EP3079921A2 - Sicherheitselement mit uv-anregbarem feldabhängigem effekt - Google Patents

Sicherheitselement mit uv-anregbarem feldabhängigem effekt

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EP3079921A2
EP3079921A2 EP14820774.9A EP14820774A EP3079921A2 EP 3079921 A2 EP3079921 A2 EP 3079921A2 EP 14820774 A EP14820774 A EP 14820774A EP 3079921 A2 EP3079921 A2 EP 3079921A2
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EP
European Patent Office
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luminescence
excitation
light
security element
luminescent
Prior art date
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EP14820774.9A
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EP3079921B1 (de
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Stefan TRÖLENBERG
Jörg Fischer
Olga Kulikovska
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Bundesdruckerei GmbH
Original Assignee
Bundesdruckerei GmbH
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Publication date
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Publication of EP3079921B1 publication Critical patent/EP3079921B1/de
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    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
    • B42D25/30—Identification or security features, e.g. for preventing forgery
    • B42D25/36—Identification or security features, e.g. for preventing forgery comprising special materials
    • B42D25/378—Special inks
    • B42D25/387—Special inks absorbing or reflecting ultraviolet light
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
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    • B42D25/36—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
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G07D7/1205—Testing spectral properties

Definitions

  • the invention generally relates to a security element with a UV-excitable effect, a method for verifying such a security element, a method for producing a security document and a structural color.
  • Luminescence is the emission of light during or after a previous excitation. The luminescence is usually distinguished according to the type of excitation. If the excitation is triggered by one or more photons, it is called photoluminescence. In general, a photoluminescence is excited by an irradiation of UV light. The emission light emitted during luminescence generally has a greater wavelength than the excitation radiation. When excited with UV light, for example, luminescent light in the visible
  • Wavelength range emitted Wavelength range emitted.
  • a luminescent effect in a security feature or security element can be used to authenticate the object provided with the security feature or security element, and possibly also its security feature
  • a security document with a security feature which has a semiconductor region, which at least a first
  • a security document designed in this way shows luminescence upon UV excitation. In this case, it is possible to record the luminescence intensity in a time-resolved manner immediately after a luminescence excitation. This gives the possibility to determine a time constant of the decay behavior. In the case of the security documents described, a decay behavior of the. Can be achieved by applying a voltage to the semiconductor layers
  • Luminescence be significantly influenced, so in addition to the presence of a Luminescence also at least one other property of the luminescence can be evaluated.
  • Microparticles is brought into alignment with each other and arranged in a crystal structure.
  • printing inks which have a multiplicity of particles in a printing medium which are dispersed in the medium and have electrical or magnetic properties such that they align with one another in a crystal structure when an electric or magnetic field is used.
  • This crystal structure ensures that light of a certain wavelength can propagate only along certain directions or not at all in the crystal structure and is reflected accordingly. This causes a color impression due to the wavelength-selectively reflected light.
  • a body color can be spoken of a structural color, since a geometric arrangement of the colloidal particles is responsible for the expression of the color.
  • DE 10 2009 024 447 A1 discloses a security element with an optical appearance that can be changed by an external magnetic field. It is envisaged that the security element has a multiplicity of microcapsules which contain a suspension of a carrier liquid and magnetic nanoparticles which reversibly form a photonic crystal in an external magnetic field in the microcapsules.
  • the invention is based on the idea of further developing the structure colors known from the prior art, which have an optical effect similar to that of a photonic crystal, and / or to combine them with another printing ink in order to obtain novel effects.
  • luminescent pigments or a luminescent color are used.
  • the effort to produce such a security element is significantly increased, so that a forgery is difficult.
  • Entities having at least one security feature are called
  • any physically trained object that includes at least one security feature is a security element.
  • Security documents include, but are not limited to, ID cards, driver's licenses, identity cards, banknotes, postage stamps, visas, and counterfeit-proofed labels and packages, tickets, and the like.
  • Pigments which show emission of light as a result of excitation, for example irradiation of UV light, are referred to as luminescent pigment.
  • the emission caused by the excitation is referred to as luminescence, the excitation as luminescence excitation.
  • a preparation that can be used to print information is also referred to as ink or ink.
  • a preparation whose color impression produced in the printed condition is caused by pigments absorbing certain wavelengths of light independently of environmental conditions and / or excitation and / or
  • body colors remit / reflect are called body colors.
  • printing preparations which are structural inks.
  • printing formulations comprising a plurality of nano- or microparticles having electrical or magnetic properties which are arranged in an electric or magnetic field relative to each other in a crystal-like regular structure.
  • the crystal-like structures can be photonic crystals.
  • a photonic crystal is a regular periodic structure that promotes or suppresses light propagation for single or multiple wavelengths due to quantum mechanical effects. This creates a color impression of the corresponding photonic crystal.
  • Structural inks which have a changed color impression upon excitation are likewise described in EP 2 463 11 1 A2. These may be formed such that the printing preparation comprises microcapsules enclosing a substrate in which in turn a plurality of colloidal particles is arranged, which again a have electrical or magnetic property and arrange in an electric or magnetic field relative to each other to a crystal or a crystal-like structure.
  • the colloidal particles may be, for example, charged particles comprising, for example, aluminum, copper, silver, tin, titanium, tungsten, zirconium, zinc, silicon, iron, nickel, goblin or the like.
  • the particles may further comprise a substance containing a polymer material, for example, polystyrene (PS), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinylchloride (PVC), polyethylene terephthalate (PET), etc.
  • uncharged particles may have a be charged material loaded.
  • particles may be coated with metal inorganic oxides such as silicon oxide SiO x , titanium oxide TiO x , etc. But also coated with polymer materials, with
  • Ion exchange resins coated particles and many more can be used. A large number of exemplary embodiments are described in EP 2 463 11 1 A2.
  • the substance in which the colloidal particles are arranged in the microcapsules may be a phase change material. This means that the material can be present in different phases, which have a different viscosity. Depending on the phase in which the substance is located, the colloidal particles dispersed therein may or may not align to form a crystal structure upon external excitation. Also, it is possible that a crystal structure induced by external excitation in one phase of the substance is "frozen” by a change of the phase of the substance, so that the crystal structure remains even after removal / removal of the excitation to orient the colloidal particles preserved.
  • the viscosity of the substance in the microcapsules, in which the colloidal particles are dispersed, which arrange themselves upon application of an electric or magnetic field to a crystal structure, is always maintained.
  • An electrorheological fluid is a fluid whose viscosity is adjustable or controllable via an electric field strength. In a room where no electric field is applied, an electrorheological fluid has a low viscosity. Colloidal particles dispersed therein thus have high mobility. When an electric field is applied, the viscosity sharply increases, so that mobility of particles dispersed therein is greatly restricted or inhibited.
  • a magnetorheological fluid is a fluid whose viscosity is adjustable or controllable via a magnetic field strength. In a space where no magnetic field is applied, a magnetorheological fluid has a low viscosity. Colloidal particles dispersed therein thus have high mobility. When a magnetic field is applied, the viscosity sharply increases, so that mobility of particles dispersed therein is greatly restricted or inhibited.
  • magnetic field are present.
  • this is understood to mean the absence of an externally specifically set electric or magnetic field.
  • a field caused by magnetic particles or electrically charged particles intrinsically present in an article is left unattended.
  • the magnetic field strength caused by the earth's magnetic field is considered to be insignificant, so that a space is field-free despite the existing geomagnetic field, if no additional magnetic field is present in the room.
  • the space is considered to be field-free if there is no electric field, even if, for example, a magnetic field is applied to affect a magenta-rheological fluid in the room in terms of its viscosity.
  • the space is field-free if there is no "outer" magnetic field with a field strength in the space that is greater than the field strength of the Earth's magnetic field.
  • Structure excitation in the structure color influences an influence of light with the wavelength ⁇ .
  • ⁇ ,) indicates that the
  • Structure excitation causes the structure color to affect light with a luminescence wavelength ⁇ .
  • Printing preparations or printing inks or inks which, in the case of a luminescence excitation, in particular an irradiation of UV light, emit light, ie a
  • Luminescence show, are referred to as luminescent.
  • Decay behavior is understood as the decrease of intensity in a time sequence.
  • a characteristic time constant is a determined time which, in combination with a statistical function, can describe a decay behavior of a measured variable.
  • Decay behavior follows a Poisson statistic, for example, a half-life, i. the period of time in which the value of the detected quantity is halved, or a so-called lifetime is determined as the characteristic time instant, the lifetime indicating the period in which the measured quantity is reduced to 1: 1
  • the UV-excitable effect security element of the invention comprises a structural color comprising microcapsules containing colloidal particles which can be arranged in a crystal-like structure and / or by means of a structure excitation comprising forming an electric and / or magnetic field can be reorganized, wherein the crystal-like structure via the structure excitation influenceable and / or adjustable reflection and / or transmission properties has for light, wherein additionally luminescent pigments are provided which show a luminescence in a luminescence excitation, which takes place via an irradiation of UV light, and the luminescent pigments are arranged so that an observable luminescence is dependent on the pattern excitation by means of the electrical and / or magnetic field.
  • Wavelength range is emitted in the given luminescence pigments show a luminescence in the UV excitation, during or immediately after the luminescence excitation;
  • Security element is placed in a structure-induced state; and d) renewed or continued luminescent excitation and
  • the luminescent pigments are arranged in the microcapsules themselves, in which the colloidal particles, which are preferably particles with a diameter in the nanometer range, are dispersed in a medium or a substance in which they arrange in the structure excitation to the crystal-like structure or, if they are already arranged in a field-free space in a crystal-like structure, change their structure, the optical properties of the crystal-like structure change with regard to reflection and / or transmission of light in the range of at least one wavelength of the luminescence light. At least part of the luminescent pigments is thus included in the Kritallgitter
  • the preferred propagation or transmission directions for the luminescent light in all microcapsules are with respect to a coordinate system which is more or less the same
  • Structural excitation or its field is coupled, the same orientation, so that macroscopically the exit directions from the different microcapsules formed in the crystal-like structures are collinear to each other and so a macroscopic
  • a verification method is carried out such that when the emission light is detected, an intensity of the emission light is used in each case as the one or more properties.
  • Lumineszenzpigments from which emits the luminescent radiation emitting transition This life extension is based on the decay behavior determine the luminescence. Clearly, this extension results from the fact that compared to the usual luminescence emission, which is statistically isotropic in all
  • Luminescence emitted luminescence of the luminescent pigments are and in a structure excited state in which an electrical and / or magnetic field are formed on the structure excitation, transmission for light of at least one wavelength or another wavelength of the luminescence emitted in the luminescence light is at least limited.
  • the reason for this is the arrangement of the colloidal particles in the crystal structure.
  • a verification thus provides that upon detection of the emission light, in each case one intensity of the emission light is resolved in a time-resolved manner immediately after termination of the emission light
  • Decay behavior of the intensity of the emission light is derived and the time constant is used for the comparison.
  • a lifetime of a luminescence transition can also be influenced by other effects, so that a
  • Verification method which uses a change in the determined life as a function of the structure excitation as a verification condition is superior. Moreover, it is not necessary to have a precise wavelength determination which would otherwise be necessary to prevent the lifetime from being produced by a skilful mixture of different luminescent pigments which have different lifetimes and would overlap in an integral measurement such that an expected decay behavior of the Luminescence would be achieved. In one embodiment, it is provided that in the structure-excited state, the luminescence emission has a directional dependence.
  • the luminescence has a changed time behavior of the luminescence intensity with pulsed UV excitation between the non-structure-excited state and the structure-excited state.
  • the luminescent pigments are not contained in the microcapsules.
  • a first embodiment it is provided that the luminescent pigments are not contained in the microcapsules.
  • the colloidal ponds are configured such that they have a reflectivity or at least an increased reflectivity with respect to the respective other excited state for that wavelength in the field-free space or alternatively and preferably in the structure-excited state, with which the
  • Luminescence excitation is performed.
  • an appropriate size of the colloidal particles is to be adapted such that a crystal lattice-like structure is formed which has a reflection for light, for example at a wavelength of 365 nm or at a wavelength of 254 nm, in the ultraviolet wavelength range, preferably in the structure-excited state, both are common wavelengths for UV excitation.
  • the ultraviolet light of the luminescence excitation which passes through the luminescent color printed layer upon excitation thus becomes excellent in structure color
  • the microcapsules and the colloidal particles contained therein are such that, at least for some angles of incidence in the non-structure-excited state, they have no or low reflectivity for UV excitation light
  • Luminescence excitation under the structure excited state for this at least some Einstrahlwinkel have a relation to the non-structure excited state higher reflectivity for the UV excitation light of the excitation radiation.
  • Luminescence excitation directed to direct UV light and to vary a radiation of UV light during the detection of the emission light, so that a dependent of the excitation direction detection of the emission light takes place and is used as one or more properties of the direction of irradiation dependent luminescence.
  • the luminescence intensity can be detected in a time-resolved manner and in each case the different ones
  • Beam directions are assigned. With the time-resolved detection is thus accompanied by a temporally staggered change in the direction of irradiation, so that a certain irradiation is associated with a certain detection time.
