EP3393821A1 - Verfahren zum herstellen eines sicherheitsdokumentes und sicherheitsdokument - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines sicherheitsdokumentes und sicherheitsdokument

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EP3393821A1
EP3393821A1 EP16822462.4A EP16822462A EP3393821A1 EP 3393821 A1 EP3393821 A1 EP 3393821A1 EP 16822462 A EP16822462 A EP 16822462A EP 3393821 A1 EP3393821 A1 EP 3393821A1
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EP
European Patent Office
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microstructure
relief
lamination
embossed
microstructuring
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EP16822462.4A
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Olga Kulikovska
Stefan TRÖLENBERG
Jörg Fischer
André LEOPOLD
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Bundesdruckerei GmbH
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Bundesdruckerei GmbH
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    • B42D25/40—Manufacture
    • B42D25/45—Associating two or more layers

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a security document. Furthermore, the invention relates to a security document produced by means of the method.
  • Security feature is embossed during the lamination step in the plastic layer.
  • An alternative is the introduction into a separate plastic film over an embossing and a subsequent application to the security document.
  • microstructures pose themselves or in
  • a security element comprising a device body with a transparent plastic layer, at one of them
  • Layer surface microstructures are formed, wherein in the same layer surface additionally diffractive surface structures are formed. Furthermore, a
  • a method of manufacture, a lamination sheet and a verification method are described.
  • the technical object is achieved by a method with the features of claim 1 and a security document with the features of
  • microstructures described below represent such a security feature.
  • relief-like microstructuring surface structures having feature sizes in the range from nanometers to a few micrometers, in particular in the range from 200 nm to 6 ⁇ m, are referred to as relief-like microstructuring.
  • characteristic distances and lengths in the range of the order of the wavelength of light, which is diffracted by the respective diffraction structure are thus in the range of a few 100 nm to about 1, 5 ⁇ depending on the wavelength of light from the UV, on the visible, to the infrared light spectrum inside.
  • a diffraction grating does not necessarily have to consist of a regular array of microstructures.
  • Transparent is a material in which a propagation of light according to the laws of geometric optics is possible.
  • Translucent is a material in which light propagation is possible, but due to scattering or other effects does not follow the laws of geometric optics.
  • a method of producing a security document comprising the steps of: providing substrate layers, wherein at least one of the substrate layers is of polycarbonate, providing a lamination stamped lamination plate, the die being a relief-like one
  • Substrate layer of polycarbonate transmits and by the lamination
  • Document body is formed, and wherein the embossing punch is provided such that the embossed relief-like microstructure is formed at least in a region as a diffraction grating for causing a diffraction effect.
  • a security document comprising a document body having an upper side and a lower side facing the upper side, wherein the document body has at least one material layer of polycarbonate, furthermore, the security document comprises at least one security feature, wherein the at least one security feature by an embossed relief-like microstructure in the at least a material layer of polycarbonate is formed, and wherein the embossed relief-like microstructure is formed at least in one area as a diffraction grating for causing a diffraction effect.
  • the core idea of the invention is to emboss a microstructuring during lamination directly into a layer of polycarbonate and thereby to create a security feature that is difficult to counterfeit or imitate.
  • a corresponding stamp is provided with a microstructuring on a lamination sheet.
  • the microstructure then transfers to a surface of the polycarbonate layer.
  • a microstructuring-induced diffraction effect becomes more certain the sharper the diffraction patterns or reflections produced by the microstructuring.
  • a vertical microstructure of the relief-like microstructuring is decisive in particular. Therefore, in one embodiment it is provided that the relief-like microstructure embossed during lamination also has vertically formed microstructures with different structure depths in addition to laterally formed microstructures.
  • the vertical microstructure corresponds to the existence of additional network planes parallel to the layer plane, at which incident light is "reflected” and constructively or destructively interferes with the Bragg condition Diffraction reflections sharply pronounced, which in turn leads to a sharper color effect.
  • the embossing punch is provided in such a way that the embossed relief-like microstructuring is lateral
  • Structure sizes in a range of 0.5 to 6 ⁇ has.
  • a plurality of lateral structures can form individual pixels, wherein a single pixel can then have a microstructure, for example a diffraction grating with a fixed lattice constant.
  • Structure sizes in a range of 0.1 to 6 ⁇ has.
  • all values in the range between 0.1 and 6 ⁇ m can be present in a microstructuring.
  • each pixel or each pixel may be assigned a local diffraction structure formed as a microstructure with a color value, so that a total of a parceling into individual reflective diffraction structures is present.
  • the microstructuring of a pixel can then be structured both laterally and vertically.
  • Microstructuring is achieved that for each pixel or more pixels
  • Lattice planes can be provided.
  • a pixel or pixel can also be formed by subpixels, wherein each subpixel comprises its own diffraction structure.
  • a color value associated with the pixel or pixels can then be generated by color addition of the individual colors of the subpixels.
