EP2307206A1 - Goniolumineszentes sicherheitselement und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Goniolumineszentes sicherheitselement und verfahren zu dessen herstellung

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EP2307206A1
EP2307206A1 EP09777715A EP09777715A EP2307206A1 EP 2307206 A1 EP2307206 A1 EP 2307206A1 EP 09777715 A EP09777715 A EP 09777715A EP 09777715 A EP09777715 A EP 09777715A EP 2307206 A1 EP2307206 A1 EP 2307206A1
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EP
European Patent Office
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orientation
luminescent
wavelength range
security
luminescence
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Christian Kunath
André LEOPOLD
Henrik Ramuta
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Bundesdruckerei GmbH
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    • B42D25/378—Special inks
    • B42D25/387—Special inks absorbing or reflecting ultraviolet light

Definitions

  • the invention relates to a gonioluminescent security element, which is preferably designed as a security document or integrated in such, and a method for producing a gonioluminescent security element.
  • Security features are again features that make it difficult or preferably impossible to imitate, falsify, duplicate or the like. Security features should also allow verification of themselves, for example, to verify their authenticity and / or authenticity.
  • information that is secured by the security element or the security feature directly against adulteration and / or imitation can often also be coded in a security element.
  • Security documents are entities that comprise at least one security feature.
  • identity cards passports, ID cards, access cards, visas, tax stamps, tickets, driving licenses, motor vehicle papers, documents of value such as banknotes, checks, postage stamps, bank cards, credit cards, any smart card and adhesive label (e.g.
  • security documents have at least one security feature, usually a plurality of different security features.
  • security elements can be integrated, such as an exposed or embossed hologram.
  • individual components or elements can also be integrated into a security document, which together contribute to the development of a security feature.
  • a security document therefore always represents a security element in a broader sense since it is a structural unit with at least one security feature.
  • security features and security elements are known.
  • security elements or security documents are known in which information with so-called optical variable color (OVI - Optically Variable Ink) are printed.
  • OMI optical variable color
  • An optically variable color is characterized in that different color impressions or color valencies of the printed information are perceived at different viewing angles.
  • volume holograms which generally have a high angular selectivity with respect to a reconstruction of the information stored in the volume hologram. Volume holograms are further characterized by a high wavelength selectivity with respect to the reconstruction light, with which a reconstruction of the hologram is possible.
  • effect pigments are known in which in addition luminescent substances are incorporated into the effect pigments.
  • a disadvantage here is the fact that one has to submit to the "constraints" (layer thickness, refractive index of the core material) during the construction of the effect pigment and therefore no sufficient and significant optical effect occurs during tilting
  • typical luminophores with particle sizes of several ⁇ m in diameter is precluded, and typical host lattices have a higher luminophoricity for luminophores Refractive index compared to typical OVI core materials such as MgF 2 , which severely restricts the color change effect on tilting, and consequently typical luminophore host lattices are not suitable for the construction of OVI materials.
  • the invention is thus based on the technical object of providing a security element which has an angle-dependent security feature which is easy to check and to provide a method for its production.
  • a gonioluminescent security element comprising a first and a second element, which overlap at least partially.
  • the second element faces a viewing side of the security element, from which the security element is considered during a verification.
  • the first element comprises first luminescent means
  • the second element comprises at least one optical interference structure having an orientation-dependent transmittance or reflectivity in an excellent wavelength range, which causes a noticeable change in the observed luminescent light upon a change in orientation exactly at an orientation angle or in a limited orientation angle range.
  • the first element and the second element are so matched to each other that when viewed during excitation of luminescence of the first luminescent means depending on an orientation of viewing and / or direction of irradiation of an excitation light through the second element, optical change is excellent Orientation or a limited orientation range is perceptible. This means that for the excellent coherent wavelength range at exactly one orientation or an orientation range, a change in the transmission or reflection occurs.
  • a first and a second element are arranged relative to one another, so that the second element at least partially overlays the first element and the second element faces a viewing side.
  • a tuning of the first element to the second element or vice versa must be such that the excited state luminescent means in the excellent wavelength range emit light or the excellent wavelength range coincides with a wavelength range in which the first luminescent means by means of an irradiation of excitation light to a luminescence can be excited.
  • Trap is changed by a change in the transmittance or reflectivity, the luminescence light with respect to its intensity in the excellent wavelength range by the second element orientation-dependent.
  • an excitation of the luminescence as such is altered as a function of the orientation.
  • the second element comprises at least one interference structure that changes its transmission or reflection for at least one wavelength or wavelength range in exactly one orientation or in a limited orientation region.
  • This wavelength or wavelength range corresponds to the above-described excellent wavelength or wavelength range, which in turn corresponds, for example, to an emission wavelength or to an emission wavelength range under which the phosphor luminesces or to the excitation wavelength or the excitation wavelength range. That is, the interference structure changes its transmissivity and / or reflectance for the light in the excellent wavelength region at exactly one orientation and in just one orientation region, respectively.
  • An advantage of the invention is that a viewing angle-dependent security element is created, which can usually be checked by a simple visual inspection with the aid of an excitation source for the luminescence.
  • orientation is determined by an angle (polar angle) relative to a perpendicular of a surface.
  • An azimuth angle ie an angle in the surface plane between an arbitrary axis in the plane and a projection of a viewing or irradiation direction in the plane, however, can be arbitrary. In the case of using volume holograms, the azimuth angle range may also be limited.
  • a limited orientation range is defined by a limited angular range for a polar angle of the viewing or irradiation direction.
  • the at least one interference structure can be formed from a plurality of identical constituents, which however each independently show a corresponding interference behavior which has the overall structure. This means that the components have an analogous orientation-dependent transmission and / or reflection behavior.
  • the term "change in transmittance and / or reflectance for the light in the excellent wavelength range in exactly one orientation or in exactly one orientation range" is to be understood as meaning that a change in orientation leads to a transition from a transmissivity and / or reflectivity to a another of these different transmissivity and / or reflectivity is fed, if the exactly one orientation or a limited orientation range are reached.
  • the at least one interference structure can also be chosen such that the reflection and / or transmission changes in exactly one orientation, but then remains substantially constant in the case of a continued orientation change.
  • the at least one interference element exhibits, for example, a first transmission and / or reflection behavior in the excellent wavelength range.
  • the at least one interference element has a different transmission and / or reflection behavior in the excellent wavelength range.
  • the change between the transmission and / or reflection behavior occurs in exactly one orientation.
  • the transmission behavior and / or reflection behavior in the excellent wavelength range is the same for all orientations except for exactly one orientation or the limited orientation range at which the transmission behavior and / or reflection behavior for light is excellent Wavelength range changes.
  • luminophores can be used regardless of their physical or chemical properties (such as refractive index, particle size, host lattice ...); or also, for example, organic and inorganic luminophores simultaneously.
  • the at least one interference structure used for the second element has a preferred direction in each case.
  • the excellent wavelength range is in the visible wavelength range.
  • the second element is preferably designed such that there is no orientation-dependent influencing of the transmission or reflection with respect to an irradiation of excitation light through the second element.
  • an orientation-dependent change in the transmittance and / or reflectivity of more than 30%, preferably more than 50%, most preferably more than 80%, can be effected.
  • the orientation-dependent change is particularly easy to perceive if the element comprises at least two (laterally) adjoining regions, of which at least one of the at least two regions is not overlapped or covered by the second element.
  • An orientation-dependent change in the perceived luminescence occurs in a change in orientation only in the region or regions of the first element which are overlapped by the second element. For example, since the human eye is well-suited to perceive relative differences in hue and / or intensity, the orientation-dependent change of the perception is particularly easily detected in this embodiment.
  • the first element may comprise first luminescent means which have a narrowband or a broadband luminescence spectrum.
  • the first luminescent means will comprise a narrow-band luminescence spectrum with one or more spectral lines arranged adjacent or spaced apart in the wavelength spectrum.
  • a coordination of the first element, ie the first luminescent means, with the second element, ie the excellent wavelength range in which an orientation-dependent change of the reflectivity and / or transmittance takes place, takes place in the embodiments in which the luminescence spectrum is influenced by the orientation dependence, such that the first luminescent means emits luminescent light in the excellent wavelength range, preferably has a maximum of the luminescence of the first luminescent means.
  • the second element is designed so that the orientation-dependent transmissivity and / or reflectivity in the excellent Wavelength range is spectrally selective with respect to a larger, the excellent wavelength range comprising wavelength range.
  • a spectrally selective orientation dependence means that the change of the transmission and / or the reflection occurs only in a limited wavelength range, here the excellent wavelength range.
  • information is stored in the security element.
  • This can be, for example, individualizing and / or personalizing information.
  • individualizing information those are considered which make it possible to distinguish the security feature from another similar security feature.
  • An individualizing information can be, for example, a serial number.
  • personalizing information such individualizing information is considered that includes information of a person to whom the security element is assigned. For example, when the security element is integrated into a document used as a passport, a name encoded in the security element, a date of birth, biometric data such as face image information, fingerprint information, etc. may be used as personalizing information.
  • An individualization and / or personalization is possible, inter alia, both via a planar structuring of the first element and a planar structuring of the second element and / or a structuring of the overlapping region.
  • Preferred embodiments thus provide that a first information in the first element and / or a second information in the second element are stored.
  • the use of the terms first and second information in this context does not constitute a prioritization of the information.
  • luminescent agents As first and / or further luminescent agents, it is possible to use all substances and agents known to the person skilled in the art which can be stimulated to luminesce.
  • luminescent agents are used which exhibit fluorescence or phosphorescence.
  • Luminescence may be photoluminescence, electroluminescence, including light emission from organic or inorganic light emitting diodes, or radioluminescence.
  • Preference is given to luminescent agents which are transparent in the visible wavelength range, so that the first element in the visible wavelength range is transparent.
  • a print layer or a print layer which is possibly placed on an object provided with the security element, mounted under the first element as viewed in the security element from the viewing side, is not impaired in perception, as long as Luminescence is not excited.
  • the luminescent agents can also be contained in a visible printing ink (body color).
  • the second element is transparent or partially transparent in each case in a spectral region of the luminescence as well as in a spectral region of the excitation light under at least one orientation.
  • the second element may comprise one or more optical interference structures.
  • suitable interference structures multilayer interference structures have been found.
  • coextruded films adapted to have a high transmittance below an excellent wavelength and a low transmittance above the excellent wavelength can be used.
  • the same can also be formed for the reflectivity.
  • Such structures are known in the art as so-called short-pass filters or long-pass filters. These structures have the property that, at an excellent wavelength, a change in transmittance and / or reflectivity occurs in a perpendicular viewing of the layers. If the orientation is changed from the perpendicular observation, the excellent wavelength shifts to shorter wavelengths. The range in which this excellent wavelength shifts as the orientation changes determines the excellent wavelength range of the interference element.
  • effect pigments in particular multilayer interference electronic effect pigments comprising a plurality of dielectric layers deposited or deposited on mica particles, for example, or Fabry-Perot metal-dielectric effect pigments in which a dielectric particle is coated with semipermeable metal layers.
  • the effect pigments will be manufactured so that they have an intrinsic preference orientation. This means that they intrinsically have a preferred direction which, for example, is equivalent to the perpendicular in coextruded films.
  • the starting particles are selected to have a greater areal extent along a plane than in any other possible orientations in the space.
  • a plurality of identical or different interference structures can be used, but these are at least largely aligned with respect to their intrinsic preferred orientation relative to each other at least.
  • bandpass filters can also be used which only pass or block a certain wavelength range, which also shifts when tilted.
  • Further possible interference structures can be generated, for example, by means of liquid crystals.
  • volume holograms or Lippmann Bragg structures can advantageously be used. Volume holograms, for example, offer the advantage that complex information can be stored in them independently of a planar structuring during production, which information can be read out during a reconstruction.
  • the second element comprises different interference structures.
