EP2438579A1 - Magnetooptisches sicherheitselement - Google Patents

Magnetooptisches sicherheitselement

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Publication number
EP2438579A1
EP2438579A1 EP10725381A EP10725381A EP2438579A1 EP 2438579 A1 EP2438579 A1 EP 2438579A1 EP 10725381 A EP10725381 A EP 10725381A EP 10725381 A EP10725381 A EP 10725381A EP 2438579 A1 EP2438579 A1 EP 2438579A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
security element
magneto
optical material
element according
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10725381A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Bornschlegl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Giesecke and Devrient GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Giesecke and Devrient GmbH filed Critical Giesecke and Devrient GmbH
Publication of EP2438579A1 publication Critical patent/EP2438579A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/04—Testing magnetic properties of the materials thereof, e.g. by detection of magnetic imprint
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
    • B42D25/30—Identification or security features, e.g. for preventing forgery
    • B42D25/36—Identification or security features, e.g. for preventing forgery comprising special materials
    • B42D25/369—Magnetised or magnetisable materials
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/003—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using security elements
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation

Definitions

  • the invention relates to a security element with a visually and / or machine-detectable appearance that can be changed by an external magnetic field.
  • the invention further relates to a method for producing such a security element, a security arrangement with such a security element, a correspondingly equipped data carrier and a verification device for such a security element.
  • Data carriers such as valuables or identity documents, but also other valuables, such as branded goods, are often provided with security elements for the purpose of security, which permit verification of the authenticity of the data carrier and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
  • the security elements can be embodied, for example, in the form of a security thread embedded in a banknote, a covering film for a banknote with a hole, an applied security strip, a self-supporting transfer element or else in the form of a feature area printed directly on a value document.
  • Security elements with a changeable visual impression which can be interactively influenced by a user, have a particularly high security against counterfeiting, since interactively triggerable optical effects can not be reproduced with copiers.
  • a security element which consists at least partially of a material which is optically changeable by an electric or magnetic field.
  • the optically variable material preferably comprises a multiplicity of particles which can be changed in their position or orientation by means of the electric or magnetic field.
  • the object of the invention is to further improve a security element of the aforementioned type and, in particular, to provide a security element which is easy to produce and has an attractive visual appearance and / or high counterfeit security.
  • the appearance should be interactively influenced by a user.
  • a generic security element contains a magneto-optical material whose Verdet constant for at least one wavelength in the visible spectral range is greater than 10 5 ° T- 1 ITr 1 in absolute terms.
  • the Verdet constant of the magneto-optical material of magnitude is even greater than 10 6 ° T "1 ⁇ r 1, more preferably even greater than 10 70 T-1 Germany. 1
  • a magneto-optical material is used, the Verdet constant is wavelength-dependent and within the visible spectral range by at least a factor of 2, in particular even by at least a factor of 4 changed or the sign changes within the visible spectral range.
  • the invention is based on the idea to exploit the extremely strong Faraday effect novel magneto-optical materials to provide magnetically influenced security elements that contain no mobile or magnetic materials.
  • novel magneto-optical materials to provide magnetically influenced security elements that contain no mobile or magnetic materials.
  • the external magnetic field always results in a mechanical change in the security element, for example by ferromagnetic particles floating in a liquid-filled capsule aligning in an external magnetic field.
  • the Faraday effect describes the rotation of the polarization plane of linearly polarized light when passing through a magneto-optical medium under the influence of a magnetic field which is oriented parallel to the propagation direction of the light.
  • the strength of the effect is expressed by a substance-specific and generally wavelength-dependent variable, the so-called Verdet constant V.
  • Verdet constant V of the order of up to several 10 3 ° T- 1 In 1 .
  • the use of such materials in visually verifiable security elements is therefore virtually impossible due to the small size of the resulting angle of rotation in conventional magnetic fields (0.1 T) of a few hundredths of a degree.
  • the conventional materials having the highest values of the Verdet constant are specially doped flint glasses or crystals which, due to their brittleness, are also unsuitable for use in security elements for value documents.
  • the present inventor has now surprisingly found that materials with extremely large values of the Verdet constant for the first time security elements can be practically realized that use the Faraday effect to produce a interactively by a magnetic field variable visual impression.
  • Particularly suitable magneto-optical materials are highly regioregular polythiophenes (PTPs) and other conjugated polymers, which have recently been discovered to have a very strong Faraday effect.
  • the high Verdet constant is based on the current understanding of the supramolecular organization of polymers, with PTP regioregularities> 95 to 97% has particularly good properties.
  • Particularly preferred presently are highly regioregular polythiophenes, preferably alkyl or alkoxy substituted, most preferably 3-hexyl, 3-decyl, 3-dodecyl or 3-octyloxy-substituted.
  • magneto-optical materials are polymers, they can be processed with the usual methods for plastics, with particularly good results being achieved by current knowledge through a coating in the spin coating process.
  • Another advantage of the preferred magneto-optic materials is that there are no problems with approval for polymer materials according to Regulation (EC) No. 1907/2006 (REACH).
  • EC Polymer Materials
  • REACH Regulation
  • the Verdet constant of the starting polymer can be significantly increased by such a measure, so that even materials with a relatively low Faraday effect, such as PMMA, in materials suitable for the invention with V> 10 5 ° T ⁇ m ⁇ can be converted.
  • inorganic nanoparticles having superparamagnetic properties or core-shell particles having a superparamagnetic core are suitable as additives for increasing the Verdet constant.
  • the color impression of the security element can be changed by the external magnetic field.
  • a magneto-optical material with a wavelength-dependent Verdet constant is used.
  • the polarization planes of light of different wavelengths are rotated to different degrees as they pass through the magneto-optical material, resulting in a color impression for the observer, as explained in greater detail below.
  • the color impression depends on the strength of the magnetic field, ie it changes when an external magnet is brought to or removed from the security element. It is understood that, in addition to the change in the color impression, optionally or only the contrast impression of the security element can be changed by the external magnetic field.
  • the change of the visually and / or machine-detectable appearance by the external magnetic field is reversible, so that adjusts itself to the removal of the external magnetic field, the original appearance.
  • the magneto-optic material is present in a marking layer having a thickness of less than 100 ⁇ m, preferably in a marking layer having a thickness between 1 ⁇ m and 20 ⁇ m, more preferably in a marking layer having a thickness between 1 ⁇ m and 10 ⁇ m , Conventional materials showed magnetoresistance of a few hundredths of a degree at these thicknesses in a magnetic field of 0.1 T, which is insufficient for visible application.
  • the security element is designed to be viewed in phantom and contains a first and a second linearly polarizing layer, between which the marking layer with the magneto-optical material is arranged.
  • the first and / or second linearly polarizing layer may advantageously be in the form of patterns, characters or a coding. This formulation should also include the case that the first and / or second linearly polarizing
  • Layer has recesses or inactive areas in the form of patterns, characters or a coding.
  • the first and second linearly polarizing layers are both in the form of patterns, characters or a coding, which are arranged in the register at least in a partial area relative to one another.
  • a visually recognizable effect occurs only in the areas arranged in the register, any other differently designed areas show no visible effect.
  • the transmission directions of the first and second linearly polarizing layer preferably enclose an angle of approximately 0 °, ie they are arranged parallel to one another.
  • interesting visual effects where the security element from opposite sides has a different chen visual impression, for example, a different color impression, can be generated when the two linearly polarizing layers enclose an angle of about 45 °, as explained in more detail below.
  • An angle of 90 ° also allows interesting effects (negative structure)
  • the security element is designed for observation in plan view and contains a reflection layer and a linearly polarizing layer, between which the marking layer with the magneto-optical material is arranged.
  • the linear polarizing layer may be in the form of patterns, characters or a code.
  • the security element may be designed for machine authenticity testing, wherein the visual appearance of the security element does not change by an external magnetic field alone, and wherein the security element has a marking layer with the magneto-optic material.
  • the security element is then brought between two parallel-aligned linear polarizers and illuminated with light of a predetermined wavelength when the magnetic field is applied.
  • the intensity of the light through the first linear polarizer, the security element and the second linear polarizer transmitted light is then a measure of the strength of the magneto-optical effect, from which the authenticity of the security element can be concluded. If the intensity of the transmitted light is carried out at two or more different magnetic field intensities, the presence or absence of the expected magneto-optical effect with excellent signal-to-noise ratio and thus be tested at high speed.
  • the authenticity check can also be carried out at two or more different wavelengths in order to achieve an even higher detection reliability.
  • the security element to be tested is placed on a reflective layer and analyzed by a linear polarizer, as described above.
  • the machine-detectable security element can also contain, in addition to the marking layer, a linearly polarizing layer on which the marking layer with the magneto-optical material is arranged. In the authenticity check it is then sufficient to analyze the security element through a linear polarizer, or to place the security element on a reflective layer and to analyze it through the linearly polarizing layer of the security element.
  • the security elements for mechanical authenticity testing just described are hidden security features, since the visual appearance of the security element alone does not change as a result of an external magnetic field. However, the security elements can also be checked visually for authenticity by the aid of additional aids, such as one or two linear polarizers.
  • Another variant of the invention consists in combining the visual recognizability and the machine readability in a security element.
  • the security element has a first subarea, in which the security element is designed for visual testability, and a second subarea, in which the security element is designed for a machine authenticity check.
  • the two subareas can each be described as described above for visually or mechanically recognizable security elements.
  • the marking layer may be in the form of a film with the magneto-optic material.
  • a polythiophene solution in a suitable solvent by spinning for example, a polythiophene solution in a suitable solvent by spinning
  • Coating to be processed into a film a conventional film substrate such as PET, BOPP and the like may be coated with such a solution or a polythiophene film may be laminated with film material.
  • a film or coated film can be used as an active Faradayelement and at the same time as a carrier material.
  • the magneto-optical material may also be in a marking layer applied by a printing method or a rotary coating method.
  • the magneto-optical material is present in the marking layer in the form of pigments, in particular in the form of platelet-shaped or spherical pigments.
  • a polythiophene film produced by a suitable process preferably with a homogeneous thickness, can be cut or broken into small platelets. The latter is easily possible, for example, in the strongly cooled state using liquid nitrogen.
  • the film may be supported, stretched, thermally treated, etc.
  • the platelet-shaped pigments can then be incorporated into a transparent binder system and used as printing ink. When printing, especially in screen printing, The pigments then align in a flaky or parallel to each other.
  • the film or fragments can be surrounded by a layer to protect the pigment from external influences or to adapt properties, such as laser markability, etc.
  • the magneto-optical material is present in the marking layer in core-shell particles, wherein either the core or the shell of the core-shell particles contain the magneto-optical material.
  • the core of the core-shell particles may contain the magneto-optical material and the shell of the core-shell particles a linearly polarizing material.
  • the core-shell particles have a reflective, in particular metallically reflecting core, while the shell of the core-shell particles contains the magneto-optical material.
  • the sheath of the core-sheath particles may also have a multilayer structure and contain, for example, an inner layer with the magneto-optical material and an outer layer with a linearly polarizing material.
  • the diameter of the core-shell particles is advantageously between about 1 .mu.m and about 100 .mu.m, in particular between about 1 .mu.m and about 80 .mu.m.
  • the magneto-optic material may be in the form of patterns, characters, or a code, for example, to individualize the security element. This also includes the possibility that the magneto-optic material has recesses or inactive areas in the form of patterns, characters or a coding. Such inactive regions may be generated by, for example, locally heating or melting the magneto-optic material.
  • the strength of the Faraday effect depends on the supramolecular arrangement of the polymer chains. By laser irradiation, the regioregularity can be selectively reduced locally and the effect size can be reduced.
  • the hue of an ink containing the magneto-optical material can be adjusted by the addition of conventional color pigments or adjusted by the use of different magneto-optical materials with different intrinsic absorption.
  • linearly polarizing layers it is preferred to use materials which permit a printing method of application for both film and paper applications.
  • Examples of such linearly polarizing printing inks are lyotropic liquid-crystal formulations or special dichroic pigments.
  • Suitable lyotropic liquid crystals are described in particular in the publication WO 2005/005727 A1, the disclosure content of which is included in the present application in this respect.
  • the lyotropic liquid crystals can already be aligned by doctoring during printing or by other shear forces. Even with cholesteric liquid crystals, in combination with the carrier films, linearly polarizing properties were observed. ob panel.
  • Dichroic paints or pigments have already been used in the art to linearly polarize light and are commercially available. They are based on the principle that the individual pigments align themselves on an oriented polyvinyl alcohol (PVA) layer and thereby produce the effect.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the reflection layer can be produced in particular by vapor deposition of a metallic layer on a smooth substrate.
  • the surface may have a reflective appearance, but may also be non-reflective.
  • the reflective layer should not produce any scattering that would destroy the linear polarization of the light.
  • reflection layers also polarize the reflected light itself. Since this effect is dependent on the angle, it can be used specifically for the further enhancement of reflection safety elements.
  • the invention also includes a method for producing a security element, in which a magneto-optical material is applied or introduced whose Verdet constant for at least one wavelength in the visible spectral range is greater than 10 5 ° T- 1 ITr 1 .
  • the magneto-optical material is processed into a film which forms part of the security element.
  • the magneto-optic material can be advantageously applied to a support by a printing method or a spin coating method.
  • a further advantageous possibility is that first pigments or core-shell particles are produced with the magneto-optical material and are introduced into a binder, and that the binder with the pigments or core-shell particles in a subsequent step to a Carrier is applied. Examples of suitable embodiments of the core-shell particles are mentioned above.
  • the invention further comprises a security arrangement for securing security papers, value documents, data carriers and the like with a security authentification security element of the type described and having a verification element with a linearly polarizing layer.