  • the regions of the microstructuring associated with the subpixels can also be structured laterally as well as vertically.
  • a microstructuring formed on the surface may be exposed to external influences. In the case of security documents, this can be, for example, a mechanical stress due to the use or storage of the security document.
  • the die is provided such that this one in the region of the relief-like
  • microstructure raised region so that formed after lamination relief-like microstructure is formed deepened with respect to extremaler projections on a surface of the document body.
  • the same protective effect can be achieved when forming a raised area or forming a plurality of raised areas which protect a microstructure formed on the surface of the document body from mechanical stress.
  • the embossing punch is provided in such a way that it has a depression in at least one region, so that the relief-like microstructure formed after lamination is formed recessed with respect to an extremal protrusions formed by a raised region on a surface of the document body ,
  • the raised area ensures that, for example, a table top as in the example above at a distance to
  • the microstructuring may be formed both on an upper side of the document body and on an underside of the document body. If substrate layers of polycarbonate are present on both sides of the document body, then a further lamination sheet can be provided with a further embossing stamp in order to form a microstructure on this side during lamination. It is therefore provided in a further embodiment that a further lamination sheet is provided with a further embossing punch, wherein the further embossing punch likewise has a relief-like microstructure, so that during lamination both on a Each top side and on an underside of the document body an embossed relief-like microstructuring is formed.
  • the dies for the top and the bottom can be different or the same.
  • the document body In order to create a security feature via the microstructuring, which is visible when viewed in transparency, the document body must be transparent or at least translucent from the top to the bottom.
  • the substrate layers are provided in such a way that they are made transparent at least in a partial area of the embossed relief-like microstructuring.
  • the microstructuring can then be illuminated in a transparent manner, so that diffraction effects, for example caused by a point light source, can be seen in phantom.
  • the security of the security document can be further increased if additional information is incorporated into the microstructure.
  • This can be achieved, for example, in that the microstructuring formed during lamination is deliberately locally destroyed again, for example in the form of letters, a graphic or an image.
  • the embossed relief-like microstructure after lamination is at least locally melted on a surface by means of laser irradiation and thereby structurally destroyed, whereby information is formed by the local melting.
  • the information introduced by the local melting can also be entangled with the embossed microstructuring, so that an additional increase in security is achieved.
  • the local reflow causes a material change without creating light absorbing areas such as blackening. An information stored in this way over changed areas information is then not reproducible for example by xerographic methods.
  • a lacquer layer can be applied to the embossed microstructure.
  • a lacquer layer is applied to the embossed relief-like microstructuring.
  • the applied lacquer is selected such that the embossed relief-like microstructuring is protected, but the diffraction effect still remains visible.
  • the viscosity of the paint is chosen such that the paint a closed surface without leveling and affecting the optical properties of the microstructure.
  • the lacquer after application and, if necessary, necessary curing should preferably have a greater hardness than
  • Have polycarbonate in which the microstructures are formed to effectively withstand mechanical stress can.
  • finely ground corundum can be used in such a paint.
  • the embossed relief-like microstructuring is formed in several areas as a diffraction grating, each with different diffraction properties. This makes possible
  • the counterfeiting security of the security document is further increased, as it becomes more difficult for a counterfeiter or imitator to falsify or imitate all areas in such a way that they are found to be genuine.
  • the security against counterfeiting can be increased if a color effect which is immediate for the human observer can be detected and checked.
  • a color effect which is immediate for the human observer can be detected and checked.
  • photographic images since they are based on a color and perspective representation of the real world and thus directly correspond to the world of experience of the human being.
  • the plurality of areas are designed such that a
  • the plurality of areas are formed such that at least when viewed at a certain angle, a true color image is generated.
  • the true color image may be, for example, a photographic image.
  • the true colors ensure that the security document can be verified directly by a human observer.
  • the true color image can also be a colored logo, a symbol or another motif.
  • the embossing punch is provided such that the embossed relief-like microstructure has an extension over an entire area of one side of the document body. This ensures that the diffraction effect over the entire surface of the side of the
  • Document body is formed. The entire surface is then protected against attack, as a forgery or imitation of the embossed relief-like
  • the embossing punch is designed in such a way that the embossed relief-like microstructure has a two-dimensional diffraction grating at least in a partial region, so that a diffraction pattern is visible when viewed with a point light source
  • the two-dimensional diffraction grating may, for example, be a periodically formed microstructure in both dimensions.
  • Point light source is then a regular diffraction pattern visible, the
  • Diffraction pattern is usually composed of punctiform or elliptical elements.
  • the elliptical elements may show a color gradient.
  • generated scattered reflections overlap on average so that no diffraction pattern is visible.
  • a diffraction effect that is so pronounced can be easily produced by means of a white-light point light source (e.g., a white LED) installed in today's smartphones.
  • a security feature is available, which by means of simple methods and
  • the two-dimensional diffraction grating may be formed, for example, by a microstructure in the form of two sinusoidal functions superimposed in orthogonal directions ("egg-box" structure), but it is also possible to superimpose several periodic structures, even with different periodicity. be formed orthogonally aligned strip grid in the microstructuring.