  • Luminescence excitation takes place from the side of the luminescent color layer, which faces away from the layer on which the structure color is located. For example, on a substrate of a security document, first the texture color and above that
  • Lumineszenzde imprinted so is a Auflichtbetrachtung, in which the observation and detection of the emission light from the side, of which also the
  • Luminescence excitation is carried out, and observed the effect just described. If the substrate or a security document is transparent in the area of the security element, at least for the luminescent light, then a similar effect can also be observed in transmission. In this case, a correspondingly reduced luminescence can be observed under those irradiation directions under which there is an increased reflection in the structure-excited state at the crystal lattice-like structure in the microcapsules. It is assumed here that the microcapsules are transparent in the field-free space for the wavelength of the luminescence excitation. In a further embodiment, it is provided that the structure color in the first layer is laterally structured and the luminescence color in the second layer is formed flat over it homogeneously. In such an embodiment, both in transmission and in remission are position-dependent luminescence effects
  • Lumineszenzde are printed on a Auflichtbetrachtung below the luminescent color.
  • a structural paint comprising a medium comprising a plurality of microcapsules and a binder, the microcapsules comprising a substance each containing a plurality of colloidal particles which are in an electric field or in one Arrange magnetic field within their microcapsules each to a crystal-like structure, wherein the crystal-like structure influences a transmission and / or reflection of light of at least one wavelength, wherein in the substance in the microcapsules in addition
  • Luminescent pigments are contained, which can be excited via a luminescence excitation in the form of a UV light irradiation to a luminescence.
  • This is understood to mean that this UV excitation can take place if the luminescent pigments are not incorporated into the microcapsules, namely, as described above, in the microcapsules, if appropriate, such that no luminescence is present in the excited state or no luminescence under certain directions of irradiation is observable, since propagation of the luminescent light through the crystal structure is prevented or excitation entirely omitted.
  • An embodiment of the security elements may be made by a method comprising the steps of: providing a substrate layer; imprint a first layer by means of a structural paint; Imprinting a second layer which at least partially covers the first layer with a luminescent color.
  • a structure color is used which contains no luminescent pigments. If the structure color in the microcapsules themselves contains the luminescent pigments, then a corresponding security element can be produced by printing this structure color.
  • Lumineszenzpigmenten different luminescent pigments are arranged as constituents of a different color of the structure of luminescent color in a second layer over the first layer, wherein a luminescence of the other
  • Lumineszenzpigmente is different from the luminescence of the luminescent.
  • the effects already described above, which occur during the incorporation of the luminescence pigments into the crystal structure, can occur in addition to the other effects described above. These other effects now occur for the luminescence of the further luminescent pigments.
  • the structure color in the first layer is laterally structured and the luminescence color is homogeneously formed with the further luminescence pigments in the second layer over it. Spatially resolved, the different effects for the different luminescent pigments can occur. Different information can be saved via this.
  • the verification method can in particular be developed such that it is investigated as the one or more properties whether different direction-dependent luminescence intensities and / or UV light irradiation direction depend on two different wavelengths in which luminescence of different luminescent pigments occurs upon excitation Luminescence intensities and / the different Lumineszenzintensityabkling and / or
  • 1 a - 1 c are schematic representations of a microcapsule of a structural color for
  • Fig. 2a - 2c is a schematic representation of microcapsules for explaining a
  • 3a shows schematic plan views of a security document with a
  • a security element according to a first embodiment, wherein a structural color is used, wherein the microcapsules of the structural color luminescent pigments include; a schematic sectional view of a security document according to Fig 3a;
  • 4a, 4b are schematic representations of a security document similar to that of Figures 3a and 3b during a luminescence excitation without a structure excitation (4a) and with a structure excitation (4b).
  • FIG. 5a, 5b are schematic representations for explaining a Abkling s depending on a present structure excitation, wherein in Figure 5a is no structure stimulation and in Figure 5b is a structure excitation.
  • FIG. 6a shows a schematic exploded view of another embodiment of a security document with a security element, in which a structural color and above a luminescent color are printed; a schematic sectional view of such a security document; a further schematic sectional view through an alternative
  • FIGS. 7a-7c show schematic views of a security document according to FIGS. 6a and 6b during luminescence excitation in incident light (FIGS. 7a, 7b) and in transmission (7b, 7c);
  • FIGS. 8a-8d show explanations of an angle-dependent irradiation of the UV light in each case without and with structure excitation for different angles (FIGS. 8a-8c) and a graphic plot of the detected luminescence intensity at a position at which a luminescence color is printed over the structure color in dependence from time (8d), wherein Figs. 8a to 8d respectively illustrate the situation in incident light excitation and viewing;
  • Fig. 10 is a schematic flow diagram of a verification method
  • 1 is a schematic representation of the crystal structure for illustrating a directional dependence of the transmission / emission of luminescent light; and a schematic illustration for explaining the luminescence increase due to a structure color reflected in the UV-wavelength range in the structure-excited state.
  • Microcapsules 10 included. The same technical features are provided in the figures with the same reference numerals.
  • a structure color contains a multiplicity of such microcapsules, which are responsible for the color impression of the structure color.
  • Microcapsules 10 each have a shell 11 containing a transparent substance 12 with colloidal particles contained therein, e.g. Nanoparticles 13, includes.
  • the sheath 1 1 is formed of a transparent material.
  • the substrate 12 is also transparent and constitutes a fluid in which the nanoparticles 13 can move in the embodiments according to FIGS. 1 a to 1 c, 2 a to 2 c.
  • the nanoparticles are for example clusters of iron oxide with a charged layer or plastic nanospheres with a charged coating. In other embodiments, too
  • the colloidal nanoparticles in the field-free space which is shown in Fig. 1 a, arranged irregularly.
  • the microcapsules 10 of the colloidal nanoparticles have no special optical property, so that they do not significantly influence the color impression of the structure color in which they are contained. This can thus be regarded, for example, as almost transparent in the printed state.
  • E1 electric field with a field strength
  • the charged nanoparticles align themselves to form a lattice-like crystal structure 15. This is shown in FIGS. 1 b and 1 c. Since the nanoparticles themselves carry a charge, this leads to a repulsion between them.
  • a ratio of the electric field strength E1 or E2 to the own repulsion due to the charge determines a lattice spacing of the nanoparticles.
  • the crystal structure thus formed has characteristics of a photonic crystal. In this, for some wavelengths, propagation is only along certain
  • a red wavelength component is reflected at the field strength E 1, for example when illuminated with white light of a black body radiator. If the electric field strength is increased to a value E2> E1, a distance between the nanoparticles is reduced, since the ratio between the force due to the external electric field and the electric field
  • FIGS. 2a to 2c another embodiment of microcapsules 10 is shown schematically. These differ in that the colloidal particles already in the field-free space in the microcapsule 10 have a crystal structure 15, so that from the white light of a blackbody ray a red color component is reflected. When the field strength is increased, the distance between the particles in the crystal lattice decreases, so that now a green color component is reflected. If the field strength is further increased (FIG. 2c), the grid spacing becomes even smaller, so that again a blue color component is reflected again.
  • FIG. 3a the plan view of a security document 100 is shown schematically, on which a security element 1 10 in the form of a printing with a here as
  • Lumineszenz Briefly designated printing preparation is applied.
  • Lumineszenz Concept is called a printing preparation in the
  • Luminescent pigments are contained in the microcapsules of the structural color.
  • the security element is formed as a rectangular printing on a substrate. It is understood that any structure and graphics could be printed with the luminescent structure color.
  • Fig. 3b is a sectional view of the security document 100 is shown.
  • a document body which is formed from one or more substrate layers 160.
  • a surface 165 of one of the substrate layers 160 is printed with a luminescent structure ink 170.
  • a cover layer 180 is arranged, which is transparent both for luminescence light in the visible wavelength range and for UV light for exciting a luminescence.
  • the substrate layers 160 may be transparent or opaque or, for example, only in the region in which the surface 165 with the
  • Lumineszenz Design Unit 170 is printed, have a transparent window for the UV excitation and / or the luminescent light.
  • FIG. 4 a shows a schematic plan view of the security document according to FIGS. 3 a and 3 b while a UV excitation is taking place.
  • the security element 1 10 is in the field-free space. Shown are images of the security document 100 to be observed at different angles, which are designated by reference symbols 201, 202 and 203 for viewing angles ⁇ 1, oc2, oc3 against a surface normal 190 of the document 100. All three views for the different viewing angles show an identical luminescence in the area of the security element 1 10. A luminescence intensity is indicated by a hatching. The stronger the hatching, the higher the Luminescence intensity. This convention is followed in all figures of this application. The same technical features are provided in all figures with identical reference numerals.
  • FIG. 4b shows the same security document with identical luminescence excitation.
  • an electric field ⁇ 3 ⁇ ( ⁇ ⁇
  • _) is applied as a structure excitation whose field strength is such that a lattice structure is formed in the luminescent structure color due to the colloidal particles contained therein, which for the wavelength of the luminescent light, ie for at least a spectral line of the luminescent light, a limitation of the transmission at least for one
  • the field strength is to be selected in accordance with the wavelength of the light whose propagation is to influence the crystal-like structure, and the design of the colloidal ponds of the structure color.
  • the electric field strength is selected in the illustrated embodiment, without limiting the generality parallel to the surface normal 190. It can be seen that the views 201 -1 to 201 -3 in the range of
  • Security elements 1 10 show a different strong luminescence. This can be explained by the fact that for some excellent directions a constructive
  • Fig. 1 this is indicated schematically.
  • the crystal structure 15 individual levels 17, 18, which, if a distance d 0 , di these levels 17, 18 corresponds to half the wavelength, lead to a destructive interference.
  • There two exemplary lattice planes are shown, which have a different spacing of the lattice planes.
  • the first index gives the reference to the intensity
  • Lattice planes 18 take place an emission or a transmission.
  • the emission of the luminescent pigments 16 has different strengths among the various directions of excellence. This is indicated by way of example in FIG. 4. From the fact that not all emission directions are possible and no isotropic spread of the Luminescent light of luminescent takes place, which are involved in the lattice structure, the life for the state from which the radiative decay occurs in the emission of the luminescent light also changes.
  • Luminescence intensity is detected. This is indicated in a graph in which the intensity is plotted against time. From this curve can be a
  • Derive life ⁇ 1 of the excited state is either plotted on logarithmic paper and a straight line gradient is determined, or an adaptation of an exponential decay function to the detected intensity values is carried out.
  • Crystal lattice structure formation in the microcapsules of the luminescent structure leads, which affects a wavelength ⁇
  • Fig. 6a another embodiment of a security document is shown as a schematic exploded view.
  • Printed on a substrate 160 or a lamination body is a schematically represented letter "A" having a structure color 210 which does not comprise any fluorescent pigments and is designed to be either in the field-free state or preferably in the structure-excited state
  • the microcapsules are preferably transparent in the field-free space for a UV excitation of the wavelength of 365 nm or 254 nm and accordingly leave a transmission of light in the wavelength range of 365 in the structure-excited state nm or 254 nm only under certain spatial directions and thus show an increased reflectivity under other solid angles.
  • a second, completely closed layer with a luminescent color 220 is printed over the first layer printed with the structure ink, which shows a luminescence upon excitation with UV light.
  • Luminescent color is designed so that it shows no change even when structurally excited.
  • a cover layer 180 is provided between the structure color and the luminescent color.
  • one or more substrate layers may be arranged.
  • FIG. 6 b shows a schematic sectional view in which the luminescent color 220 is printed directly on the structure color 220.
  • FIG. 6c shows an alternative embodiment in which a substrate layer, which is designated as intermediate layer 260, is arranged between the structure color 210 and the luminescent color 220.
  • FIGS. 7a to 7c On the basis of FIGS. 7a to 7c will be explained by way of example how the
  • Luminescence behavior varies depending on the pattern excitation, both in incident light excitation and in transmission excitation. If the excitation takes place from the same side as the observation, through the luminescent color layer, then in the case of a structure excitation with a field strength, which is a
  • Crystal lattice structure forms so that the UV excitation light is reflected at least under individual directions of irradiation, the spatial structure of the structure color recognizable that a luminescence at these locations where the structure color is formed below the luminescent color can be seen. This is due to the fact that the portion of the UV excitation light passing through the luminescent color layer is at least partially reflected by the structure color and thus an excitation probability of the luminescent pigments is increased. This presupposes that an intensity of the UV excitation light is chosen such that a luminescence of the luminescence color layer is not saturated. This means that if you increase the intensity of the
  • Substrate layer surface 165 of a substrate layer 160 a structure color 210 is printed, which contains no luminescent pigments.
  • a luminescent color 220 is printed on a top 265 one Intermediate layer 260.
  • Luminescence excitation 120 is used, in terms of transmission and reflection influenced, preferably reflected at some or all angles of incidence.
  • a luminescence 130 or better said intensity, is greater when the feature color is located below the luminescent color.
  • the intensity of the intensity is indicated by the arrow lengths of the luminescence 130.
  • Fig. 7b the case is shown in which the structure excitation is not present. Both in transmission and in incident light excitation uniform homogeneous luminescence for the surface of the security element 1 10 is observed.
