzeitiger Erhöhung der Dicke einer Schicht an einer anderen, insbesondere der benachbarten Stelle erreicht.The irreversible change of a pigment occurs, on the one hand, by the change in the optical properties of at least one layer of the pigment, i. in particular the transparency, the reflectivity, the direction of polarization and the color or hue of the pigment. On the other hand, the irreversible change of a pigment takes place by an at least partial displacement of at least one layer of the pigment. Here, a layer of the pigment is not removed, evaporated or converted, but at least partially removed from its original position within the layer structure and moved to a new position within the layer structure. This is achieved, for example, by reducing the thickness of a layer at one point while increasing the thickness of one layer at another, in particular the adjacent point.
Die Pigmente bzw. die pigmentförmigen Dünnschichtelemente sind vorzugsweise fünf schichtig ausgeführt. Sie bestehen aus einer mittleren Reflexionsschicht, zwei die mittlere Reflexionsschicht auf jeder Seite umgebende dielektrische Schichten und zwei äußere teildurchlässige Schichten. Als Ma- terialien für diese Schichten werden insbesondere verwendet:The pigments or the pigmented thin-film elements are preferably five layers. They consist of a central reflective layer, two dielectric layers surrounding the central reflective layer on each side, and two outer partially transparent layers. As materials for these layers are used in particular:
- für die mittlere Reflexionsschicht alle reflektierenden Substanzen, insbesondere Metalle wie Aluminium oder Kupfer, - für die dielektrischen Schichten S1O2 (Silizium-Dioxid), ZrCh (Zirkon- Dioxid) oder ΗO2 (Titan-Dioxid) oder andere transparente Stoffe,for the middle reflection layer all reflective substances, in particular metals such as aluminum or copper, for the dielectric layers S1O2 (silicon dioxide), ZrCh (zirconium dioxide) or ΗO2 (titanium dioxide) or other transparent substances,
- für die teildurchlässigen Schichten Chrom und/ oder Nickel.for the semitransparent layers chromium and / or nickel.
Ein Pigment besteht somit aus einer unteren teildurchlässigen Schicht aus Chrom und/ oder Nickel gefolgt von einer dielektrischen Schicht aus Silizium-Dioxid, einer mittleren Reflexionsschicht aus Aluminium, an die sich auf der gegenüberliegenden Seite wieder eine dielektrische Schicht aus Silizium- Dioxid anschließt, sowie abschließend aus einer oberen teildurchlässigenA pigment thus consists of a lower semitransparent layer of chromium and / or nickel followed by a dielectric layer of silicon dioxide, a central reflective layer of aluminum, which is again followed by a dielectric layer of silicon dioxide on the opposite side, and finally from an upper semi-permeable
Schicht aus Chrom und/ oder Nickel. Licht, das auf die Ober- oder Unterseite des Pigments auftrifft, wird von der teildurchlässigen Schicht teilweise reflektiert und teilweise transmittiert. Der letztere Anteil tritt durch die dielektrische Schicht, die einen anderen Brechungsindex als die teildurchlässi- ge Schicht aufweist, hindurch und wird von der Reflexionsschicht zurückreflektiert und nach Durchlaufen der dielektrischen Schicht wieder in einen transmittierten und einen reflektierten Anteil aufgespaltet.Layer of chromium and / or nickel. Light impinging on the top or bottom of the pigment is partially reflected and partially transmitted by the partially transmissive layer. The latter portion passes through the dielectric layer, which has a different refractive index than the partially transmissive layer, and is reflected back from the reflective layer and, after passing through the dielectric layer, is split again into a transmitted and a reflected portion.
Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf fünf schichtige Pigmente beschränkt, sondern auf alle ein oder mehrschichtigen Pigmente anwendbar, die einen optisch variablen Effekt erzeugen. Insbesondere sind aus dem Stand der Technik optisch variable Schichten bekannt, die ausgehend von der Reflexionsschicht in Richtung des Betrachters mehr als zwei Schichten aufweisen. Auch an Pigmenten, die aus derartigen optisch variablen Schichten herge- stellt sind und somit mehr als fünf Schichten aufweisen, ist die Erfindung anwendbar.However, the invention is not limited only to five-layered pigments but is applicable to any single or multi-layered pigments which produce an optically variable effect. In particular, optically variable layers are known from the prior art which, starting from the reflection layer in the direction of the viewer, have more than two layers. The invention can also be applied to pigments which are produced from such optically variable layers and thus have more than five layers.
Die durch die elektromagnetische Strahlung mindestens eine veränderte Schicht ist vorteilhaft die äußerste Schicht des Pigmentes, die der Bestrah- lungsrichtung zugewandt ist. Bei Pigmenten mit fünfschichtigem Aufbau ist es somit die teildurchlässige Schicht, die nach der Bestrahlung nicht mehr teildurchlässig, sondern bevorzugt transparent ist.The at least one changed layer by the electromagnetic radiation is advantageously the outermost layer of the pigment which facing direction of movement. In the case of pigments having a five-layer structure, it is thus the partially permeable layer which, after the irradiation, is no longer semipermeable, but is preferably transparent.