  • the individualization and / or personalization of the security element is particularly easy, since at least the first element is preferably produced by printing technology.
  • Luminescent agents can be easily integrated into printing inks and / or printing inks.
  • the second element is produced by printing technology.
  • the effect pigments mentioned, but also liquid crystals which form a cholesteric phase or flakes of co-extruded materials can be applied by printing technology.
  • the fact that the intrinsic orientation is accompanied by a geometrical configuration, at least in the case of the effect pigments and the flakes which have a preferred direction, so that a geometrical arrangement on a surface leads to the individual interference structures being relative to one another and to the first element or to the first element align a viewing direction together.
  • an interference structure that consists of several constituents, which likewise comprise all the interference structures has a preferred direction only in respect of one spatial direction (the perpendicular of the surface). This is the only way to ensure that a change in transmission and / or reflection changes for a selected wavelength range occurs only in exactly one orientation, ie at a polar angle relative to the perpendicular.
  • a volume hologram or coextruded films are used as the interference structure, it is possible to apply these to the finished value document, wherein luminescent substances are contained in the value document as the first element and an optical effect according to the invention occurs in interaction.
  • a volume hologram or coextruded films are used as the interference structure, it is possible to print the first element on the holographic recording medium of the volume hologram or on the coextruded films, the printed side in each case representing the side of the second element facing away from the viewing side of the security element.
  • the first element is preferably applied to a substrate by printing technology.
  • the substrate can be any substrate layer known to the person skilled in the art, in particular based on plastic, textile base and / or paper base. Examples of plastics are, for example, representatives of the group comprising PC (polycarbonate, in particular bisphenol A polycarbonate), PET
  • the second element can be printed or applied directly onto the substrate printed with the first element.
  • the application can eg via Adhesives that act thermally and / or UV-crosslinking happen.
  • a lamination can take place in which the two elements or layers located between them adhere under the influence of pressure and temperature.
  • transparent substrate layers which are transparent or at least partially transparent or luminescent both in the wavelength range of the excitation light and in the luminescent light, between the first element and the second element.
  • a particular advantage with a suitable choice of the interference structures is that the security element can be applied to virtually any substrate using printing means and methods. In this case, it is easily possible to store information, in particular also individualizing and / or personalizing information, and to secure it in the security element.
  • embodiments are conceivable which comprise a third element, which likewise comprises at least one interference structure and partially overlaps the first element.
  • security elements can be created which, for example, simultaneously effect an orientation-dependent inverse color change in different areas of the security element, ie. in case of a change of orientation, to be brought about.
  • Fig. 1a is a schematic view of a security element in sectional view
  • Fig. 1b is a schematic plan view of the security element according to Fig. 1a;
  • Fig. 2a is a schematic sectional view of the security element of FIG. 1 at
  • Fig. 2b is a plan view of the security element of Fig. 2a; 3a shows a schematic sectional view of the security element according to FIG. 1 during excitation with UV radiation and viewing under a different orientation than a perpendicular view;
  • Fig. 3b is a plan view of the security element of Fig. 3a;
  • 5a-5c are schematic plan views of another security element when viewed perpendicularly without excitation of a luminescence (a), when viewed perpendicularly with excitation of the luminescence (b) and viewing under a deviating from a perpendicular orientation upon excitation of the luminescence.
  • a security element 1 is shown schematically.
  • a first element 3 is applied, preferably printed.
  • the first element 3 comprises one or more luminescent agents, which exhibit luminescence in the visible wavelength range after or with shorter-wavelength light excitation, for example, with a light source.
  • B. in the UV wavelength range show.
  • An imprinting of the luminescent means can be carried out, for example, by means of a high-pressure, intaglio, gravure, digital printing or planographic printing, in particular offset printing, process, which is a wet offset printing method, waterless offset printing method or dry Offset printing process can be.
  • an inkjet printing process is suitable for individualizing or personalizing imprints.
  • the second element 5 comprises one or more interference structures.
  • the interference structures may be, for example, coextruded films.
  • the interference structures may be multilayer interference effect pigments of dielectric layers or metal-dielectric Fabry-Perot effect pigments or liquid crystals forming a cholesteric phase, or combinations thereof. The latter interference structures are most easily applied by means of a printing process, for example screen printing.
  • dielectric multilayer interference effect pigments they have a transparent core, for example a mica particle, which is coated with a plurality of dielectric layers.
  • the mica particle has a surface extent in a spatial plane that is larger than in all other possible spatial directions. This means that the multilayer dielectric interference effect pigment has a flattened shape.
  • dielectric multilayer interference effect pigments In printing such dielectric multilayer interference effect pigments, they are oriented with their flat side substantially parallel to the substrate or a planar surface of the first element or a substrate layer arranged between the first element and the second element.
  • the uniform orientation of a plurality of dielectric multilayer interference effect pigments is necessary, so that macroscopically an orientation-dependent, ie viewing angle-dependent, interference effect occurs, which causes a visually perceptible change of the security element, as will be explained in more detail below.
  • the same applies to flakes of co-extruded materials which have a geometric shape which is adapted to a preferred direction of the interference properties. That is, a preferred geometric direction is defined with respect to a preferred direction of interference. For example, flakes of coextruded materials have a flat shape.
  • the security element 1 may comprise further layers in other embodiments and is itself preferably designed as a security document, for example a passport or identification document, or as a value document or the like.
  • an adhesion promoter layer 6 is arranged below the substrate layer 2, so that the security element 1 can be applied to other security documents and / or objects, for example by means of a hotstamp process.
  • the adhesive described in DE 10 2006 048 464 A1 which can be dried in a first stage with the aid of UV crosslinking, whereby the element can be stored, for example, block-free in roll form, and in the second stage , eg during a lamination process, thermally bonding to the underlying substrate.
  • this substrate can of course also be used to print or coat the substrate, possibly over part of its surface, so that it subsequently bonds adhesively to the adhesive-free security element during lamination.
  • Another example is the method described in DE 10 2007 052 949 A1, in which the element or the substrate is mixed with a mixture of solvent or solvents and a geminally disubstituted polycarbonate derivative
  • first and second information can be stored in a simple manner both in the first element and in the second element. This applies in particular if these elements are produced by printing technology. During printing, it is possible, for example, to design a planar structuring of the first element and of the second element virtually as desired and to encode information about this, for example in the form of alphanumeric characters and / or graphic symbols and / or images. If coextruded films are used as interference structures, they can likewise be structured in a planar manner, for example by punching out or the like.
  • volume hologram is used as the interference element, information can be stored in the volume hologram, as is known to the person skilled in the art, only from a reconstruction of the hologram under a predetermined reconstruction geometry which includes an incident direction of the reconstruction light and a viewing direction can be read out.
  • the luminescent means comprising the first element are formed so that they are transparent in the visible wavelength range.
  • the second element is also designed such that it is transparent or partially transparent at least in a partial region of the visible wavelength spectrum.
  • an information stored in the substrate 2 which is applied, for example, by means of a conventional printing layer (not shown), to be visible to an observer as long as luminescence of the first element is not excited.
  • the security element is irradiated with excitation light 7.
  • excitation light 7 This is light in the ultraviolet Wavelength range which is tuned to the luminescent means of the first element 3 in such a way that it causes a luminescence of these luminescent means.
  • Fig. 2a this situation for the security element 1 according to Fig. 1a is shown.
  • the luminescent light 8 is shown, which perceives a viewer in a vertical plan view of the security element 1.
  • the excitation light 7 may also be, for example, in the visible wavelength range (so-called daylight fluorescence). Even with excitation in the infrared wavelength range, it is possible, for example, to emit visible light with the aid of anti-Stokes properties.
  • Fig. 3a the situation is now shown in which the security element 1 is also irradiated with excitation light 7, so that in the first element luminescent light 8 is generated.
  • luminescent light 8 is now shown, which perceives a viewer at another deviating from the perpendicular viewing orientation.
  • At least part of the luminescent light 8 ' is formed in the second element 5, i. in the interference structure (s). This means that a transmissivity of the interference structure or interference structures of the second element 5 decreases as the orientation changes.
  • FIG. 1 Schematically, the transmittance / reflectivity of an interference element is shown in FIG.
  • a transmittance (reflectivity) versus wavelength is shown for vertical viewing 11 (solid line) and for viewing below 60 ° 12 with respect to a surface plumb line (dashed line).
  • a transient change in transmittance (reflectivity) occurs when viewed perpendicularly.
  • this excellent wavelength 13 ' at which the sudden change of the transmission (reflection) occurs, moves to shorter wavelengths.
  • a wavelength range in which a change in transmittance (reflectance) occurs is also referred to as an excellent wavelength region 14 or excellent spectral region.
  • the luminescent means of the first element In order for an optically perceptible effect to occur when the security element is tilted during excitation of the luminescence, the luminescent means of the first element must be matched to the interference structures of the second element in such a way that significant emission of the luminescent light takes place in this excellent spectral region or wavelength region 14. If the luminescence spectrum of the first element has a line spectrum, then this is preferably one of the spectral lines of the luminescence spectrum in the excellent spectral or wavelength region 14.
  • the first element i. the one or more interference structures of the first element
  • the first element i. the one or more interference structures of the first element
  • different interference structures can be formed which also exhibit opposite behavior, which means high transmission (low reflectance) at short wavelengths and low transmission (high reflection) at long wavelengths.
  • bandpass filters can also be generated analogously.
  • FIGS. 1 b to 3 b show schematic views of the security element 1 according to FIGS. 1 a to 3 a, which correspond in each case to one another.
  • the second element 5 the first element 3 is only partially superimposed and beyond structured, for example, could be interpreted as a bar code.
  • a luminescence is not excited.
  • FIG. 2b shows a vertical plan view of the security element, in which the luminescence of the luminescence means of the first element 3 is excited.
  • An emission of the luminescent light is indicated by a hatching.
  • a stroke width of the hatching indicates an intensity of the perceived luminescent light. It can be seen clearly that a strong luminescence is perceptible in the entire areal extent of the first element 3.
  • FIG. 3b now shows a plan view under an orientation deviating from the perpendicular observation upon excitation of the luminescence. It can be seen that in the covered areas 9, in which the second element 5 overlaps the first element 3, a significant weakening of the luminescence has occurred. As a result, the structure of the second element 5 as a darkened area, which corresponds to the covered area 9, becomes perceptible to an observer, who was not visible in a plan view according to FIG. 2b, since the second element 5 is transparent there.
  • FIGS. 5a to 5c are schematic plan views of a further embodiment of a security element 1. In the illustrated embodiment, information is encoded in the first element 3, which is shown schematically as A here.
  • the second element 5 is formed so as to overlap only a part, a half 15, of the first element 3.
  • the information of the first element 3 is imperceptible, as long as the luminescence means of the first element 3 are transparent in the visible wavelength range.
  • FIG. 5b now shows the situation in which the luminescence of the luminescence means of the first element 3 is excited.
  • the security element 1 is considered under a vertical plan view.
  • the luminescence in the entire region of the first element 3 can be clearly recognized.
  • the information stored in the first element 3 is clearly perceptible.
  • Fig. 5c is now a view of the security element 1 is shown, in which the security element 1 is considered under a different orientation.
  • the interference structure or the interference structures of the second element 5 have almost no transmission in the region of the luminescence under this orientation. Therefore, only one uncovered half 16 of the letter A is perceptible by means of the emitted luminescence radiation. For the user, thus, a strong contrast, so that the security element is easy to verify.
  • the luminescent means contained in the first element emit luminescent light in a large spectral range or in the form of a plurality of spectral lines which are widely spaced apart from one another in the wavelength spectrum, a viewing angle-dependent or tilt-dependent change of the luminescence light Reflectance or transmissivity only to a spectrally selective change.
  • the security element is easy to verify that in a portion of the first element a clearly discernible color change occurs.