  • Fig. 7c the case is shown in which the structure excitation prevails again, but the excitation takes place in transmission, i. through the pattern color layer into the luminescent color layer and observation from the side of the luminescent color layer. Since part of the excitation light is reflected on the structure color, luminescence excitation is reduced in those areas where the structure color is below the luminescent color. Thus, a luminescence intensity in the region of the structure color is lower, so that the letter "A" can be observed virtually inversely, that is to say with less or no luminescence intensity in the security element.
  • FIGS. 8a to 8d an angle dependence of the UV excitation is explained schematically.
  • the excitation and emission detection geometry is shown schematically on the left in FIGS. 8a to 8c. It is excited with directed UV light, wherein in each case an angle relative to the surface normal 190 is measured.
  • a spatially resolved detection of the luminescence in the field-free state is shown and, on the right, a spatially resolved luminescence detection with predominant structure excitation, wherein the generated crystal structure influences the luminescence excitation radiation.
  • the three measurements at the angles ⁇ 1, oc2 and oc3 are performed successively at the times corresponding to t1, t2 and t3. It can be seen that no angle dependence is observed in the field-free state.
  • FIG. 8b the intensity in a bit 230 or a pixel of the security element in which the structure color is printed is schematically plotted schematically for the three times or three angles. It can be seen that an angle-dependent luminescence intensity can be recognized in the region in which the structure color is printed under the luminescence color.
  • FIGS. 9a to 9d The same situation for the viewing geometry is shown in FIGS. 9a to 9d, in which the excitation takes place in transmission through the document and the luminescent color is observed from the opposite side, under which the structure color is again printed in part as letter "A" is.
  • the angle dependence can also be seen here, but the luminescence in the area of the structure color is attenuated.
  • FIG. 10 schematically shows a flow chart of a verification method 500.
  • a security document with a security element is provided 510.
  • a field clearance in the area of the security element is brought about 520.
  • a luminescence excitation 530 takes place.
  • an emission light detection 540 takes place.
  • the luminescence excitation for example, a spatially resolved
  • Luminescence detection 541 done or an excitation angle dependent
  • Lumineszenzer internally processed 542 or following the luminescence excitation time-resolved emission intensity detection 543. Subsequently, a
  • Structure excitation carried out, for example, by generating an electric field in the region of the security element or a magnetic field, so that a structural excitation of the structure color or the luminescent structure takes place.
  • a UV excitation 630 and a corresponding emission light detection 640 take place. This can be a spatially resolved emission light detection 641 and / or a
  • excitation-angle-dependent emission light intensity detection 642 and / or a time-resolved emission light detection 643 executed subsequent to the UV excitation 630. From those recorded in steps 540 and 640
  • Emission light intensities are derived 710 properties, for example a luminescence light intensity or a time constant of the decay behavior, and
  • a comparison 720 is executed. Based on the comparison, a
  • Verification decision derived 730 for example, a document can be considered genuine be verified if a difference in the luminescence time constant between the field-free and structure-excited state is determined. As not real becomes one
  • electrodes can be or are formed on diametrically opposite sides of the security element, for example.
  • transparent electrodes of zinc sulfide (ZnS) can be produced.
  • a coil can be formed around the security element.
  • a helical conductive structure may be applied to a substrate layer, e.g. to be printed.
  • terminals may be routed to a document surface to apply a voltage to the electrodes or to supply a current to the coil.
  • Crystal structure leads, the light of the wavelength ⁇

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement (110), ein Verfahren zur Verifikation eines Sicherheitselement (110)s, welches Mikrokapseln (10) umfasst, in welchen kolloidale Teilchen (13) enthalten sind, die mittels einer Strukturanregung, welche ein Ausbilden eines elektrischen oder/und magnetischen Felds umfasst, zueinander in einer kristallartigen Struktur (15) anordenbar oder/und umordenbar sind, wobei die kristallartige Struktur (15) über die Strukturanregung beeinflussbare und/oder einstellbare Reflexions- und/oder Transmissionseigenschaften für Licht aufweist, wobei zusätzlich Lumineszenzpigmente vorgesehen sind, die bei einer Lumineszenzanregung, die über eine Einstrahlen von UV-Licht erfolgt, eine Lumineszenz zeigen, und die Lumineszenzpigmente so angeordnet sind, dass eine beobachtbare Lumineszenz von der Strukturanregung mittels des elektrischen oder/und magnetischen Felds abhängig ist, d.h. eine beobachtbare Lumineszenz bei konstanter UV-Anregung über die Anregung mit dem elektrischen oder/und dem magnetischen Feld beeinflussbar ist und somit mit der Strukturanregung variiert.

Description

Sicherheitselement mit UV-anregbarem feldabhängigem Effekt
Die Erfindung betrifft allgemein ein Sicherheitselement mit einem UV-anregbarem Effekt, ein Verfahren zum Verifizieren eines solchen Sicherheitselements, ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitsdokuments sowie eine Strukturfarbe.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Sicherheits- und Wertdokumenten mit Sicherheitsmerkmalen und Sicherheitselementen bekannt, die einen Lumineszenzeffekt aufweisen. Als Lumineszenz wird das Ausstrahlen von Licht während oder nach einer zuvor erfolgten Anregung bezeichnet. Die Lumineszenz wird in der Regel nach der Art der Anregung unterschieden. Wird die Anregung über ein oder mehrere Photonen ausgelöst, so spricht man von Photolumineszenz. In der Regel wird eine Photolumineszenz über ein Einstrahlen von UV-Licht angeregt. Das bei der Lumineszenz ausgesandte Emissionslicht weist in der Regel eine größere Wellenlänge als die Anregungsstrahlung auf. Bei einer Anregung mit UV-Licht wird beispielsweise Lumineszenzlicht im sichtbaren
Wellenlängenbereich emittiert.
Ein Lumineszenzeffekt in einem Sicherheitsmerkmal oder Sicherheitselement kann verwendet werden, um das mit dem Sicherheitsmerkmal oder Sicherheitselement versehene Objekt hinsichtlich seiner Echtheit und gegebenenfalls auch seiner
Unversehrtheit zu verifizieren. Im einfachsten Fall wird die Existenz der Lumineszenz als Sicherheitsmerkmal genutzt. Eine Verifikation erfordert dann die Überprüfung, ob bei UV- Anregung eine Lumineszenz zu beobachten ist.
Aus der WO 2008/028477 A2 ist ein Sicherheitsdokument mit einem Sicherheitsmerkmal bekannt, welches einen Halbleiterbereich aufweist, welcher zumindest eine erste
Halbleiterschicht und eine zweite Halbleiterschicht umfasst, welche miteinander kontaktiert sind und ein Typ II Halbleiterkontaktsystem bilden. Ein so ausgebildetes Sicherheitsdokument zeigt bei UV-Anregung eine Lumineszenz. Hierbei ist es möglich, die Lumineszenzintensität unmittelbar im Anschluss an eine Lumineszenzanregung zeitaufgelöst zu erfassen. Hierbei ergibt sich die Möglichkeit, eine Zeitkonstante des Abklingverhaltens zu ermitteln. Bei den beschriebenen Sicherheitsdokumenten kann über ein Anlegen einer Spannung an die Halbleiterschichten ein Abklingverhalten der
Lumineszenz deutlich beeinflusst werden, sodass zusätzlich zu dem Vorhandensein einer Lumineszenz auch noch mindestens eine weitere Eigenschaft der Lumineszenz ausgewertet werden kann.
Neben der Lumineszenz werden auch weitere optische Effekte im Bereich der
Sicherheits- und Wertdokumente verwendet. So sind beispielsweise aus dem Stand der Technik Druckfarben bekannt, deren Farbeindruck über in einer Farbe enthaltene
Mikroteilchen herbeigeführt wird, die zueinander ausgerichtet und in einer Kristallstruktur angeordnet sind.
Aus der EP 2 463 1 1 1 sind solche Druckfarben bekannt. Dort sind Druckfarben beschrieben, die in einem Druckmedium eine Vielzahl von Teilchen aufweisen, die in dem Medium dispergiert sind und elektrische oder magnetische Eigenschaften aufweisen, sodass diese bei Anwendung eines elektrischen oder magnetischen Felds sich zueinander in einer Kristallstruktur ausrichten. Diese Kristallstruktur sorgt dafür, dass sich Licht bestimmter Wellenlänge nur entlang bestimmter Richtungen oder gar nicht in der Kristallstruktur ausbreiten kann und entsprechend reflektiert wird. Hierüber wird ein Farbeindruck aufgrund des wellenlängenselektiv reflektierten Lichts hervorgerufen. Im Gegensatz zu einer Körperfarbe kann hier von einer Strukturfarbe gesprochen werden, da eine geometrische Anordnung der kolloidalen Teilchen für die Ausprägung der Farbe verantwortlich ist.
Aus der DE 10 2009 024 447 A1 ist ein Sicherheitselement mit einem durch ein externes Magnetfeld veränderbaren optischen Erscheinungsbild bekannt. Es ist vorgesehen, dass das Sicherheitselement eine Vielzahl von Mikrokapseln aufweist, die eine Suspension aus einer Trägerflüssigkeit und magnetischen Nanopartikeln enthalten, welche in einem externen Magnetfeld in den Mikrokapseln reversibel einen photonischen Kristall ausbilden.
Es ist ein allgemeines Bestreben, Sicherheitsdokumente in der Weise fortzubilden, dass diese Sicherheitselemente und Merkmale enthalten, welche für Fälscher schwerer nachzuahmen und/oder zu manipulieren sind.
Der Erfindung liegt daher die technische Aufgabe zugrunde, ein neuartiges
Sicherheitselement zu schaffen, ein Verfahren zu schaffen, mit dem auf einfache Weise das Sicherheitselement verifizierbar ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sicherheitsdokuments sowie eine Substanz, mit der das Sicherheitselement ausbildbar ist, zu schaffen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Strukturfarben, welche über einen optischen Effekt ähnlich dem eines photonischen Kristalls verfügen, weiterzubilden und/oder mit einer anderen Druckfarbe zu kombinieren, um neuartige Effekte zu erhalten. Hierzu werden Lumineszenzpigmente bzw. eine Lumineszenzfarbe verwendet.
Man erhält hierdurch ein Sicherheitselement, welches neuartige optische Effekte aufweist, die sowohl auf der Lumineszenz als auch einer über Anregung mit einem elektrischen oder magnetischen Feld beeinflussbaren Reflexions- oder Transmissionseigenschaft herrühren. Der Aufwand, ein solches Sicherheitselement herzustellen, ist deutlich gesteigert, sodass eine Fälschung erschwert wird.
Geschaffen wird somit ein neuartiges Sicherheitselement, welches mit einem neuartigen Verifikationsverfahren auf ein Vorhandensein und dessen Unversehrtheit überprüft werden kann.
Definition
Merkmale, welche für eine Verifikation genutzt werden können und somit eine
Absicherung gegenüber einem unautorisierten Duplizieren oder Herstellen, einem
Verfälschen oder Ähnlichem bieten, werden als Sicherheitsmerkmale bezeichnet.
Entitäten, welche mindestens ein Sicherheitsmerkmal aufweisen, werden als
Sicherheitselement bezeichnet. Somit ist jeder körperlich ausgebildete Gegenstand, der mindestens ein Sicherheitsmerkmal umfasst, ein Sicherheitselement.
Dokumente, welche mindestens ein Sicherheitsmerkmal aufweisen, werden als
Sicherheitsdokumente bezeichnet. Sicherheitsdokumente umfassen u.a. Ausweise, Führerscheine, Identitätskarten, aber auch Banknoten, Postwertzeichen, Visa sowie gegenüber Fälschung gesicherten Etiketten und Verkackungen, Eintrittskarten oder Ähnliches. Pigmente, welche infolge einer Anregung, beispielsweise eine Einstrahlung von UV-Licht, Emission von Licht zeigen, werden als Lumineszenzpigment bezeichnet. Die durch die Anregung verursachte Emission wird als Lumineszenz bezeichnet, die Anregung als Lumineszenzanregung.
Eine Zubereitung, welche zum Drucken von Informationen verwendet werden kann, wird auch als Tinte oder Druckfarbe bezeichnet.
Eine Zubereitung, deren im verdruckten Zustand hervorgerufener Farbeindruck durch Pigmente hervorgerufen wird, welche bestimmte Wellenlängen des Lichts unabhängig von Umgebungsbedingungen und/oder einer Anregung absorbieren und/oder
remittieren/reflektieren, werden als Körperfarben bezeichnet.
Druckzubereitungen bzw. Druckfarben oder Tinten, deren Farbeindruck im verdruckten Zustand dadurch hervorgerufen wird, dass eine Vielzahl von Teilchen in einer
kristallartigen regelmäßigen Struktur angeordnet sind, sodass sich eine Lichtausbreitung einzelner Wellenlängen durch die Kristallstruktur nur in bestimmten Richtungen oder gar nicht möglich ist und hierüber ein Farbeindruck hervorgerufen wird, werden als
Strukturfarben bezeichnet.