Eine Beeinflussung eines interferenzfähigen Schichtaufbaus gelingt immer dann, wenn das Reflexionsminimum des interferenzfähigen Schichtaufbaus mit der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung weitgehend übereinstimmt. Hierbei kann entweder der Einfallswinkel oder die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung an das Reflexionsminimum des interfe- renzfähigen Schichtaufbaus angepasst sein. Durch die Veränderung des Einfallswinkels verschieben sich die Reflexionsminima bekanntlich zu kürzeren Wellenlängen, so dass fast immer ein geeigneter Winkel gefunden werden kann, bei dem eine Beeinflussung des Aufbaus erfolgt.Influencing an interference-capable layer structure succeeds whenever the reflection minimum of the interference-capable layer structure largely coincides with the wavelength of the electromagnetic radiation. In this case, either the angle of incidence or the wavelength of the electromagnetic radiation can be adapted to the reflection minimum of the intervening layer structure. By changing the angle of incidence, the reflection minima are known to shift to shorter wavelengths, so that almost always a suitable angle can be found, in which an influence of the structure takes place.
Wird während der Bestrahlung mit elektromagnetischer Energie gleichzeitig die Energie der elektromagnetischen Strahlung moduliert, ergibt sich besonders vorteilhaft ein Farbverlauf des Interferenzeffektes, d.h. liegen an unterschiedlichen Stellen oder in unterschiedlichen Tiefen des Substrates unterschiedliche Farbverläufe vor.If the energy of the electromagnetic radiation is simultaneously modulated during the irradiation with electromagnetic energy, a color gradient of the interference effect is obtained in a particularly advantageous manner. There are different color gradients at different points or at different depths of the substrate.
Erfindungsgemäß ist es nicht nur möglich, eine einzige Pigmentfarbe auf das Substrat aufzubringen, sondern auch eine Mischung aus mindestens zwei Pigmentfarben oder mehrere Interferenzschichten übereinander auf das Sicherheitselement aufzutragen, von denen nur eine ein geeignetes Reflexi- onsminimum aufweist und somit nur eine Pigmentfarbe gezielt veränderbar ist. Alternativ ist es weiterhin möglich, eine Mischung aus mindestens einer Pigmentfarbe und mindestens einer Druckfarbe oder einer weiteren Effektfarbe, wie beispielsweise eine Farbe auf Basis von cholerischen Flüssigkristallen oder Thermofarben, auf das Sicherheitselement aufzutragen. Dabei kann die weitere Effektfarbe auch über die Pigmentfarbe aufgebracht sein, solange sie für die Laserwellenlänge und zumindest in Teilen des sichtbaren Spektrums transparent ist.According to the invention, it is not only possible to apply a single pigment color to the substrate, but also to apply a mixture of at least two pigment colors or several interference layers one above the other onto the security element, of which only one has a suitable reflection minimum and thus only one pigment color can be selectively changed , Alternatively, it is also possible to apply a mixture of at least one pigment color and at least one printing ink or another effect color, such as, for example, a paint based on choleric liquid crystals or thermal inks, onto the security element. there The further effect color may also be applied via the pigment color, as long as it is transparent to the laser wavelength and at least in parts of the visible spectrum.
Soll das Substrat mit einem Sicherheitselement gegen mechanische Beschädigungen, wie z.B. Kratzern, geschützt werden, ist es vorteilhaft, die Pigmentfarben innerhalb zweier Folien eines mehrschichtigen Folienkörpers anzuordnen. Ein derartiger mehrschichtiger Folienkörper ist beispielsweise eine Kredit- oder Ausweiskarte, wobei sich das erfindungsgemäße Sicher- heitselement im Inneren des Folienkörpers befindet und von einer transparenten Folie abgedeckt ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement auf einem Wertpapier, wie z.B. einer Banknote, durch eine transparente Folie abzudecken.If the substrate with a security element against mechanical damage, such. Scratches are protected, it is advantageous to arrange the pigment colors within two sheets of a multilayer film body. Such a multilayer film body is for example a credit or identity card, wherein the security element according to the invention is located inside the film body and is covered by a transparent film. Of course, it is also possible to use a security element according to the invention on a security, such as a security device. a banknote to cover through a transparent film.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Substrat auf der Vorder- und/ oder der Rückseite bedruckt und die Bedruckung in Durchlicht erkennbar. Dies hat den Vorteil, dass unterschiedliche Informationen in Durchlicht und in Auflicht erkennbar sind.In a further advantageous embodiment of the invention, the substrate is printed on the front and / or the back and the printing recognizable in transmitted light. This has the advantage that different information can be seen in transmitted light and reflected light.
Eine Betrachtung in Auflicht ist im Sinne dieser Erfindung eine Beleuchtung eines Objektes von einer Seite und eine Betrachtung des Objektes von derselben Seite. Eine Betrachtung in Auflicht liegt somit beispielsweise dann vor, wenn die Vorderseite des Objektes beleuchtet und auch betrachtet wird.For the purposes of this invention, viewing in incident light is illumination of an object from one side and observation of the object from the same side. A reflection in incident light is thus present, for example, when the front of the object is illuminated and also viewed.