  • the invention further comprises a data carrier, in particular a value document, such as a banknote, a passport, a document, an identity card or the like, which is equipped with a security element of the type described or with a security arrangement of the type described.
  • a data carrier in particular a value document, such as a banknote, a passport, a document, an identity card or the like, which is equipped with a security element of the type described or with a security arrangement of the type described.
  • Suitable substrate material for the data carrier is any type of paper, in particular cotton vellum paper. Of course, it is also possible to use paper which contains a proportion of polymeric material in the range of 0 ⁇ x ⁇ 100% by weight.
  • the substrate material of the data carrier is a plastic film, for. B. a polyester film is.
  • the film may also be monoaxially or biaxially stretched. The stretching of the film leads, among other things, to rem that it receives polarizing properties that can be used as another security feature.
  • the substrate material of the data carrier is a multilayer composite which has at least one layer of paper or of a paper-like material.
  • Such a composite is characterized by an extremely high stability, which is for the durability of the disk of great advantage.
  • All materials used as substrate material can have additives which serve as authenticity features. It is primarily to think of luminescent, which are preferably transparent in the visible wavelength range and in the non-visible wavelength range by a suitable tool, for. B. a UV or IR radiation emitting radiation source, can be excited to produce a visible or at least detectable with auxiliaries luminescence. Other security features can be used with advantage, as long as they do not affect the viewing of the security element according to the invention or at least not significantly.
  • the security element can, in particular if it is present on a transparent or translucent substrate, also be arranged in or above a window area or a through opening of the data carrier. If the data carrier contains both a security element according to the invention and an associated verification element, these are advantageously geometrically arranged on the data carrier such that the security element and the verification element can be brought over one another by bending or folding the data carrier.
  • the invention further provides a verification device for checking the authenticity of a security element of the type described with a light source for light of a predetermined wavelength, a linear polarizer, a device for generating a magnetic field perpendicular to
  • the verification device can contain a further linear polarizer so that the security element can be brought between the two linear polarizers during the authenticity check.
  • the security elements according to the invention represent a machine or human feature. Even hidden security features can optionally be viewed visually with an additional polarization filter.
  • a magneto-optical material the use of a polymeric material having a Verdet constant in the applied form above 10 5 T -1 In.- 1 is presently preferred.
  • the magneto-optical effect can be enhanced by introducing nanoparticles.
  • the layer thicknesses of the applied marking layer are typically between 1 ⁇ m and 20 ⁇ m.
  • the marking layer of the security element is preferably combined with printed polarizers, in particular of lyotropic liquid crystal layers. Magneto-optical materials in the form of core-shell particles (microspheres) are also possible.
  • magneto-opti- A pigment can be produced and thus a printing ink can be produced. Since the currently preferred magneto-optical materials are polymeric materials, approval problems according to Regulation (EC) No. 1907/2006 concerning the Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals (REACH) are not to be expected.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a banknote with a
  • FIG. 4 schematically shows the course of the Verdet constant V of the magneto-optical material of the see-through safety element of FIG. 3 as a function of the wavelength
  • FIG. 5 shows the wavelength-dependent rotation of the plane of polarization of the light after passing through the marking layer of the see-through security element of FIG. 3, in each case for light from the blue spectral range and for light from the red spectral range, and in (a) to (d) for different values of FIG
  • FIG. 6 shows in (a) a reflection security element according to an embodiment of the invention in cross section, in (b) the visual appearance of the security element of (a) in plan without external magnetic field and in (c) the visual appearance of the security element of (a ) in supervision with external magnetic field,
  • Fig. 8 in (a) a see-through security element with a different color from opposite sides color impression and in (b) schematically the course of the Verdet constant V of in
  • FIG. 9 shows in (a) the security element of FIG. 8 (a) in an exploded view, in (b) the polarization ratios for light incident from the left, and in (c) the polarization ratios for light incident from the right, FIG. 10 to 13 each in (a) a magneto-optical pigment and in (b) a security element produced using the pigment of (a),
  • FIG. 15 shows a machine-readable security element and a corresponding checking device for the machine authenticity check, both according to further exemplary embodiments of the invention.
  • Fig. 16 is a reflection-safe unit, the combined visual recognizability and machine readability in a security element.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a banknote 10, which is provided with two security elements 12 and 16 according to embodiments of the invention.
  • the first security element constitutes a see-through security element 12, which is arranged over a see-through area, such as a window area or a through opening 14, of the banknote 10.
  • the second security element is designed for viewing in supervision (reflection) and is formed by a glued transfer element 16 of any shape.
  • the banknote 10 can be a conventional paper banknote with a substrate made of cotton vellum paper or else a polymer banknote or a composite film banknote.
  • the visual appearance, in particular the color impression of the security elements 12, 16 can be reversibly changed by an external magnetic field.
  • the initially colorless transparent safety element 12 can appear in an orange hue over the entire surface due to the influence of an external magnetic field.
  • the transfer element 16 appears evenly shiny without magnetic field, while under the influence of an external magnetic field the denomination "50" within the transfer element 16 appears in color.
  • the external magnetic field can be generated by a simple magnet, which may for example be part of a mobile phone, a headphone or earphone or a merchandise security system at the point of SaIe. If the magnet moves under one of the security elements 12, 16 back and forth or on one of the security elements 12, 16 and moved away, so does the strength of the color effect and / or recognizable with the strength of the magnetic field at the location of the security element Colour.
  • the interactive change of the visual appearance serves to prove the authenticity of the security elements 12 or 16 and the banknote 10 provided therewith. Due to the widespread use of magnetic field generating devices, simple verification of the security elements 12, 16 is possible even in normal cash transactions.
  • the invention is not limited to see-through security elements and transfer elements in bank notes, but can be used with all types of security elements, for example labels on goods and packaging or in the security of documents, ID cards, passports, credit cards, health cards and the same. Banknotes and similar documents come next to visual security elements and transfer elements also directly printed security elements, security threads or security strips in question.
  • the Faraday effect which is also referred to as magnetorotation or magneto-optical effect, describes the rotation of the plane of polarization of linearly polarized light 22 when passing through a magneto-optical medium 20 under the influence of a magnetic field 28 parallel to the propagation direction 24 of the Light oriented.
  • the propagation direction 24 of the light is the -z direction without limiting the generality.
  • the incident light 22 is polarized at location 30 linearly in the + y direction, as indicated by the double arrow 32 drawn along the y axis in the xy plane 38, which indicates the deflection of the electric field of the light wave 22.
  • the magneto-optical medium 20 rotates the polarization plane of the light, so that the polarization direction 36 of the emergent light 26 is rotated at location 34 by an angle ⁇ in the xy plane 38 '.
  • V denotes the substance-specific and generally wavelength-dependent detective constant.
  • the direction of rotation of the polarization plane reverses when the light direction is reversed. Therefore, if a light beam passes through the same path twice after reflection, the angle of rotation ⁇ is doubled compared to a simple passage. This effect is utilized, in particular, in the elements described below under Reflexionsconces.
  • magneto-optical materials are used according to the invention whose Verdet constant in the visible spectral range not only assumes high absolute values but is also strongly wavelength-dependent.
  • the marking layer 42 is arranged between a first linearly polarizing layer 44 and a second linearly polarizing layer 46 whose transmission directions are parallel to one another, ie enclose an angle of substantially 0 °.
  • the course 50 of the Verdet constant V of the magneto-optical material of the marking layer 42 is shown schematically in FIG. 4 as a function of the wavelength ⁇ .
  • unpolarized light 48 now impinges on the security element 40 of FIG. 3, the incident light is first linearly polarized by the first linearly polarizing layer 44.
  • the direction of incidence of the light 48 is the -z direction and the first linear polarizing layer 44 polarizes the light along the + y direction.
  • the polarization plane of the light as it passes through the marking layer 42 then becomes an angle depending on the flux density B of the magnetic field
  • the light from the second linearly polarizing layer 46 is then attenuated to different degrees, so that the light 49 transmitted in total by the security element 40 appears to the viewer with a different color impression depending on the strength of the magnetic field.
  • the magneto-optical material of the marking layer causes neither rotation of the polarization plane for blue light b nor for red light r.
  • the incident white light 48 therefore passes through the security element 40 without color change, so that the security element appears colorless transparent.
  • the intensity of a light rotated by an angle ß by a factor of cos 2 ß reduced.
  • the transmitted light 49 therefore has an overall reddish color. Since the rotation angles ⁇ b and ⁇ r scale linearly with the magnetic field flux density B, at a certain flux density B2, the plane of polarization of the blue light b in the marking layer 42 can be rotated by about 90 °, as shown in Fig. 5 (c) ).
  • the blue portion b of the incident light 48 is completely absorbed by the second linearly polarizing layer 46 in this situation.
  • the polarization plane of the red light r is rotated by 45 ° at the flux density B2, so that in the red, about 50% of the incident intensity is transmitted by the security element. After passing through the security element 40, the transmitted light 49 therefore appears with a clear red coloration.
  • the red color changes to a blue coloration of the transmitted light 49.
  • the rotation angles for blue and red light are twice as large as in the situation of FIG. 5 (c). In this case, therefore, the polarization plane of the red light r is rotated by about 90 °, so that the red portion of the incident light
  • the occurring color effects are basically also influenced by the inherent absorption of the magneto-optical material used.
  • self-absorption plays practically no role at the layer thicknesses of less than 100 ⁇ m considered.
  • the security viewing elements 40 which are for viewing purposes, may be applied to a transparent substrate, such as a polymer bank notch, or may be placed on or opaque to an opaque substrate, such as the paper banknote 10 of FIG. 1.
  • the reflection-proof element 60 of FIG. 6 (a) includes a reflective layer 62 onto which an approximately 10 .mu.m-thick marking layer 64 having a magneto-optical material and a linear polarizing layer 66 are applied.
  • Incident white unpolarized light 70 is linearly polarized by the linearly polarizing layer 66 and, when passing through the marking layer 64, undergoes a rotation of the plane of polarization, the size of which depends in particular on the external magnetic field flux density B.
  • the light After the reflection at the reflection layer 62, the light passes through the marking layer 64 a second time and finally passes again through the linearly polarizing layer 66, wherein the intensity of the light is weakened depending on the wavelength depending on the wavelength caused by the two-pass rotational angle of the polarization plane.
  • the reflected light 72 therefore appears to the viewer 74, depending on the strength of the magnetic field, with a different color impression.
  • the marking layer 64 is additionally provided with recesses 68 in the form of the denomination "50" of the banknote. Magnetorotation is not generated in the recesses 68, so that they always appear to the observer 74 independently of the external magnetic field with the metallic impression of the reflection layer 62.
  • Opposite safety elements offer the advantage over see-through security elements that the incident light 70 passes twice through the magneto-optic material, ie when the material thickness is the same, a twice as large effect occurs or the material consumption is halved for a given desired effect size.
  • reflective security elements can be more easily generated on rough and non-transparent areas of a value document or other medium.
  • the visual appearance of a reflection-proof element is influenced by the appearance of the reflection layer. This can be designed both mirroring and non-reflective. For further development of a reflection-proof element, it is also possible to use reflection layers which polarize the reflected light itself in an angle-dependent manner.
  • the magneto-optical material can also be changed, for example by local heating or melting, so that no or only a weakened magneto-optical effect occurs in the machined areas.
  • the intensity of magnetorotation in the above-mentioned polythiophenes can be selectively reduced locally by laser irradiation, as described in more detail elsewhere.
  • the marking layer can also be applied directly in the form of patterns, characters or codes, for example, instead of being printed To create recesses or inactive areas in a first fully applied marking layer.
  • Another way to introduce patterns, characters or codes that can be triggered by an external magnetic field into the security element is to create recesses 76 or inactive areas in the linearly polarizing layer 66, as shown in FIG. Since the incident light in the recessed areas 76 is not polarized, magnetorotation of the marking layer 64 there applies equally to all directions of polarization and therefore does not produce a visually detectable effect.
  • the recessed areas 76 of the linearly polarizing layer 66 therefore always appear to the observer independently of the external magnetic field with the metallic impression of the reflection layer 62.
  • see-through security elements such as shown in Fig. 3, in the described ways with patterns, characters or codes can be provided. If the latter are produced by structuring the oppositely disposed linearly polarizing layers 44, 46, the structures must be arranged in the register in order to achieve a color effect in a transparent manner.
  • see-through security elements can also be realized with magneto-optical materials which, viewed from opposite sides, each have a different color impression cause, as explained now with reference to FIGS 8 and 9.
  • the see-through security element 80 shown in Fig. 8 (a) includes a marking layer 82 containing a magneto-optic material having a Verdet constant that changes sign in the visible spectral range.
  • the marker layer 82 is disposed between a first linearly polarizing layer 84 and a second linearly polarizing layer 86, wherein the transmission direction of the second linearly polarizing layer is an angle of -45 ° (45 ° to the right) against the forward direction of the first linearly polarizing layer Layer is rotated.
  • FIG. 8 (b) schematically shows the curve 88 of the Verdet constant V of the inserted magneto-optical material of the marking layer 82 as a function of the wavelength ⁇ .
  • the magneto-optic material of the marking layer 82 thus rotates the polarization planes of red and blue light in opposite directions.
  • Fig. 9 (a) shows the security element 80 with the first linear polarizing layer 84, the marking layer 82 and the second linearly polarizing layer 86 in an exploded view
  • Fig. 9 (b) the polarization ratios for light 90 incident from the left
  • FIG. 9 (c) for the polarization ratios for light 94 incident from the right at the points along the light path 100 marked in FIG. 9 (a).