Aus dem Stand der Technik, insbesondere der EP 2 463 1 1 1 A2 sind Druckzubereitungen bekannt, welche Strukturfarben sind. Dort sind Druckzubereitungen beschrieben, welche eine Vielzahl von Nano- oder Mikroteilchen umfassen, die elektrische oder magnetische Eigenschaften aufweisen, welche sich in einem elektrischen oder magnetischen Feld relativ zueinander in einer kristallartigen regelmäßigen Struktur anordnen. Dort ist beschrieben, dass die kristallartigen Strukturen photonische Kristalle sein können. Ein photonischer Kristall ist eine regelmäßige periodische Struktur, welche aufgrund quantenmechanischer Effekte eine Lichtausbreitung für einzelne oder eine Mehrzahl von Wellenlängen begünstigt oder unterbindet. Hierdurch entsteht ein Farbeindruck des entsprechenden photonischen Kristalls.
Strukturfarben, die bei einer Anregung einen veränderten Farbeindruck aufweisen, sind ebenfalls in der EP 2 463 1 1 1 A2 beschrieben. Diese können so ausgebildet sein, dass die Druckzubereitung Mikrokapseln umfasst, welche ein Substrat einschließen, in welchem wiederum eine Vielzahl kolloidaler Teilchen angeordnet ist, welche erneut eine elektrische oder magnetische Eigenschaft aufweisen und sich in einem elektrischen oder magnetischen Feld relativ zueinander zu einem Kristall oder einer kristallartigen Struktur anordnen. Dort ist beschrieben, dass die kolloidalen Teilchen beispielsweise geladene Teilchen sein können, welche beispielsweise Aluminium, Kupfer, Silber, Zinn, Titan, Wolfram, Zirkon, Zink, Silizium, Eisen, Nickel, Kobold oder Ähnliches umfassen. Die Teilchen können ferner eine Substanz aufweisen, welche ein Polymermaterial enthält, beispielsweise Polystyren (PS), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen Tereftalat (PET) usw. Gemäß anderen Ausführungen können nicht geladene Teilchen mit einem geladenen Material beschichtet sein. Beispielsweise können Teilchen mit metallanorganischen Oxiden wie Siliziumoxid SiOx, Titanoxid TiOx usw. beschichtet sein. Aber auch mit Polymermaterialen beschichtete, mit
lonenaustauschharzen beschichtete Teilchen und viele mehr können verwendet werden. In der EP 2 463 1 1 1 A2 ist eine Vielzahl von beispielhaften Ausführungen beschrieben.
Die Substanz, in der die kolloidalen Teilchen in den Mikrokapseln angeordnet sind, kann ein Phasenübergangsmaterial sein. Dies bedeutet, dass das Material in unterschiedlichen Phasen vorliegen kann, welche eine unterschiedliche Viskosität aufweisen. Abhängig von der Phase, in der sich die Substanz befindet, können sich die kolloidalen, darin dispergierten Teilchen bei äu ßerer Anregung zu einer Kristallstruktur ausrichten oder nicht. Ebenso ist es möglich, dass eine Kristallstruktur, die bei äu ßerer Anregung in einer Phase der Substanz herbeigeführt wird, durch eine Änderung der Phase der Substanz "eingefroren" wird, sodass die Kristallstruktur auch nach dem Entfernen/Entfernen der Anregung zur Ausrichtung der kolloidalen Teilchen erhalten bleibt.
Bei anderen Ausführungsformen bleibt die Viskosität der Substanz in den Mikrokapseln, in der die kolloidalen Teilchen dispergiert sind, welche sich bei Anlegen eines elektrischen oder magnetischen Feldes zu einer Kristallstruktur anordnen, immer erhalten.
Ein elektrorheologisches Fluid ist ein Fluid, dessen Viskosität über eine elektrische Feldstärke einstellbar oder steuerbar ist. In einem Raum, in dem kein elektrisches Feld anliegt, besitz ein elektrorheologisches Fluid eine niedrige Viskosität. Darin dispergierte kolloidale Teilchen besitzen somit eine hohe Mobilität. Wird ein elektrisches Feld angelegt, steigt die Viskosität stark an, so dass eine Mobilität von darin dispergierten Teilchen stark eingeschränkt oder unterbunden wird. Ein magnetorheologisches Fluid ist ein Fluid, dessen Viskosität über eine magnetische Feldstärke einstellbar oder steuerbar ist. In einem Raum, in dem kein magnetisches Feld anliegt, besitz ein magnetorheologisches Fluid eine niedrige Viskosität. Darin dispergierte kolloidale Teilchen besitzen somit eine hohe Mobilität. Wird ein magnetisches Feld angelegt, steigt die Viskosität stark an, so dass eine Mobilität von darin dispergierten Teilchen stark eingeschränkt oder unterbunden wird.
Als feldfrei wird ein Raum bezeichnet, in dem weder ein elektrisches noch ein
magnetisches Feld vorhanden sind. Im Sinne der hier beschriebenen Gegenstände wird darunter das Nichtvorhandensein eines äu ßeren gezielt eingestellten elektrischen oder magnetischen Felds verstanden. Ein Feld, welches durch intrinsisch in einem Gegenstand vorhandene magnetische Teilchen oder elektrisch geladenen Teilchen verursacht wird, wird hierbei unbetrachtet gelassen. Ebenso wird die durch das Erdmagnetfeld verursachte magnetische Feldstärke als unbeachtlich angesehen, so dass ein Raum trotz des vorhandenen Erdmagnetfelds feldfrei ist, wenn kein zusätzliches magnetisches Feld in dem Raum vorhanden ist.
Wird die Ausrichtung der kolloidalen Teilchen nur durch das elektrische Feld
herbeigeführt, so wird der Raum als feldfrei angesehen, wenn kein elektrische Feld vorhanden ist, selbst dann, wenn beispielsweise eine magnetische Feld anliegt, um ein magentorheologisches Fluid in dem Raum hinsichtlich seiner Viskosität zu beeinflussen.
Analoges gilt für den Fall, dass ein magnetisches Feld zum Ausrichten der kolloidalen Teilchen verwendet wird und ein elektrisches Feld zum Steuern der Viskosität eines elektrorheologischen Fluids genutzt wird. Der Raum ist dann feldfrei, wenn kein„äußeres" Magnetfeld mit einer Feldstärke in dem Raum existiert, die größer als die Feldstärke des Erdmagnetfelds ist.
Eine Feldstärke, welche eine Strukturanregung bewirkt, wird mit ESA bezeichnet. Ein nachgestellter Klammerausdruck (λ= λι.) oder (λ= λυν) drückt aus, das die
Strukturanregung in der Strukturfarbe eine Beeinflussung von Licht mit der Wellenlänge λ bewirt. Beispielsweise drückt Ε3Α(λ= λυν), dass die Strukturanregung bewirkt, dass die Strukturfarbe Licht im UV-Bereich beeinflusst. λ,) gibt an, dass die
Strukturanregung bewirkt, dass die Strukturfarbe Licht mit einer Lumineszenzwellenlänge λ, beeinflusst. Druckzubereitungen bzw. Druckfarben oder Tinten, die bei einer Lumineszenzanregung, insbesondere eine Einstrahlung von UV-Licht, eine Emission von Licht, d.h. eine
Lumineszenz, zeigen, werden als Lumineszenzfarben bezeichnet.
Als ein zeitaufgelöstes Erfassen eines Messwerts oder einer Größe wird das Erfassen dieses Messwerts oder dieser Größe zu unterschiedlichen aufeinanderfolgenden
Zeitpunkten verstanden.
Als Abklingverhalten wird die Abnahme einer Intensität in einer zeitlichen Abfolge verstanden.
Als eine charakteristische Zeitkonstante bezeichnet man eine ermittelte Zeit, die in Verknüpfung mit einer statistischen Funktion ein Abklingverhalten einer Messgröße beschreiben kann. Nimmt man an, dass ein physikalischer Prozess, der für das
Abklingverhalten verantwortlich ist, einer Poisson-Statistik folgt, so kann beispielsweise eine Halbwertzeit, d.h. jene Zeitspanne, in der sich der Wert der erfassten Größe halbiert, oder eine sogenannte Lebensdauer als charakteristische Zeitinstante ermittelt werden, wobei die Lebensdauer die Zeitspanne angibt, in der die Messgröße auf 1 :e der
Messgröße abfällt, e ist hierbei die eulersche Zahl.
Bevorzugte Ausführungsformen
Das erfindungsgemäße Sicherheitselement mit einem UV-anregbaren Effekt umfasst eine Strukturfarbe, welche Mikrokapseln umfasst, in welchen kolloidale Teilchen enthalten sind, die mittels einer Strukturanregung, welche ein Ausbilden eines elektrischen oder/und magnetischen Felds umfasst, zueinander in einer kristallartigen Struktur anordenbar oder/und umordenbar sind, wobei die kristallartige Struktur über die Strukturanregung beeinflussbare und/oder einstellbare Reflexions- und/oder Transmissionseigenschaften für Licht aufweist, wobei zusätzlich Lumineszenzpigmente vorgesehen sind, die bei einer Lumineszenzanregung, die über eine Einstrahlen von UV-Licht erfolgt, eine Lumineszenz zeigen, und die Lumineszenzpigmente so angeordnet sind, dass eine beobachtbare Lumineszenz von der Strukturanregung mittels des elektrischen oder/und magnetischen Felds abhängig ist. Es wird somit ein Sicherheitsmerkmal geschaffen, welches zum einen einen Photolumineszenzeffekt zeigt, der jedoch zusätzlich über eine Strukturanregung in Form eines elektrischen oder magnetischen Felds im Bereich des Sicherheitselements variiert werden kann. Dies bedeutet, dass eine beobachtbare Lumineszenz bei konstanter UV-Anregung über die Strukturanregung mit dem elektrischen oder/und dem
magnetischen Feld beeinflussbar ist und somit mit der Strukturanregung variiert. Ein solches Sicherheitselement ist für Fälscher schwer nachzustellen und auch nicht sofort ersichtlich, da ein Erzeugen eines elektrischen Felds oder eines magnetischen Felds im Bereich eines Sicherheitselements nicht zu den üblichen Verifikationsmaßnahmen gehört. Darüber hinaus führt eine solche Strukturanregung nicht selbst zu einem beobachtbaren Effekt, sondern nur in Kombination mit der zusätzlichen Lumineszenzanregung in Form einer Einstrahlung von UV-Licht.
Ein entsprechendes Verfahren zum Verifizieren eines solchen Sicherheitselements mit einem UV-anregbaren Effekt umfasst die folgenden Schritte:
a) Ausführen einer Lumineszenzanregung über ein Einstrahlen von UV-Licht auf das Sicherheitselement, während dieses in einem nicht strukturangeregten Zustand ist, wobei das Sicherheitselement in dem nicht strukturangeregten Zustand ist, wenn ein Bereich, in dem sich das Sicherheitselement befindet, feldfrei ist; und
b) Erfassen von Emissionslicht, das von dem Sicherheitselement in einem
Wellenlängenbereich emittiert wird, in dem vorgegebene Lumineszenzpigmente eine Lumineszenz bei der UV-Anregung zeigen, während oder unmittelbar nach der Lumineszenzanregung; und
c) Ausführen einer Strukturanregung, indem ein elektrisches und/oder magnetisches Feld im Bereich des Sicherheitselements erzeugt wird, sodass das
Sicherheitselement in einen strukturangeregten Zustand versetzt wird; und d) erneutes oder fortdauerndes Ausführen der Lumineszenzanregung und
e) Erfassen von Emissionslicht, analog zu dem Verfahrensschritt b);
f) Auswerten und Vergleichen einer oder mehreren Eigenschaft des im nicht
strukturangeregten Zustand und des im strukturangeregten Zustand erfassten Emissionslichts;
g) Ableiten einer Verifikationsentscheidung anhand des ausgeführten Vergleichs der einen oder der mehreren Eigenschaften; und
h) Ausgeben der Verifikationsentscheidung.
Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lumineszenzpigmente in den Mikrokapseln selbst angeordnet werden, in denen die kolloidalen Teilchen, welches vorzugsweise Teilchen mit Durchmesser im Nanometerbereich sind, in einem Medium oder einer Substanz dispergiert sind, in der diese bei der Strukturanregung sich zu der kristallartigen Struktur anordnen oder, sofern sie in einem feldfreien Raum bereits in einer kristallartigen Struktur angeordnet sind, ihre Struktur so verändern, dass die optischen Eigenschaften der kristallartigen Struktur hinsichtlich Reflexion und/oder Transmission von Licht im Bereich mindestens einer Wellenlänge des Lumineszenzlichts verändern. Zumindest ein Teil der Lumineszenzpigmente wird somit mit in das Kritallgitter
"eingebaut". Für diese Lumineszenzpigmente ist dann in dem strukturangeregten Zustand eine Ausbreitung des Lumineszenzlichts, d.h. für zumindest einer Spektrallinie des Lumineszenzlichts, nur noch unter bestimmten Ausbreitungsrichtungen in der
kristallgitterartigen Struktur, welche die Eigenschaften eines photonischen Kristalls aufweisen kann, möglich. Man erhält somit eine Winkelabhängigkeit der
Lumineszenzstrahlung, die aus der kristallgitterartigen Struktur austritt. Da die
Ausrichtung des Kristallgitters durch die Strukturanregung verursacht oder zumindest beeinflusst wird, findet in dem elektrischen oder magnetischen Feld zugleich eine
Ausrichtung der Kristallgitter in den unterschiedlichen Mikrokapseln statt. Somit sind die Vorzugsausbreitungs- oder Durchtrittsrichtungen für das Lumineszenzlicht in allen Mikrokapseln bezüglich eines Koordinatensystems, welches quasi mit der
Strukturanregung bzw. dessen Feld gekoppelt ist, gleich orientiert, sodass makroskopisch die Austrittsrichtungen aus den unterschiedlichen in den Mikrokapseln gebildeten kristallartigen Strukturen zueinander kollinear sind und so ein makroskopisch
beobachtbarer Effekt in der Weise auftritt, dass die emittierte Lumineszenzstrahlung bei gleichzeitiger Lumineszenzanregung und Strukturanregung richtungsabhängig ist.