Eine Betrachtung in Durchlicht ist im Sinne dieser Erfindung eine Beleuchtung eines Objektes von einer Seite und eine Betrachtung des Objektes von einer anderen Seite, insbesondere der gegenüberliegenden Seite. Eine Betrachtung in Durchlicht liegt somit beispielsweise dann vor, wenn die Rück- seite des Objektes beleuchtet und die Vorderseite des Objektes betrachtet wird. Das Licht scheint somit durch das Objekt hindurch.A reflection in transmitted light in the sense of this invention is an illumination of an object from one side and a viewing of the object from another side, in particular the opposite side. A reflection in transmitted light is thus present, for example, when the return side of the object illuminated and the front of the object is considered. The light thus shines through the object.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht das Sicherheitselement zumindest teilweise aus einer transparenten Folie, die mit den Pigmentfarben bedruckt ist. Hierbei erfolgt vorteilhaft die Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung auf die Oberseite der Bedruckung oder auf die Unterseite durch die transparente Folie hindurch. Alternativ oder zusätzlich kann die Bestrahlung mit elektromagnetischer Energie auch auf beiden Seiten der Folie erfolgen. In Auflicht ist nur die durch die Bestrahlung auf der jeweiligen Seite verursachte Veränderung sichtbar, in Durchlicht hingegen ist keine Information mehr sichtbar.According to a further advantageous embodiment of the invention, the security element consists at least partially of a transparent film which is printed with the pigment colors. In this case, the irradiation with electromagnetic radiation advantageously takes place on the upper side of the printing or on the lower side through the transparent film. Alternatively or additionally, the irradiation with electromagnetic energy can also take place on both sides of the film. In reflected light, only the change caused by the irradiation on the respective side is visible; in transmitted light, however, no information is visible anymore.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Pigmente durch die elektromagnetische Strahlung ablauert oder karbonisiert. In Kombination mit der oben beschriebenen Veränderung des Pigments ergeben sich hiermit weitere Gestaltungsmöglichkeiten für ein Sicherheitselement. Für die Ablation oder Karbonisierung sind dabei deutlich höhere Energiedichten notwendig als für die Zerstörung einer Pigmentlage.In a further advantageous embodiment of the invention, the pigments are lurking or carbonized by the electromagnetic radiation. In combination with the above-described change of the pigment, this provides further design options for a security element. For ablation or carbonization, significantly higher energy densities are required than for the destruction of a pigment layer.
Als Quelle für die elektromagnetische Strahlung werden bevorzugt Laserquellen verwendet. Hierbei kommen insbesondere gepulste Nd:Y AG-Laser, Nd:YVO4-Laser, CO2-Laser oder andere Lasertypen im Wellenlängenbereich von UV bis zum fernen Infrarot infrage, wobei die Laser oft auch vorteilhaft mit Frequenzvervielfachung mit einer durchschnittlichen Lichtleistung zwischen 0,5 W und 2 W arbeiten, somit vorzugsweise mit einer Pulsenergie zwischen 10 μj und 100 μj. Mit besonderem Vorteil werden Laserquellen im nahen Infrarot eingesetzt, da dieser Wellenlängenbereich gut zu den Absorptionseigenschaften der für Wertdokumente verwendeten Substrate und Druckfarben passt. Beispielsweise lassen sich für diesen Bereich leicht Druckfarben angeben, die für die Laserstrahlung transparent, im sichtbaren Spektralbereich für den menschlichen Betrachter jedoch opak und gefärbt sind. Mit besonderem Vorteil werden Infrarotlaser im Wellenlängenbereich von 0,8 μm bis 3 μm, insbesondere Nd:Y AG-Laser oder Nd:YVGvLaser verwendet. Werden Laser mit höherer Leistung eingesetzt, so kann die Pulsenergie durch Ausblenden, Strahlteilung, Absorptionsfilter, Defokussieren oder ähnliche bekannte Verfahren auf das notwendige Maß reduziert werden. Alternativ kann die Laserfrequenz entsprechend erhöht werden.The source of the electromagnetic radiation laser sources are preferably used. Pulsed Nd: Y AG lasers, Nd: YVO4 lasers, CO2 lasers or other types of lasers in the wavelength range from UV to far-infrared are particularly suitable, and the lasers are often also advantageous with frequency multiplication with an average light power of between 0.5 W and 2 W, thus preferably with a pulse energy between 10 μj and 100 μj. With a particular advantage, laser sources are used in the near infrared, since this wavelength range is good for the absorption properties of the substrates used for value documents and Ink fits. For example, it is easy to specify for this range printing inks which are transparent to the laser radiation but opaque and colored in the visible spectral range for the human observer. With particular advantage, infrared lasers in the wavelength range from 0.8 .mu.m to 3 .mu.m, in particular Nd: Y AG laser or Nd: YVGvLaser be used. If lasers with higher power are used, the pulse energy can be reduced to the necessary level by fading, beam splitting, absorption filters, defocusing or similar known methods. Alternatively, the laser frequency can be increased accordingly.
Mit einem Nd:YAG- Markierungslaser (λ = 1,064 μm) können beispielsweise Vektoren in der Schichtenfolge eingeschrieben werden, was vor allem für schnelle Beschriftungen von Vorteil ist. Dazu kann ein Nd:Y AG-Laser mit einer Pulsfrequenz von beispielsweise 20 kHz, einer Leistung zwischen 0,5 W und 2 W, und einem Durchmesser des Fokus des Lasers zwischen 70 μm bis 300 μm, besonders vorteilhaft 100 μm bis 200 μm betrieben werden. Der Arbeitsabstand zwischen Linse und Substrat wird etwas geringer als für optimale Fokussierung erforderlich gewählt, um eine leichte Defokus- sierung des Laserflecks zu erreichen. Wird der Fokusdurchmesser größer als die vorteilhafte Einstellung gewählt, können bei gleichmäßiger Energieverteilung im Strahl (Top hat) und entsprechend höherer Pulsenergie mit einem Puls auch größere Flächen verändert und damit die Beschriftungsgeschwindigkeit zu Lasten der Auflösung erhöht werden.With an Nd: YAG marking laser (λ = 1.064 μm), for example, vectors can be inscribed in the layer sequence, which is advantageous, above all, for fast inscriptions. For this purpose, a Nd: Y AG laser with a pulse frequency of, for example, 20 kHz, a power between 0.5 W and 2 W, and a diameter of the focus of the laser between 70 .mu.m to 300 .mu.m, particularly advantageously 100 .mu.m to 200 .mu.m become. The working distance between the lens and the substrate is chosen to be slightly less than that required for optimal focusing in order to achieve a slight defocusing of the laser spot. If the focus diameter is chosen to be larger than the advantageous setting, with uniform energy distribution in the beam (top hat) and correspondingly higher pulse energy with one pulse even larger areas can be changed and thus the labeling speed can be increased at the expense of the resolution.