  • the first information can also be stored "in color" in the first element, in particular if the first element comprises a plurality of different luminescent means, a part of the information can be created with the first luminescent medium which emits luminescent light which produces a first color impression
  • the second element has a spectrally selective orientation dependency of transmittance / reflectivity in the excellent wavelength region, if the luminescent agent is suitably selected, only the luminescent light of the first luminescent agent will become the other luminescent element emitting luminescent light of different color impressions
  • the views shown in FIGS. 2 a and 3 a can also be interpreted in such an embodiment so that the luminescent light 8 differs has significant wavelengths. While, in a vertical plan view, compare FIG. 2 a, the luminescence light 8 of both wavelengths is transmitted, only the luminescent light 8 of one wavelength is transmitted in the tilted state (FIG. 3 a) , whereas the remaining luminescent light 8 1 is reflected in the second element 5.
  • the described security elements are designed as security and / or value documents which comprise further security features and / or security elements.
  • the security elements can be integrated into a security and / or value document.
  • the first element and the second element are preferably applied by printing technology.
  • the first element can for example also be integrated into a substrate or even represent the substrate on which the second element is applied.
  • luminescent agents can be integrated into the substrate, for example a plastic film. It is likewise possible to incorporate the luminescent agents in the form of mottling fibers or planchettes into a substrate. In particular, paper is suitable for the embedding of such elements.
  • the second element applied to this surface structure adapts.
  • the angle selectivity of the second element will therefore follow the shape of the surface structure during the verification of the feature.
  • the surface structure is thus visible under luminescence excitation in incident light.
  • any suitable surface relief forms in the security feature according to the invention can arise z. B. by embossing the substrate, by intaglio, or by lamination z. B. by means of structured lamination.
  • substrate layers of the above-mentioned plastics typically in thicknesses between 10 .mu.m and 1000 .mu.m, preferably between 50 .mu.m and 250 .mu.m.
  • the substrate layers may be printed, transparent, translucent, opaque, laser engravable, etc.
  • Substrate layers having an inlay consisting of a non-contact chip and an antenna may also be used.
  • One or all substrate layers may also have an adhesive layer.
  • the substrate layers do not all have to be made of the same material.
  • the first element is applied, preferably printed.
  • the second element is applied by one of the methods described above.
  • this step does not necessarily have to take place after printing.
  • the substrate layer (s) having the first and second elements are brought into contact with the further substrate layers and laminated under the action of pressure and temperature. This forms a solid bond between the individual substrate layers, which is also referred to as a laminate.
  • the laminate is subsequently reworked z. B. in terms of its peripheral shape via a punching.
  • a separation for example, also via punching, instead.
  • a protective film e.g. a diffractive protective film
  • scratch-proofing layer e.g. in the form of a varnish.
  • a combination of scratch protection layer and protective film can be used.
  • a special case is a subsequent application of the second element in step 5.
  • the second element is not laminated in the card body, but is glued to it.
  • the second element is individualized or personalized, this can be beneficial.
  • a volume hologram can be applied partially or completely, part of which cooperates as a second element in the sense of the invention with an underlying luminescent element.
  • the first element in which, for example, a volume hologram is exposed in a holographic recording medium, can be printed by printing on a side facing away from the viewing side of the holographic recording medium.
  • the volume hologram is not exposed in the entire surface of the film, so that in this case, embodiments can be produced, in which the second element (the volume hologram) covers only a part of the first element.
  • a security element can be made.
  • a substrate for example paper
  • printed with first luminescent means is provided with a second element, for example consisting of a coextruded film, by means of an application process (for example a hot stamp process), resulting in a gonioluminescent effect according to the invention.
  • an application process for example a hot stamp process
  • the coextruded film applied by the hot-stamp method has additional security features, for example carrier of a diffractive (partially) metallized surface embossing, and thus under normal incident illumination the typical optical effects of embossed holograms (such as a Kinegram® shows) and under UV illumination in combination with the underlying first luminescent element a gonioluminescent effect.

Description

Goniolumineszentes Sicherheitselement und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein goniolumineszentes Sicherheitselement, welches vorzugsweise als Sicherheitsdokument ausgestaltet ist oder in ein solches integriert ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines goniolumineszenten Sicherheitselements.
Als Sicherheitselemente werden Strukturen und bauliche Einheiten angesehen, die mindestens ein Sicherheitsmerkmal aufweisen. Sicherheitsmerkmale sind wiederum Merkmale, welche ein Nachahmen, Verfälschen, Duplizieren oder Ähnliches erschweren oder vorzugsweise unmöglich machen. Sicherheitsmerkmale sollen ferner eine Verifizierung ihrer selbst ermöglichen, um beispielsweise ihre Authentizität und/oder Unverfälschtheit überprüfen zu können.
Neben einer Prüfung auf Echtheit des Sicherheitselements können in einem Sicherheitselement häufig auch Informationen codiert werden, die durch das Sicherheitselement bzw. das Sicherheitsmerkmal direkt gegen eine Verfälschung und/oder Nachahmung abgesichert sind.
Sicherheitsdokumente sind Entitäten, die mindestens ein Sicherheitsmerkmal umfassen. Als Sicherheitsdokumente seien lediglich beispielhaft genannt: Personalausweise, Reisepässe, ID-Karten, Zugangskontrollausweise, Visa, Steuerzeichen, Tickets, Führerscheine, Kraftfahrzeugpapiere, Wertdokumente, wie Banknoten, Schecks, Postwertzeichen, Bankkarten, Kreditkarten, beliebige Chipkarten und Haftetiketten (z.B. zur Produktsicherung). Solche Sicherheitsdokumente weisen mindestens ein Sicherheitsmerkmal, in der Regel eine Vielzahl unterschiedlicher Sicherheitsmerkmale auf. In das Sicherheitsdokument können bereits vorgefertigte, als Halbzeuge ausgebildete, Sicherheitselemente integriert sein, wie beispielsweise ein belichtetes oder geprägtes Hologramm. Ebenso können jedoch auch einzelne Bestandteile oder Elemente in ein Sicherheitsdokument integriert werden, die gemeinsam zur Ausbildung eines Sicherheitsmerkmals beitragen.
Ein Sicherheitsdokument stellt demnach im weiteren Sinne auch immer ein Sicherheitselement dar, da es eine bauliche Einheit mit mindestens einem Sicherheitsmerkmal ist. Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Sicherheitsmerkmalen und Sicherheitselementen bekannt. Beispielsweise sind aus dem Stand der Technik Sicherheitselemente bzw. Sicherheitsdokumente bekannt, bei denen Informationen mit so genannter optischer variabler Farbe (OVI - Optically Variable Ink) aufgedruckt sind. Eine optisch variable Farbe zeichnet sich dadurch aus, dass unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln unterschiedliche Farbeindrücke bzw. Farbvalenzen der gedruckten Information wahrgenommen werden.
Ebenso sind im Stand der Technik Sicherheitsdokumente bzw. Sicherheitselemente bekannt, die Strukturen umfassen, die aufgrund von Interferenzeffekten eine Betrachtungswinkelabhängigkeit zeigen. Zu solchen Sicherheitselementen zählen u.a. beispielsweise Volumenhologramme, die in der Regel eine hohe Winkelselektivität hinsichtlich einer Rekonstruktion der in dem Volumenhologramm gespeicherten Information aufweisen. Volumenhologramme zeichnen sich ferner durch eine hohe Wellenlängenselektivität hinsichtlich des Rekonstruktionslichts aus, mit dem eine Rekonstruktion des Hologramms möglich ist.
Aus der DE 60114156T2 sind Effektpigmente bekannt, bei denen zusätzlich Lumineszenzstoffe in die Effektpigmente eingearbeitet sind. Nachteilig ist hier die Tatsache, dass man sich den „Zwängen" (Schichtdicke, Brechungsindex des Kernmaterials) beim Aufbau des Effektpigmentes unterwerfen muss und daher kein ausreichender und signifikanter optischer Effekt beim Verkippen erfolgt. Wird ein Luminophor beispielsweise wie im Patent beschrieben als niedrigbrechender Kernbereich eingebaut, so steht hierfür nur eine Schichtdicke von typisch 400 (+- 200) nm zur Verfügung, welche exakt eingehalten werden muss. Dadurch ist beispielsweise der Einsatz von typischen Luminophoren mit Partikelgrößen von mehreren μm im Durchmesser ausgeschlossen. Ferner haben typische Wirtsgitter für Luminophore einen höheren Brechungsindex im Vergleich zu typischen OVI-Kemmaterialen wie z.B. MgF2, wodurch der Farbwechseleffekt beim Verkippen stark eingeschränkt wird, und folglich typische Luminophor-Wirtsgitter nicht für den Aufbau von OVI-Materialien geeignet sind.
Trotz der bereits bekannten Anzahl von winkelabhängigen Sicherheitsmerkmalen und Sicherheitselementen besteht dennoch der Bedarf, neuartige Sicherheitsmerkmale und Sicherheitselemente zu schaffen, um eine Fälschungssicherheit von Sicherheitsdokumenten und mit einem entsprechenden Sicherheitsmerkmal abgesicherten Gegenständen zu schaffen. Insbesondere ist es wünschenswert ein einfach und zuverlässig zu prüfendes Sicherheitsmerkmal zu schaffen.
Der Erfindung liegt somit die technische Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement, das ein winkelabhängiges Sicherheitsmerkmal aufweist, welches einfach zu prüfen ist, und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen.