  • white unpolarized light 90 is incident on the security element 80 from the left and linearly polarized by the first linearly polarizing layer 84. 2, the incident direction of the light 90 is the -z direction and the first linear polarizing layer 84 polarizes the light along the + y direction. Therefore, after passing through the first linear polarizing layer 84, both red light r and blue light b are linearly polarized along the + y direction, as shown in array 102 of FIG. 9 (b).
  • the polarization plane of the light When passing through the marking layer 82, the polarization plane of the light is rotated by an angle ⁇ ( ⁇ ) in dependence on the external magnetic field B. In the given specifications results in blue light and for red light
  • the blue light b is transmitted substantially without attenuation, while the red light r is practically complete is absorbed as shown in box 106 of Fig. 9 (b).
  • the transmitted light 92 therefore appears blue to the observer.
  • suitable magneto-optical materials are, in particular, conjugated polymers, preferably highly regioregular polythiophenes, preferably alkyl- or alkoxy-substituted, particularly preferably 3-hexyl, 3-decyl, 3-dodecyl and 3-octyloxy-substituted.
  • Such polymers can be processed with the usual methods for plastics, with the best results, in particular the highest Verdet- constants of the applied material, are currently achieved when applying by spin coating method.
  • nanoparticles may be added to the polymers, inorganic nanoparticles having superparamagnetic properties or core-shell particles having a superparamagnetic core being preferred.
  • the magneto-optical materials can also be used in the form of pigments.
  • a polythiophene film produced by a suitable process preferably with a homogeneous thickness
  • spherical pigments 120 into a binder as shown in Fig. 10 (a).
  • a security element 125 can be produced with such intaglio printing ink, as shown in FIG. 10 (b), in which a marking layer 127 with spherical, magneto-optical pigments 120 is printed on a metallically reflecting layer 126 and then a linearly polarizing layer 128 is applied is.
  • the pigment is a core-shell particle 130 in which the core contains a magneto-optic material 131 and the shell contains a linearly polarizing material 132.
  • the core-shell particles 130 need not necessarily be spherical.
  • the core-shell particles 130 are introduced into a binder system.
  • a security element 135 can be produced with such an ink, in which a marking layer 137 with the core-shell particles 130 is printed on a metallically reflecting layer 136, as shown in FIG. 11 (b).
  • the pigment is a core-shell particle 140, in which the core is formed of a reflective, in particular metallically reflective material 141, and in which the shell is a magneto-optical Material 142 contains.
  • the resulting core-shell particles 140 need not necessarily be spherical.
  • the core-shell particles 140 are introduced into a binder system.
  • a security element 145 can be formed with such an ink, in which a marking layer 147 with the core-shell particles 140 and then a linearly polarizing layer 148 are applied on an absorbent background layer 146, as shown in FIG. 12 (b). shown.
  • the linearly polarizing layer 148 could also be represented by an external, not further shown Linear polarizer to be replaced, the z. B. by the viewer of the security element or by a suitable device on the marking layer 147 is arranged.
  • the pigment is a core-shell particle 150 in which the core is formed of a reflective, in particular, metallically reflective material 151, and the shell of the core-shell particles 150 is an inner Layer with a magneto-optical material 152 and an outer layer with a linearly polarizing material 153 contains.
  • the resulting core-shell particles 150 need not necessarily be spherical.
  • the core-shell particles 150 are introduced into a binder system.
  • such a printing ink can be used to create a security element 155 in which a marking layer 157 with the core-shell particles 150 is applied to an absorbing backing layer 156, as shown in FIG. 13 (b).
  • the see-through or reflection security elements according to the invention can also be tuned for machine detectability and be hidden visually.
  • additional aids such as a linear polarizer, which are integrated in the associated test apparatus, are required for detecting the appearance which can be changed by an external magnetic field.
  • the variable appearance of the security elements can not be recognized so that they represent hidden security features.
  • FIG. 14 shows a machine-readable security element 160 with a linearly polarizing layer 162, on which a 15 ⁇ m thick marking layer 164 is arranged.
  • the marking layer 164 includes a magneto-optical material having a Verdet constant greater than 10 5 ° T ⁇ nr 1 at a preselected wavelength ⁇ .
  • Such a security element 160 may be arranged, for example, in or on a transparent window of a paper banknote or in or on a polymer note or a composite film banknote.
  • the security element 160 is illuminated with light of the predetermined wavelength ⁇ when the magnetic field 174 is applied, and the intensity of the light transmitted through the security element 160 and the linear polarizer 172 is measured.
  • the intensity of the transmitted light through the linear polarizer 172 is then proportional to cos 2 ß, so depends strongly on the flux density B of the applied magnetic field.
  • the machine-readable security element 180 shown in FIG. 15 does not contain linearly polarizing layers, but merely has an approximately 10 ⁇ m thick marking layer 182, which contains a magneto-optical material with a Verdet constant greater than 10 6 ° T 1 In 1 a preselected wavelength ⁇ contains.
  • Such a security element 180 may be arranged, for example, in an intermediate layer of a film composite banknote.
  • a test device for the automatic authenticity check of the security element 180 includes a further linear polarizer 178, whose forward direction is oriented parallel to the forward direction of the first linear polarizer 172.
  • the security element 180 is then illuminated when the magnetic field 174 is applied with light of the predetermined wavelength ⁇ and the intensity of the light transmitted through the linear polariser 178, the safety element 180 and the linear polarizer 172 is measured. From the intensity of the transmitted light at two different magnetic field strengths, as described above, it can be reliably concluded that the presence or absence of the magneto-optical effect expected in a true security element.
  • the authenticity check can be carried out at two or more different wavelengths in order to achieve an even higher detection reliability.
  • reflection-proof elements can also be designed for machine readability. Visual recognizability and machine readability can also be combined in a security element, as shown in the embodiment of FIG. 16.
  • the re- Flexion security element 190 contains a reflection layer 192 to which an approximately 20 ⁇ m thick marking layer 194 with a magneto-optical material of high Verdet constant is applied.
  • a linearly polarizing layer 196 is applied to the marking layer 194, so that the security element 190 in this region 200 has the visually recognizable effects described in connection with FIG shows.
  • the marking layer 194 can also be provided with recesses 198 or even be applied in the form of patterns, characters or a coding, as described above.
  • the marking layer 194 is not provided with a linearly polarizing layer, so that no visually recognizable effects occur there in an external magnetic field without auxiliary means.
  • the security element can be machine-tested for authenticity with a test device containing a linear polarizer 172, as already described in principle in FIG. 14.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement (40) mit einem durch ein externes Magnetfeld veränderbaren visuell und/ oder maschinell erfassbaren Erscheinungsbild. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Sicherheitselement (40) ein magneto-optisches Material (42) enthält, dessen Verdet-Konstante für zumindest eine Wellenlänge im sichtbaren Spektralbereich betragsmäßig größer als 105 ° T-1m-1 ist.

Description

MAGNETOOPTISCHES SICHERHEITSELEMENT
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement mit einem durch ein externes Magnetfeld veränderbaren visuell und/ oder maschinell erfassbaren Erscheinungsbild. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sicherheitselements, eine Sicherheitsanordnung mit einem solchen Sicherheitselement, einen entsprechend ausgestatteten Datenträger und eine Verifikationseinrichtung für ein solches Sicherheitselement.
Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit des Datenträgers gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Die Sicherheitselemente können beispielsweise in Form eines in eine Banknote eingebetteten Sicherheitsfadens, einer Abdeckfolie für eine Banknote mit Loch, eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens, eines selbsttragenden Transferelements oder auch in Form eines direkt auf ein Wertdokument aufgedruckten Merkmalsbereichs ausgebildet sein.
Sicherheitselemente mit einem veränderbaren visuellen Eindruck, der von einem Benutzer interaktiv beeinflusst werden kann, weisen dabei eine besonders hohe Fälschungssicherheit auf, da interaktiv auslösbare optische Effekte mit Kopiergeräten nicht reproduziert werden können.
Aus der Druckschrift WO 03/089250 A2 ist ein Sicherheitselement bekannt, das zumindest teilweise aus einem Material besteht, das durch ein elektrisches oder magnetisches Feld optisch veränderbar ist. Das optisch veränderbare Material umfasst dazu vorzugsweise eine Vielzahl von Teilchen, die mittels des elektrischen oder magnetischen Felds in ihrer Lage oder Ausrichtung veränderbar sind. Die Herstellung des optisch veränderbaren Materials,
BSSTÄTIGUNGSKOPIE bei der die Teilchen in Mikrokapseln eingeschlossen werden und die Mikro- kapseln mittels eines Quellungsmittels in einen aufgequollenen Zustand gebracht werden, ist allerdings verhältnismäßig aufwendig.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art weiter zu verbessern und insbesondere ein einfach herzustellendes Sicherheitselement mit einem attraktiven visuellen Erscheinungsbild und/ oder hoher Fälschungssicherheit zu schaffen. Insbesondere soll im Fall einer visuellen Echtheitsprüfung das Er- scheinungsbild durch einen Benutzer interaktiv beeinflusst werden können.
Diese Aufgabe wird durch das Sicherheitselement mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sicherheitselements, eine Sicherheitsanordnung mit einem solchen Sicher- heitselement, ein entsprechend ausgestatteter Datenträger und eine Verifikationseinrichtung für ein solches Sicherheitselement sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der Erfindung enthält ein gattungsgemäßes Sicherheitselement ein magneto-optisches Material, dessen Verdet-Konstante für zumindest eine Wellenlänge im sichtbaren Spektralbereich betragsmäßig größer als 105 ° T-1ITr1 ist. Bevorzugt ist die Verdet-Konstante des magneto-optischen Materials betragsmäßig sogar größer als 106 ° T"1 πr1, besonders bevorzugt sogar größer als 1070 T-1 In-1. In bevorzugten Ausgestaltungen wird ein magneto-optisches Material eingesetzt, dessen Verdet-Konstante wellenlängenabhängig ist und sich innerhalb des sichtbaren Spektralbereichs um mindestens einen Faktor 2, insbesondere sogar um mindestens einen Faktor 4 verändert, oder das innerhalb des sichtbaren Spektralbereichs das Vorzeichen wechselt.
Die Erfindung beruht dabei auf dem Gedanken, den extrem starken Faraday- Effekt neuartiger magneto-optischer Materialien auszunutzen, um magnetisch beeinflussbare Sicherheitselemente zu schaffen, die keine beweglichen oder magnetischen Materialien enthalten. Bei herkömmlichen magnetischen Sicherheitselementen, mit einem visuell erkennbaren oder maschinell nachweisbaren Effekt, führt das externe Magnetfeld stets zu einer mechanischen Veränderung im Sicherheitselement, beispielsweise indem sich ferromagne- tische Teilchen, die in einer flüssigkeitsgefüllten Kapsel schwimmen, in einem externen Magnetfeld ausrichten.
Wie weiter unten genauer erläutert, beschreibt der Faraday-Effekt die Dre- hung der Polarisationsebene von linear polarisiertem Licht beim Durchgang durch ein magneto-optisches Medium unter dem Einfluss eines Magnetfelds, das parallel zur Ausbreitungsrichtung des Lichts orientiert ist. Die Stärke des Effekts wird durch eine stoffspezifische und in der Regel wellenlängenabhängige Größe, die sogenannte Verdet-Konstante V, ausgedrückt.
Herkömmliche Materialien weisen eine Verdet-Konstante V in der Größenordnung von bis zu einigen 103 ° T-1In-1 auf. Der Einsatz solcher Materialien in visuell prüfbaren Sicherheitselementen ist daher schon aufgrund der Kleinheit des resultierenden Drehwinkels in üblichen Magnetfeldern (0,1 T) von einigen hundertstel Grad praktisch ausgeschlossen. Darüber hinaus handelt es sich bei den herkömmlichen Materialien mit den höchsten Werten der Verdet-Konstante um speziell dotierte Flintgläser oder Kristalle, die auch aufgrund ihrer Sprödigkeit für einen Einsatz bei Sicherheitselementen für Wertdokumente nicht geeignet sind. Der gegenwärtige Erfinder hat nun überraschend gefunden, dass mit Materialien mit außerordentlich großen Werten der Verdet-Konstante erstmals Sicherheitselemente praktisch verwirklicht werden können, die den Faraday- Effekt zur Erzeugung eines durch ein Magnetfeld interaktiv veränderbaren visuellen Eindrucks nutzen. Zudem hat er gefunden, dass der Faraday-Effekt in diesen Materialien für die maschinelle Echtheitsprüfung nutzbar gemacht werden kann, da seine Stärke durch das Magnetfeld als externem Parameter kontrolliert und somit ein hohes Signal-zu-Rausch- Verhältnis bei der Erfassung und damit einhergehend eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit er- reicht werden kann.
Als geeignete magneto-optische Materialien kommen insbesondere hochre- gioreguläre Polythiophene (PTP) und andere konjugierte Polymere in Betracht, von denen erst kürzlich entdeckt wurde, dass sie einen sehr starken Faraday-Effekt besitzen. Die hohe Verdet-Konstante basiert nach gegenwärtigem Verständnis auf der supramolekularen Organisation der Polymere, wobei PTP mit Regioregularitäten >95 bis 97 % besonders gute Eigenschaften aufweist. Besonders bevorzugt sind gegenwärtig hochregioreguläre Polythiophene, bevorzugt alkyl- oder alkoxysubstituiert, ganz besonders bevorzugt 3-hexyl-, 3-decyl-, 3-dodecyl- oder 3-octyloxy-substituiert.