Wird der Laser energetisch von Puls zu Puls modulierbar gewählt, so kann ein Farbverlauf des Interferenzeffektes erzielt werden. Hierbei liegen an unterschiedlichen Stellen oder in unterschiedlichen Tiefen des Substrates unterschiedliche Farbverläufe vor. Zusätzlich kann bei entsprechender Energie- steuerung ohne Aufwand das Pigment oder absorbierende Farbbestandteile vollständig oder teilweise ablatiert / karbonisiert werdenIf the laser is chosen to be energetically modulatable from pulse to pulse, a color gradient of the interference effect can be achieved. In this case, different color gradients are present at different points or at different depths of the substrate. In addition, with appropriate energy control the pigment or absorbing color components completely or partially ablated / carbonized without effort
Das Substrat mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement dient insbe- sondere zur Erhöhung der Fälschungssicherheit von Wertdokumenten, wie zum Beispiel Banknoten, Schecks, Aktien, Ausweisen, Eintrittskarten, Fahrkarten, Urkunden, Kreditkarten, Scheckkarten und dergleichen.The substrate with the security element according to the invention is used in particular to increase the security against forgery of documents of value, such as banknotes, checks, shares, identity cards, entrance tickets, tickets, certificates, credit cards, check cards and the like.
Das Substrat mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement ist insbeson- dere innerhalb eines Wertdokumentes mit jedem beliebigen anderen Sicherheitsmerkmal kombinierbar. So kann das Substrat mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement beispielsweise über einem Sicherheitsfaden angebracht sein, mit einem Hologramm oder diffraktiven Strukturen kombiniert werden oder neben oder überlappend mit anderen optisch variablen Struk- ruren angeordnet sein.The substrate with the security element according to the invention can be combined with any other security feature, in particular within a value document. For example, the substrate with the security element according to the invention can be applied over a security thread, combined with a hologram or diffractive structures, or arranged alongside or overlapping with other optically variable structures.
Anhand der nachfolgenden Beispiele und ergänzenden Figuren werden die Vorteile der Erfindung und verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung erläutert. Im Einzelnen zeigen schematisch:The advantages of the invention and various preferred embodiments of the invention will be explained with reference to the following examples and additional figures. In detail, show schematically:
Fig. 1 Substrat mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement aus einer optisch variable Farbe mit Pigmenten, in Seitenansicht;Fig. 1 substrate with a security element according to the invention of an optically variable color with pigments, in side view;
Fig. 2 Schichtaufbau eines einzelnen Pigments in Seitenansicht und hierbeiFig. 2 layer structure of a single pigment in side view and this
Fig. 2a vor einer Bestrahlung mit elektromagnetischer Energie undFig. 2a before irradiation with electromagnetic energy and
Fig. 2b nach einer Bestrahlung mit elektromagnetischer Energie; Fig. 3 Substrat mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement in Aufsicht und hierbeiFIG. 2b after irradiation with electromagnetic energy; FIG. Fig. 3 substrate with a security element according to the invention in supervision and in this case
Fig. 3a in Auflicht undFig. 3a in reflected light and
Fig. 3b in Durchlicht.Fig. 3b in transmitted light.
Der besseren Verständlichkeit wegen sind die in den folgenden Beispielen beschriebenen Ausführungsformen auf die wesentlichen Kerninformationen reduziert sowie die Darstellungen in den Figuren stark schematisiert und spiegeln nicht die realen Gegebenheiten wider. Vor allem entsprechen die in den Figuren gezeigten Proportionen nicht den in der Realität vorliegenden Verhältnissen und dienen ausschließlich zur Verbesserung der Anschaulichkeit. Bei der praktischen Umsetzung können wesentlich komplexere Muster oder Bilder im Ein- oder Mehrfarbendruck als Beschichrung zur Anwendung kommen. Die in den folgenden Beispielen dargestellten Informationen können ebenfalls durch beliebig aufwendige Bild- oder Textinformationen ersetzt werden.For the sake of clarity, the embodiments described in the following examples are reduced to the essential core information and the representations in the figures are highly schematic and do not reflect the realities. Above all, the proportions shown in the figures do not correspond to the conditions present in reality and serve exclusively to improve the clarity. In practice, significantly more complex patterns or images in single or multi-color printing can be used as the coating. The information presented in the following examples can also be replaced by arbitrarily complex image or text information.
Die Beispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen dar, auf die jedoch die Erfindung in keinerlei Weise beschränkt sein soll. Insbesondere sind die verschiedenen Ausführungsbeispiele auch nicht auf die Verwendung in der beschriebenen Form beschränkt, sondern können zur Erhöhung der Effekte auch untereinander kombiniert werden.The examples illustrate preferred embodiments, to which, however, the invention should not be limited in any way. In particular, the various embodiments are not limited to use in the form described, but can be combined to increase the effects with each other.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist gemäß Fig. 1 ein Sicherheitselement 2 auf einer Oberfläche eines Substrats 1 angeordnet. Das Sicherheitselement 2 besteht hierbei aus einer optisch variablen Farbe 3, in die Pigmente 4 eingebettet sind. Ein Teilbereich 6 der optisch variablen Farbe 3 wird durch elektromagnetische Energie z.B. in Form eines Laserstrahls 5 bestrahlt.In a preferred embodiment, according to FIG. 1, a security element 2 is arranged on a surface of a substrate 1. The security element 2 consists of an optically variable color 3, in the pigments 4 are embedded. A partial region 6 of the optically variable color 3 is irradiated by electromagnetic energy, for example in the form of a laser beam 5.