Zur Lösung der technischen Aufgabe ist vorgesehen, ein goniolumineszentes Sicherheitselement zu schaffen, welches ein erstes und ein zweites Element umfasst, die sich zumindest teilweise überlappen. Hierbei ist das zweite Element einer Betrachtungsseite des Sicherheitselements zugewandt, von der aus das Sicherheitselement bei einer Verifikation betrachtet wird. Während das erste Element erste Lumineszenzmittel umfasst, umfasst das zweite Element mindestens eine optische Interferenzstruktur, die in einem ausgezeichneten Wellenlängenbereich ein orientierungsabhängiges Transmissionsvermögen oder Reflexionsvermögen aufweist, welches eine wahrnehmbare Änderung des betrachteten Lumineszenzlichts bei einer Orientierungsänderung genau an einem Orientierungswinkel oder in einem begrenzten Orientierungswinkelbereich bewirkt. Das erste Element und das zweite Element sind so aufeinander abgestimmt, dass bei einer Betrachtung während einer Anregung einer Lumineszenz der ersten Lumineszenzmittel abhängig von einer Orientierung der Betrachtung und/oder einer Richtung einer Einstrahlung eines Anregungslichts durch das zweite Element hindurch eine optische Veränderung bei einer ausgezeichneten Orientierung bzw. einem begrenzten Orientierungsbereich wahrnehmbar ist. Dies bedeutet, dass für den ausgezeichneten zusammenhängenden Wellenlängenbereich bei genau einer Orientierung bzw. einem Orientierungsbereich eine Änderung der Transmission oder Reflexion eintritt. Zur Herstellung eines solchen goniolumineszenten Sicherheitselements werden ein erstes und ein zweites Element relativ zueinander angeordnet, so dass das zweite Element das erste Element zumindest teilweise überlagert und das zweite Element einer Betrachtungsseite zugewandt ist. Hierbei hat eine Abstimmung des ersten Elements auf das zweite Element bzw. umgekehrt so zu erfolgen, dass die Lumineszenzmittel im angeregten Zustand in dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich Licht emittieren oder der ausgezeichnete Wellenlängenbereich mit einem Wellenlängenbereich übereinstimmt, in dem die ersten Lumineszenzmittel mittels einer Einstrahlung von Anregungslicht zu einer Lumineszenz anregbar sind. Im ersteren Falle wird über eine Änderung des Transmissions- bzw. Reflexionsvermögens das Lumineszenzlicht hinsichtlich seiner Intensität in dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich durch das zweite Element orientierungsabhängig verändert. Im zweiten Fall wird hingegen orientierungsabhängig eine Anregung der Lumineszenz als solches verändert. Das zweite Element umfasst mindestens eine Interferenzstruktur, die bei genau einer Orientierung oder in einem begrenzten Orientierungsbereich ihre Transmission oder Reflexion für mindestens eine Wellenlänge bzw. einen Wellenlängenbereich ändert. Diese Wellenlänge bzw. dieser Wellenlängenbereich entspricht der oben beschriebenen ausgezeichneten Wellenlänge bzw. dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich, die wiederum z.B. einer Emissionswellenlänge bzw. der wiederum einem Emissionswellenlängenbereich, unter dem das Lumineszenzmittel luminesziert, oder der Anregungswellenlänge bzw. dem Anregungswellenlängenbereich entspricht. D.h., die Interferenzstruktur ändert ihr Transmissionsvermögen und/oder Reflexionsvermögen für das Licht in dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich bei genau einer Orientierung bzw. in genau einem Orientierungsbereich. Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass ein betrachtungswinkelabhängiges Sicherheitselement geschaffen wird, welches in der Regel durch eine einfache Sichtprüfung unter Zuhilfenahme einer Anregungsquelle für die Lumineszenz überprüft werden kann. Da es genau eine Orientierung bzw. einen begrenzten Orientierungsbereich gibt, unter der sich das betrachtbare oder betrachtete Lumineszenzlicht in seiner Intensität oder spektralen Zusammensetzung während einer Orientierungsänderung, beispielsweise bei einem Verkippen eine Sicherheitsdokuments, ändert, kann ein solches Sicherheitsmerkmal zuverlässig auch durch ungeschulte oder wenig geschulte Personen verifiziert werden. Eine ausgezeichnete Orientierung ist durch einen Winkel (Polarwinkel) relativ zu einer Lotrechten einer Oberfläche festgelegt. Ein Azimutwinkel, d.h. ein Winkel in der Oberflächenebene zwischen einer beliebigen Achse in der Ebene und einer Projektion einer Betrachtungs- oder Einstrahlrichtung in die Ebene, kann hingegen beliebig sein. Im Falle der Verwendung von Volumenhologrammen kann auch der Azimutwinkelbereich beschränkt sein. Ein begrenzter Orientierungsbereich ist durch einen begrenzten Winkelbereich für einen Polarwinkel der Betrachtungs- oder Einstrahlrichtung festgelegt. Die mindestens eine Interferenzstruktur kann aus mehreren gleichartigen Bestandteilen gebildet sein, die jedoch jeweils selbstständig ein entsprechendes Interferenzverhalten zeigen, welches die Gesamtstruktur aufweist. Dieses bedeutet, dass die Bestandteile ein analoges orientierungsabhängiges Transmissions- und/oder Reflexionsverhalten ausweisen. Unter dem Merkmal „Änderung des Transmissionsvermögens und/oder Reflexionsvermögens für das Licht in dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich bei genau einer Orientierung bzw. in genau einem Orientierungsbereich" ist zu verstehen, dass bei einer Veränderung der Orientierung ein Übergang von einem Transmissionsvermögen und/oder Reflexionsvermögen zu einem anderen hiervon unterschiedlichen Transmissionsvermögen und/oder Reflexionsvermögen satt findet, wenn die genau eine Orientierung oder ein begrenzter Orientierungsbereich erreicht sind.
Ein Auftreten einer orientierungsabhängigen Änderung der Transmission oder Reflexion in einem ausgezeichneten Wellenlängenbereich bei genau einer Orientierung oder in einem begrenzten Orientierungsbereich bedeutet jedoch nicht bei allen Ausführungsformen, dass eine Veränderung des beobachtbaren Lumineszenzlichts nur unter genau dieser Orientierung auftritt. Vielmehr kann die mindestens eine Interferenzstruktur auch so gewählt werden, dass sich die Reflexion und/oder Transmission bei genau einer Orientierung ändert, bei einer fortgesetzten Orientierungsänderung dann aber im Wesentlichen konstant bleibt. Für Polarwinkel gemessen gegen die Lotrechte, welche kleiner als der zu der ausgezeichneten Orientierung gehörige Polarwinkel sind, zeigt das mindestens eine Interferenzelement beispielsweise ein erstes Transmissions- und/oder Reflexionsverhalten in dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich. Bei größeren Polarwinkeln als dem der zu der genau einen Orientierung gehört, weist das das mindestens eine Interferenzelement ein abweichendes Transmissions- und/oder Reflexionsverhalten in dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich auf. Die Änderung zwischen den Transmissions- und/oder Reflexionsverhalten tritt bei genau der einen Orientierung auf. Analoges gilt für einen Orientierungsbereich, in dem ein Übergang zwischen den verschiedenen Reflexions- und/oder Transmissionsverhalten auftritt.
Bei anderen Ausführungsformen ist das Transmissionsverhalten und/oder Reflexionsverhalten in dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich für alle Orientierungen gleich bis auf genau die eine Orientierung bzw. bis auf den begrenzten Orientierungsbereich, an der bzw. in dem sich das Transmissionsverhalten und/oder Reflexionsverhalten für Licht in dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich ändert.
Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Trennung des winkelabhängigen Elementes vom lumineszierenden Element, also die Verwendung zweier unabhängiger Elemente, wodurch beide Elemente getrennt optimiert bzw. ausgewählt werden können, um im Zusammenspiel einen signifikanten optischen Effekt zu erzielen.
Durch die erfindungsgemäße Trennung von erstem Element und zweitem Element besteht hier eine wesentlich größere Wahlfreiheit bei der Auswahl und Kombination der Elemente. So können Luminophore unabhängig ihrer physikalischen oder chemischen Eigenschaften (wie z. B. Brechungsindex, Partikelgröße, Wirtsgitter...) eingesetzt werden; oder auch beispielsweise organische und anorganische Luminophore gleichzeitig.
Die mindestens eine Interferenzstruktur, die für das zweite Element verwendet wird, weist jeweils eine Vorzugsrichtung auf.
Um eine Sichtprüfung durch einen Menschen auf diese Weise möglich zu machen, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der ausgezeichnete Wellenlängenbereich im sichtbaren Wellenlängenbereich liegt. In einem solchen Fall ist das zweite Element vorzugsweise so ausgestaltet, dass hinsichtlich einer Einstrahlung von Anregungslicht durch das zweite Element hindurch keine orientierungsabhängige Beeinflussung der Transmission oder Reflexion stattfindet. Somit ist eine Beobachtung des erfindungsgemäßen Sicherheitsmerkmals auf einfache Weise möglich, indem das Sicherheitselement unter unterschiedlichen Winkeln betrachtet wird.
Um die orientierungsabhängige Veränderung zuverlässig wahrnehmen zu können, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass eine orientierungsabhängige Änderung des Transmissionsvermögens und/oder Reflexionsvermögens von mehr als 30 %, vorzugsweise mehr als 50 %, am bevorzugtesten von mehr als 80 % bewirkbar ist. Besonders einfach ist die orientierungsabhängige Veränderung wahrnehmbar, wenn das Element mindestens zwei (seitlich) aneinander angrenzende Bereiche umfasst, von denen mindestens einer der mindestens zwei Bereiche nicht durch das zweite Element überlappt oder überdeckt wird oder ist. Eine orientierungsabhängige Änderung der wahrgenommenen Lumineszenz tritt bei einer Änderung der Orientierung nur in dem Bereich oder den Bereichen des ersten Elements auf, die durch das zweite Element überlappt sind. Da beispielsweise das menschliche Auge gut geeignet ist, relative Unterschiede hinsichtlich eines Farbtons und/oder einer Intensität wahrzunehmen, wird die orientierungsabhängige Änderung der Wahrnehmung bei dieser Ausführungsform besonders einfach erfasst. Das erste Element kann erste Lumineszenzmittel umfassen, die ein schmalbandiges oder ein breitbandiges Lumineszenzspektrum aufweisen. In der Regel werden die ersten Lumineszenzmittel ein schmalbandiges Lumineszenzspektrum mit einer oder mehreren benachbart oder beabstandet im Wellenlängenspektrum angeordneten Spektrallinien umfassen. Eine Abstimmung des ersten Elements, d.h. der ersten Lumineszenzmittel, mit dem zweiten Element, d.h. dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich, in dem eine orientierungsabhängige Änderung des Reflexions- und/oder Transmissionsvermögens stattfindet, erfolgt bei den Ausführungsformen, bei denen durch die Orientierungsabhängigkeit das Lumineszenzspektrum beeinflusst wird, so, dass das erste Lumineszenzmittel in dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich Lumineszenzlicht emittiert, vorzugsweise ein Maximum der Lumineszenz der ersten Lumineszenzmittel aufweist.
Um insbesondere eine bestimmte Farbe der Lumineszenz festlegen zu können, ist es vorteilhaft, dem ersten Element weitere Lumineszenzmittel zuzufügen. Diese weisen ein von der Spektralverteilung des ersten Lumineszenzmittels abweichende Spektralverteilung auf. Um beispielsweise eine Farbänderung herbeizuführen, die von einem Betrachter auch ohne einen durch das zweite Elemente nicht überdeckten Vergleichsbereich des ersten Elements wahrgenommen werden kann, ist es vorteilhaft, wenn das zweite Element so ausgestaltet wird, dass das orientierungsabhängige Transmissionsvermögen und/oder Reflexionsvermögen in dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich spektralselektiv hinsichtlich eines größeren, den ausgezeichneten Wellenlängenbereich umfassenden Wellenlängenbereichs ist. Eine spektral selektive Orientierungsabhängigkeit bedeutet, dass die Änderung der Transmission und/oder der Reflexion nur in einem begrenzten Wellenlängenbereich, hier dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich auftritt. Dies bedeutet, dass die Änderung des Reflexionsvermögens oder Transmissionsvermögens nur in dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich orientierungsabhängig variiert. In einem angrenzenden Spektralbereich oder Wellenlängenbereich ist hingegen keine oder nur eine sehr viel geringere Änderung des Transmissions- und/oder Reflexionsvermögens zu beobachten. Dies führt bei einem Lumineszenzlicht, welches breitbandig ist und/oder aus mehreren Spektrallinien besteht, die nicht alle in dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich liegen, dazu, dass nur für einen Teil der Spektrallinien bzw. des Spektralbereichs oder Wellenlängenbereichs des Lumineszenzlichts eine orientierungsabhängige Änderung des Transmissionsvermögens und/oder des Reflexionsvermögens eintritt. Hierdurch wird ein Farbeindruck orientierungsabhängig verändert, da ein Farbeindruck, den der Betrachter des Lumineszenzlichts wahrnimmt, über die Farbaddition von der spektralen Zusammensetzung des Lumineszenzlichts abhängig ist. Wird nur ein Spektralanteil durch das zweite Element transmittiert oder reflektiert, so führt dies zu einer Änderung der spektralen Zusammensetzung der wahrnehmbaren Spektralverteilung und hierüber zu einer Farbänderung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in das Sicherheitselement Informationen gespeichert werden. Dieses können beispielsweise individualisierende und/oder personalisierende Informationen sein. Als individualisierende Informationen werden solche angesehen, die eine Unterscheidung des Sicherheitsmerkmals von einem anderen gleichartigen Sicherheitsmerkmal ermöglichen. Eine individualisierende Information kann beispielsweise eine Seriennummer sein. Als personalisierende Information werden solche individualisierenden Informationen angesehen, die Informationen einer Person umfassen, der das Sicherheitselement zugeordnet ist. Wird das Sicherheitselement beispielsweise in ein als Pass genutztes Dokument integriert, so können ein in das Sicherheitselement codierter Name, ein Geburtsdatum, biometrische Daten, beispielsweise eine Gesichtsbildinformation, Fingerabdruckinformationen usw. als personalisierende Informationen verwendet werden. Eine Individualisierung und/oder Personalisierung ist unter anderem sowohl über eine flächige Strukturierung des ersten Elements als auch eine flächige Strukturierung des zweiten Elements und/oder eine Strukturierung des Überlappungsbereichs möglich. Bevorzugte Ausführungsformen sehen somit vor, dass eine erste Information in dem ersten Element und/oder eine zweite Information in dem zweiten Element gespeichert werden. Die Verwendung der Begriffe erste und zweite Information stellt in diesem Zusammenhang keine Priorisierung der Informationen dar.