Da es sich bei diesen magneto-optischen Materialien um Polymere handelt, können sie mit den für Kunststoffe üblichen Verfahren verarbeitet werden, wobei besonders gute Ergebnisse nach gegenwärtiger Kenntnis durch eine Beschichtung im Spincoating- Verfahren erreicht werden. Ein weiterer Vorteil der bevorzugten magneto-optischen Materialien besteht darin, dass für po- lymere Werkstoffe keine Zulassungsprobleme nach der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 (REACH) zu befürchten sind. Zur Erhöhung der Verdet-Konstante können den Polymeren Nanopartikel, beispielsweise superparamagnetische, mit Gold umhüllte γ-Fe2θ3 Partikel einer Größe von 9 nm bis 40 nm, zugefügt werden. Die Verdet-Konstante des Ausgangspolymers kann durch eine solche Maßnahme deutlich erhöht wer- den, so dass auch Materialien mit einem an sich relativ geringen Faraday- Effekt, wie etwa PMMA, in für die Erfindung geeignete Materialien mit V > 105 ° T^m^konvertiert werden können. Als Zusatzstoffe zur Erhöhung der Verdet-Konstante kommen insbesondere anorganische Nanopartikel mit superparamagnetischen Eigenschaften oder Kern-Hülle-Teilchen mit super- paramagnetischem Kern infrage.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass durch das externe Magnetfeld der Farbeindruck des Sicherheitselements veränderbar ist. Dazu wird ein magneto-optisches Material mit einer wellenlängenabhängigen Verdet-Konstante eingesetzt. In diesem Fall werden die Polarisationsebenen von Licht unterschiedlicher Wellenlänge beim Durchgang durch das magne- to-optische Material unterschiedlich stark gedreht, so dass sich für den Betrachter ein Farbeindruck ergibt, wie weiter unten genauer erläutert. Der Farbeindruck hängt von der Stärke des Magnetfelds ab, verändert sich also, wenn ein externer Magnet an das Sicherheitselement herangeführt oder von ihm entfernt wird. Es versteht sich, dass durch das externe Magnetfeld neben der Veränderung des Farbeindrucks gegebenenfalls auch oder nur der Kontrasteindruck des Sicherheitselements veränderbar sein kann.
Mit Vorteil ist die Änderung des visuell und/ oder maschinell erfassbaren Erscheinungsbilds durch das externe Magnetfeld reversibel, so dass sich nach dem Entfernen des externen Magnetfelds wieder das ursprüngliche Erscheinungsbild einstellt. In bevorzugten Gestaltungen liegt das magneto-optische Material in einer Markierungsschicht mit einer Dicke von weniger als 100 μm vor, bevorzugt in einer Markierungsschicht mit einer Dicke zwischen 1 μm und 20 μm, besonders bevorzugt in einer Markierungsschicht mit einer Dicke zwischen 1 μm und 10 μm. Herkömmliche Materialien zeigten bei diesen Dicken in einem Magnetfeld von 0,1 T eine Magnetorotation von maximal einigen hun- dertstel Grad, was für eine sichtbare Anwendung nicht ausreicht.
In einer vorteilhaften Erfindungsvariante ist das Sicherheitselement auf Be- trachtung in Durchsicht ausgelegt und enthält eine erste und eine zweite linear polarisierende Schicht, zwischen denen die Markierungsschicht mit dem magneto-optischen Material angeordnet ist. Die erste und/ oder zweite linear polarisierende Schicht kann dabei mit Vorteil in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung vorliegen. Diese Formulierung soll auch den Fall einschießen, dass die erste und/ oder zweite linear polarisierende
Schicht Aussparungen oder inaktive Bereiche in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung aufweist.
In einer bevorzugten Gestaltung liegen die erste und zweite linear polarisie- rende Schicht beide in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung vor, die zumindest in einem Teilbereich zueinander im Register angeordnet sind. Ein visuell erkennbarer Effekt tritt dabei nur in den im Register angeordneten Bereichen auf, eventuelle weitere anders gestaltete Bereiche zeigen keinen sichtbaren Effekt.
Die Durchlassrichtungen der ersten und zweiten linear polarisierenden Schicht schließen dabei vorzugsweise einen Winkel von etwa 0° ein, sind also parallel zueinander angeordnet. Interessante optische Effekte, bei denen das Sicherheitselement von gegenüberliegenden Seiten einen unterschiedli- chen visuellen Eindruck, beispielsweise einen unterschiedlichen Farbeindruck aufweist, lassen sich erzeugen, wenn die beiden linear polarisierenden Schichten einen Winkel von etwa 45° einschließen, wie weiter unten genauer erläutert. Auch ein Winkel von 90° ermöglicht interessante Effekte (Negativ- struktur)
In einer weiteren vorteilhaften Erfindungsvariante ist das Sicherheitselement auf Betrachtung in Aufsicht ausgelegt und enthält eine Reflexionsschicht und eine linear polarisierende Schicht, zwischen denen die Markierungs- Schicht mit dem magneto-optischen Material angeordnet ist. Auch hier kann die linear polarisierende Schicht in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung vorliegen.
In einer alternativen Gestaltung kann das Sicherheitselement auf maschinelle Echtheitsprüfung ausgelegt sein, wobei sich das visuelle Erscheinungsbild des Sicherheitselements durch ein externes Magnetfeld allein nicht verändert, und wobei das Sicherheitselement eine Markierungsschicht mit dem magneto-optischen Material aufweist.
Bei der maschinellen Echtheitsprüfung wird das Sicherheitselement dann zwischen zwei parallel ausgerichtete Linearpolarisatoren gebracht und bei angelegtem Magnetfeld mit Licht einer vorbestimmten Wellenlänge beleuchtet. Die Intensität des durch den ersten Linearpolar isator, das Sicherheitselement und den zweiten Linearpolarisator transmittierten Lichts ist dann ein Maß für die Stärke des magneto-optischen Effekts, aus dem auf die Echtheit des Sicherheitselements geschlossen werden kann. Wird die Intensität des transmittierten Lichts bei zwei oder mehr verschiedenen Magnetfeldstärken durchgeführt, so kann das Vorliegen oder Nichtvorliegen des erwar- teten magneto-optischen Effekts mit exzellentem Signal-zu-Rausch- Verhältnis und damit mit hoher Geschwindigkeit geprüft werden.
Bei Einsatz eines magneto-optischen Materials mit einer wellenlängenab- hängigen Verdet-Konstante kann die Echtheitsprüfung auch bei zwei oder mehr verschiedenen Wellenlängen durchgeführt werden, um eine noch höhere Erkennungssicherheit zu erreichen.
Bei einem alternativen Verfahren zur Echtheitsprüfung wird das zu prüfen- de Sicherheitselement auf eine reflektierende Schicht gelegt und durch einen Linearpolarisator hindurch analysiert, wie oben beschrieben.
Das maschinell erfassbare Sicherheitselement kann neben der Markierungsschicht auch zusätzlich eine linear polarisierende Schicht enthalten, auf der die Markierungsschicht mit dem magneto-optischen Material angeordnet ist. Bei der Echtheitsprüfung genügt es dann, das Sicherheitselement durch einen Linearpolarisator hindurch zu analysieren, oder das Sicherheitselement auf eine reflektierende Schicht zu legen und durch die linear polarisierende Schicht des Sicherheitselements hindurch zu analysieren.
Bei den eben beschriebenen Sicherheitselementen für die maschinelle Echtheitsprüfung handelt es sich um versteckte Sicherheitsmerkmale, da sich das visuelle Erscheinungsbild des Sicherheitselements durch ein externes Magnetfeld allein nicht verändert. Die Sicherheitselemente können jedoch durch Zuhilfenahme zusätzlicher Hilfsmittel, wie etwa eines oder zweier Linearpo- larisatoren, auch visuell auf Echtheit geprüft werden.
Eine weitere Erfindungsvariante besteht darin, die visuelle Erkennbarkeit und die maschinelle Auslesbarkeit in einem Sicherheitselement zu kombinie- ren, wozu das Sicherheitselement einen ersten Teilbereich aufweist, in dem das Sicherheitselement auf visuelle Prüfbarkeit ausgelegt ist, und einen zweiten Teilbereich, in dem das Sicherheitselement auf eine maschinelle Echtheitsprüfung ausgelegt ist. Die beiden Teilbereiche können dabei jeweils wie oben für visuell bzw. maschinell erkennbare Sicherheitselemente beschrieben, ausgelegt sein.
In allen Gestaltungen kann die Markierungsschicht mit dem magnetooptischen Material in Form einer Folie vorliegen. Dazu kann beispielsweise eine Polythiophen-Lösung in einem geeigneten Lösemittel durch Spin-
Coating zu einem Film verarbeitet werden. Alternativ kann ein übliches Foliensubstrat, wie etwa PET, BOPP und dergleichen, mit einer solchen Lösung beschichtet oder ein Polythiophen-Film mit Folienmaterial kaschiert werden. Ein derartige Folie bzw. beschichtete Folie kann als aktives Faradayelement und zugleich als Trägermaterial benutzt werden. Das magneto-optische Material kann auch in einer durch ein Druckverfahren oder ein Rotationsbe- schichtungsverfahren aufgebrachten Markierungsschicht vorliegen.
In anderen ebenfalls vorteilhaften Gestaltungen liegt das magneto-optische Material in der Markierungsschicht in Form von Pigmenten vor, insbesondere in Form von plättchenf örmigen oder sphärischen Pigmenten. Dazu kann beispielsweise ein durch ein geeignetes Verfahren hergestellter Polythiophen-Film, vorzugsweise mit homogener Dicke, in kleine Plättchen geschnitten oder gebrochen werden. Letzteres ist beispielsweise im stark abge- kühlten Zustand unter Verwendung von flüssigem Stickstoff leicht möglich. Zur Anpassung der gewünschten Eigenschaften kann der Film geträgert, gereckt, thermisch behandelt etc. sein. Die plättchenförmigen Pigmente können dann in ein transparentes Bindemittelsystem eingebracht und als Druckfarbe verwendet werden. Beim Verdrucken, insbesondere im Siebdruck, richten sich die Pigmente dann schuppenförmig bzw. parallel zueinander aus. Der Film bzw. die Bruchstücke können zum Schutz des Pigments vor äußeren Einflüssen oder zur Anpassung von Eigenschaften, wie etwa La- sermarkierbarkeit etc., mit einer Schicht umgeben werden.
Da der Faraday-Effekt nur von der Richtung und Stärke des Magnetfeldes abhängt und materialseitig isotrop ist, besteht auch die Möglichkeit, sphärische Pigmente einzubringen, was insbesondere die Fertigung einer Stichtiefdruckfarbe ermöglicht.
In weiteren vorteilhaften Gestaltungen ist vorgesehen, dass das magnetooptische Material in der Markierungsschicht in Kern-Hülle-Teilchen vorliegt, wobei entweder der Kern oder die Hülle der Kern-Hülle-Teilchen das magneto-optische Material enthalten. Dabei kann in einer Erfindungsvarian- te der Kern der Kern-Hülle-Teilchen das magneto-optische Material und die Hülle der Kern-Hülle-Teilchen ein linear polarisierendes Material enthalten. In einer anderen Erfindungsvariante weisen die Kern-Hülle-Teilchen einen reflektierenden, insbesondere metallisch reflektierenden Kern auf, während die Hülle der Kern-Hülle-Teilchen das magneto-optische Material enthält. Dabei kann die Hülle der Kern-Hülle-Teilchen auch mehrschichtig ausgebildet sein und beispielsweise eine innere Schicht mit dem magneto-optischen Material und eine äußere Schicht mit einem linear polarisierenden Material enthalten. Der Durchmesser der Kern-Hülle-Teilchen liegt mit Vorteil zwischen etwa 1 μm und etwa 100 μm, insbesondere zwischen etwa 1 μm und etwa 80 μm.
In manchen Gestaltungen, beispielsweise wenn die Kern-Hülle-Teilchen selbst einen reflektierenden Kern enthalten, bietet es sich an, die Markierungsschicht über einer absorbierenden Untergrundschicht anzuordnen. In allen Gestaltungen kann das magneto-optischen Material in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung vorliegen, beispielsweise um das Sicherheitselement zu individualisieren. Dies schließt auch die Möglichkeit ein, dass das magneto-optische Material Aussparungen oder inaktive Berei- che in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung aufweist. Solche inaktiven Bereiche können etwa durch lokales Erhitzen oder Aufschmelzen des magneto-optischen Materials erzeugt werden. So hängt beispielsweise bei den oben genannten Polythiophenen die Stärke des Faraday-Effekts von der supramolekularen Anordnung der Polymerketten ab. Durch Laserbe- Strahlung kann die Regioregularität lokal gezielt reduziert und die Effektstärke damit verringert werden.
In allen Varianten kann der Farbton einer das magneto-optische Material enthaltenden Druckfarbe durch die Zugabe von herkömmlichen Farbpig- menten angepasst werden oder durch den Einsatz verschiedener magnetooptischer Materialien mit unterschiedlicher Eigenabsorption eingestellt werden.
Für die genannten linear polarisierenden Schichten werden bevorzugt Mate- rialien eingesetzt, die eine drucktechnische Methode der Aufbringung sowohl für Folien-, als auch Papieranwendungen erlauben. Als derartige linear polarisierende Druckfarben kommen beispielsweise lyotrope Flüssigkristallformulierungen oder spezielle dichroitische Pigmente infrage. Geeignete lyotrope Flüssigkristalle sind insbesondere in der Druckschrift WO 2005/005727 Al beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. Die lyotropen Flüssigkristalle lassen sich bereits durch Rakeln beim Verdrucken oder durch andere Scherkräfte ausrichten. Auch bei cholesterischen Flüssigkristallen wurden in Zusammenspiel mit den Trägerfolien linear polarisierende Eigenschaften be- obachtet. Dichroitische Farben bzw. Pigmente wurden im Stand der Technik bereits eingesetzt, um Licht linear zu polarisieren und sind kommerziell verfügbar. Sie basieren auf dem Prinzip, dass sich die einzelnen Pigmente auf einer orientierten Polyvinyialkohol-Schicht (PVA) ausrichten und dadurch den Effekt erzeugen.