Als optisch variable Farbe 3 wird beispielsweise die Farbe O VI® 9Z 3050A der Fa. Sicpa mit Pigmenten der Fa. Flex mit einem Farbumschlag vonAs an optically variable color 3, for example, the color O VI ® 9Z 3050A Fa. Sicpa with pigments from the company. Flex with a color change of
Magenta nach Grün oder die entsprechende Farbe OVI® 9Z 1050 mit einem Farbumschlag von Gold nach Grün verwendet.Magenta to green or the equivalent color OVI ® 9Z 1050 with a color change from gold to green used.
In Fig. 2 ist ein seitlicher Querschnitt durch ein Pigment 4 dargestellt. Das von dem Laserstrahl 5 noch unbeeinflusste Pigment 4 besteht gemäß Fig. 2a aus einer mittleren Reflexionsschicht 7, einer dielektrischen Schicht 81 auf seiner Unterseite, einer dielektrischen Schicht 82 auf seiner Oberseite sowie einer teildurchlässigen Schicht 91 auf der dielektrischen Schicht 81 und einer teildurchlässigen Schicht 92 auf der dielektrischen Schicht 82. Die teildurch- lässige Schicht 92 liegt auf der dem Laserstrahl 5 zugewandten Seite des Pigments 4, wohingegen die teildurchlässige Schicht 91 durch die Reflexionsschicht 7 abgedeckt ist. Trifft nun ein Laserstrahl 5 auf das Pigment 4 wird gemäß Fig. 2b bei geeigneter Bestrahlungsstärke und Wellenlänge des Lichtes des Laserstrahls 5 nur die teildurchlässige Schicht 92 beeinflusst. Insbe- sondere werden hierbei die optischen Eigenschaften der teildurchlässigen Schicht 92 verändert, so dass beispielsweise das Transmissionsvermögen der teildurchlässigen Schicht 92 erhöht wird, d.h. der Farbumschlag wird verändert. Bevorzugt wird die teildurchlässige Schicht 92 nahezu vollständig transparent, so dass der Betrachter nur noch die Farbe der Reflexionsschicht 7 wahrnimmt. Ist diese metallisch bzw. silbrig matt oder glänzend ausgeführt, erscheint das Pigment 4 für den Beobachter nur noch silbrig.FIG. 2 shows a lateral cross section through a pigment 4. According to FIG. 2 a, the pigment 4, which is still unaffected by the laser beam 5, consists of a central reflection layer 7, a dielectric layer 81 on its underside, a dielectric layer 82 on its upper side, and a partially transparent layer 91 on the dielectric layer 81 and a partially transparent layer 92 on the dielectric layer 82. The partially permeable layer 92 lies on the side of the pigment 4 facing the laser beam 5, whereas the partially transparent layer 91 is covered by the reflection layer 7. If a laser beam 5 now strikes the pigment 4, only the partially transparent layer 92 is influenced according to FIG. 2b with a suitable irradiation intensity and wavelength of the light of the laser beam 5. In particular, in this case the optical properties of the partially transparent layer 92 are changed, so that, for example, the transmissivity of the partially transparent layer 92 is increased, i. the color change is changed. Preferably, the partially transparent layer 92 is almost completely transparent, so that the viewer only perceives the color of the reflection layer 7. If this is metallic or silvery matt or shiny, the pigment 4 only appears silvery for the observer.
Der Laserstrahl 5 verändert somit die teildurchlässige Schicht 92 der optisch variablen Farbe 3. Dadurch wird eine Veränderung des Farbumschlages bei- spielsweise ins Silbrige erzielt, wobei je nach Bestrahlungsstärke des Laserstrahls 5 ein Teil des optisch variablen Effektes erhalten bleibt. Je geringer die Bestrahlungsstärke des Laserstrahls 5 ist, desto mehr bleibt der optisch variable Effekt erhalten.The laser beam 5 thus alters the partially transmissive layer 92 of the optically variable color 3. As a result, a change in the color change is accompanied by For example, achieved in Silvery, depending on the irradiance of the laser beam 5, a part of the optically variable effect is maintained. The lower the irradiance of the laser beam 5, the more the optically variable effect is retained.
Die von dem Laserstrahl 5 beeinflusste Stelle ist gemäß Fig. 3a bei einer Betrachtung in Auflicht deutlich erkennbar, z.B. als silbrige Stelle mit verändertem Farbumschlag oder als ausschließlich silbrige Stelle ohne weiteren Farbumschlag. Die benachbarten Bereiche der optisch variablen Farbe 3, die nicht von dem Laserstrahl 5 beeinflusst wurden, weisen hingegen in Auflicht nach wie vor einen Farbumschlag auf. Es ergibt sich somit ein Kontrast zwischen Bereichen mit verändertem und Bereichen mit unverändertem Farbumschlag.The location affected by the laser beam 5 is clearly visible in FIG. 3a when viewed in incident light, e.g. as a silvery spot with a changed color change or as an exclusively silvery spot without further color change. The adjacent regions of the optically variable color 3, which were not influenced by the laser beam 5, however, still have a color change in incident light. This results in a contrast between areas with changed and areas with unchanged color change.