Als erste und/oder weitere Lumineszenzmittel können alle dem Fachmann bekannten zur Lumineszenz anregbaren Stoffe und Mittel verwendet werden. Vorzugsweise werden Lumineszenzmittel verwendet, die eine Fluoreszenz oder Phosphoreszenz zeigen. Bei der Lumineszenz kann es sich um eine Photolumineszenz, eine Elektrolumineszenz, einschlisßlich einer Lichtemission von organischen oder anorganischen Leuchtdioden, oder eine Radiolumineszenz handelt. Bevorzugt werden Lumineszenzmittel, die im sichtbaren Wellenlängenbereich transparent sind, so dass das erste Element im sichtbaren Wellenlängenbereich transparent ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass eine möglicherweise auf einem Gegenstand, der mit dem Sicherheitselement versehen wird, angebrachte Druckschicht oder eine Druckschicht, die in dem Sicherheitselement von der Betrachtungsseite aus gesehen unter dem ersten Element angebracht ist, hinsichtlich einer Wahrnehmung nicht beeinträchtigt wird, solange die Lumineszenz nicht angeregt wird. Weiterhin können die Lumineszenzmittel auch in einer sichtbaren Druckfarbe (Körperfarbe) enthalten sein.
Das zweite Element ist jeweils in einem Spektralbereich der Lumineszenz als auch in einem Spektralbereich des Anregungslichts unter mindestens einer Orientierung transparent oder teiltransparent.
Das zweite Element kann ein oder mehrere optische Interferenzstrukturen umfassen. Als geeignete Interferenzstrukturen haben sich Vielschichtinterferenzstrukturen herausgestellt. Beispielsweise können koextrudierte Folien verwendet werden, die so angepasst sind, dass sie unterhalb einer ausgezeichneten Wellenlänge ein hohes Transmissionsvermögen und oberhalb der ausgezeichneten Wellenlänge ein niedriges Transmissionsvermögen aufweisen. Selbiges lässt sich auch für das Reflexionsvermögen ausbilden. Ebenso ist es möglich, unterhalb der ausgezeichneten Wellenlänge ein niedriges und oberhalb ein hohes Transmissionsvermögen bzw. entsprechend ein Reflexionsvermögen aufzuweisen. Solche Strukturen sind dem Fachmann als so genannte Kurzpassfilter oder Langpassfilter bekannt. Diese Strukturen weisen die Eigenschaft auf, dass bei einer ausgezeichneten Wellenlänge eine Änderung des Transmissionsvermögens und/oder Reflexionsvermögens bei einer lotrechten Betrachtung der Schichten einsetzt. Wird die Orientierung gegenüber der lotrechten Betrachtung geändert, so verschiebt sich die ausgezeichnete Wellenlänge zu kürzeren Wellenlängen. Der Bereich, in dem sich diese ausgezeichnete Wellenlänge bei einer Änderung der Orientierung verschiebt, legt den ausgezeichneten Wellenlängenbereich des Interferenzelements fest.
Ein ähnliches Verhalten zeigen so genannte Effektpigmente, insbesondere die elektrischen Multilayer-Interferenz-Effektpigmente, die mehrere beispielsweise auf Glimmerpartikel aufgedampfte oder abgeschiedene dielektrische Schichten umfassen oder metall-dielektrische Fabry-Perot-Effektpigmente, bei denen ein dielektrisches Teilchen mit teildurchlässigen Metallschichten überzogen ist. Die Effektpigmente werden so gefertigt, dass sie eine intrinsische Vorzugsorientierung aufweisen. Dies bedeutet, dass sie intrinsisch eine Vorzugsrichtung aufweisen, die beispielsweise äquivalent zu der lotrechten bei koextrudierten Folien ist. Beim Herstellen der Effektpigmente werden die Ausgangsteilchen so ausgewählt, dass sie entlang einer Ebene eine größere flächige Ausdehnung als in allen anderen möglichen Orientierungen im Raum aufweisen. Beim Ausbilden des zweiten Elements können mehrere gleich- oder verschiedenartige Interferenzstrukturen verwendet werden, wobei diese jedoch jeweils hinsichtlich ihrer intrinsischen Vorzugsorientierung relativ zueinander zumindest weitestgehend ausgerichtet werden. Neben Lang- und Kurzpassfiltern sind selbstverständlich auch Bandpassfilter verwendbar, die nur einen bestimmten Wellenlängenbereich passieren lassen oder blockieren, der sich bei Verkippung ebenfalls verschiebt. Weitere mögliche Interferenzstrukturen können beispielsweise mittels Flüssigkristallen erzeugt werden. Ebenso können vorteilhaft Volumenhologramme oder Lippmann-Bragg-Strukturen verwendet werden. Volumenhologramme bieten beispielsweise den Vorteil, dass in ihnen unabhängig von einer flächigen Strukturierung bei der Herstellung komplexe Informationen gespeichert werden können, die bei einer Rekonstruktion ausgelesen werden können. Eine Rekonstruktion findet nun bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement nur dann statt, wenn ein Betrachtungswinkel mit einem bei der Herstellung festgelegten Rekonstruktionswinkel übereinstimmt. Ferner können in ein Volumenhologramm unterschiedliche Informationen für unterschiedliche Spektrallinien gespeichert werden, die darüber hinaus unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln und Beleuchtungswinkeln rekonstruieren können. Wesentlich ist jedoch, dass ein Volumenhologramm so ausgestaltet ist, dass eine orientierungsabhängige Änderung der Transmission und/oder Reflexion für einen festgelegten Wellenlängenbereich bei einer Orientierung oder in einem Orientierungsbereich auftritt.
Selbstverständlich sind Ausführungsformen möglich, bei denen das zweite Element unterschiedliche Interferenzstrukturen umfasst.
Die Individualisierung und/oder Personalisierung des Sicherheitselements ist besonders einfach möglich, da zumindest das erste Element vorzugsweise drucktechnisch hergestellt wird. Lumineszenzmittel lassen sich einfach in Druckfarben und/oder Drucktinten integrieren. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird auch das zweite Element drucktechnisch hergestellt. Insbesondere die erwähnten Effektpigmente, aber auch Flüssigkristalle, die eine cholesterische Phase ausbilden oder Flakes von koextrudierten Materialien (beispielsweise koextrudierten Folien oder Gläsern) können drucktechnisch appliziert werden. Hierbei wird ausgenutzt, dass die intrinsische Orientierung zumindest bei den Effektpigmenten und den Flakes, welche eine Vorzugsrichtung aufweisen, mit einer geometrischen Ausgestaltung einhergeht, so dass eine geometrische Anordnung auf einer Oberfläche dazu führt, dass sich die einzelnen Interferenzstrukturen relativ zueinander und dem ersten Element bzw. einer Betrachtungsrichtung gemeinsam ausrichten. Wichtig ist jedoch, dass eine sich aus mehreren Bestandteilen, die ebenfalls alle Interferenzstrukturen umfassen, bildende Interferenzstruktur nur hinsichtlich einer Raumrichtung (der Lotrechten der Oberfläche) eine Vorzugsrichtung aufweist. Nur so ist gewährleistet, dass eine Transmissionsänderung und/oder Reflexionsänderung für einen ausgewählten Wellenlängenbereich nur bei genau einer Orientierung, d.h. bei einem Polarwinkel relativ zu der Lotrechten auftritt.
Werden als Interferenzstruktur ein Volumenhologramm oder koextrudierte Folien verwendet, so ist es möglich, diese auf das fertige Wertdokument zu applizieren, wobei im Wertdokument Lumineszenzstoffe als erstes Element enthalten sind und im Zusammenspiel ein erfindungsgemäßer optischer Effekt auftritt. Werden als Interferenzstruktur ein Volumenhologramm oder koextrudierte Folien verwendet, so ist es möglich, das erste Element auf das holografische Aufzeichnungsmedium des Volumenhologramms bzw. auf die koextrudierten Folien aufzudrucken, wobei die Druckseite jeweils die von der Betrachtungsseite des Sicherheitselements abgewandte Seite des zweiten Elements darstellt. Bei anderen Ausführungsformen wird das erste Element vorzugsweise auf ein Substrat drucktechnisch aufgebracht. Bei dem Substrat kann es sich um jede dem Fachmann bekannte Substratschicht insbesondere auf Kunststoffbasis, Textilbasis und/oder Papierbasis handeln. Beispiele für Kunststoffe sind zum Beispiel Vertreter der Gruppe umfassend PC (Polycarbonat, insbesondere Bisphenol A Polycarbonat), PET
(Polyethylenglykolterephthalat), PMMA (Polymethylmethacrylat), TPU (Thermoplastische Polyurethan Elastomere), PE (Polyethylen), PP (Polypropylen), PI (Polyimid oder PoIy- trans-lsopren), ABS (Acrylnitirl-Butadien-Styrol), PVC (Polyvinylchlorid) und Copolymeren solcher Polymere. Das zweite Element kann direkt auf das mit dem ersten Element bedruckte Substrat aufgedruckt oder appliziert werden. Die Applikation kann z.B. über Kleber, die thermisch und/oder UV-vernetzend wirken, geschehen. Alternativ kann eine Lamination erfolgen, bei der sich die beiden Elemente oder sich zwischen ihnen befindliche Schichten unter dem Einfluss von Druck und Temperatur haftend verbinden. Ebenso ist es jedoch möglich, zwischen das erste Element und das zweite Element transparente Substratschichten, die sowohl im Wellenlängenbereich des Anregungslichts als auch des Lumineszenzlichts transparent oder zumindest teiltransparent bzw. lumineszent sind, anzuordnen.
Ein besonderer Vorteil bei geeigneter Wahl der Interferenzstrukturen besteht darin, dass das Sicherheitselement auf nahezu jedes Substrat unter Verwendung von drucktechnischen Mitteln und Verfahren aufgebracht werden kann. Hierbei ist es einfach möglich, Informationen, insbesondere auch individualisierende und/oder personalisierende Informationen, abzuspeichern und in dem Sicherheitselement abzusichern.
Ebenso sind Ausführungsformen denkbar, die ein drittes Element umfassen, welches ebenfalls mindestens eine Interferenzstruktur umfasst und das erste Element teilweise überlappt. Hierdurch lassen sich Sicherheitselemente schaffen, die beispielsweise ein orientierungsabhängigen inversen Farbwechsel in unterschiedlichen Bereichen des Sicherheitselements zeitgleich, d.h. bei einer durchgeführten Orientierungsänderung, herbeizuführen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1a eine schematische Ansicht eines Sicherheitselements in Schnittansicht;
Fig. 1b eine schematische Draufsicht auf das Sicherheitselement nach Fig. 1a;
Fig. 2a eine schematische Schnittansicht des Sicherheitselements nach Fig. 1 bei
Anregung mit UV-Strahlung und senkrechter Betrachtung;
Fig. 2b eine Draufsicht auf das Sicherheitselement nach Fig. 2a; Fig. 3a eine schematische Schnittansicht des Sicherheitselements nach Fig. 1 bei einer Anregung mit UV-Strahlung und Betrachtung unter einer von einer lotrechten Betrachtung abweichenden Orientierung;
Fig. 3b eine Draufsicht auf das Sicherheitselement nach Fig. 3a;
Fig. 4 eine grafische Darstellung eines Reflexionsvermögens/
Transmissionsvermögens aufgetragen gegen die Wellenlänge in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betrachtungswinkeln; und
Fig. 5a-5c schematische Draufsichten auf ein weiteres Sicherheitselement bei senkrechter Betrachtung ohne Anregung einer Lumineszenz (a), bei senkrechter Betrachtung mit Anregung der Lumineszenz (b) und Betrachtung unter einer von einer lotrechten abweichenden Orientierung bei Anregung der Lumineszenz.