In Reflexionssicherheitselementen kann die Reflexionsschicht insbesondere durch Aufdampfen einer metallischen Schicht auf ein glattes Substrat erzeugt werden. Die Oberfläche kann ein spiegelndes Erscheinungsbild besit- zen, kann aber auch nicht-spiegelnd ausgeführt sein. Allerdings sollte die Reflexionsschicht keine Streuung erzeugen, die die Linearpolarisation des Lichts zerstören würde.
Drucktechnisch können metallisch reflektierende Farben in einer Vielzahl an sich bekannter Druckverfahren aufgebracht werden. Auch dünne dielektrische Schichten können als reflektierende Schichten für definierte Wellenlängenbereiche eingesetzt werden.
Manche Reflexionsschichten polarisieren das reflektierte Licht auch selbst. Da dieser Effekt winkelabhängig ist, kann er gezielt zur weiteren Aufwertung von Reflexionssicherheitselementen verwendet werden.
Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements, bei dem ein magneto-optisches Material aufgebracht oder einge- bracht wird, dessen Verdet-Konstante für zumindest eine Wellenlänge im sichtbaren Spektralbereich betragsmäßig größer als 105 ° T-1ITr1 ist.
In einer bevorzugten Verfahrensvariante wird das magneto-optische Material zu einer Folie verarbeitet, die Teil des Sicherheitselements bildet. Alterna- tiv kann das magneto-optische Material mit Vorteil durch ein Druckverfahren oder ein Rotationsbeschichtungsverfahren auf einen Träger aufgebracht werden. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, dass zunächst Pigmente oder Kern-Hülle-Teilchen mit dem magneto-optischen Material hergestellt werden und in ein Bindemittel eingebracht werden, und dass das Bindemittel mit den Pigmenten oder Kern-Hülle-Teilchen in einem nachfolgenden Schritt auf einen Träger aufgebracht wird. Beispiele für geeignete Ausgestaltungen der Kern-Hülle-Teilchen sind weiter oben genannt.
Die Erfindung umfasst ferner eine Sicherheitsanordnung zur Absicherung von Sicherheitspapieren, Wertdokumenten, Datenträgern und dergleichen mit einem auf maschinelle Echtheitsprüfung ausgelegten Sicherheitselement der beschriebenen Art und mit einem Verifikationselement mit einer linear polarisierenden Schicht.
Die Erfindung umfasst weiter einen Datenträger, insbesondere ein Wertdokument, wie eine Banknote, einen Pass, eine Urkunde, eine Ausweiskarte oder dergleichen, der mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art oder mit einer Sicherheitsanordnung der beschriebenen Art ausgestattet ist.
Als Substratmaterial für den Datenträger kommt jede Art von Papier in Betracht, insbesondere Baumwoll- Velinpapier. Selbstverständlich kann auch Papier eingesetzt werden, welches einen Anteil x polymeren Materials im Bereich von 0 < x < 100 Gew.-% enthält.
Weiterhin ist es grundsätzlich denkbar, dass das Substratmaterial des Datenträgers eine Kunststofffolie, z. B. eine Polyesterfolie, ist. Die Folie kann ferner monoaxial oder biaxial gereckt sein. Die Reckung der Folie führt unter ande- rem dazu, dass sie polarisierende Eigenschaften erhält, die als weiteres Sicherheitsmerkmal genutzt werden können.
Zweckmäßig kann es auch sein, wenn das Substratmaterial des Datenträgers ein mehrschichtiger Verbund ist, der wenigstens eine Schicht aus Papier oder einem papierartigen Material aufweist. Ein solcher Verbund zeichnet sich durch eine außerordentlich große Stabilität aus, was für die Haltbarkeit des Datenträgers von großem Vorteil ist.
Denkbar ist aber auch, als Substratmaterial ein mehrschichtiges, papierfreies Kompositmaterial einzusetzen. Diese Materialien können in bestimmten Klimaregionen der Erde mit Vorteil eingesetzt werden.
Alle als Substratmaterial eingesetzten Materialien können Zusatzstoffe auf- weisen, die als Echtheitsmerkmale dienen. Dabei ist in erster Linie an Lumineszenzstoffe zu denken, die im sichtbaren Wellenlängenbereich vorzugsweise transparent sind und im nicht sichtbaren Wellenlängenbereich durch ein geeignetes Hilfsmittel, z. B. eine UV- oder IR-Strahlung emittierende Strahlungsquelle, angeregt werden können, um eine sichtbare oder zumin- dest mit Hilfsmitteln detektierbare Lumineszenz zu erzeugen. Auch andere Sicherheitsmerkmale können mit Vorteil eingesetzt werden, sofern sie die Betrachtung des erfindungsgemäßen Sicherheitselements nicht oder zumindest nicht wesentlich beeinträchtigen.
Das Sicherheitselement kann, insbesondere wenn es auf einem transparenten oder transluzenten Substrat vorliegt, auch in oder über einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung des Datenträgers angeordnet sein. Enthält der Datenträger sowohl ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement als auch ein zugehöriges Verifikationselement, so sind diese mit Vorteil geometrisch so auf dem Datenträger angeordnet, dass das Sicherheitselement und das Verifikationselement durch Biegen oder Falten des Datenträgers übereinander bringbar sind.
Gegenstand der Erfindung ist weiter eine Verifikationseinrichtung zur Echtheitsprüfung eines Sicherheitselements der beschriebenen Art mit einer Lichtquelle für Licht einer vorbestimmten Wellenlänge, einem Linearpolari- sator, einer Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds senkrecht zur
Oberfläche des zu verifizierenden Sicherheitselements und einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung des durch das Sicherheitselement und den Li- nearpolarisator transmittierten Lichts. Je nach Auslegung des zu prüfenden Sicherheitselements kann die Verifikationseinrichtung einen weiteren Li- nearpolarisator enthalten, so dass das Sicherheitselement bei der Echtheitsprüfung zwischen die beiden Linearpolarisatoren gebracht werden kann.
Insgesamt stellen die erfindungsgemäßen Sicherheitselemente ein Maschinen- oder Humanmerkmal dar. Auch versteckte Sicherheitsmerkmale kön- nen gegebenenfalls mit einem zusätzlichen Polarisationsfilter visuell betrachtete werden. Als magneto-optisches Material wird gegenwärtig die Verwendung eines polymeren Materials mit einer Verdet-Konstante in applizierter Form oberhalb von 105 ° T-1In.-1 bevorzugt. Der magneto-optische Effekt kann durch Einbringungen von Nanopartikeln verstärkt werden. Die Schichtdi- cken der aufgebrachten Markierungsschicht liegen typischerweise zwischen 1 μm und 20 μm. Die Markierungsschicht des Sicherheitselements wird bevorzugt mit gedruckten Polarisatoren, insbesondere aus lyotropen Flüssigkristallschichten, kombiniert. Auch magneto-optische Materialien in Form von Kern-Hülle-Teilchen (Mikrokugeln) sind möglich. Aus magneto-opti- schen Filmen kann ein Pigment produziert und damit eine Druckfarbe erzeugt werden. Da es sich bei den derzeit bevorzugten magneto-optischen Materialien um polymere Werkstoffe handelt, sind auch Zulassungsprobleme nach der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe (REACH) nicht zu erwarten.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maß- stabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die An- schaulichkeit zu erhöhen. Die verschiedenen Ausführungsbeispiele sind nicht auf die Verwendung in der konkret beschriebenen Form beschränkt, sondern können auch untereinander kombiniert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem
Durchsichtssicherheitselement und einem aufgeklebten Transferelement,
Fig. 2 eine Skizze zur Erläuterung des Faraday-Effekts,
Fig. 3 ein Durchsichtssicherheitselement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 4 schematisch den Verlauf der Verdet-Konstante V des magneto-optischen Materials des Durchsichtssicherheitselements der Fig. 3 in Abhängigkeit von der Wellenlänge, Fig. 5 die wellenlängenabhängige Drehung der Polarisationsebene des Lichts nach Durchgang durch die Markierungsschicht des Durchsichtssicherheitselements der Fig. 3, jeweils für Licht aus dem blauen Spektralbereich und für Licht aus dem roten Spektralbereich, und in (a) bis (d) für verschiedene Werte der
Flussdichte des externen Magnetfelds,
Fig. 6 in (a) ein Reflexionssicherheitselement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt, in (b) das visuel- Ie Erscheinungsbild des Sicherheitselements von (a) in Aufsicht ohne externes Magnetfeld und in (c) das visuelle Erscheinungsbild des Sicherheitselements von (a) in Aufsicht mit externem Magnetfeld,
Fig. 7 ein Reflexionssicherheitselement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 8 in (a) ein Durchsichtssicherheitselement mit einem von gegenüberliegenden Seiten her unterschiedlichen Farbeindruck und in (b) schematisch den Verlauf der Verdet-Konstante V des in
(a) eingesetzten magneto-optischen Materials in Abhängigkeit von der Wellenlänge,
Fig. 9 in (a) das Sicherheitselement der Fig. 8(a) in Explosionsdar- Stellung, in (b) die Polarisationsverhältnisse bei von links einfallendem Licht und in (c) die Polarisationsverhältnisse bei von rechts einfallendem Licht, Fig. 10 bis 13 jeweils in (a) ein magneto-optisches Pigment und in (b) ein unter Verwendung des Pigments von (a) erzeugtes Sicherheitselement,
Fig. 14 ein maschinenlesbares Sicherheitselement und eine zugehörige Prüfvorrichtung für die maschinelle Echtheitsprüfung, beide nach Ausführungsbeispielen der Erfindung,
Fig. 15 ein maschinenlesbares Sicherheitselement und eine zugehöri- ge Prüfvorrichtung für die maschinelle Echtheitsprüfung, beide nach weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung, und
Fig. 16 ein Reflexionssicher heitselement, das visuelle Erkennbarkeit und maschinelle Auslesbarkeit in einem Sicherheitselement kombiniert.
Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten erläutert. Fig. 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die mit zwei Sicherheitselementen 12 und 16 nach Ausführungsbeispielen der Erfindung versehen ist. Das erste Sicherheitselement stellt ein Durch- sichtssicherheitselement 12 dar, das über einem Durchsichtsbereich, etwa einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung 14, der Banknote 10 angeordnet ist. Das zweite Sicherheitselement ist auf Betrachtung in Aufsicht (Reflexion) ausgelegt und ist durch ein aufgeklebtes Transferelement 16 beliebiger Form gebildet. Bei der Banknote 10 kann es sich um eine herkömmliche Papierbanknote mit einem Substrat aus Baumwoll- Velinpapier oder auch um eine Polymerbanknote oder eine Folien- Verbundbanknote handeln. Das visuelle Erscheinungsbild, insbesondere der Farbeindruck der Sicherheitselemente 12, 16 kann durch ein externes Magnetfeld reversibel verändert werden. Beispielsweise kann das zunächst farblose Durchsichtssicher- heitselement 12 durch den Einfluss eines externen Magnetfelds vollflächig in einem orangen Farbton erscheinen. Das Transferelement 16 erscheint ohne Magnetfeld gleichmäßig metallisch glänzend, während unter dem Einfluss eines externen Magnetfelds die Denomination "50" innerhalb des Transferelements 16 farbig aufscheint.
Das externe Magnetfeld kann dabei durch einen einfachen Magneten erzeugt werden, der beispielsweise Bestandteil eines Mobiltelefons, eines Kopf- oder Ohrhörers oder eines Warensicherungssystems am Point of SaIe sein kann. Wird der Magnet unter einem der Sicherheitselemente 12, 16 hin und her oder auf eines der Sicherheitselemente 12, 16 zu- und wegbewegt, so verän- dert sich mit der Stärke des Magnetfelds am Ort des Sicherheitselements auch die Stärke des Farbeffekts und/ oder die erkennbare Farbe.
Die interaktive Veränderung des visuellen Erscheinungsbilds dient dem Nachweis der Echtheit der Sicherheitselemente 12 oder 16 und der damit versehenen Banknote 10. Durch die starke Verbreitung magnetfelderzeugender Geräte ist auch im normalen Bargeldverkehr eine einfache Verifikation der Sicherheitselemente 12, 16 möglich.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf Durchsichtssicherheitselemen- te und Transferelemente bei Banknoten beschränkt ist, sondern bei allen Arten von Sicherheitselementen eingesetzt werden kann, beispielsweise bei Etiketten auf Waren und Verpackungen oder bei der Absicherung von Dokumenten, Ausweisen, Pässen, Kreditkarten, Gesundheitskarten und dergleichen. Bei Banknoten und ähnlichen Dokumenten kommen neben Durch- sichtssicherheitselementen und Transferelementen auch direkt aufgedruckte Sicherheitselemente, Sicherheitsfäden oder Sicherheitsstreifen infrage.
Die Änderung des visuellen Erscheinungsbilds der Sicherheitselemente 12, 16 basiert auf dem Einsatz neuartiger magneto-optischer Materialien mit außerordentlich großen Werten der Verdet-Konstante in dünnen Markierungsschichten. Zur Erläuterung der physikalischen Grundlagen und zur Definition der maßgeblichen Größen wird mit Bezug auf Fig. 2 zunächst allgemein der Faraday-Effekt beschrieben.