Wird die optisch variablen Farbe 3 auf ein teilweise oder vollständig transparentes Substrat gedruckt, erscheint gemäß Fig. 3b die optisch variable Farbe bei einer Betrachtung in Durchlicht sowohl in den von dem Laserstrahl 5 beeinflussten als auch in den unbeeinflussten Stellen in einem nahezu einheitlichen Farbton, z.B. einheitlich grau. Die von dem Laserstrahl 5 beein- flusste Stelle hebt sich somit in Durchlicht nicht gegenüber den unbeeinflussten Bereichen ab, da durch den Laserstrahl 5 Pigmente nur in einzelnen Schichten beeinflusst wurden, wohingegen die nahezu undurchsichtige Reflexionsschicht 7 unbeeinflusst geblieben ist. Somit wurde das Gesamt- Transmissionsvermögen bzw. die optische Dichte der Pigmente nicht verän- dert.When the optically variable ink 3 is printed on a partially or completely transparent substrate, the optically variable color, as viewed in transmitted light both in the areas affected by the laser beam 5 and in the uninfluenced areas, appears in a nearly uniform hue, e.g. uniform gray. The spot influenced by the laser beam 5 thus does not stand out in transmitted light with respect to the unaffected areas, since pigments were only influenced in individual layers by the laser beam 5, whereas the almost opaque reflection layer 7 remained unaffected. Thus, the total transmittance and the optical density of the pigments were not changed.
Der Eindruck einer nahezu einheitlich grauen und damit nicht vollständig opaken, schwarzen Fläche bei einer Betrachtung in Durchlicht ergibt sich, da die Dicke des Sicherheitselementes 2 und/ oder die Anzahl der Pigmente 4 in der optisch variablen Farbe 3 bezogen auf eine Volumeneinheit derart gering ausgeführt ist, dass Licht durch den Zwischenraum zwischen den einzelnen Pigmenten 4 hindurch scheinen kann und/ oderThe impression of a nearly uniformly gray and thus not completely opaque, black surface when viewed in transmitted light arises because the thickness of the security element 2 and / or the number of pigments 4 in the optically variable ink 3 with respect to a volume unit is made so small that light can shine through the gap between the individual pigments 4 and / or
die Reflexionsschicht 7 der Pigmente 4 semitransparent ausgeführt ist, so dass Licht, das auf die Seite des Substrates 1 fällt, die dem Sicherheitselement 2 abgewandt ist, durch die Pigmente 4 hindurch schei- nen kann;the reflection layer 7 of the pigments 4 is made semitransparent, so that light which falls on the side of the substrate 1 which faces away from the security element 2 can shine through the pigments 4;
die optisch variable Farbe 3 mit einer transparenten Farbe bzw. Effektfarbe, (z.B. STEP) gemischt ist, so dass die Flächendichte der Pigmente 4 verringert wird. the optically variable color 3 is mixed with a transparent color (e.g., STEP) so as to reduce the areal density of the pigments 4.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2), das wenigstens eine optisch variable Farbe (3) mit Pigmenten (4) aufweist, wobei die einzel- nen Pigmente (4) mindestens einen interferenzfähigen, mehrschichtigen Aufbau aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmente1. Substrate (1) with a security element (2) which has at least one optically variable ink (3) with pigments (4), wherein the individual NEN pigments (4) have at least one interference-capable, multi-layered structure, characterized in that the pigments
(4) der optisch variablen Farbe des Sicherheitselements (2) in mindestens einem Teilbereich (6) mittels einer elektromagnetischen Strahlung(4) the optically variable color of the security element (2) in at least one subregion (6) by means of electromagnetic radiation
(5) irreversibel so verändert sind, dass in diesem Teilbereich (6) der Interferenzeffekt visuell und/ oder maschinell deutlich erkennbar verändert ist.(5) are irreversibly changed so that in this sub-region (6) the interference effect is changed visually and / or machine clearly recognizable.
2. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die irreversible Veränderung eines Pig- mentes (4) durch die Veränderung der optischen Eigenschaften des2. Substrate (1) with a security element (2) according to claim 1, characterized in that the irreversible change of a pigment (4) by changing the optical properties of the
Pigmentes (4) erfolgt.Pigment (4) takes place.
3. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die irreversible Veränderung eines Pig- mentes (4) in mindestens einer Schicht des Pigmentes (4) erfolgt.3. substrate (1) with a security element (2) according to claim 2, characterized in that the irreversible change of a pigment (4) in at least one layer of the pigment (4).
4. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine veränderte Schicht die äußerste Schicht des Pigmentes (4) ist, die der Bestrahlungsrich- tung zugewandt ist.4. substrate (1) with a security element (2) according to claim 3, characterized in that the at least one modified layer is the outermost layer of the pigment (4), which faces the direction of irradiation.
5. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die irreversible Veränderung eines Pig- mentes (4) durch eine mindestens teilweise Verschiebung mindestens einer Schicht des Pigmentes (4) erfolgt.5. substrate (1) with a security element (2) according to claim 1, characterized in that the irreversible change of a pig Mentes (4) by an at least partial displacement of at least one layer of the pigment (4).
6. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmente6. substrate (1) with a security element (2) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the pigments
(4) fünfschichtig ausgeführt sind und aus einer mittleren Reflexionsschicht (7), zwei die mittlere Reflexionsschicht (7) auf jeder Seite umgebende dielektrische Schichten (81, 82) und zwei äußere teildurchlässige Schichten (91, 92) bestehen.(4) have five layers and consist of a central reflection layer (7), two dielectric layers (81, 82) surrounding the middle reflection layer (7) on each side, and two outer partially transparent layers (91, 92).
7. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Reflexionsschicht (7) aus Aluminium besteht.7. substrate (1) with a security element (2) according to claim 6, characterized in that the inner reflection layer (7) consists of aluminum.
8. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der dielektrischen Schichten (81, 82) aus Silizium-Dioxid besteht.8. substrate (1) with a security element (2) according to claim 6 or 7, characterized in that at least one of the dielectric layers (81, 82) consists of silicon dioxide.
9. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren teildurchlässigen Schichten (91, 92) mindestens aus Chrom und/ oder Nickel bestehen.9. substrate (1) with a security element (2) according to at least one of claims 6 to 8, characterized in that the outer partially transparent layers (91, 92) consist of at least chromium and / or nickel.
10. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung (5) mindestens die teildurchlässige Schicht (92) eines Pigmentes (4) irreversibel verändert. 10. substrate (1) with a security element (2) according to at least one of claims 6 to 9, characterized in that the electromagnetic radiation (5) irreversibly changes at least the partially transparent layer (92) of a pigment (4).
11. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung (5) die Transparenz der teildurchlässigen Schicht (92) irreversibel verändert.11. substrate (1) with a security element (2) according to claim 10, characterized in that the electromagnetic radiation (5) irreversibly changes the transparency of the partially transparent layer (92).
12. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexionsminimum des interferenzfähigen Schichtaufbaus mit der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung (5) weitgehend übereinstimmt.12. substrate (1) with a security element (2) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the reflection minimum of the interference-capable layer structure with the wavelength of the electromagnetic radiation (5) largely coincides.
13. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmentfarbe aus einer Mischung aus mindestens zwei Pigmentfarben besteht, von denen nur eine ein geeignetes Reflexionsminimum aufweist und somit nur eine Pigmentfarbe gezielt veränderbar ist.13. Substrate (1) with a security element (2) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the pigment color consists of a mixture of at least two pigment colors, of which only one has a suitable reflection minimum and thus only one pigment color is selectively changeable ,
14. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmentfarben innerhalb zweier Folien eines mehrschichtigen Folienkörpers angeordnet sind.14, substrate (1) with a security element (2) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the pigment colors are arranged within two sheets of a multilayer film body.
15. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der mehrschichtige Folienkörper eine Kredit- oder Ausweiskarte oder ein Reisepass ist.15. substrate (1) with a security element (2) according to claim 14, characterized in that the multilayer film body is a credit or ID card or a passport.
16. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere optisch variable Farben übereinander angeordnet sind. 16. substrate (1) with a security element (2) according to at least one of the preceding claims, characterized in that a plurality of optically variable colors are arranged one above the other.
17. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch variable Farbe aus einer Mischung aus mindestens einer Pigmentfarbe und mindestens einer Druckfarbe oder Effektfarbe besteht.17 substrate (1) with a security element (2) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the optically variable color consists of a mixture of at least one pigment color and at least one printing ink or effect color.
18. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat auf der Vorder- und/ oder der Rückseite bedruckt ist und die Bedruckung in Durchlicht erkennbar ist.18 substrate (1) with a security element (2) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the substrate is printed on the front and / or the back and the printing is visible in transmitted light.
19. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (2) zumindest teilweise aus einer transparenten Folie besteht.19, substrate (1) with a security element (2) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the security element (2) consists at least partially of a transparent film.
20. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laser die elektromagnetische Strahlung (5) liefert.20. Substrate (1) with a security element (2) according to at least one of the preceding claims, characterized in that a laser supplies the electromagnetic radiation (5).
21. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Fokus des Lasers 70 μm bis 300 μm beträgt.21, substrate (1) with a security element (2) according to claim 20, characterized in that the diameter of the focus of the laser is 70 microns to 300 microns.
22. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach Anspruch 21, da- durch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Fokus des Lasers22, substrate (1) with a security element (2) according to claim 21, character- ized in that the diameter of the focus of the laser
100 μm bis 200 μm beträgt. 100 microns to 200 microns.
23. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser ein gepulster Nd:Yag- oder Nd:YVCVLaser ist.23 substrate (1) with a security element (2) according to any one of claims 20 to 22, characterized in that the laser is a pulsed Nd: Yag or Nd: YVCV laser.
24. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser eine Lichtleistung zwischen 0,5 W und 2 W und eine Pulsenergie zwischen 10 μj und 100 μj aufweist.24. Substrate (1) with a security element (2) according to one of claims 20 to 23, characterized in that the laser has a light output between 0.5 W and 2 W and a pulse energy between 10 μj and 100 μj.
25. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiedichte des Lasers durch Abschwächung oder Defokussierung eines Lasers mit einer Leistung zwischen 0,5 W und 2 W auf die gewünschte Leistung reduziert ist.25 substrate (1) with a security element (2) according to any one of claims 20 to 24, characterized in that the energy density of the laser by weakening or defocusing a laser with a power between 0.5 W and 2 W reduced to the desired power is.
26. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser frequenzvervielfacht ist.26. Substrate (1) with a security element (2) according to any one of claims 20 to 25, characterized in that the laser is frequency-multiplied.
27. Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser energiemodu- lierbar ist.27, substrate (1) with a security element (2) according to any one of claims 20 to 26, characterized in that the laser is energiemodu- lierbar.
28. Datenträger mit einem Substrat (1) mit einem Sicherheitselement (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27.28. A data carrier with a substrate (1) with a security element (2) according to one of claims 1 to 27.