Ein Verifikationsverfahren wird somit gemäß einer Ausführungsform so ausgeführt, dass beim Erfassen des Emissionslichts jeweils eine Intensität des Emissionslichts als die eine oder eine der mehreren Eigenschaften verwendet wird.
Als ein weiterer Effekt, der auftritt, insbesondere wenn die kristallartige Struktur im strukturangeregten Zustand Eigenschaften eines photonischen Kristalls zeigt, sind bestimmte oder alle Lumineszenzabstrahlrichtungen aufgrund der kristallgitterartigen Struktur der kolloidalen Teilchen verboten. Bei einer Lumineszenzemission führt dies zu einer Veränderung der Lebensdauer jenes angeregten Zustands des
Lumineszenzpigments, aus dem der die Lumineszenzstrahlung emittierende Übergang ausgeht. Diese Verlängerung der Lebensdauer lässt sich anhand des Abklingverhaltens der Lumineszenz ermitteln. Anschaulich ergibt sich diese Verlängerung dadurch, dass gegenüber der üblichen Lumineszenzemission, die statistisch isotrop in alle
Raumrichtungen erfolgt, solche Emissionen unterbleiben, die in "verbotene"
Raumrichtungen erfolgen würden. Somit treten weniger Emissionsereignisse im zeitlichen Mittel auf. Die Lebensdauer des angeregten Zustandes ist somit länger und das
Abklingverhalten zeigt eine längere Zeitkonstante.
Bei einer Weiterbildung des Sicherheitselements ist vorgesehen, dass die Mikrokapseln in einem feldfreien Raum transparent für mindestens eine Wellenlänge des bei der
Lumineszenz emittierten Lumineszenzlichts der Lumineszenzpigmente sind und in einem strukturangeregten Zustand, in dem über die Strukturanregung ein elektrisches oder/und magnetisches Feld ausgebildet sind, eine Transmission für Licht dieser mindestens einen Wellenlänge oder eine anderen Wellenlänge des bei der Lumineszenz emittierten Lumineszenzlichts zumindest eingeschränkt ist. Ursache hierfür ist die Anordnung der Kolloidalteilchen in der Kristallstruktur.
Eine Verifikation sieht somit vor, dass beim Erfassen des Emissionslichts jeweils eine Intensität des Emissionslichts zeitaufgelöst unmittelbar nach dem Beenden der
Lumineszenzanregung ermittelt wird und als die eine oder die eine der mehreren
Eigenschaften des Lumineszenzlichts eine Zeitkonstante aus dem zeitlichen
Abklingverhalten der Intensität des Emissionslichts abgeleitet wird und die Zeitkonstante für den Vergleich verwendet wird. Prinzipiell wäre es möglich, auch eine Verifikation auszuführen, indem nur eine zeitaufgelöste Messung im strukturangeregten Zustand ausgeführt würde und die hierbei ermittelte Zeitkonstante, welche beispielsweise die mittlere Lebensdauer oder eine Halbwertzeit des Abklingverhaltens sein könnte, mit einem Vorgabewert verglichen wird. Eine Lebensdauer eines Lumineszenzübergangs lässt sich jedoch auch über andere Effekte mit beeinflussen, sodass ein
Verifikationsverfahren, welches eine Veränderung der ermittelten Lebensdauer in Abhängigkeit von der Strukturanregung als Verifikationsbedingung nutzt, überlegen ist. Darüber hinaus ist eine präzise Wellenlängenbestimmung nicht notwendig, welche ansonsten notwendig wäre, um zu verhindern, dass die Lebensdauer durch eine geschickte Mischung von unterschiedlichen Lumineszenzpigmenten erzeugt wird, welche unterschiedliche Lebensdauern haben und sich bei einer integralen Messung so überlagern würden, dass ein erwartetes Abklingverhalten der Lumineszenz erreicht würde. Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass in dem strukturangeregten Zustand die Lumineszenzemission eine Richtungsabhängigkeit aufweist.
Darüber hinaus ist bei einer anderen Ausführungsform oder Weiterbildung vorgesehen, dass die Lumineszenz ein verändertes Zeitverhalten der Lumineszenzintensität bei gepulster UV-Anregung zwischen dem nicht strukturangeregten Zustand und dem strukturangeregten Zustand aufweist.
Bei einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Lumineszenzpigmente nicht in den Mikrokapseln enthalten sind. Bei einer solchen Ausführungsform wird eine
Strukturfarbe in einer ersten Schicht ausgebildet und die Lumineszenzpigmente als Bestandteile einer von der Strukturfarbe verschiedenen Lumineszenzfarbe in einer zweiten Schicht über der ersten Schicht angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist bei einer Ausgestaltung vorgesehen, dass die kolloidalen Teichen so ausgestaltet sind, dass diese im feldfreien Raum oder alternativ und bevorzugt im strukturangeregten Zustand eine Reflektivität oder zumindest eine erhöhte Reflektivität gegenüber dem jeweils anderen Anregungszustand für jene Wellenlänge aufweisen, mit welcher die
Lumineszenzanregung ausgeführt wird. Hierfür ist eine entsprechende Größe der kolloidalen Teilchen so anzupassen, dass eine kristallgitterartige Struktur entsteht, welche im ultravioletten Wellenlängenbereich, vorzugsweise im strukturangeregten Zustand, eine Reflexion für Licht, beispielsweise bei einer Wellenlänge von 365 nm oder bei einer Wellenlänge von 254 nm aufweist, welches beides gebräuchliche Wellenlängen zur UV- Anregung sind. In einem solchen Fall gibt es zumindest für einzelne Einstrahlrichtungen eine erhöhte Reflektivität der unter der Lumineszenzfarbe angeordneten Strukturfarbe für das UV-Licht der Lumineszenzanregung. Das UV-Licht der Lumineszenzanregung, welches durch die mit der Lumineszenzfarbe gedruckten Schicht bei der Anregung hindurchtritt, wird somit an der Strukturfarbe unter ausgezeichneten
Einstrahlungsrichtungen reflektiert und erneut in die Lumineszenzfarbschicht
zurückgestrahlt. Hierdurch wird eine Anregungseffizienz der Lumineszenzpigmente gesteigert, sodass im strukturangeregten Zustand oder alternativ im feldfreien Zustand eine erhöhte Lumineszenzintensität gegenüber dem feldfreien oder alternativ dem strukturangeregten Zustand zu beobachten ist. Darüber hinaus ist eine Richtungsabhängigkeit dieser gesteigerten Lumineszenz abhängig von der Einstrahlrichtung gerichteten UV-Lichts zu beobachten. Somit sind bei einer Ausführungsform die Mikrokapseln und die darin enthaltenen kolloidalen Teilchen so beschaffen, dass diese zumindest für einige Einstrahlwinkel im nicht strukturangeregten Zustand keine oder eine geringe Reflektivität für UV-Anregungslicht der
Lumineszenzanregung aufweisen, unter dem strukturangeregten Zustand für diese zumindest einigen Einstrahlwinkel eine gegenüber dem nicht strukturangeregten Zustand höhere Reflektivität für das UV-Anregungslicht der Anregungsstrahlung aufweisen.
Eine Verifikation dieses beschriebenen Effekts erfolgt vorzugsweise mit einem
Verifikationsverfahren, bei dem vorgesehen ist, beim Ausführungen der
Lumineszenzanregung UV-Licht gerichtet einzustrahlen und eine Einstrahlung des UV- Lichts während des Erfassens des Emissionslichts jeweils zu variieren, sodass eine von der Anregungsrichtung abhängige Erfassung des Emissionslichts erfolgt und als eine oder mehrere Eigenschaften eine von der Einstrahlrichtung abhängige Lumineszenz verwendet wird. Beispielsweise kann bei dem Erfassen des Emissionslichts jeweils zeitaufgelöst die Lumineszenzintensität erfasst werden und jeweils den unterschiedlichen
Einstrahlrichtungen zugeordnet werden. Mit der zeitaufgelösten Erfassung geht somit eine zeitlich gestaffelte Änderung der Einstrahlrichtung einher, sodass bei einer bestimmten Erfassungszeit eine bestimmte Einstrahlung zugeordnet ist.
Bei der bisherigen Beschreibung wurde davon ausgegangen, dass die
Lumineszenzanregung von der Seite der Lumineszenzfarbschicht aus erfolgt, die von der Schicht abgewandt ist, auf der sich die Strukturfarbe befindet. Wird beispielsweise auf ein Substrat eines Sicherheitsdokuments zuerst die Strukturfarbe und darüber die
Lumineszenzfarbe aufgedruckt, so wird eine Auflichtbetrachtung, bei der die Betrachtung und Erfassung des Emissionslichts von der Seite aus erfolgt, von der auch die
Lumineszenzanregung ausgeführt wird, und der soeben beschriebene Effekt beobachtet. Ist das Substrat bzw. ein Sicherheitsdokument in dem Bereich des Sicherheitselements zumindest für das Lumineszenzlicht transparent ausgebildet, so kann ein ähnlicher Effekt auch in Transmission beobachtet werden. Hierbei ist eine entsprechend verringerte Lumineszenz unter jenen Einstrahlrichtungen zu beobachten, unter denen eine erhöhte Reflexion im strukturangeregten Zustand an der kristallgitterartigen Struktur in den Mikrokapseln stattfindet. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Mikrokapseln im feldfreien Raum für die Wellenlänge der Lumineszenzanregung transparent sind. Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Strukturfarbe in der ersten Schicht lateralstrukturiert ist und die Lumineszenzfarbe in der zweiten Schicht darüber flächig homogen ausgebildet ist. Bei einer solchen Ausführungsform sind sowohl in Transmission als auch in Remission positionsabhängige Lumineszenzeffekte
beobachtbar. In jenen Bereichen der mit der Lumineszenzfarbe gedruckten Schicht, unter denen sich Bestandteile der Strukturfarbe befinden, wird bei der Auflichtbetrachtung unter bestimmten Einstrahlrichtungen des Lumineszenzlichts in einem der Anregungszustände, vorzugsweise im strukturangeregten Zustand, eine erhöhte Lumineszenz beobachtet. In Transmission wird entsprechend eine verringerte Lumineszenz beobachtet. Hierbei wird erneut davon ausgegangen, dass die Mikrokapseln im feldfreien Raum transparent für die Wellenlänge der bei der Lumineszenzanregung eingestrahlten UV-Licht-Wellenlänge sind. Andernfalls ist der Effekt entsprechend umgekehrt. Somit sind in der UV-Anregung jene Bereiche örtlich zu lokalisieren, an denen die Strukturfarbe unterhalb der
Lumineszenzfarbe bezogen auf eine Auflichtbetrachtung unterhalb der Lumineszenzfarbe verdruckt sind.
Erfindungsgemäß wird somit auch eine Strukturfarbe neu geschaffen, umfassend ein Medium, welches eine Vielzahl von Mikrokapseln und einen Binder umfasst, wobei die Mikrokapseln eine Substanz umfassen, in der jeweils eine Vielzahl von kolloidalen Teilchen enthalten ist, die sich in einem elektrischen Feld oder in einem magnetischen Feld innerhalb ihrer Mikrokapseln jeweils zu einer kristallartigen Struktur anordnen, wobei die kristallartige Struktur eine Transmission und/oder Reflexion von Licht zumindest einer Wellenlänge beeinflusst, wobei in der Substanz in den Mikrokapseln zusätzlich
Lumineszenzpigmente enthalten sind, welche über eine Lumineszenzanregung in Form einer UV-Licht Einstrahlung zu einer Lumineszenz anregbar sind. Hierunter ist zu verstehen, dass diese UV-Anregung erfolgen kann, wenn die Lumineszenzpigmente nicht in die Mikrokapseln eingefügt sind, in den Mikrokapseln ist es nämlich, wie oben beschrieben, gegebenenfalls so, dass im angeregten Zustand keine Lumineszenz oder zumindest unter bestimmten Einstrahlrichtungen keine Lumineszenz beobachtbar ist, da eine Ausbreitung des Lumineszenzlichts durch die Kristallstruktur verhindert wird oder eine Anregung gänzlich unterbleibt.
Eine Ausführungsform der Sicherheitselemente kann mit einem Verfahren hergestellt werden, welches die Schritte umfasst: Bereitstellen einer Substratschicht; Aufdrucken einer ersten Schicht mittels einer Strukturfarbe; Aufdrucken einer zweiten Schicht, die die erste Schicht zumindest teilweise mit einer Lumineszenzfarbe überdeckt. Hierbei wird eine Strukturfarbe verwendet, welche keine Lumineszenzpigmente enthält. Enthält die Strukturfarbe in den Mikrokapseln selbst die Lumineszenzpigmente, so kann ein entsprechendes Sicherheitselement durch ein Verdrucken dieser Strukturfarbe hergestellt werden.