Der Faraday-Effekt, der auch als Magnetorotation oder magneto-optischer Effekt bezeichnet wird, beschreibt die Drehung der Polarisationsebene von linear polarisiertem Licht 22 beim Durchgang durch ein magneto-optisches Medium 20 unter Einfluss eines Magnetfelds 28, das parallel zur Ausbrei- tungsrichtung 24 des Lichts orientiert ist.
In der Darstellung der Fig. 2 sei die Ausbreitungsrichtung 24 des Lichts ohne Beschränkung der Allgemeinheit die -z-Richtung. Das einfallende Licht 22 sei am Ort 30 linear in +y-Richtung polarisiert, wie durch den in der x-y- Ebene 38 entlang der y- Achse eingezeichneten Doppelpfeil 32 angedeutet, der die Auslenkung des elektrischen Feldes der Lichrwelle 22 anzeigt. In einem angelegten Magnetfeld 28 parallel zur Ausbreitungsrichtung 24 dreht das magneto-optische Medium 20 die Polarisationsebene des Lichts, so dass die Polarisationsrichtung 36 des ausfallenden Lichts 26 am Ort 34 um einen Winkel ß in der x-y-Ebene 38' gedreht ist. Der Drehwinkel ß ist dabei proportional zur Weglänge d innerhalb des magneto-optischen Mediums 20 und zur Stärke B des Magnetfelds 28 parallel zur Ausbreitungsrichtung 24 des Lichts: ß = V * d * B7
wobei V die stoffspezifische und in der Regel wellenlängenabhängige Ver- det-Konstante bezeichnet. Die Rotationsrichtung der Polarisationsebene kehrt sich dabei um, wenn die Lichtrichtung umkehrt wird. Durchläuft daher ein Lichtstrahl denselben Weg nach Reflexion zweimal, so verdoppelt sich der Drehwinkel ß gegenüber einem einfachen Durchgang. Dieser Effekt wird insbesondere in den weiter unter beschriebenen Reflexionssicherheits- elementen ausgenutzt.
Aus der genannten Beziehung für den Drehwinkel ß ergibt sich, dass ein Material mit einer Verdet-Konstante von V = 107 ° T"1 nr1 bei einer Schichtdicke von d = 10 μm in einem Magnetfeld einer Flussdichte von 0,1 T eine Drehung der Polarisationsrichtung um ß = 10° erzeugen kann.
Um Sicherheitselemente mit einem durch ein Magnetfeld veränderbaren Farbeindruck zu erzeugen, werden erfindungsgemäß magneto-optische Materialien eingesetzt, deren Verdet-Konstante im sichtbaren Spektralbereich nicht nur hohe absolute Werte annimmt, sondern zudem stark wellenlän- genabhängig ist.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 zeigt dazu ein Durchsichtssicherheits- element 40 mit einer Markierungsschicht 42 einer Dicke d, beispielsweise d = 75 μm, die ein magneto-optisches Material mit einer großen und stark wel- lenlängenabhängigen Verdet-Konstante V enthält. Die Markierungsschicht 42 ist zwischen einer ersten linear polarisierenden Schicht 44 und einer zweiten linear polarisierenden Schicht 46 angeordnet, deren Durchlassrichtungen zueinander parallel sind, also einen Winkel von im Wesentlichen 0° einschließen. Der Verlauf 50 der Verdet-Konstante V des magneto-optischen Materials der Markierungsschicht 42 ist in Fig. 4 in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ schematisch dargestellt. Zur Illustration und um die nachfolgende Beschreibung zu vereinfachen ist dabei angenommen, dass die Verdet-Konstante im blauen Spektralbereich b, beispielsweise bei einer Wellenlänge λ = 400 nm, einen hohen positiven Wert V1 aufweist, und dass der Wert der Verdet- Konstante im roten Spektralbereich r, beispielsweise bei einer Wellenlänge λ = 750 nm, auf die Hälfte dieses Wertes, also auf V2 = V1 /2 abgesunken ist.
Fällt nun weißes, unpolarisiertes Licht 48 auf das Sicherheitselement 40 der Fig. 3 ein, so wird das einfallende Licht zunächst von der ersten linear polarisierenden Schicht 44 linear polarisiert. In Übereinstimmung mit den Bezeichnungen der Fig. 2 sei die Einfallsrichtung des Lichts 48 die -z-Richtung und die erste linear polarisierende Schicht 44 polarisiere das Licht entlang der +y-Richtung. In einem externen Magnetfeld wird die Polarisationsebene des Lichts beim Durchgang durch die Markierungsschicht 42 abhängig von der Flussdichte B des Magnetfelds dann um einen Winkel
ß(λ) = V(λ) * d * B
gedreht. Diese wellenlängenabhängige Drehung ist in Fig. 5(a) bis (d) jeweils für Licht b aus dem blauen Spektralbereich (λ = 400 nm) und für Licht r aus dem roten Spektralbereich (λ = 750 nm) für verschiedene Werte der Flussdichte B dargestellt. Je nach der Größe der Drehung der Polarisationsebene wird das Licht von der zweiten linear polarisierenden Schicht 46 dann unterschiedlich stark geschwächt, so dass das von dem Sicherheitselement 40 insgesamt transmittierte Licht 49 für den Betrachter je nach Stärke des Magnetfelds mit einem anderen Farbeindruck erscheint. Zunächst zeigt Fig. 5(a) die Situation ohne externes Magnetfeld, also für B=O. In diesem Fall bewirkt das magneto-optische Material der Markierungsschicht weder für blaues Licht b noch für rotes Licht r eine Drehung der Polarisationsebene. Das einfallende weiße Licht 48 tritt daher ohne Farbände- rung durch das Sicherheitselement 40 hindurch, so dass das Sicherheitselement farblos transparent erscheint.
In einem externen Magnetfeld mit einer Komponente B parallel zur Lichteinfallsrichtung 48 dreht das magneto-optische Material der Markierungs- schicht 42 die Polarisationsebene von blauem Licht um einen Winkel und die Polarisationsebene von rotem Licht um einen Winkel ßr = V2* d * B.
Da im Ausführungsbeispiel V1 = 2* V2 angenommen ist, wird die Polarisationsebene des blauen Lichts um einen doppelt so großen Winkel gedreht wie die Polarisationsebene des roten Lichts. Dies ist in Fig. 5(b) für ein Magnetfeld einer ersten relativ geringen Flussdichte B1 illustriert.
Beim Durchtritt durch die zweite linear polarisierende Schicht 46, deren
Durchlassrichtung wie die der ersten linear polarisierenden Schicht 44 parallel zur +y-Richtung orientiert ist, wird die Intensität eines um einen Winkel ß gedrehten Lichts um einen Faktor cos2 ß reduziert. Das nur wenig gedrehte rote Licht r wird in seiner Intensität daher nur wenig (bei ßr = 20° um etwa 12%), das stärker gedrehte blaue Licht b dagegen stärker (bei ßb = 40° um etwa 41%) geschwächt. Das transmittierte Licht 49 weist daher insgesamt eine rötliche Färbung auf. Da die Drehwinkel ßb und ßr linear mit der Flussdichte B des Magnetfelds skalieren, kann bei einer bestimmten Flussdichte B2 erreicht werden, dass die Polarisationsebene des blauen Lichts b in der Markierungsschicht 42 um etwa 90° gedreht wird, wie in Fig. 5(c) dargestellt. Der blaue Anteil b des ein- fallenden Lichts 48 wird in dieser Situation von der zweiten linear polarisierenden Schicht 46 vollständig absorbiert. Die Polarisationsebene des roten Lichts r ist bei der Flussdichte B2 um 45° gedreht, so dass im Roten noch etwa 50% der einfallenden Intensität von dem Sicherheitselement transmittiert werden. Nach Durchlauf durch das Sicherheitselement 40 erscheint das transmittierte Licht 49 daher mit einer klaren Rotfärbung.
Wird das Magnetfeld weiter erhöht, beispielsweise indem der externe Magnet noch näher an das Sicherheitselement 40 herangebracht wird, so geht die Rotfärbung in eine Blaufärbung des transmittierten Lichts 49 über. Mit Be- zug auf Fig. 5(d) sind bei einem Magnetfeld der Flussdichte B3 = 2*B2 die Drehwinkel für blaues und rotes Licht doppelt so groß wie in der Situation der Fig. 5(c). In diesem Fall wird somit die Polarisationsebene des roten Lichts r um etwa 90° gedreht, so dass der rote Anteil des einfallenden Lichts
48 von der zweiten linear polarisierenden Schicht 46 vollständig absorbiert wird. Die Polarisationsebene des blauen Lichts b ist bei dieser Flussdichte um etwa 180° gedreht, so dass blaues Licht von der zweiten linear polarisierenden Schicht 46 vollständig durchgelassen wird. Das transmittierte Licht
49 erscheint nach Durchlauf durch das Sicherheitselement 40 daher mit einer ausgeprägten Blaufärbung.
Wird der Magnet wieder vom Sicherheitselement 40 entfernt, so ändert sich das Erscheinungsbild des Sicherheitselements in umgekehrter Richtung von der Blaufärbung der Fig. 5(d) über die Rotfärbung der Fig. 5(c) und den röt- lichen Eindruck der Fig. 5(b) bis hin zu dem farblosen Erscheinungsbild der Fig. 5(a).
Es versteht sich, dass die geschilderten Effekte nur der einfacheren Darstel- lung halber mit den besonderen Werten der Verdet-Konstante der Fig. 4 beschrieben wurden und dass Farbeffekte der geschilderten Art bei allen magneto-optischen Stoffen einer ausreichend großen und im sichtbaren Spektralbereich wellenlängenabhängigen Verdet-Konstante erzeugt werden können.
Die auftretenden Farbeffekte werden grundsätzlich auch durch die Eigenabsorption des verwendeten magneto-optischen Materials beeinflusst. Insbesondere bei den gegenwärtig bevorzugten hochregioregulären Polythiophe- nen und anderen konjugierten Polymeren spielt die Eigenabsorption bei den betrachteten Schichtdicken von weniger als 100 μm jedoch praktisch keine Rolle.
Die auf Betrachtung in Durchsicht ausgelegten Sicherheitselemente 40 können auf einem transparenten Substrat, beispielsweise einer Polymerbankno- te, aufgebracht werden, oder auf einem opaken Substrat, wie etwa der Papierbanknote 10 der Fig. 1, in oder über einem Fensterbereich eingesetzt werden.
Neben den bisher beschriebenen Durchsichtssicherheitselementen kommen erfindungsgemäß auch Sicherheitselemente infrage, die auf Betrachtung in Aufsicht ausgelegt sind, wie nunmehr anhand der Figuren 6 und 7 erläutert.
Das Reflexionssicherheitselement 60 der Fig. 6(a) enthält eine Reflexionsschicht 62, auf die eine etwa 10 μm dicke Markierungsschicht 64 mit einem magneto-optischen Material und eine linear polarisierende Schicht 66 aufgebracht sind. Einfallendes weißes, unpolarisiertes Licht 70 wird von der linear polarisierenden Schicht 66 linear polarisiert und erfährt beim Durchgang durch die Markierungsschicht 64 eine Drehung der Polarisationsebene, de- ren Größe insbesondere von der Flussdichte B des externen Magnetfelds abhängt. Nach der Reflexion an der Reflexionsschicht 62 durchläuft das Licht die Markierungsschicht 64 ein zweites Mal und tritt schließlich erneut durch die linear polarisierende Schicht 66 hindurch, wobei die Intensität des Lichts je nach dem durch den zweimaligen Durchlauf entstandenen Drehwinkel der Polarisationsebene wellenlängenabhängig unterschiedlich stark geschwächt wird. Das reflektierte Licht 72 erscheint dem Betrachter 74 daher je nach Stärke des Magnetfelds mit einem anderen Farbeindruck.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist die Markierungsschicht 64 zusätzlich mit Aussparungen 68 in Form der Denomination "50" der Banknote versehen. In den Aussparungen 68 wird keine Magnetorotation erzeugt, so dass sie für den Betrachter 74 unabhängig vom externen Magnetfeld stets mit dem metallischen Eindruck der Reflexionsschicht 62 in Erscheinung treten.
Wie in Fig. 6(b) dargestellt, erscheint das Sicherheitselement 60 ohne externes Magnetfeld (B=O) in Aufsicht gleichförmig metallisch glänzend, da die geringe Eigenfärbung des magneto-optischen Materials in den nicht ausgesparten Bereichen wegen der geringen Schichtdicke der Markierungsschicht 64 für den Betrachter nicht erkennbar ist. Wird nun ein Magnet unter das Sicherheitselement 60 gebracht, so erzeugt dessen Magnetfeld in der oben beschriebenen Weise eine Magnetorotation im magneto-optischen Material der Markierungsschicht 64 und führt damit zu einem farbigen Erscheinungsbild. In den Aussparungen 68 ändert sich der Farbeindruck dagegen nicht, so dass die von den Aussparungen 68 gebildete Denomination "50" im Magnetfeld als silbrig glänzender Bereich vor einem farbigen Hintergrund deutlich hervortritt, wie in Fig. 6(c) dargestellt.
Reflexionssicherheitselemente bieten gegenüber Durchsichtssicherheitsele- menten den Vorteil, dass das einfallende Licht 70 das magneto-optische Material zweimal durchläuft, bei gleicher Materialdicke also ein doppelt so großer Effekt auftritt bzw. bei vorgegebener gewünschter Effektstärke der Materialverbrauch halbiert ist. Darüber hinaus können Reflexionssicherheitselemente leichter auch auf rauen und nicht-transparenten Bereichen eines Wert- dokuments oder eines anderen Trägers erzeugt werden.