29. Datenträger nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträger ein Wertdokument, insbesondere eine Banknote oder eine Karte ist. 29. A data carrier according to claim 28, characterized in that the data carrier is a value document, in particular a banknote or a card.
30. Verwendung eines Substrats (1) mit einem Sicherheitselement (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27 oder eines Datenträgers gemäß Anspruch 28 oder 29 für die Produktsicherung.30. Use of a substrate (1) with a security element (2) according to one of claims 1 to 27 or a data carrier according to claim 28 or 29 for the product security.
31. Verfahren zur Herstellung eines Substrats (1) mit einem Sicherheitselement (2), auf das wenigstens eine optisch variable Farbe (3) mit Pigmenten (4) aufgedruckt wird, wobei die einzelnen Pigmente (4) aus mindestens einem interferenzfähigen, mehrschichtigen Aufbau gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmente (4) der optisch variablen Farbe des Sicherheitselements (2) in mindestens einem Teilbereich (6) mittels einer elektromagnetischen Strahlung (5) irreversibel so verändert werden, dass in diesem Teilbereich (6) der Interferenzeffekt visuell und/ oder maschinell deutlich erkennbar verändert wird.31. A method for producing a substrate (1) with a security element (2), to which at least one optically variable ink (3) with pigments (4) is printed, wherein the individual pigments (4) formed from at least one interference-capable, multi-layered structure be characterized in that the pigments (4) of the optically variable color of the security element (2) in at least one subregion (6) by means of electromagnetic radiation (5) are irreversibly changed so that in this subregion (6) the interference effect visually and / or clearly changed by machine.
32. Verfahren zur Herstellung eines Substrats (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung (5) an das Reflexionsminimum des interferenzfähigen Schichtaufbaus angepasst wird.32. A method for producing a substrate (1) with a security element (2) according to claim 31, characterized in that the wavelength of the electromagnetic radiation (5) is adapted to the reflection minimum of the interference-capable layer structure.
33. Verfahren zur Herstellung eines Substrats (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexionsminimum des interferenzfähigen Schichtaufbaus durch den Einfallswinkel an die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung (5) angepasst wird.33. A method for producing a substrate (1) with a security element (2) according to claim 31, characterized in that the reflection minimum of the interference-capable layer structure is adjusted by the angle of incidence to the wavelength of the electromagnetic radiation (5).
34. Verfahren zur Herstellung eines Substrats (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung (5) an das Reflexionsminimum des interferenzfähigen Schichtaufbaus angepasst wird.34. A method for producing a substrate (1) with a security element (2) according to claim 31, characterized in that the Wavelength of the electromagnetic radiation (5) is adapted to the reflection minimum of the interference-capable layer structure.
35. Verfahren zur Herstellung eines Substrats (1) mit einem Sicherheits- element (2) nach mindestens einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Modulation der Energie der elektromagnetischen Strahlung (5) ein graustufenmoduliertes Bild erzeugt wird.35. A method for producing a substrate (1) with a security element (2) according to at least one of claims 31 to 34, characterized in that a grayscale-modulated image is generated by a modulation of the energy of the electromagnetic radiation (5).
36. Verfahren zur Herstellung eines Substrats (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach mindestens einem der Ansprüche 31 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischung aus mindestens zwei Pigmentfarben auf das Sicherheitselement (2) aufgetragen wird und nur eine Pigmentfarbe gezielt verändert wird.36. A method for producing a substrate (1) with a security element (2) according to at least one of claims 31 to 35, characterized in that a mixture of at least two pigment colors on the security element (2) is applied and only one pigment color is selectively changed ,
37. Verfahren zur Herstellung eines Substrats (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach mindestens einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat auf der Vorder- und/ oder der Rückseite bedruckt wird und die Bedruckung in Durchlicht erkennbar wird.37. A method for producing a substrate (1) with a security element (2) according to at least one of claims 31 to 36, characterized in that the substrate is printed on the front and / or the back and the printing is visible in transmitted light.
38. Verfahren zur Herstellung eines Substrats (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach mindestens einem der Ansprüche 31 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (2) zumindest teilweise durch eine transparente Folie gebildet wird.38. A method for producing a substrate (1) with a security element (2) according to at least one of claims 31 to 37, characterized in that the security element (2) is at least partially formed by a transparent film.
39. Verfahren zur Herstellung eines Substrats (1) mit einem Sicherheitselement (2) nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite der Bedruckung oder die Unterseite durch die transparente Folie hindurch mit elektromagnetischer Strahlung (5) bestrahlt wird.39. A method for producing a substrate (1) with a security element (2) according to claim 38, characterized in that the Top of the printing or the bottom is irradiated through the transparent film with electromagnetic radiation (5).
40. Verfahren zur Herstellung eines Substrats (1) mit einem Sicherheits- element (2) nach mindestens einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass beiden Seiten mit elektromagnetischer Strahlung (5) bestrahlt werden.40. A method for producing a substrate (1) with a security element (2) according to at least one of claims 37 to 39, characterized in that both sides are irradiated with electromagnetic radiation (5).
41. Verfahren zur Herstellung eines Substrats (1) mit einem Sicherheits- element (2) nach mindestens einem der Ansprüche 31 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmente (4) durch die elektromagnetische Strahlung (5) ablatiert oder karbonisiert werden. 41. A method for producing a substrate (1) with a security element (2) according to at least one of claims 31 to 40, characterized in that the pigments (4) are ablated or carbonized by the electromagnetic radiation (5).
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