In Fig. 1a ist schematisch ein Sicherheitselement 1 dargestellt. Auf ein Substrat 2 ist ein erstes Element 3 aufgebracht, vorzugsweise aufgedruckt. Das erste Element 3 umfasst ein oder mehrere Lumineszenzmittel, welche eine Lumineszenz im sichtbaren Wellenlängenbereich nach einer oder bei einer Anregung mit kürzerwelligem Licht, z. B. im UV-Wellenlängenbereich zeigen. Ein Aufdrucken der Lumineszenzmittel kann beispielsweise mittels eines Hochdruck-, Tiefdruck-, Durchdruck-, Digitaldruck- oder Flachdruck-, insbesondere Offset-Druck-Verfahrens erfolgen, welches ein Nass-Offset- Druck-Verfahren, wasserloses Offset-Druck-Verfahren oder ein Trocken-Offset-Druck- Verfahren sein kann. Zum individualisierenden oder personalisierenden Aufdrucken eignet sich z.B. ein Tintenstrahldruckverfahren. Oberhalb des ersten Elements 3 ist einer Betrachtungsseite 4 des Sicherheitselements 1 zugewandt ein zweites Element 5 angeordnet, welches das erste Element 3 zumindest teilweise überlappt, d.h. überdeckt. Das zweite Element 5 umfasst ein oder mehrere Interferenzstrukturen. Bei den Interferenzstrukturen kann es sich beispielsweise um koextrudierte Folien handeln. Ebenso können die Interferenzstrukturen Multilayer-Interferenz-Effektpigmente aus dielektrischen Schichten oder Metall-Dielektrische Fabry-Perot-Effektpigmente oder auch Flüssigkristalle, die eine cholesterische Phase ausbilden, oder Kombinationen hiervon sein. Die letztgenannten Interferenzstrukturen lassen sich am einfachsten mittels eines Druckverfahrens, beispielsweise Siebdruck, aufbringen. Es können jedoch auch beliebige andere Druckverfahren verwendet werden, solange die Interferenzstrukturen so verdruckt werden, dass diese sich jeweils so bezüglich des ersten Elements ausrichten, so dass eine intrinsische Orientierung hinsichtlich einer orientierungsabhängigen Interferenzeigenschaft für alle der mehreren Interferenzstrukturen identisch oder nahezu identisch ist. Werden beispielsweise dielektrische Multilayer-Interferenz-Effektpigmente verwendet, so weisen diese einen transparenten Kern, beispielsweise einen Glimmerpartikel, auf, welches mit mehreren dielektrischen Schichten überzogen ist. Das Glimmerpartikel weist in einer Raumebene eine flächige Ausdehnung auf, die größer als in allen anderen möglichen Raumrichtungen ist. Dies bedeutet, dass das dielektrische Multilayer-Interferenz-Effektpigment eine abgeflachte Form aufweist. Beim Drucken solcher dielektrischen Multilayer-Interferenz-Effektpigmente richten diese sich so aus, dass sie mit ihrer flachen Seite im Wesentlichen parallel zu dem Substrat bzw. einer ebenen Oberfläche des ersten Elements oder einer zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element angeordneten Substratschicht ausrichten. Die einheitliche Orientierung mehrerer dielektrischer Multilayer-Interferenz-Effektpigmente ist notwendig, so dass makroskopisch ein orientierungsabhängiger, d.h. betrachtungswinkelabhängiger, Interferenzeffekt auftritt, der eine optische wahrnehmbare Veränderung des Sicherheitselements bewirkt, wie im Folgenden näher erläutert wird. Selbiges gilt für Flakes aus koextrudierten Materialien, die eine geometrische Form aufweisen, welche an eine Vorzugsrichtung der Interferenzeigenschaften angepasst ist. D.h. eine geometrische Vorzugsrichtung ist definiert bezüglich einer Vorzugsrichtung der Interferenz festgelegt. Flakes von koextrudierten Materialien weisen beispielsweise eine flache Form auf. Eine Normale zu einer durch die flache Form festgelegten Fläche fällt beispielsweise mit einer Lotrechten zusammen, bezüglich derer das richtungsabhängige Reflexions- und/oder Transmissionsvermögen des koextrudierten Materials definiert ist. Das Sicherheitselement 1 kann in anderen Ausführungsformen weitere Schichten umfassen und ist selbst vorzugsweise als Sicherheitsdokument, beispielsweise Pass oder Identifikationsdokument, oder als Wertdokument oder Ähnliches ausgebildet. Bei der dargestellten Ausführungsform ist unter der Substratschicht 2 eine Haftvermittlerschicht 6 angeordnet, so dass das Sicherheitselement 1 auf anderen Sicherheitsdokumenten und/oder Objekten, beispielsweise mittels eines Hotstamp-Verfahrens, aufgebracht werden kann. Andere Möglichkeiten zur Ausprägung der Haftvermittlerschicht ist z.B. der in DE 10 2006 048 464 A1 geschilderte Kleber, der sich in einer ersten Stufe mit Hilfe einer UV-Vernetzung trocknen lässt, wodurch sich das Element z.B. blockfrei in Rollenform lagern lässt, und in der zweiten Stufe, z.B. bei einem Laminationsvorgang, thermisch mit dem sich darunter befindlichen Substrat haftend verbindet. Alternativ lässt sich mit diesem Kleber natürlich auch das Substrat, ggf. teilflächig, bedrucken oder beschichten, so dass es sich später beim Laminieren mit dem kleberlosen Sicherheitselement haftend verbindet. Ein anderes Beispiel ist das in DE 10 2007 052 949 A1 beschriebene Verfahren, bei dem das Element oder das Substrat mit einem Gemisch aus Lösungsmittel oder Lösungsmitteln und einem Polycarbonatderivat auf Basis eines geminal disubstutituierten
Dihydroxdiphenylcycloalkans beschichtet, getrocknet, und anschließend mit der anderen Schicht z.B. durch Lamination haftend verbunden wird.
Für den Fachmann ergibt es sich, dass sowohl in dem ersten Element als auch in dem zweiten Element auf einfache Weise eine erste und eine zweite Information gespeichert werden können. Dieses gilt insbesondere, wenn diese Elemente drucktechnisch hergestellt werden. Beim Drucken ist es beispielsweise möglich, eine flächige Strukturierung des ersten Elements und des zweiten Elements nahezu beliebig auszugestalten und hierüber Informationen, beispielsweise in Form von alphanumerischen Zeichen und/oder grafischen Symbolen und/oder Bildern, zu codieren. Werden als Interferenzstrukturen koextrudierte Folien verwendet, so können diese ebenfalls flächig strukturiert werden, beispielsweise durch Ausstanzungen oder Ähnliches. Wird ein Volumenhologramm als Interferenzelement verwendet, so können in dem Volumenhologramm, wie es dem Fachmann bekannt ist, Informationen gespeichert werden, die nur bei einer Rekonstruktion des Hologramms unter einer vorgegebenen Rekonstruktionsgeometrie, die eine Einfallsrichtung des Rekonstruktionslicht und eine Betrachtung s richtung umfasst, aus diesem ausgelesen werden können.
Bevorzugt sind die Lumineszenzmittel, die das erste Element umfasst, so ausgebildet, dass sie im sichtbaren Wellenlängenbereich transparent sind. Auch das zweite Element ist so ausgestaltet, dass es zumindest in einem Teilbereich des sichtbaren Wellenlängenspektrums transparent oder teiltransparent ist. Hierdurch ist es u.a. möglich, dass eine in dem Substrat 2 gespeicherte Information, die beispielsweise mittels einer konventionellen Druckschicht (nicht dargestellt) aufgebracht ist, für einen Betrachter sichtbar ist, solange eine Lumineszenz des ersten Elements nicht angeregt ist.
Um das Sicherheitselement 1 zu prüfen und/oder zu verifizieren, wird das Sicherheitselement mit Anregungslicht 7 bestrahlt. Dieses ist Licht im ultravioletten Wellenlängenbereich, welches auf die Lumineszenzmittel des ersten Elements 3 in der Hinsicht abgestimmt ist, dass es eine Lumineszenz dieser Lumineszenzmittel bewirkt. In Fig. 2a ist diese Situation für das Sicherheitselement 1 nach Fig. 1a dargestellt. Mittels durchgezogener Pfeile ist das Lumineszenzlicht 8 dargestellt, welches ein Betrachter bei lotrechter Draufsicht auf das Sicherheitselement 1 wahrnimmt. Das Anregungslicht 7 kann aber beispielsweise auch im sichtbaren Wellenlängenbereich liegen (sogenannte Tageslichtfluoreszenzen). Auch bei Anregung im infraroten Wellenlängenbereich gelingt es z.B., mit Hilfe von Anti-Stokes-Eigenschaften sichtbares Licht zu emittieren.
In Fig. 3a ist nun die Situation dargestellt, bei der das Sicherheitselement 1 ebenfalls mit Anregungslicht 7 bestrahlt wird, so dass in dem ersten Element Lumineszenzlicht 8 erzeugt wird. Hierbei ist jedoch jetzt Lumineszenzlicht 8 dargestellt, welches ein Betrachter bei einer anderen von der lotrechten Betrachtung abweichenden Orientierung wahrnimmt. Zumindest ein Teil des Lumineszenzlichts 8' wird in dem zweiten Element 5, d.h. in der oder den Interferenzstrukturen, reflektiert. Dies bedeutet, dass ein Transmissionsvermögen der Interferenzstruktur oder Interferenzstrukturen des zweiten Elements 5 bei einer Änderung der Orientierung abnimmt.
Schematisch ist das Transmissionsvermögen/Reflexionsvermögen eines Interferenzelements in Fig. 4 dargestellt. Dort ist ein Transmissionsvermögen (Reflexionsvermögen) gegen die Wellenlänge für eine lotrechte Betrachtung 11 (durchgezogene Linie) und für eine Betrachtung unter 60° 12, bezogen auf ein Oberflächenlot, (gestrichelte Linie) dargestellt. Bei einer ausgezeichneten Wellenlänge 13 setzt eine sprunghafte Änderung des Transmissionsvermögens (Reflexionsvermögens) bei lotrechter Betrachtung ein. Bei einer Verkippung wandert diese ausgezeichnete Wellenlänge 13', an der der sprunghafte Wechsel der Transmission (Reflexion) auftritt, zu kürzeren Wellenlängen hin. Ein Wellenlängenbereich, in dem eine Änderung des Transmissionsvermögens (Reflexionsvermögens) auftritt, wird auch als ausgezeichneter Wellenlängenbereich 14 oder ausgezeichneter Spektralbereich bezeichnet. Damit ein optisch wahrnehmbarer Effekt bei einer verkippenden Betrachtung des Sicherheitselements während einer Anregung der Lumineszenz auftritt, müssen die Lumineszenzmittel des ersten Elements auf die Interferenzstrukturen des zweiten Elements so abgestimmt sein, dass eine nennenswerte Emission des Lumineszenzlichts in diesem ausgezeichneten Spektralbereich oder Wellenlängenbereich 14 stattfindet. Weist das Lumineszenzspektrum des ersten Elements ein Linienspektrum auf, so liegt vorzugsweise eine der Spektrallinien des Lumineszenzspektrums in dem ausgezeichneten Spektral- oder Wellenlängenbereich 14.