Zusätzlich zu den beschriebenen Ausführungsformen sind solche möglich, bei denen zumindest ein Teil der Lumineszenzpigmente mit in die kristallartige Struktur eingebaut ist, die Strukturfarbe in einer ersten Schicht ausgebildet ist, und weitere von den
Lumineszenzpigmenten verschiedene Lumineszenzpigmente als Bestandteile einer von der Strukturfarbe verschiedenen Lumineszenzfarbe in einer zweiten Schicht über der ersten Schicht angeordnet sind, wobei ein Lumineszenzspektrum der weiteren
Lumineszenzpigmente von dem Lumineszenzspektrum der Lumineszenzpigmente verschieden ist. Hierbei können die oben bereits beschriebenen Effekte, die beim Einbau der Lumineszenzpigmente in die Kristallstruktur auftreten, neben den anderen oben beschriebenen Effekten auftreten. Diese anderen Effekte treten nun für die Lumineszenz der weiteren Lumineszenzpigmente auf.
Bei einer Weiterbildung ist die Strukturfarbe in der ersten Schicht lateral strukturiert und die Lumineszenzfarbe ist mit den weiteren Lumineszenzpigmenten in der zweiten Schicht darüber flächig homogen ausgebildet. Ortsaufgelöst können somit die verschiedenen Effekte für die verschiedenen Lumineszenzpigmente auftreten. Hierüber können unterschiedliche Informationen gespeichert werden.
Das Verifikationsverfahren kann insbesondere so weitergebildet werden, dass als die eine oder eine der mehreren Eigenschaften untersucht wird, ob für zwei unterschiedliche Wellenlängen, bei welchen von unterschiedlichen Lumineszenzpigmenten bei Anregung Lumineszenz auftritt, unterschiedlich richtungsabhängige Lumineszenzintensitäten und/oder von der UV-Licht-Einstrahlungsrichtung abhängige Lumineszenzintensitäten und/der unterschiedliche Lumineszenzintensitätsabklingverhalten und/oder
unterschiedliche ortsaufgelöste Lumineszenzintensitäten aufzufinden sind.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen: Fig. 1 a - 1 c schematische Darstellungen einer Mikrokapsel einer Strukturfarbe zum
Erläutern eines Strukturfarbeffekts, abhängig von einer Strukturanregung;
Fig. 2a - 2c eine schematische Darstellung von Mikrokapseln zur Erläuterung eines
Strukturfarbeffekts bei einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 3a schematische Draufsichten auf ein Sicherheitsdokument mit einem
Sicherheitselement nach einer ersten Ausgestaltung, bei dem eine Strukturfarbe verwendet ist, bei der die Mikrokapseln der Strukturfarbe Lumineszenzpigmente umfassen; eine schematische Schnittansicht eines Sicherheitsdokuments nach Fig 3a;
Fig. 4a, 4b schematische Darstellungen eines Sicherheitsdokuments ähnlich zu dem nach Fig. 3a und 3b während einer Lumineszenzanregung ohne eine Strukturanregung (4a) und mit einer Strukturanregung (4b);
Fig. 5a, 5b schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Abklingverhaltens abhängig von einer vorliegenden Strukturanregung, wobei in Fig. 5a keine Strukturanregung und in Fig. 5b eine Strukturanregung vorliegt;
Fig. 6a eine schematische Explosionsansicht einer anderen Ausführungsform eines Sicherheitsdokuments mit einem Sicherheitselement, bei dem eine Strukturfarbe und darüber eine Lumineszenzfarbe verdruckt sind; eine schematische Schnittansicht durch ein solches Sicherheitsdokument; eine weitere schematische Schnittansicht durch ein alternatives
Sicherheitsdokument;
Fig. 7a - 7c schematische Ansichten eines Sicherheitsdokuments nach Fig. 6a und 6b während einer Lumineszenzanregung in Auflicht (Fig. 7a, 7b) sowie in Transmission (7b, 7c); Fig. 8a - 8d Erläuterungen einer winkelabhängigen Einstrahlung des UV-Lichts jeweils ohne und mit Strukturanregung für unterschiedliche Winkel (Fig. 8a - 8c) sowie eine grafische Auftragung der erfassten Lumineszenzintensität an einer Position, an der eine Lumineszenzfarbe über der Strukturfarbe verdruckt ist in Abhängigkeit von der Zeit (8d), wobei die Fig. 8a bis 8d jeweils die Situation in Auflichtanregung und -betrachtung darstellen;
Fig. 9a - 9d Darstellung der entsprechenden Situation für eine Lumineszenzanregung in Transmission;
Fig. 10 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verifikationsverfahrens;
Fig. 1 1 eine schematische Darstellung der Kristallstruktur zur Veranschaulichung einer Richtungsabhängigkeit der Transmission/Emission von Lumineszenzlicht; und eine schematischer Darstellung zur Erläuterung der Lumineszenzerhöhung aufgrund einer im UV-Wellenlängenbereich im strukturangeregten Zustand reflektierenden Strukturfarbe.
Anhand der Fig. 1 a bis 1 c und 2a bis 2c soll schematisch die Wirkungsweise von unterschiedlichen Strukturfarben exemplarisch erläutert werden, welche jeweils
Mikrokapseln 10 enthalten. Gleiche technische Merkmale sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Eine Strukturfarbe enthält eine Vielzahl solcher Mikrokapseln, die für den Farbeindruck der Strukturfarbe verantwortlich sind. Die
Mikrokapseln 10 weisen jeweils eine Hülle 1 1 auf, welche eine transparente Substanz 12 mit darin enthaltenen kolloidalen Teilchen, z.B. Nanoteilchen 13, einschließt. Die Hülle 1 1 ist aus einem transparenten Material gebildet. Das Substrat 12 ist ebenfalls transparent und stellt ein Fluid dar, in dem sich die Nanoteilchen 13 bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 a bis 1 c, 2a bis 2c bewegen können. Die Nanoteilchen sind beispielsweise Cluster aus Eisenoxid mit einer geladenen Schicht oder auch Kunststoffnanokügelchen mit einer geladenen Beschichtung. In anderen Ausführungsformen können es auch
paramagnetische oder superparamagnetische Teilchen sein. Hinsichtlich konkreter Ausgestaltungen sowohl der Hüllen, der darin enthaltenen Substanzen und der Nanoteilchen wird insbesondere auf die EP 2 463 1 1 1 A2 verwiesen. Darüber hinaus sind Strukturfarben, welche solche Mikrokapseln enthalten, auch von der Firma Nanobrick, Gyeonggi-do, Korea zu beziehen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 a bis 1 c sind die kolloidalen Nanoteilchen im feldfreien Raum, der in Fig. 1 a dargestellt ist, unregelmäßig angeordnet. Die Mikrokapseln 10 der kolloidalen Nanoteilchen weisen keine besondere optische Eigenschaft auf, sodass diese den Farbeindruck der Strukturfarbe, in der sie enthalten sind, nicht wesentlich prägen. Diese kann somit beispielsweise als nahezu transparent im verdruckten Zustand angesehen werden. Wird ein elektrisches Feld mit einer Feldstärke E1 angelegt, so richten sich die geladenen Nanoteilchen zueinander aus und bilden eine gitterartige Kristallstruktur 15. Dieses ist in Fig. 1 b und 1 c gezeigt. Da die Nanoteilchen selbst eine Ladung tragen, führt dies zu einer Abstoßung untereinander. Ein Verhältnis der elektrischen Feldstärke E1 bzw. E2 zu der eigenen Abstoßung aufgrund der Ladung bestimmt einen Gitterabstand der Nanoteilchen.
Die so gebildete Kristallstruktur weist Eigenschaften eines photonischen Kristalls auf. In diesem ist für einige Wellenlängen eine Propagation nur entlang bestimmter
Raumrichtungen möglich. Für andere Wellenlängen ist unter Umständen eine Propagation in keiner Raumrichtung möglich. Dies bedeutet, dass sämtliches Licht dieser Wellenlänge und aus allen Einfallseinrichtungen reflektiert wird. Hierdurch wird die Farbigkeit der Mikrokapsel bedingt. Im dargestellten Beispiel in Fig. 1 b wird bei der Feldstärke E1 beispielsweise bei einer Beleuchtung mit weißem Licht eines Schwarzkörperstrahlers eine rote Wellenlängenkomponente reflektiert. Wird die elektrische Feldstärke gesteigert auf einen Wert E2 > E1 , so wird ein Abstand zwischen den Nanoteilchen verringert, da das Verhältnis zwischen der Kraft aufgrund des äu ßeren elektrischen Feldes und der
Abstoßungskraft zwischen den gleichgeladenen Nanoteilchen ein anderes Verhältnis erhält. Hierdurch ändert sich die Kristallstruktur, sodass jetzt beispielsweise aus dem weißen Licht eines Schwarzkörperstrahlers eine blaue Komponente reflektiert wird, sodass die Mikrokapsel für einen blauen Farbeindruck sorgt. Dieses ist in Fig. 1 c dargestellt.
In den Fig. 2a bis 2c ist eine andere Ausführung von Mikrokapseln 10 schematisch dargestellt. Diese unterscheiden sich dadurch, dass die kolloidalen Teilchen bereits im feldfreien Raum in der Mikrokapsel 10 eine Kristallstruktur 15 aufweisen, sodass aus dem weißen Licht eines Schwarzkörperstrahles eine rote Farbkomponente reflektiert wird. Wird die Feldstärke erhöht, verringert sich der Abstand zwischen den Teilchen im Kristallgitter, sodass jetzt eine grüne Farbkomponente reflektiert wird. Wird die Feldstärke weiter erhöht (Fig. 2c) wird der Gitterabstand noch geringer, sodass nun erneut wieder eine blaue Farbkomponente reflektiert wird.
In Fig. 3a ist schematisch die Draufsicht auf ein Sicherheitsdokument 100 gezeigt, auf dem ein Sicherheitselement 1 10 in Form einer Bedruckung mit einer hier als
Lumineszenzstrukturfarbe bezeichneten Druckzubereitung aufgebracht ist. Als
Lumineszenzstrukturfarbe wird eine Druckzubereitung bezeichnet, bei der
Lumineszenzpigmente in den Mikrokapseln der Strukturfarbe enthalten sind. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Sicherheitselement als rechteckige Bedruckung auf einem Substrat ausgebildet. Es versteht sich, dass jede beliebige Struktur und Grafik mit der Lumineszenzstrukturfarbe gedruckt werden könnte.
In Fig. 3b ist eine Schnittansicht des Sicherheitsdokuments 100 gezeigt. Zu erkennen ist ein Dokumentkörper, welcher aus einer oder mehreren Substratschichten 160 ausgebildet ist. Eine Oberfläche 165 einer der Substratschichten 160 ist mit einer Lumineszenz- Strukturfarbe 170 bedruckt. Dieses bildet das Sicherheitsmerkmal 1 10 aus. Hierüber ist noch eine Abdeckschicht 180 angeordnet, welche sowohl für Lumineszenzlicht im sichtbaren Wellenlängenbereich als auch für UV-Licht zur Anregung einer Lumineszenz transparent ist. Die Substratschichten 160 können transparent oder opak ausgebildet sein oder beispielsweise auch nur im Bereich, in dem die Oberfläche 165 mit der
Lumineszenzstrukturfarbe 170 bedruckt ist, ein transparentes Fenster für die UV- Anregung und/oder das Lumineszenzlicht aufweisen.
In Fig. 4a ist eine schematische Draufsicht auf das Sicherheitsdokument nach Fig. 3a und 3b dargestellt, während eine UV-Anregung stattfindet. Bei der Ansicht nach Fig. 4a befindet sich das Sicherheitselement 1 10 im feldfreien Raum. Dargestellt sind unter unterschiedlichen Winkeln zu beobachtende Abbildungen des Sicherheitsdokuments 100, welche mit Bezugszeichen 201 , 202 und 203 für Betrachtungswinkel α1 , oc2, oc3 gemessen gegen eine Oberflächennormale 190 des Dokuments 100 bezeichnet sind. Alle drei Ansichten für die unterschiedlichen Betrachtungswinkel zeigen eine identische Lumineszenz im Bereich des Sicherheitselements 1 10. Eine Lumineszenzintensität ist über eine Schraffur angedeutet. Je stärker die Schraffur, desto höher ist die Lumineszenzintensität. Dieser Konvention wird in allen Figuren dieser Anmeldung gefolgt. Gleiche technische Merkmale sind in allen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 4b ist dasselbe Sicherheitsdokument bei identischer Lumineszenzanregung gezeigt. Es ist jedoch ein elektrisches Feld Ε3Α(λ= λ|_) als Strukturanregung angelegt, dessen Feldstärke so bemessen ist, dass sich in der Lumineszenzstrukturfarbe aufgrund der darin enthaltenen kolloidalen Teilchen eine Kristallgitterstruktur ausbildet, welche für die Wellenlänge des Lumineszenzlichts, d.h. für mindestens eine Spektrallinie des Lumineszenzlichts, eine Einschränkung der Transmission zumindest für eine
ausgezeichnete Ausbreitungsrichtung relativ zum elektrischen Feld aufweist. Es versteht sich, dass die Feldstärke angepasst an die Wellenlänge des Lichts, dessen Ausbreitung die kristallartige Struktur beeinflussen soll, und die Ausgestaltung der kolloidalen Teichen der Strukturfarbe zu wählen ist. Die elektrische Feldstärke ist bei der dargestellten Ausführungsform ohne Beschränkung der Allgemeinheit parallel zur Oberflächennormale 190 gewählt. Zu erkennen ist, dass die Ansichten 201 -1 bis 201 -3 im Bereich des
Sicherheitselements 1 10 eine unterschiedlich starke Lumineszenz zeigen. Dies lässt sich dadurch erklären, dass für einzelne ausgezeichnete Richtungen eine konstruktive
Interferenz der an den kolloidalen Teilchen gebeugten bzw. gestreuten
Lumineszenzphotonen und für andere eine destruktive Interferenz auftritt.