Das visuelle Erscheinungsbild eines Reflexionssicherheitselements wird von dem Erscheinungsbild der Reflexionsschicht mit beeinflusst. Diese kann sowohl spiegelnd als auch nicht-spiegelnd ausgebildet sein. Zur weiteren Auf- werrung eines Reflexionssicherheitselements können auch Reflexionsschichten eingesetzt werden, die das reflektierte Licht selbst winkelabhängig polarisieren.
Anstelle von Aussparungen 68 in der Markierungsschicht 64 kann das magneto-optische Material auch, beispielsweise durch lokales Erhitzen oder Aufschmelzen, so verändert werden, dass in den bearbeiteten Bereichen kein oder nur noch ein abgeschwächter magneto-optischer Effekt auftritt. Beispielsweise kann die Stärke der Magnetorotation in den oben genannten Po- lythiophenen durch Laserbestrahlung lokal gezielt reduziert werden, wie an anderer Stelle genauer beschrieben.
Die Markierungsschicht kann auch direkt in Form von Mustern, Zeichen oder Codierungen aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt werden, anstatt Aussparungen oder inaktive Bereiche in einer zunächst vollflächig aufgebrachten Markierungsschicht zu erzeugen.
Eine weitere Möglichkeit, durch ein externes Magnetfeld auslösbare Muster, Zeichen oder Codierungen in das Sicherheitselement einzubringen, besteht darin, Aussparungen 76 oder inaktive Bereiche in der linear polarisierenden Schicht 66 zu erzeugen, wie in Fig. 7 dargestellt. Da das einfallende Licht in den ausgesparten Bereichen 76 nicht polarisiert wird, wirkt die Magnetorotation der Markierungsschicht 64 dort auf alle Polarisationsrichtungen glei- chermaßen und erzeugt daher insgesamt keine visuell erkennbare Wirkung. Die ausgesparten Bereiche 76 der linear polarisierenden Schicht 66 erscheinen daher für den Betrachter unabhängig vom externen Magnetfeld stets mit dem metallischen Eindruck der Reflexionsschicht 62.
Er versteht sich, dass auch Durchsichtssicherheitselemente, wie etwa in Fig. 3 gezeigt, auf die beschriebenen Arten mit Mustern, Zeichen oder Codierungen versehen werden können. Werden letztere durch eine Strukturierung der gegenüberliegenden linear polarisierenden Schichten 44, 46 erzeugt, so müssen die Strukturen im Register angeordnet sein, um in Durchsicht einen Farbeffekt zu erzielen.
Während bei dem mit Bezug auf Fig. 3 beschriebenen Durchsichtssicher- heitselement für den visuellen Eindruck kein Unterschied besteht, von welcher Seite her das Sicherheitselement betrachtet wird, können mit magneto- optischen Materialien auch Durchsichtssicherheitselemente realisiert werden, die von gegenüberliegenden Seiten betrachtet jeweils einen unterschiedlichen Farbeindruck hervorrufen, wie nunmehr anhand der Figuren 8 und 9 erläutert. Das in Fig. 8(a) gezeigte Durchsichtssicherheitselement 80 enthält eine Markierungsschicht 82, die ein magneto-optisches Material mit einer Verdet- Konstante enthält, die im sichtbaren Spektralbereich das Vorzeichen wechselt. Die Markierungsschicht 82 ist zwischen einer ersten linear polarisieren- den Schicht 84 und einer zweiten linear polarisierenden Schicht 86 angeordnet, wobei die Durchlassrichtung der zweiten linear polarisierenden Schicht um einen Winkel von -45° (45° nach rechts) gegen die Durchlassrichtung der ersten linear polarisierenden Schicht gedreht ist.
Fig. 8(b) zeigt schematisch den Verlauf 88 der Verdet-Konstante V des eingesetzten magneto-optischen Materials der Markierungsschicht 82 in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ. Zur Vereinfachung der nachfolgenden Schilderung ist dabei angenommen, dass die Verdet-Konstante im blauen Spektralbereich b, beispielsweise bei einer Wellenlänge λ = 400 nm, einen hohen positiven Wert Vb = +Vo aufweist und dass der Wert der Verdet-Konstante im roten Spektralbereich r, beispielsweise bei einer Wellenlänge λ = 750 nm, einen hohen negativen Wert Vr = -Vo aufweist. In einem externen Magnetfeld dreht das magneto-optische Material der Markierungsschicht 82 somit die Polarisationsebenen von rotem und blauem Licht in entgegengesetzte Richtungen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird gelbes Licht einer Wellenlänge von λ = 575 nm dagegen praktisch nicht beeinflusst, da dort die Verdet-Konstante ihren Nulldurchgang aufweist.
Fällt nun in einem externen Magnetfeld B geeigneter Stärke weißes, unpola- risiertes Licht 90 von links auf das Sicherheitselement 80 ein, so wird im Wesentlichen blaues Licht 92 transmittiert und das Sicherheitselement erscheint dem Betrachter 98 blau. Fällt dagegen weißes, unpolarisiertes Licht 94 von rechts ein, so wird im Wesentlichen rotes Licht 96 transmittiert und das Sicherheitselement erscheint dem Betrachter 98 rot. Um das Zustandekommen dieses kontraintuitiven Effekts zu erläutern, zeigt Fig. 9(a) das Sicherheitselement 80 mit der ersten linear polarisierenden Schicht 84, der Markierungsschicht 82 und der zweiten linear polarisierenden Schicht 86 in Explosionsdarstellung, Fig. 9(b) die Polarisationsverhält- nisse bei von links einfallendem Licht 90 und Fig. 9(c) die Polarisationsverhältnisse bei von rechts einfallendem Licht 94 an den in Fig. 9(a) markierten Punkten entlang des Lichtwegs 100.
Mit Bezug zunächst auf Fig. 9(b) fällt weißes, unpolarisiertes Licht 90 von links auf das Sicherheitselement 80 ein und wird von der ersten linear polarisierenden Schicht 84 linear polarisiert. In Übereinstimmung mit den Bezeichnungen der Fig. 2 sei die Einfallsrichtung des Lichts 90 die -z-Richtung und die erste linear polarisierende Schicht 84 polarisiere das Licht entlang der +y-Richtung. Nach dem Durchgang durch die erste linear polarisierende Schicht 84 ist daher sowohl rotes Licht r als auch blaues Licht b entlang der +y-Richtung linear polarisiert, wie im Feld 102 der Fig. 9(b) gezeigt.
Beim Durchgang durch die Markierungsschicht 82 wird die Polarisationsebene des Lichts abhängig vom externen Magnetfeld B um einen Winkel ß(λ) gedreht. Bei den gemachten Vorgaben ergibt sich dabei für blaues Licht und für rotes Licht
Die Polarisationsebenen von rotem und blauem Licht werden also um denselben Winkel, jedoch in entgegengesetzte Richtungen gedreht. Wird nun die Flussdichte B des Magnetfelds bei der Echtheitsprüfung so auf die Schichtdicke d der Markierungsschicht 82 und den Zahlenwert Vo der Verdet-Kon- stante abgestimmt, dass ßb = -ßr = 45° gilt, so ergibt sich nach dem Durch- lauf durch die Markierungsschicht 82 die im Feld 104 der Fig. 9(b) gezeigte Situation, bei der die Polarisationsebene des blauen Lichts b um 45° nach rechts und die Polarisationsebene des roten Lichts r um 45° nach links gedreht ist.
Da die Durchlassrichtung der zweiten linear polarisierenden Schicht 86 um einen Winkel von -45° (45° nach rechts) gegen die Durchlassrichtung der ersten linear polarisierenden Schicht gedreht ist, wird das blaue Licht b praktisch ohne Schwächung transmittiert, während das rote Licht r praktisch vollständig absorbiert wird, wie im Feld 106 der Fig. 9(b) gezeigt. Das trans- mittierte Licht 92 erscheint für den Betrachter daher blau.
Fällt dagegen weißes, unpolarisiertes Licht 94 von rechts auf das Sicherheitselement 80 ein, wie in Fig. 9(c) dargestellt, so wird das Licht zunächst von der zweiten linear polarisierenden Schicht 86 linear polarisiert. Nach dem Durchgang durch die zweite linear polarisierende Schicht 86 ist daher sowohl rotes Licht r als auch blaues Licht b in einer Richtung polarisiert, die gegen die +y-Richtung um 45° nach rechts gedreht ist, wie im Feld 112 der Fig. 9(c) gezeigt.
Beim Durchgang durch die Markierungsschicht 82 wird die Polarisationsebene des Licht nun ebenfalls um ßt, = -ßr = 45° gedreht, so dass sich nach dem Durchlauf durch die Markierungsschicht die im Feld 114 der Fig. 9(c) gezeigte Situation ergibt, bei der die Polarisationsebene des blauen Lichts b gegenüber der Ausgangsrichtung des Felds 112 um 45° nach rechts, und die Polarisationsebene des roten Lichts r um 45° nach links gedreht ist.
Da die Durchlassrichtung der ersten linear polarisierenden Schicht 84 parallel zur +y-Richtung liegt, wird nunmehr das rote Licht r praktisch ohne Schwächung transmittiert, während das blaue Licht b praktisch vollständig absorbiert wird, wie im Feld 116 der Fig. 9(c) gezeigt. Das transmittierte Licht 96 erscheint für den Betrachter bei dieser Lichteinfallsrichtung daher rot.
In allen beschriebenen Gestaltungen kommen als magneto-optische Materialien insbesondere konjugierte Polymere, vorzugsweise hochregioreguläre Polythiophene, bevorzugt alkyl- oder alkoxysubstituiert, besonders bevorzugt 3-hexyl-, 3-decyl-, 3-dodecyl- und 3-octyloxy-substituiert, infrage. Der- artige Polymere lassen sich mit den für Kunststoffe üblichen Verfahren verarbeiten, wobei die besten Ergebnisse, insbesondere die höchsten Verdet- Konstanten des applizierten Materials, gegenwärtig beim Aufbringen mittels Rotationsbeschichtungsverfahren (Spin-Coating) erreicht werden. Zur Verstärkung des magneto-optischen Effekts können den Polymeren Nanoparti- kel zugesetzt sein, wobei anorganische Nanopartikel mit superparamagneti- schen Eigenschaften oder Kern-Hülle-Teilchen mit superparamagnetischem Kern bevorzugt sind.
Neben den weiter oben beschriebenen Möglichkeiten, die magneto-optischen Materialien in Form einer Folie oder einer Beschichtung einzusetzen, können die magneto-optischen Materialien auch in Form von Pigmenten eingesetzt werden.
Dazu kann beispielsweise ein durch ein geeignetes Verfahren hergestellter Polythiophen-Film, vorzugsweise mit homogener Dicke, in kleine Plättchen geschnitten oder gebrochen werden, wie oben bereits genauer beschrieben. Da der Faraday-Effekt materialseitig isotrop ist, besteht auch die Möglichkeit, sphärische Pigmente 120 in ein Bindemittel einzubringen, wie in Fig. 10(a) gezeigt. Dies ermöglichst insbesondere die Fertigung einer Stichtief- druckfarbe, da die Pigmente 120 nicht ausgerichtet werden müssen. Mit einer solchen Stichtiefdruckfarbe kann beispielsweise ein Sicherheitselement 125 erzeugt werden, wie in Fig. 10(b) gezeigt, bei dem auf einer metallisch reflektierenden Schicht 126 eine Markierungsschicht 127 mit sphärischen, magneto-optischen Pigmenten 120 aufgedruckt und anschließend eine linear polarisierende Schicht 128 aufgebracht ist.
In der in Fig. ll(a) gezeigten Variante ist das Pigment ein Kern-Hülle-Teilchen 130, bei dem der Kern ein magneto-optisches Material 131 und die Hül- Ie ein linear polarisierendes Material 132 enthält. Die Kern-Hülle-Teilchen 130 müssen dabei nicht unbedingt sphärisch sein. Zur Weiterverarbeitung werden die Kern-Hülle-Teilchen 130 in ein Bindemittelsystem eingebracht. Mit einer solchen Druckfarbe kann beispielsweise ein Sicherheitselement 135 erzeugt werden, bei dem auf einer metallisch reflektierenden Schicht 136 eine Markierungsschicht 137 mit den Kern-Hülle-Teilchen 130 aufgedruckt ist, wie in Fig. 11 (b) gezeigt.
In einer weiteren in Fig. 12(a) gezeigten Variante ist das Pigment ein Kern- Hülle-Teilchen 140, bei dem der Kern aus einem reflektierenden, insbeson- dere metallisch reflektierenden Material 141 gebildet ist, und bei dem die Hülle ein magneto-optisches Material 142 enthält. Auch in diesem Fall müssen die entstehenden Kern-Hülle-Teilchen 140 nicht unbedingt sphärisch sein. Zur Weiterverarbeitung werden die Kern-Hülle-Teilchen 140 in ein Bindemittelsystem eingebracht. Mit einer solchen Druckfarbe kann bei- spielsweise ein Sicherheitselement 145 erzeugt werden, bei dem auf einer absorbierenden Untergrundschicht 146 eine Markierungsschicht 147 mit den Kern-Hülle-Teilchen 140 und anschließend eine linear polarisierende Schicht 148 aufgebracht ist, wie in Fig. 12(b) gezeigt. Alternativ könnte die linear polarisierende Schicht 148 auch durch einen externen, nicht weiter gezeigten Linearpolarisator ersetzt werden, der z. B. durch den Betrachter des Sicherheitselements oder durch eine geeignete Vorrichtung über der Markierungsschicht 147 angeordnet wird.