Bei dem in Fig. 1a bis 3a dargestellten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass das erste Element, d.h. die eine oder die mehreren Interferenzstrukturen des ersten Elements, ein Reflexionsvermögen aufweisen, welches bei einer Verkippung in dem Wellenlängenbereich der Lumineszenzstrahlung 8 zunimmt, oder ein Transmissionsvermögen, welches abnimmt. Wie dem Fachmann bekannt ist, können unterschiedliche Interferenzstrukturen ausgebildet werden, die auch ein entgegengesetztes Verhalten zeigen, was bedeutet, eine hohe Transmission (geringe Reflexion) bei kurzen Wellenlängen und eine geringe Transmission (hohe Reflexion) bei großen Wellenlängen. Analog lassen sich natürlich auch Bandpassfilter generieren.
In Fig. 1b bis 3b sind schematische Ansichten auf das Sicherheitselement 1 nach Fig. 1a bis 3a dargestellt, die jeweils miteinander korrespondieren. In Fig. 1 b ist zu erkennen, dass das zweite Element 5 das erste Element 3 nur teilweise überlagert und darüber hinaus strukturiert ist, beispielsweise als ein Strichcode interpretiert werden könnte. Bei der Ansicht nach Fig. 1 b ist eine Lumineszenz nicht angeregt.
In der Fig. 2b ist eine senkrechte Draufsicht auf das Sicherheitselement dargestellt, bei der die Lumineszenz der Lumineszenzmittel des ersten Elements 3 angeregt ist. Eine Emission des Lumineszenzlichts ist durch eine Schraffur angedeutet. Eine Strichstärke der Schraffur gibt eine Intensität des wahrgenommenen Lumineszenzlichts an. Gut zu erkennen ist, dass im gesamten flächigen Ausdehnungsbereich des ersten Elements 3 eine starke Lumineszenz wahrnehmbar ist.
In Fig. 3b ist nun eine Draufsicht unter einer von der lotrechten Betrachtung abweichenden Orientierung bei Anregung der Lumineszenz gezeigt. Zu erkennen ist, dass in den überdeckten Bereichen 9, in denen das zweite Element 5 das erste Element 3 überlappt, eine deutliche Schwächung der Lumineszenz eingetreten ist. Hierdurch wird die Struktur des zweiten Elements 5 als abgedunkelter Bereich, der dem überdeckten bereich 9 entspricht, für einen Betrachter wahrnehmbar, die bei einer Draufsicht nach Fig. 2b nicht sichtbar war, da das zweite Element 5 dort transparent ist. In den Fig. 5a bis 5c sind schematische Draufsichten auf eine weitere Ausführungsform eines Sicherheitselements 1 dargestellt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist in das erste Element 3 eine Information codiert, die hier schematisch als A dargestellt ist. Das zweite Element 5 ist so ausgebildet, dass es nur einen Teil, eine Hälfte 15, des ersten Elements 3 überlappt.
Bei der Ansicht nach Fig. 5a, bei der eine Lumineszenz nicht angeregt ist, ist die Information des ersten Elements 3 nicht wahrnehmbar, sofern die Lumineszenzmittel des ersten Elements 3 im sichtbaren Wellenlängenbereich transparent sind.
In Fig. 5b ist nun die Situation dargestellt, bei der die Lumineszenz der Lumineszenzmittel des ersten Elements 3 angeregt ist. Das Sicherheitselement 1 wird unter senkrechter Draufsicht betrachtet. Gut zu erkennen ist die Lumineszenz im gesamten Bereich des ersten Elements 3. Somit ist bei dieser Ansicht die in dem ersten Element 3 gespeicherte Information deutlich wahrnehmbar.
In Fig. 5c ist nun eine Ansicht des Sicherheitselements 1 gezeigt, bei der das Sicherheitselement 1 unter einer abweichenden Orientierung betrachtet wird. Die Interferenzstruktur oder die Interferenzstrukturen des zweiten Elements 5 weisen im Bereich der Lumineszenz unter dieser Orientierung nahezu keine Transmission auf. Daher ist nur eine unüberdeckte Hälfte 16 des Buchstaben A mittels der emittierten Lumineszenzstrahlung wahrnehmbar. Für den Nutzer stellt sich somit ein starker Kontrast ein, so dass das Sicherheitselement einfach zu verifizieren ist.
Die beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich beispielhafte, stark vereinfachte Ausführungsformen. Es versteht sich für den Fachmann, dass wesentliche komplexere Ausführungsformen denkbar sind. Insbesondere können weitere Elemente aufgebracht werden, die Interferenzstrukturen aufweisen, die beispielsweise ein gegensätzliches Transmissions-/Reflexionsverhalten zu dem zweiten Element aufweisen und andere Teile der ersten Information überdecken.
Emittieren die in dem ersten Element enthaltenen Lumineszenzmittel Lumineszenzlicht in einem großen Spektralbereich oder in Form von mehreren voneinander im Wellenlängenspektrum weit voneinander beabstandeten Spektrallinien aus, so führt ein betrachtungswinkelabhängiges bzw. verkippungsabhängiges Ändern des Reflexionsvermögens bzw. Transmissionsvermögens nur zu einer spektral selektiven Veränderung. Dies bedeutet, dass von der Änderung des Reflexionsvermögens/Transmissionsvermögens nur Lumineszenzlicht in einem begrenzten Spektralbereich betroffen ist. Dies führt bei geeigneter Wahl der Lumineszenzmittel jedoch dazu, dass eine deutlich wahrnehmbare Farbveränderung während des Verkippens auftritt. Ist nicht das gesamte erste Element durch das zweite Element überlappt, so tritt die Farbänderung selbstverständlich nur in einem Teil des ersten Elements bei einer Verkippung auf. Somit ist auch in einem solchen Fall das Sicherheitselement einfach darüber zu verifizieren, dass in einem Teilbereich des ersten Elements eine deutlich wahrnehmbare Farbveränderung auftritt.
Die erste Information kann in dem ersten Element auch „farbig" gespeichert werden. Insbesondere wenn das erste Element mehrere unterschiedliche Lumineszenzmittel umfasst, kann ein Teil der Information mit dem ersten Lumineszenzmittel erstellt werden, welches Lumineszenzlicht emittiert, welches einen ersten Farbeindruck hervorruft. Mit einem oder mehreren weiteren Lumineszenzmitteln, die Lumineszenzlicht abweichender Farbeindrücke emittieren, kann eine andere Information oder ein Hintergrund erstellt werden. Da das zweite Element eine spektral selektive Orientierungsabhängigkeit des Transmissionsvermögens/Reflexionsvermögens in dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich aufweist, wird bei geeigneter Wahl der Lumineszenzmittel nur das Lumineszenzlicht der ersten Lumineszenzmittel beeinflusst, beispielsweise reflektiert. Die in den Fig. 2a und Fig. 3a dargestellten Ansichten können bei einer solchen Ausführungsform auch so interpretiert werden, dass das Lumineszenzlicht 8 unterschiedliche Wellenlängen aufweist. Während bei senkrechter Draufsicht, vergleiche Fig. 2a, das Lumineszenzlicht 8 beider Wellenlängen transmittiert wird, wird im verkippten Zustand (Fig. 3a) nur das Lumineszenzlicht 8 einer Wellenlänge transmittiert, das übrige Lumineszenzlicht 81 wird hingegen im zweiten Element 5 reflektiert.
Besonders bevorzugt sind die beschriebenen Sicherheitselemente als Sicherheits- und/oder Wertdokumente ausgebildet, die weitere Sicherheitsmerkmale und/oder Sicherheitselemente umfassen. Alternativ können die Sicherheitselemente in ein Sicherheits- und/oder Wertdokument integriert werden.
Für den Fachmann ist ersichtlich, dass es eine Vielzahl weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten für ein solches Sicherheitselement gibt. Beispielhaft wurden Ausführungsformen näher erläutert, bei denen das erste Element und das zweite Element vorzugsweise drucktechnisch aufgebracht sind. Bei anderen Ausführungsformen kann das erste Element beispielsweise aber auch in ein Substrat integriert sein bzw. selbst das Substrat darstellen, auf dem das zweite Element aufgebracht wird. Beispielsweise können Lumineszenzmittel in das Substrat, beispielsweise eine Kunststofffolie, integriert sein. Ebenso ist es möglich, die Lumineszenzmittel in Form von Melierfasern oder Planchetten in ein Substrat einzuarbeiten. Insbesondere Papier eignet sich für die Einbettung solcher Elemente.
Besitzt das Papier weiterhin eine Oberflächenstruktur, z.B. durch ein fühlbares Wasserzeichen, passt sich das darauf aufgebrachte zweite Element dieser Oberflächenstruktur an. Die Winkelselektivität des zweiten Elements wird bei der Verifikation des Merkmals also der Form der Oberflächenstruktur folgen. Die Oberflächenstruktur wird damit unter Lumineszenzanregung im Auflicht sichtbar.
Weiterhin bildet sich jegliches geeignetes Oberflächenrelief im erfindungsgemäßen Sicherheitsmerkmal ab. Oberflächenreliefs können entstehen z. B. durch eine Prägung des Substrates, durch Stichtiefdruck, oder durch Lamination z. B. mittels strukturierter Laminationsbleche.
Bei als Kunststoffkarten ausgebildeten Wert- und/oder Sicherheitsdokumenten erfolgt die Herstellung typischerweise als Laminat. Ein typisches Verfahren zur Herstellung eines solchen Wert- und/oder Sicherheitsdokuments sieht dann für die Einbringung des beschriebenen Sicherheitselements folgendes vor:
1) Bereitstellen von Substratschichten aus oben genannten Kunststoffen, typischerweise in Dicken zwischen 10 μm und 1000 μm, bevorzugt zwischen 50 μm und 250 μm. Die Substratschichten können bedruckt sein, transparent, transluzent, opak, lasergravurfähig, usw. Es können auch Substratschichten mit einem Inlay, bestehend aus einem kontaktlosen Chip und einer Antenne, verwendet werden. Eine oder alle Substratschichten können auch eine Klebschicht aufweisen. Die Substratschichten müssen nicht alle aus demselben Material bestehen. 2) Auf einer der Substratschichten wird das erste Element aufgebracht, bevorzugt aufgedruckt.
3) Auf dieser Substratschicht mit dem Druck, oder auf einer anderen Substratschicht, z.B. einer als transparenten Folie ausgebildeten Substratschicht, wird das zweite Element nach einem der weiter oben beschriebenen Verfahren aufgebracht. Im Falle der Applikation auf der anderen Substratschicht muss dieser Schritt zeitlich natürlich nicht unbedingt nach dem Bedrucken erfolgen.
4) Die Substratschicht(en) mit dem ersten und dem zweiten Element werden zusammen mit den weiteren Substratschichten in Kontakt gebracht und unter der Einwirkung von Druck und Temperatur laminiert. Dabei bildet sich ein fester Verbund zwischen den einzelnen Substratschichten aus, welcher auch als Laminat bezeichnet wird.
5) Das Laminat wird im Anschluss nachbearbeitet z. B. hinsichtlich seiner Umfangsform über ein Stanzen. Bei einer Herstellung im Mehrfachnutzen findet eine Vereinzelung, beispielsweise ebenfalls über Stanzen, statt. Gegebenenfalls kann vor oder nach dem Stanzen die Applikation einer Schutzfolie, z.B. einer diffraktiven Schutzfolie, erfolgen. Es kann auch eine Kratzschutzschicht, z.B. in Form eines Lackes, aufgetragen werden. Ebenso kann eine Kombination aus Kratzschutzschicht und Schutzfolie verwendet werden.
Ein Sonderfall stellt ein nachträgliches Auftragen des zweiten Elements in Schritt 5 dar. In diesem Fall wird das zweite Element nicht in den Kartenkörper laminiert, sondern auf ihn geklebt ist. Insbesondere, wenn das zweite Element individualisiert oder personalisiert ist, kann dieses von Vorteil sein. Beispielsweise kann ein Volumenhologramm teil- oder vollflächig appliziert werden, wobei ein Teil hiervon als zweites Element im Sinne der Erfindung mit einem darunterliegenden Lumineszenzelement zusammenwirkt.