In Fig. 1 1 ist dieses schematisch angedeutet. Es entstehen in der Kristallstruktur 15 einzelne Ebenen 17, 18, die, sofern ein Abstand d0, di dieser Ebenen 17, 18 einer Hälfte der Wellenlänge entspricht, zu einer destruktiven Interferenz führen. Dort sind zwei beispielhafte Gitterebenen eingezeichnet, welche einen unterschiedlichen Abstand der Gitterebenen aufweisen. Ferner sind die Intensitäten l0,0, l0,i , li,0, ■■■ für
unterschiedliche Beugungsordnungen bezogen auf die ersten Gitterebenen und die zweiten Gitterebenen gezeigt. Der erste Index gibt den Bezug der Intensität zur
Gitterebenengruppe, der zweite Index die Beugungsordnung bezogen auf die
Gitterebenengruppe an. Somit kann unter ausgezeichneten Richtungen bezüglich der ersten Gitterebenen 17 und ausgezeichneten Richtungen bezüglich der zweiten
Gitterebenen 18 eine Emission bzw. eine Transmission stattfinden. Die Emission der Lumineszenzpigmente 16 ist unter den verschiedenen ausgezeichneten Richtungen unterschiedlich stark. Dies ist in Fig. 4 exemplarisch angedeutet. Aus der Tatsache, dass nicht alle Emissionsrichtungen möglich sind und keine isotrope Ausbreitung des Lumineszenzlichts von Lumineszenzpigmenten stattfindet, die in die Gitterstruktur eingebunden sind, ändert sich auch die Lebensdauer für den Zustand, aus dem der strahlende Zerfall bei der Aussendung des Lumineszenzlichts erfolgt.
In Fig. 5a und 5b ist dieses angedeutet. In Fig. 5a ist der Zustand gezeigt, bei dem eine Lumineszenzanregung 120 ohne Strukturanregung (E=0) zunächst ausgeführt wird und nach dem Abschalten der Lumineszenzanregung zeitaufgelöst ein Abklingen der
Lumineszenzintensität erfasst wird. Dieses ist in einem Grafen angedeutet, in dem die Intensität gegenüber der Zeit aufgetragen ist. Aus dieser Kurve lässt sich eine
Lebensdauer τ1 des angeregten Zustands ableiten. Hierzu wird die Funktion entweder auf logarithmisches Papier aufgetragen und eine Geradensteigung bestimmt oder eine Anpassung einer exponentiellen Zerfallsfunktion an die erfassten Intensitätswerte vorgenommen.
In Fig. 5b ist derselbe Messvorgang für den Fall dargestellt, dass zusätzlich über ein elektrisches Feld Ε3Α(λ= λ|_) eine Strukturanregung folgt, die zu einer
Kristallgitterstrukturausbildung in den Mikrokapseln der Lumineszenzstrukturfarbe führt, welche eine Wellenlänge λ|_ der Lumineszenz 130 hinsichtlich ihrer Ausbreitung durch den Kristall beeinflusst. Zu erkennen ist, dass die Lumineszenzintensität weniger schnell mit der Zeit abnimmt und somit die ermittelte Zeitkonstante τ2 größer als die Zeitkonstante τ1 ist, welche für den feldfreien Zustand ermittelt ist. Dieser Unterschied in den ermittelten Lebensdauern, welche auch mathematisch jeweils in eine Halbwertzeit der Abklingkurve überführbar sind, kann zur Verifikation herangezogen werden. Werden beispielsweise keine unterschiedlichen Lebensdauern für beide Zustände ermittelt, so ist das Dokument nicht echt.
In Fig. 6a ist eine andere Ausführungsform eines Sicherheitsdokuments als schematische Explosionszeichnung gezeigt. Auf ein Substrat 160 oder einen Laminationskörper ist ein schematisch dargestellter Buchstabe "A" mit einer Strukturfarbe 210 gedruckt, welche keine Fluoreszenzpigmente umfasst und so ausgebildet ist, dass sie entweder im feldfreien Zustand oder vorzugsweise im strukturangeregten Zustand eine
Lichtausbreitung von Licht beeinflusst, welches zur Lumineszenzanregung verwendet wird. Vorzugsweise sind die Mikrokapseln im feldfreien Raum transparent für eine UV- Anregung der Wellenlänge von 365 nm oder 254 nm und lassen entsprechend im strukturangeregten Zustand eine Transmission von Licht im Wellenlängenbereich von 365 nm oder 254 nm nur unter bestimmten Raumrichtungen zu und zeigen somit unter anderen Raumwinkeln eine erhöhte Reflektivität. Über die mit der Strukturfarbe gedruckte erste Schicht ist eine zweite flächig geschlossene Schicht mit einer Lumineszenzfarbe 220 gedruckt, welche eine Lumineszenz bei Anregung mit UV-Licht zeigt. Die
Lumineszenzfarbe ist so ausgebildet, dass diese bei Strukturanregung selbst keine Veränderung zeigt. Zum Schutz ist eine Abdeckschicht 180 vorgesehen. Zwischen der Strukturfarbe und der Lumineszenzfarbe können eine oder mehrere Substratschichten angeordnet sein.
In Fig. 6b ist eine schematische Schnittansicht gezeigt, bei der die Lumineszenzfarbe 220 unmittelbar auf die Strukturfarbe 220 aufgedruckt ist.
In Fig. 6c ist eine alternative Ausführungsform gezeigt, bei der zwischen der Strukturfarbe 210 und der Lumineszenzfarbe 220 eine Substratschicht angeordnet ist, welche als Zwischenschicht 260 bezeichnet ist.
Anhand von den Fig. 7a bis 7c soll exemplarisch erläutert werden, wie das
Lumineszenzverhalten abhängig von der Strukturanregung variiert, und zwar sowohl bei Auflichtanregung als auch bei Transmissionsanregung. Findet die Anregung von derselben Seite wie die Betrachtung statt, und zwar durch die Lumineszenzfarbschicht hindurch, so ist bei einer Strukturanregung mit einer Feldstärke, die eine
Kristallgitterstruktur ausbildet, sodass das UV-Anregungslicht zumindest unter einzelnen Einstrahlrichtungen reflektiert wird, die räumliche Struktur der Strukturfarbe darüber erkennbar, dass eine Lumineszenz an diesen Orten, wo die Strukturfarbe unterhalb der Lumineszenzfarbe ausgebildet ist, zu erkennen ist. Dies rührt daher, dass der durch die Lumineszenzfarbschicht hindurchtretende Anteil des UV-Anregungslichts zumindest teilweise an der Strukturfarbe reflektiert wird und somit eine Anregungswahrscheinlichkeit der Lumineszenzpigmente gesteigert ist. Dies setzt voraus, dass eine Intensität des UV- Anregungslichts so gewählt ist, dass eine Lumineszenz der Lumineszenzfarbschicht nicht in Sättigung ist. Dies bedeutet, dass bei einer Erhöhung der Intensität des
Anregungslichts auch eine Erhöhung der beobachteten Lumineszenz eintritt.
In Fig. 12 ist diese Situation noch einmal schematisch dargestellt. Auf eine
Substratschichtoberfläche 165 einer Substratschicht 160 ist eine Strukturfarbe 210 gedruckt, die keine Lumineszenzpigmente enthält. Auf eine Oberseite 265 einer Zwischenschicht 260 ist eine Lumineszenzfarbe 220 gedruckt. Im Bereich der
Strukturfarbe 200 liegt eine Strukturanregung mit einer Feldstärke Ε=Ε3Α(λ= λυν) vor. Dieses bedeutet das die elektrische Feldstärke so bemessen ist, dass die kristallartige Struktur der Strukturfarbe Licht im UV-Wellenlängenbereich, der für die
Lumineszenzanregung 120 verwendet wird, hinsichtlich er Transmission und Reflexion beeinflusst, vorzugsweise unter einigen oder allen Einstrahlwinkeln reflektiert. Somit ist eine Lumineszenz 130, oder besser ausgedrückt deren Intensität größer, wenn die Strukturfarbe unterhalb der Lumineszenzfarbe angeordnet ist. Die stärke der Intensität ist über die Pfeillängen der Lumineszenz 130 angedeutet.
In Fig. 7b ist der Fall dargestellt, in dem die Strukturanregung nicht vorliegt. Sowohl in Transmission als auch in Auflichtanregung wird eine einheitliche homogene Lumineszenz für die Fläche des Sicherheitselements 1 10 beobachtet.
In Fig. 7c ist der Fall dargestellt, in dem erneut die Strukturanregung vorherrscht, jedoch die Anregung in Transmission erfolgt, d.h. durch die Strukturfarbschicht hindurch in die Lumineszenzfarbschicht und eine Betrachtung von der Seite der Lumineszenzfarbschicht stattfindet. Da ein Teil des Anregungslichts an der Strukturfarbe reflektiert wird, ist eine Lumineszenzanregung in jenen Bereichen verringert, in denen sich die Strukturfarbe unterhalb der Lumineszenzfarbe befindet. Somit ist eine Lumineszenzintensität im Bereich der Strukturfarbe geringer, sodass der Buchstabe "A" quasi invers, also mit geringerer oder keiner Lumineszenzintensität in dem Sicherheitselement zu beobachten ist.
In Fig. 8a bis 8d ist eine Winkelabhängigkeit der UV-Anregung schematisch erläutert. In Fig. 8a bis 8c ist links jeweils die Anregungs- und Emissionserfassungsgeometrie schematisch dargestellt. Angeregt wird mit gerichtetem UV-Licht, wobei jeweils ein Winkel relativ zur Oberflächennormale 190 gemessen wird. In der Mitte ist jeweils eine ortsaufgelöste Erfassung der Lumineszenz im feldfreien Zustand und rechts eine ortsaufgelöste Lumineszenzerfassung bei vorherrschender Strukturanregung gezeigt, wobei die erzeugte Kristallstruktur die Lumineszenzanregungsstrahlung beeinflusst. Die drei Messungen bei den Winkeln α1 , oc2 und oc3 werden zu den Zeitpunkten entsprechend t1 , t2 und t3 nacheinander ausgeführt. Zu erkennen ist, dass im feldfreien Zustand keine Winkelabhängigkeit beobachtet wird. Im strukturangeregten Zustand ist jedoch bei der Betrachtung in Auflichtanregung, d.h. in Remission, zunächst eine schwache Steigerung der Lumineszenz im Bereich der verdruckten Strukturfarbe, in Fig. 8b ist keine erhöhte Lumineszenz zu beobachten und in Fig. 8c eine stark erhöhte Lumineszenz im Bereich der Strukturfarbe. In Fig. 8d ist schematisch grafisch die Intensität in einem Bit 230 oder einem Bildpunkt des Sicherheitselements, in dem die Strukturfarbe verdruckt ist, schematisch für die drei Zeitpunkte bzw. drei Winkel aufgetragen. Zu erkennen ist, dass eine winkelabhängige Lumineszenzintensität im Bereich zu erkennen ist, in dem die Strukturfarbe unter der Lumineszenzfarbe verdruckt ist.
In Fig. 9a bis 9d ist dieselbe Situation für die Betrachtungsgeometrie dargestellt, bei der die Anregung in Transmission durch das Dokument hindurch erfolgt und eine Betrachtung von der gegenüberliegenden Seite auf die Lumineszenzfarbe erfolgt, unter der die Strukturfarbe in Teilen erneut als Buchstabe "A" gedruckt ist. Hier ist ebenfalls die Winkelabhängigkeit zu erkennen, jedoch ist die Lumineszenz im Bereich der Strukturfarbe abgeschwächt.