In der in Fig. 13(a) gezeigten Variante ist das Pigment ein Kern-Hülle-Teilchen 150, bei dem der Kern aus einem reflektierenden, insbesondere metallisch reflektierenden Material 151 gebildet ist, und die Hülle der Kern-Hülle- Teilchen 150 eine innere Schicht mit einem magneto-optischen Material 152 und eine äußere Schicht mit einem linear polarisierenden Material 153 ent- hält. Auch in diesem Fall müssen die entstehenden Kern-Hülle-Teilchen 150 nicht unbedingt sphärisch sein. Zur Weiterverarbeitung werden die Kern- Hülle-Teilchen 150 in ein Bindemittelsystem eingebracht. Mit einer solchen Druckfarbe kann beispielsweise ein Sicherheitselement 155 erzeugt werden, bei dem auf einer absorbierenden Untergrundschicht 156 eine Markierungs- schicht 157 mit den Kern-Hülle-Teilchen 150 aufgebracht ist, wie in Fig. 13(b) gezeigt.
Die erfindungsgemäßen Durchsichts- oder Reflexionssicherheitselemente können auch auf maschinelle Erfassbarkeit abgestimmt und visuell versteckt sein. Dabei sind zur Erfassung des durch ein externes Magnetfeld veränderbaren Erscheinungsbilds zusätzliche Hilfsmittel, wie etwa ein Linearpolari- sator, erforderlich, die in der zugehörigen Prüfvorrichtung integriert sind. Bei Betrachtung ohne diese Hilfsmittel ist das veränderliche Erscheinungsbild der Sicherheitselemente dagegen nicht zu erkennen, so dass sie versteck- te Sicherheitsmerkmale darstellen.
Zur Illustration zeigt Fig. 14 ein maschinenlesbares Sicherheitselement 160 mit einer linear polarisierenden Schicht 162, auf der eine 15 μm dicke Markierungsschicht 164 angeordnet ist. Die Markierungsschicht 164 enthält ein magneto-optisches Material, das bei einer vorgewählten Wellenlänge λ eine Verdet-Konstante größer als 105° T^nr1 aufweist. Ein solches Sicherheitselement 160 kann beispielsweise in oder auf einem Durchsichtsfenster einer Papierbanknote oder in oder auf einer Polymernote oder einer Folienver- bundbanknote angeordnet sein.
Eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung für die maschinelle Echtheitsprüfung enthält eine Lichtquelle 170 für Licht der vorbestimmten Wellenlänge λ, einen Linearpolarisator 172, dessen Durchlassrichtung parallel zu der Durch- lassrichtung der linear polarisierenden Schicht 162 orientiert ist, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds 174 senkrecht zur Oberfläche des Sicherheitselements 160 und eine Erfassungseinrichtung 176 zur Erfassung des durch das Sicherheitselement 160 und den Linearpolarisator 172 transmit- tierten Lichts.
Zur Echtheitsprüfung wird das Sicherheitselement 160 bei angelegtem Magnetfeld 174 mit Licht der vorbestimmten Wellenlänge λ beleuchtet und die Intensität des durch das Sicherheitselement 160 und den Linearpolarisator 172 transmittierten Lichts gemessen. Wie in Zusammenhang mit Fig. 2 erläu- tert, wird die Polarisationsebene des von der Schicht 162 linear polarisierten Lichts durch die Markierungsschicht 164 um einen Winkel ß = V * d * B gedreht. Die Intensität des durch den Linearpolarisator 172 transmittierten Lichts ist dann proportional zu cos2 ß, hängt also stark von der Flussdichte B des angelegten Magnetfelds ab. Wird die Intensität des transmittierten Lichts beispielsweise bei zwei verschiedenen Magnetfeldstärken gemessen, so kann das Vorliegen oder Nichtvorliegen des bei einem echten Sicherheitselement erwarteten magneto-optischen Effekts mit sehr gutem Signal-zu-Rausch- Verhältnis und damit mit hoher Geschwindigkeit geprüft werden. Das in Fig. 15 gezeigte maschinenlesbare Sicherheitselement 180 enthält keine linear polarisierenden Schichten, sondern weist lediglich eine etwa 10 μm dicke Markierungsschicht 182 auf, die ein magneto-optisches Material mit einer Verdet-Konstante größer als 106° T-1In-1 bei einer vorgewählten Wellen- länge λ enthält. Ein solches Sicherheitselement 180 kann beispielsweise in einer Zwischenschicht einer Folienverbundbanknote angeordnet sein.
Eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung für die maschinelle Echtheitsprüfung des Sicherheitselements 180 enthält zusätzlich zu den bei Fig. 14 ge- nannten Elementen einen weiteren Linearpolarisator 178, dessen Durchlassrichtung parallel zu der Durchlassrichtung des ersten Linearpolarisator 172 orientiert ist. Bei der Echtheitsprüfung wird das Sicherheitselement 180 nun bei angelegtem Magnetfeld 174 mit Licht der vorbestimmten Wellenlänge λ beleuchtet und die Intensität der durch den Linearpolarisator 178, das Si- cherheitselement 180 und den Linearpolarisator 172 transmittierten Lichts gemessen. Aus der Intensität des transmittierten Lichts bei zwei verschiedenen Magnetfeldstärken kann, wie oben beschrieben, zuverlässig auf das Vorliegen oder Nichtvorliegen des bei einem echten Sicherheitselement erwarteten magneto-optischen Effekts geschlossen werden.
Bei Einsatz eines magneto-optischen Materials mit einer wellenlängenabhängigen Verdet-Konstante kann die Echtheitsprüfung auch bei zwei oder mehr verschiedenen Wellenlängen durchgeführt werden, um eine noch höhere Erkennungssicherheit zu erreichen.
Es versteht sich, dass auch Reflexionssicherheitselemente auf maschinelle Auslesbarkeit ausgelegt sein können. Visuelle Erkennbarkeit und maschinelle Auslesbarkeit können auch in einem Sicherheitselement kombiniert werden, wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 16 gezeigt. Das dort gezeigte Re- flexionssicherheitselement 190 enthält eine Reflexionsschicht 192, auf die eine etwa 20 μm dicke Markierungsschicht 194 mit einem magneto-optischen Material hoher Verdet-Konstante aufgebracht ist.
In einem ersten Teilbereich 200, in dem das Sicherheitselement auf visuelle Prüfbar keit ausgelegt ist, ist auf die Markierungsschicht 194 eine linear polarisierende Schicht 196 aufgebracht, so dass das Sicherheitselement 190 in diesem Bereich 200 die in Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen, visuell erkennbaren Effekte zeigt. Die Markierungsschicht 194 kann dabei auch mit Aussparungen 198 versehen sein oder selbst in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung aufgebracht sein, wie oben beschrieben.
Im einen zweiten Teilbereich 202, in dem das Sicherheitselement auf eine maschinelle Echtheitsprüfung ausgelegt ist, ist die Markierungsschicht 194 nicht mit einer linear polarisierenden Schicht versehen, so dass dort in einem externen Magnetfeld ohne Hilfsmittel keine visuell erkennbaren Effekte auftreten. In dem Teilbereich 202 kann das Sicherheitselement jedoch mit einer Prüfvorrichtung, die einen Linearpolarisator 172 enthält, maschinell auf Echtheit geprüft werden, wie grundsätzlich bereits bei Fig. 14 beschrieben.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Sicherheitselement mit einem durch ein externes Magnetfeld veränderbaren visuell und/ oder maschinell erfassbaren Erscheinungsbild, da- durch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement ein magneto-optisches Material enthält, dessen Verdet-Konstante für zumindest eine Wellenlänge im sichtbaren Spektralbereich betragsmäßig größer als 105 ° T-1In-1 ist.
2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdet-Konstante des magneto-optischen Materials für zumindest eine
Wellenlänge im sichtbaren Spektralbereich betragsmäßig größer als 106 ° T"1 nr1, vorzugsweise größer als 107 ° T'1 πr1 ist.
3. Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdet-Konstante des magneto-optischen Materials wellenlängenabhängig ist und sich innerhalb des sichtbaren Spektralbereichs um mindestens einen Faktor 2 verändert oder das Vorzeichen wechselt.
4. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, da- durch gekennzeichnet, dass durch das externe Magnetfeld der Farbeindruck und/ oder Kontrasteindruck des Sicherheitselements veränderbar ist.
5. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des visuell und/ oder maschinell erfassbaren Erscheinungsbilds durch das externe Magnetfeld reversibel ist.
6. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das magneto-optische Material in einer Markierungsschicht mit einer Dicke von weniger als 100 μm vorliegt, bevorzugt in einer Markierungsschicht mit einer Dicke zwischen 1 μm und 20 μm, besonders bevorzugt in einer Markierungsschicht mit einer Dicke zwischen 1 μm und 10 μm.
7. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement auf Betrachtung in Durchsicht ausgelegt ist und eine erste und eine zweite linear polarisierende Schicht enthält, zwischen denen die Markierungsschicht mit dem magnetooptischen Material angeordnet ist.
8. Sicherheitselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/ oder zweite linear polarisierende Schicht in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung vorliegt.
9. Sicherheitselement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite linear polarisierende Schicht beide in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung vorliegen, die zumindest in einem Teilbereich zueinander im Register angeordnet sind.
10. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassrichtungen der ersten und zweiten linear polarisierenden Schicht einen Winkel von etwa 0° oder von etwa 45° einschließen.
11. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement auf Betrachtung in Aufsicht ausgelegt ist und eine Reflexionsschicht und eine linear polarisierende Schicht enthält, zwischen denen die Markierungsschicht mit dem magnetooptischen Material angeordnet ist.
12. Sicherheitselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die linear polarisierende Schicht in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung vorliegt.
13. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement auf maschinelle Echtheitsprüfung ausgelegt ist, sich das visuelle Erscheinungsbild des Sicherheitselements durch ein externes Magnetfeld allein nicht verändert, und dass das Sicherheitselement eine Markierungsschicht mit dem magneto-optischen Material aufweist.
14. Sicherheitselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement eine linear polarisierende Schicht enthält, auf der die Markierungsschicht mit dem magneto-optischen Material angeordnet ist.
15. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungsschicht mit dem magneto- optischen Material in Form einer Folie vorliegt.
16. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungsschicht mit dem magneto- optischen Material in einer durch ein Druckverfahren oder ein Rotationsbe- schichtungsverfahren aufgebrachten Schicht vorliegt.
17. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das magneto-optische Material in der Markierungsschicht in Form von Pigmenten vorliegt, insbesondere in Form von plättchenförmigen oder sphärischen Pigmenten.
18. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das magneto-optische Material in der Markierungsschicht in Kern-Hülle-Teilchen vorliegt, wobei entweder der Kern oder die Hülle der Kern-Hülle-Teilchen das magneto-optische Material ent- halten.
19. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das magneto-optischen Material in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung vorliegt.
20. Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei dem ein magneto-optisches Material aufgebracht oder eingebracht wird, dessen Verdet-Konstante für zumindest eine Wellenlänge im sichtbaren Spektralbereich betragsmäßig größer als 105 ° T 1Hi-1 ist.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das magneto-optische Material zu einer Folie verarbeitet wird, die Teil des Sicherheitselements bildet.
22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das magneto-optische Material durch ein Druckverfahren oder ein Rotationsbe- schichtungsverfahren auf einen Träger aufgebracht wird.
23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass Pigmen- te oder Kern-Hülle-Teilchen mit dem magneto-optischen Material hergestellt werden, in ein Bindemittel eingebracht und das Bindemittel mit den Pigmenten oder Kern-Hülle-Teilchen auf einen Träger aufgebracht wird.
24. Sicherheitsanordnung zur Absicherung von Sicherheitspapieren, Wertdokumenten, Datenträgern und dergleichen mit einem Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 13 oder 14 und mit einem Verifikationselement mit einer linear polarisierenden Schicht.
25. Datenträger mit einem Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 19 oder einer Sicherheitsanordnung nach Anspruch 24.
26. Datenträger nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement in oder über einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung des Datenträgers angeordnet ist.
27. Verifikationsvorrichtung zur Echtheitsprüfung eines Sicherheitselements nach einem der Ansprüche 1 bis 19, mit einer Lichtquelle für Licht einer vorbestimmten Wellenlänge, einem Linearpolarisator, einer Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds senkrecht zur Oberfläche des zu verifizierenden Sicherheitselements, und einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung des durch das Sicherheitselement und den Linearpolarisator transmit- tierten Lichts.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012024175A1 (de) * 2012-12-10 2014-06-12 Giesecke & Devrient Gmbh Vorrichtung zur Untersuchung eines Wertdokuments und Verfahren zur Untersuchung eines Wertdokuments

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9306404D0 (en) * 1993-03-26 1993-05-19 Lucas Ind Plc Magnetic field sensor
DE10163265A1 (de) * 2001-12-21 2003-07-03 Giesecke & Devrient Gmbh Wertdokument und Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung des Wertdokuments
DE10217632A1 (de) 2002-04-19 2003-11-06 Giesecke & Devrient Gmbh Sicherheitsdokument
DE10331798B4 (de) 2003-07-14 2012-06-21 Giesecke & Devrient Gmbh Sicherheitselement, Wertgegenstand, Transfermaterial und Herstellungsverfahren
US20090039644A1 (en) * 2007-07-20 2009-02-12 Spectra Systems Corporation Systems and methods for using microscopic capsules containing orientable materials for document security and processing applications

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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