Bei wieder anderen Ausführungsformen, bei denen beispielsweise ein Volumenhologramm in einen holografisches Aufzeichnungsmedium belichtet ist, kann das erste Element drucktechnisch auf einer der Betrachtungsseite abgewandten Seite des holografisches Aufzeichnungsmedium aufgedruckt werden. Vorzugsweise ist das Volumenhologramm nicht in die gesamte Fläche des Films belichtet, so dass auch in diesem Fall Ausführungsformen herstellbar sind, bei denen das zweite Element (das Volumenhologramm) nur einen Teil des ersten Elements überdeckt. Auf ähnliche Art und Weise kann bei einer Verwendung von koextrudierten Folien ein Sicherheitselement hergestellt werden. Beispielsweise wird ein mit ersten Lumineszenzmitteln bedrucktes Substrat, beispielsweise Papier, über einen Appliziervorgang (beispielsweise ein Hot-Stamp-Verfahren) mit einem zweiten Element beispielsweise aus einer koextrudierten Folie bestehend versehen, so dass sich ein erfindungsgemäßer goniolumineszenter Effekt ergibt. Vorteilhaft ist auch, wenn die durch das Hot-Stamp-Verfahren applizierte koextrudierte Folie zusätzliche Sicherheitsmerkmale aufweist, beispielsweise Träger einer diffraktiven (teil-)metallisierten Oberflächenprägung ist, und so unter normaler Auflichtbeleuchtung die typischen optischen Effekte von Prägehologrammen (wie sie beispielsweise ein Kinegram® zeigt) aufweist und unter UV- Beleuchtung in Kombination mit dem darunterliegenden ersten Lumineszenzelement einen goniolumineszenten Effekt.
Die beschriebenen Elemente und Merkmale können in beliebiger Kombination zur Umsetzung der Erfindung eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste
1 Sicherheitselement
2 Substrat
3 erstes Element
4 Betrachtungsseite
5 zweites Element
6 Haftvermittlerschicht
7 Anregungslicht
8, 8' Lumineszenzlicht
9 überdeckter Bereich
11 Transmissionsvermögen/Refelxionsvermögen unter 0°
12 Transmissionsvermögen/Reflexionsvermögen unter 60
13, 13' ausgezeichnete Wellenlänge
14 ausgezeichneter Wellenlängenbereich/Spektralbereich
15 überdeckte Hälfte
16 unüberdeckte Hälfte

Claims

Patentansprüche
1. Goniolumineszentes Sicherheitselement (1 ) umfassend ein erstes Element (3) und ein das erste Element (3) zumindest teilweise überlappendes zweites Element (5), wobei das zweite Element (5) einer Betrachtungsseite (4) des Sicherheitselements (1 ) zugewandt ist, wobei das erste Element (3) erste Lumineszenzmittel umfasst und das zweite Element (5) mindestens eine optische Interferenzstruktur umfasst, die in einem ausgezeichneten Wellenlängenbereich (14) ein orientierungsabhängiges Transmissionsvermögen (11 , 12) und/oder Reflexionsvermögen (11 , 12) aufweist, wobei das erste Element (3) und das zweite Element (5) so aufeinander abgestimmt sind, dass bei einer Betrachtung während einer Anregung einer Lumineszenz der ersten Lumineszenzmittel abhängig von einer Orientierung der Betrachtung und/oder einer Richtung einer Einstrahlung eines Anregungslichts durch das zweite Element (5) eine optische Veränderung des betrachteten Lumineszenzlichtes wahrnehmbar ist, wobei die mindestens eine Interferenzstruktur im ausgezeichneten Wellenlängenbereich bei genau einer Orientierung oder in einem begrenzten Orientierungsbereich ihr Transmissionsvermögen und/oder Reflexionsvermögen ändert.
2. Goniolumineszentes Sicherheitselement (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lumineszenzmittel im angeregten Zustand in dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich (14) Lumineszenzlicht (8, 8') emittieren.
3. Goniolumineszentes Sicherheitselement (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der ausgezeichnete Spektralbereich (14) mit einem Wellenlängenbereich übereinstimmt, in dem die ersten Lumineszenzmittel mittels einer Einstrahlung von Anregungslicht (7) zu einer Lumineszenz anregbar sind.
4. Goniolumineszentes Sicherheitselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgezeichnete Wellenlängenbereich (14) im sichtbaren Wellenlängenbereich liegt.
5. Goniolumineszentes Sicherheitselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine orientierungsabhängige Änderung des Transmissionsvermögens (11 , 12) und/oder des Reflexionsvermögens (11 , 12) von mehr als 30 %, vorzugsweise mehr als 50 %, am bevorzugtesten von mehr als 80 % im ausgezeichneten Wellenlängenbereich (14) bewirkbar ist.
6. Goniolumineszentes Sicherheitselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (3) neben den ersten Lumineszenzmitteln weitere Lumineszenzmittel umfasst, die Lumineszenzlicht mit einer von der Spektralverteilung des Lumineszenzlichts (8) der ersten Lumineszenzmittel abweichenden Spektralverteilung emittieren.
7. Goniolumineszentes Sicherheitselement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das orientierungsabhängige Transmissionsvermögen (11 , 12) und/oder Reflexionsvermögen (11 , 12) in dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich (14) spektral selektiv hinsichtlich eines größeren, den ausgezeichneten Wellenlängenbereich (14) umfassenden Wellenlängenbereichs ist.
8. Goniolumineszentes Sicherheitselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (5) mehrere optische Interferenzstrukturen umfasst, die jeweils eine intrinsische Vorzugsorientierung aufweisen und hinsichtlich dieser Vorzugsorientierungen in dem zweiten Element (5) relativ zueinander, zumindest weitestgehend, ausgerichtet sind.
9. Goniolumineszentes Sicherheitselement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren optischen Interferenzstrukturen ein oder mehrere Effektpigmente, insbesondere dielektrische Multilayer-Interferenz-Effektpigment oder Metall-Dielektrische-Fabry-Perot- Effektpigmente, koextrudierte Materialien (Folien, Gläser) in Form von Flakes oder als großflächige Patches oder Folien, Volumenhologramme, Flüssigkristalle, Lippmann-Bragg-Strukturen oder Kombinationen hiervon umfassen.
10. Goniolumineszentes Sicherheitselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Element (3) eine erste Information gespeichert ist.
11. Goniolumineszentes Sicherheitselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (3) im sichtbaren Wellenlängenbereich transparent ist.
12. Goniolumineszentes Sicherheitselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (5) jeweils in einem Spektralbereich der Lumineszenz als auch in einem Spektralbereich des Anregungslichts (7) unter mindestens einer Orientierung transparent oder teiltransparent ist.
13. Goniolumineszentes Sicherheitselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Element (5) eine zweite Information gespeichert ist.
14. Goniolumineszentes Sicherheitselement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (3) auf ein Substrat (2) aufgebracht ist und das zweite Element (5) auf das erste Element (3) oder auf das Substrat (2) aufgebracht sind.
15. Goniolumineszentes Sicherheitselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Element (3) und dem zweiten Element (5) ein weiteres transparentes Substrat angeordnet ist.
16. Goniolumineszentes Sicherheitselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (1 ) als Sicherheitsdokument ausgebildet ist.
17. Verfahren zum Herstellen eines goniolumineszenten Sicherheitselements (1 ), bei dem ein erstes Element (3) und ein zweites Element (5) relativ zueinander so angeordnet werden, dass das zweite Element (5) das erste Element (3) zumindest teilweise überlagert und das zweite Element (5) einer Betrachtungsseite zugewandt ist, wobei das erste Element (3) erste Lumineszenzmittel umfasst und das zweite Element (5) mindestens eine optische Interferenzstruktur umfasst, die in einem ausgezeichneten Wellenlängenbereich (14) ein orientierungsabhängiges Transmissionsvermögen (11 , 12) und/oder Reflexionsvermögen (11 , 12) aufweist, wobei das erste Element (3) und das zweite Element (5) so aufeinander abgestimmt werden, dass bei einer Betrachtung während einer Anregung einer Lumineszenz der ersten Lumineszenzmittel abhängig von einer Orientierung der Betrachtung und/oder einer Richtung einer Einstrahlung eines Anregungslichts (7) durch das zweite Element (5), eine optische Veränderung wahrnehmbar ist, wobei die mindestens eine Interferenzstruktur so gebildet wird, dass diese im ausgezeichneten Wellenlängenbereich bei genau einer Orientierung oder in einem begrenzten Orientierungsbereich ihr Transmissionsvermögen und/oder Reflexionsvermögen ändert.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (3) und das zweite Element (5) so aufeinander abgestimmt werden, dass die ersten Lumineszenzmittel im angeregten Zustand in dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich (14) Lumineszenzlicht (8) emittieren.
19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (3) und das zweite Element (5) so aufeinander abgestimmt werden, dass der ausgezeichnete Spektralbereich (14) mit einem Wellenlängenbereich übereinstimmt, in dem die ersten Lumineszenzmittel mittels einer Einstrahlung von Anregungslicht (8) zu einer Lumineszenz anregbar sind.
20. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgezeichnete Wellenlängenbereich (14) im sichtbaren Wellenlängenbereich liegt.
21. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das zweites Element (5) ausgebildet wird, so dass eine orientierungsabhängige Änderung des Transmissionsvermögens (11 , 12) und/oder des Reflexionsvermögens (11 , 12) in dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich (14) von mehr als 30 %, vorzugsweise mehr als 50 %, am bevorzugtesten von mehr als 80 % bewirkbar ist.
22. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 17 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (3) neben den ersten Lumineszenzmitteln weitere Lumineszenzmittel umfasst, die Lumineszenzlicht mit einer von der Spektralverteilung des Lumineszenzlichts (8) der ersten Lumineszenzmittel abweichenden Spektralverteilung emittieren.
23. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das orientierungsabhängige Transmissionsvermögen (11 , 12) und/oder Reflexionsvermögen (11 , 12) in dem ausgezeichneten Wellenlängenbereich (14) spektral selektiv hinsichtlich eines größeren, den ausgezeichneten Wellenlängenbereich (14) umfassenden Wellenlängenbereichs ist.
24. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (3) drucktechnisch aufgebracht wird.
25. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (5) drucktechnisch aufgebracht wird, wobei das zweite Element (5) mehrere optische Interferenzstrukturen umfasst, die jeweils eine intrinsische Vorzugsorientierung aufweisen und hinsichtlich dieser Vorzugsorientierungen in dem zweiten Element (5) relativ zueinander zumindest weitestgehend ausgerichtet werden.
26. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (5) in Form von Effektpigmenten, insbesondere dielektrische Multilayer-Interferenz-Effektpigmenten oder Metall- Dielektrischen-Fabry-Perot-Effektpigmenten, Flüssigkristallen, Flakes von koextrudierten Materialien oder Kombinationen hiervon ausgebildet wird, wobei die Bestandteile des zweiten Elements (5) jeweils einzeln ein orientierungsabhängiges Transηnissions- und/oder Reflexionsvermögen wie das gesamte zweite Element (5) zeigen.
27. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (5) in Form von koextrudierten Folien, eines Volumenhologramms, einer Lippmann-Bragg-Struktur oder Kombinationen hiervon auf- oder eingebracht wird.
28. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Element (3) eine erste Information gespeichert wird.
29. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 17 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (3) im sichtbaren Wellenlängenbereich transparent ist.
30. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 17 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (5) jeweils in einem Spektralbereich der Lumineszenz als auch in einem Spektralbereich des Anregungslichts unter mindestens einer Orientierung transparent oder teiltransparent ist.
31. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 17 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Element (5) eine zweite Information gespeichert wird.
32. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 17 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Element (3) und dem zweiten Element (5) ein weiteres transparentes Substrat angeordnet wird.
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