In Fig. 10 ist schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verifikationsverfahrens 500 gezeigt. Zunächst wird ein Sicherheitsdokument mit einem Sicherheitselement bereitgestellt 510. Anschließend wird eine Feldfreiheit im Bereich des Sicherheitselements herbeigeführt 520. Anschließend findet eine Lumineszenzanregung 530 statt. Während oder anschließend an die UV-Anregung findet eine Emissionslichterfassung 540 statt. Während der Lumineszenzanregung kann beispielsweise eine ortsaufgelöste
Lumineszenzerfassung 541 erfolgen oder auch eine anregungswinkelabhängige
Lumineszenzerfassung 542 oder im Anschluss an die Lumineszenzanregung eine zeitaufgelöste Emissionsintensitätserfassung 543. Anschließend wird eine
Strukturanregung ausgeführt, beispielsweise durch Erzeugen eines elektrischen Felds im Bereich des Sicherheitselements oder auch eine magnetischen Felds, sodass eine Strukturanregung der Strukturfarbe bzw. der Lumineszenzstrukturfarbe stattfindet. Erneut findet eine UV-Anregung 630 und eine entsprechende Emissionslichterfassung 640 statt. Diese kann eine ortsaufgelöste Emissionslichterfassung 641 und/oder eine
anregungswinkelabhängige Emissionslichtintensitätserfassung 642 und/oder eine nachfolgend an die UV-Anregung 630 ausgeführte zeitaufgelöste Emissionslichterfassung 643 umfassen. Aus den in den Verfahrensschritten 540 und 640 erfassten
Emissionslichtintensitäten werden Eigenschaften abgeleitet 710, beispielsweise eine Lumineszenzlichtintensität oder eine Zeitkonstante des Abklingverhaltens, und
anschließend ein Vergleich 720 ausgeführt. Anhand des Vergleichs wird eine
Verifikationsentscheidung abgeleitet 730, beispielsweise kann ein Dokument als echt verifiziert werden, wenn ein Unterschied der Lumineszenzzeitkonstante zwischen dem feldfreien und strukturangeregten Zustand ermittelt wird. Als nicht echt wird ein
Sicherheitsdokument verifiziert, wenn keine Änderung der Zeitkonstante zwischen dem nicht strukturangeregten und dem strukturangeregten Zustand ermittelt ist. Abschließend wird die Verifikationsentscheidung ausgegeben 740.
Um bei der Verifikation im Bereich des Sicherheitselements eine zuverlässige
Strukturanregung auf einfache Weise ausführen zu können, können an diametral gegenüberliegenden Seiten des Sicherheitselements beispielsweise Elektroden ausgebildet sein oder werden. Beispielsweise können transparente Elektroden aus Zinksulfid (ZnS) hergestellt werden. Auch Gitter aus leitfähigen Materialien, beispielsweise Metallen, weisen bei geeigneter Ausgestaltung keine hohe Transparenz auf. Um eine Anregung mit einem magnetischen Feld ausführen zu können, kann eine Spule um das Sicherheitselement ausgebildet werden. Beispielsweise kann eine spiralförmige leitfähige Struktur auf eine Substratschicht aufgebracht, z.B. gedruckt, werden. In beiden Fällen können Anschlusskontakte an eine Dokumentoberfläche geführt sein, um eine Spannung an die Elektroden anzulegen oder einen Strom in die Spule einzuspeisen.
Es versteht sich, dass hier lediglich beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind. Die in den unterschiedlichen Ausführungsformen beschriebenen Merkmale können in beliebiger Kombination zur Verwirklichung der Erfindung kombiniert werden.
Bezugszeichenliste
10 Mikrokapsel
1 1 Hülle
12 Substanz
13 kolloidale Teilchen
15 Gitterstruktur
16 Lumineszenzpigment
100 Sicherheitsdokument
1 10 Sicherheitselement
120 Lumineszenzanregung
130 Lumineszenz
150 Dokumentkörper
160 Substratschichten
165 Oberfläche
170 Lumineszenz-Strukturfarbe
180 Abdeckschicht
190 Oberflächennormale
201 , 202, 203 Betrachtungswinkel ort , oc2, oc3
201 -1 - 201 -3 Ansichten
210 Strukturfarbe (ohne Lumineszenzpigmente)
220 Lumineszenzfarbe (ohne kolloidale dispergierte Nanoteilchen)
230 Bit
260 Zwischenschicht
265 Oberseite
500-740 Verfahrensschritte
R Betrachtung in Reflexion/Auflicht
T Betrachtung in Transmission/Durchlicht
λ|_| λυν) (elektrische) Feldstärke der Strukturanregung, welche zu einer
Kristallstruktur führt, die Licht der Wellenlänge λ|_ oder λυν beeinflusst λ|_ Wellelänge des Lumineszenzlichts
λυν Wellelänge des Lumineszenzanregungslichts

Claims

Patentansprüche
1 . Sicherheitselement (1 10) mit einem UV-anregbaren Effekt umfassend
eine Strukturfarbe, welche Mikrokapseln (10) umfasst, in welchen kolloidale Teilchen (13) enthalten sind, die mittels einer Strukturanregung, welche ein Ausbilden eines elektrischen oder/und magnetischen Felds umfasst, zueinander in einer
kristallartigen Struktur anordenbar oder/und umordenbar sind, wobei die kristallartige Struktur (15) über die Strukturanregung beeinflussbare und/oder einstellbare Reflexions- und/oder Transmissionseigenschaften für Licht aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
zusätzlich Lumineszenzpigmente vorgesehen sind, die bei einer
Lumineszenzanregung, die über eine Einstrahlen von UV-Licht erfolgt, eine
Lumineszenz zeigen, und die Lumineszenzpigmente so angeordnet sind, dass eine beobachtbare Lumineszenz (130) von der Strukturanregung mittels des elektrischen oder/und magnetischen Felds abhängig ist.
2. Sicherheitselement (1 10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein Teil der Lumineszenzpigmente mit in die kristallartige Struktur (15) eingebaut ist.
3. Sicherheitselement (1 10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lumineszenzpigmente in den Mikrokapseln (10) angeordnet sind.
4. Sicherheitselement (1 10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Mikrokapseln (10) in einem feldfreien Raum transparent für mindestens eine Wellenlänge des bei der Lumineszenz (130) emittierten Lumineszenzlichts der Lumineszenzpigmente sind und in einem strukturangeregten Zustand, in dem über die Strukturanregung ein elektrisches oder/und magnetisches Feld ausgebildet ist, eine Transmission für Licht dieser mindestens einen Wellenlänge oder einer anderen Wellenlänge des bei der Lumineszenz (130) emittierten Lumineszenzlichts aufgrund der Anordnung der kolloidalen Teilchen (13) in der kristallartigen Struktur (15) zumindest eingeschränkt ist.
5. Sicherheitselement (1 10), nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem strukturangeregten Zustand die Lumineszenzemission eine Richtungsabhängigkeit aufweist.
6. Sicherheitselement (1 10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lumineszenz ein verändertes Zeitverhalten der Lumineszenzintensität bei gepulster UV-Anregung zwischen dem nicht strukturangeregten Zustand und dem strukturangeregten Zustand aufweist.
7. Sicherheitselement (1 10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Strukturfarbe (210) in einer ersten Schicht ausgebildet ist, und die
Lumineszenzpigmente (16) als Bestandteile einer von der Strukturfarbe
verschiedenen Lumineszenzfarbe (220) in einer zweiten Schicht über der ersten Schicht angeordnet sind.
8. Sicherheitselement (1 10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Strukturfarbe (210) in der ersten Schicht lateral strukturiert ist und die und die Lumineszenzfarbe (220) in der zweiten Schicht darüber flächig homogen
ausgebildet ist.
9. Sicherheitselement (1 10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass die Strukturfarbe (210) in einer ersten Schicht ausgebildet ist, und weitere von den Lumineszenzpigmenten verschiedene Lumineszenzpigmente als Bestandteile einer von der Strukturfarbe verschiedenen Lumineszenzfarbe in einer zweiten Schicht über der ersten Schicht angeordnet sind, wobei ein
Lumineszenzspektrum der weiteren Lumineszenzpigmente von dem
Lumineszenzspektrum der Lumineszenzpigmente verschieden ist.
10. Sicherheitselement (1 10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Strukturfarbe (210) in der ersten Schicht lateral strukturiert ist und die
Lumineszenzfarbe mit den weiteren Lumineszenzpigmenten in der zweiten Schicht darüber flächig homogen ausgebildet ist.
1 1 . Verfahren zu zum Verifizieren eines Sicherheitselements (1 10) in einem
Sicherheitsdokument (100), a) Ausführen einer Lumineszenzanregung (120) über ein Einstrahlen von UV- Licht auf das Sicherheitselement (1 10), während dieses in einem nicht strukturangeregten Zustand ist, wobei das Sicherheitselement (1 10) in dem nicht strukturangeregten Zustand ist, wenn ein Bereich, in dem sich das Sicherheitselement (1 10) befindet, feldfrei ist, und
b) Erfassen von Emissionslicht, das von dem Sicherheitselement (1 10) in einem Wellenlängenbereich emittiert wird, in dem vorgegebene
Lumineszenzpigmente (16) eine Lumineszenz (130) bei der UV-Anregung zeigen, während oder unmittelbar nach der Lumineszenzanregung (120); und c) Ausführen einer Strukturanregung, indem ein elektrisches und/oder magnetisches Feld im Bereich des Sicherheitselements (1 10) erzeugt wird, sodass das Sicherheitselement (1 10) in eine strukturangeregten Zustand versetzt wird, und
d) erneutes oder fortdauerndes Ausführen der Lumineszenzanregung; und e) Erfassen von Emissionslicht, analog zu dem Verfahrensschritt b); f) Auswerten und Vergleichen einer oder mehreren Eigenschaft des im nicht strukturangeregten Zustand und des im strukturangeregten Zustand erfassten Emissionslichts;
g) Ableiten einer Verifikationsentscheidung anhand des ausgeführten Vergleichs der einen oder der mehreren Eigenschaften;
h) Ausgeben der Verifikationsentscheidung.
12. Verifikationsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim
Auswerten und Vergleichen der einen Eigenschaft oder der mehreren Eigenschaften des im nicht strukturangeregten Zustand und des im strukturangeregten Zustand erfassten Emissionslichts als die eine Eigenschaft oder als eine der mehreren Eigenschaften ausgewertet wird, ob für zumindest eine Spektrallinie des
Lumineszenzlichts nur noch bestimmte Ausbreitungsrichtungen in der kristallartigen Struktur auftreten, wie dies der Fall ist, wenn zumindest ein Teil der
Lumineszenzpigmente in eine durch Anordnung von kolloidalen Teilchen (13) des Sicherheitselements (1 10) zumindest bei der Strukturanregung gebildete
kristallartige Struktur (15) eingebaut ist
13. Verifikationsverfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erfassen des Emissionslichts jeweils eine Intensität des Emissionslichts zeitaufgelöstes unmittelbar nach dem Beenden der Lumineszenzanregung (120) ermittelt wird und als die eine oder die eine der mehreren Eigenschaften des Emissionslichts eine Zeitkonstante (xi, τ2) aus einem zeitlichen Abklingverhalten der Intensität des Emissionslichts abgeleitet wird und diese Zeitkonstante für den Vergleich verwendet wird.
14. Verifikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, dass beim Erfassen des Emissionslichts jeweils die Intensität des Emissionslichts richtungsabhängig erfasst wird und die Richtungsabhängigkeit des Emissionslichts als die eine oder eine der mehreren Eigenschaften verwendet wird.
15. Verifikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, dass beim Ausführen der Lumineszenzanregung UV-Licht gerichtet eingestrahlt wird und eine Einstahlrichtung des UV-Lichts während des Erfassens des Emissionslichts jeweils variiert wird, so dass eine von der Anregungsrichtung abhängige Erfassung des Emissionslicht erfolgt und als die eine oder eine der mehreren Eigenschaften eine von der Einstrahlrichtung abhängige
Lumineszenzintensität verwendet wird.
16 Verifikationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, dass als die eine oder eine der mehreren Eigenschaften untersucht wird, ob für zwei unterschiedliche Wellenlängen, bei welchen von unterschiedlichen Lumineszenzpigmenten bei Anregung Lumineszenz auftritt, unterschiedlich richtungsabhängige Lumineszenzintensitäten und/oder von der UV-Licht- Einstrahlungsrichtung abhängige Lumineszenzintensitäten und/der unterschiedliche Lumineszenzintensitätsabklingverhalten und/oder unterschiedliche ortsaufgelöste Lumineszenzintensitäten aufzufinden sind.
17. Strukturfarbe umfassend ein Medium, welche eine Vielzahl von Mikrokapseln (10) und einen Binder umfasst,
wobei die Mikrokapseln (10) eine Substanz umfassen, in der jeweils eine Vielzahl von kolloidalen Teilchen (13) enthalten ist, die sich in einem elektrischen Feld oder in einem magnetischen Feld innerhalb ihrer Mikrokapsel jeweils zu einer
kristallartigen Struktur (15) anordnen, wobei die kristallartigen Struktur (15) eine Transmission und/oder Reflexion von Licht zumindest einer Wellenlänge beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass
in der Substanz in den Mikrokapseln (10) zusätzlich Lumineszenzpigmente enthalten sind, welche über eine Lumineszenzanregung in Form einer UV-Licht Einstrahlung zu einer Lumineszenz anregbar sind.
18. Strukturfarbe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die
Lumineszenzpigmente so angeordnet sind, dass zumindest ein Teil der
Lumineszenzpigmente mit in die durch Anordnung der kolloidalen Teilchen (13) gebildete kristallartige Struktur (15) eingebaut ist.
19. Strukturfarbe nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass Strukturfarbe eine von der Einwirkung des elektrischen Felds und/oder des magnetischen Felds abhängige Lumineszenzlebensdauer aufweist.
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