  • security documents such as passports, identity cards or other identification cards can be provided with a microstructure, for example, which covers an entire area of an upper side and / or underside of the
  • the embossing punch is provided in such a way that the embossed relief-like microstructure carries holographic information at least in a partial region.
  • a security document having one of the security features described above may also include other security features. For reasons of clarity, however, this will not be described in detail here.
  • the security document has an internal hologram, an integrated hologram
  • Microchip a security printing or another optical, haptic or machine detectable security feature.
  • the security document may also be printed.
  • the described security features and the security document with the security features described may be in addition to a review by a human observers can also be checked by machine. For example, a photographic image of the diffraction effect can be detected and evaluated, for example by using an entire surface of the security document,
  • the security document is judged genuine. On the other hand, if the expected diffraction effect can not be demonstrated, the security document is not considered genuine.
  • 1 a to 1 d is a schematic representation of method steps of a
  • Embodiment of the method for producing a security document a schematic representation of a document body with an embossed relief-like microstructuring, which causes a diffraction effect;
  • Fig. 3 is a schematic representation of a stamping die, in which the
  • Fig. 4 is a schematic representation of a stamping die, in which the
  • Fig. 5 is a schematic representation of a two-dimensionally periodic
  • Fig. 6a is a schematic representation of one of a human
  • Fig. 6b is a schematic representation of the detected by a human observer under illumination with a white light point light source top of the security document with the relief-like
  • Fig. 6c is a schematic representation of the detected by a human observer under illumination with a white light point light source top of the security document with the relief-like
  • Fig. 7 is a schematic representation of the detected by a human observer top of an embossed relief-like microstructuring, which represents a photographic reproduction as true color image.
  • Figures 1 a to 1 d show a schematic representation of the sequence of
  • Substrate layers 2 are all made of polycarbonate (PC). These are, for example, an upper substrate layer 3, a middle substrate layer 4 which, for example, carries printing information and / or is laser-capable, and a lower substrate layer 5.
  • PC polycarbonate
  • the individual substrate layers 2, 3, 4, 5 are combined to form a substrate layer stack 6 and placed in a
  • Lamination device 7 is positioned with an upper lamination sheet 8.1 and a lower lamination sheet 8.2.
  • the upper lamination sheet 8.1 comprises an embossing stamp 9, which has a relief-like microstructure 10.
  • the substrate layer stack 6 is laminated by applying the
  • Substrate layer stack 6 at elevated temperature under pressure 13 compressed becomes.
  • the temperature in the substrate layer stack 6 is increased in such a way that the substrate layers 6 connect to one another at the interfaces and enter
  • Embossing stamp 9 transmits in the top 12 of the document body 1 1 and there forms an embossed relief-like microstructure 14.
  • the laminating sheets 8.1, 8.2 are removed again and the finished document body 1 1 of the security document 1 can be removed.
  • the resulting security document 1 is shown schematically in FIG. This has on a top side 12 of the document body 1 1 a directly in the polycarbonate (PC) embossed relief-like microstructure 14 in the form of a diffraction grating 36.
  • the diffraction grating 36 is designed in such a way that it causes a diffraction effect 16 which can be detected by a human observer 15 and thus represents an easily verifiable level 1 feature 17 for the security document 1.
  • a diffraction effect 16 may be, for example, a diffraction effect 16, which in a human observer 15 the visual impression of a point or
  • Strips pattern causes, the dots and stripes can thereby show color gradients (see Figures 6b and 6c).
  • a diffraction effect 16 can also be a true color image, for example a reproduction of a photographic image (see, for example, the exemplary embodiment in FIG. 7).
  • Observer 15 is of course also a mechanical authenticity check possible. For example, a photographic image of the diffraction effect can be detected and
  • Diffraction effect is examined out. For this it is also possible to use the diffraction effect to dissect spectroscopically by means of an optical arrangement and to examine for the presence of specific lines or areas in the spectrum. If there is an expected diffraction effect, the security document 1 is judged to be genuine. On the other hand, if the expected diffraction effect can not be proven, the security document 1 is not considered genuine.
  • FIG. 3 shows an embodiment in which the embossing punch 9 is provided in such a way that it has a region 18 which is raised in the region of the relief-like microstructure 10. Except for a use of a differently shaped embossing stamp 9, the method steps otherwise correspond to the method steps described in FIGS. 1 a to 1 d.
  • the raised region 18 of the embossing die 9 ensures that the relief-like microstructure 14 formed after lamination is formed in a lowered depression 20 with respect to a macroscopic plane 19 defined by a surface of an upper side 12 of the document body 11.
  • the lowered recess 20 ensures that the embossed relief-like
  • Microstructure 14 is protected against mechanical stress. If the document body 1 1, for example, with the top 12 on a table top, the embossed relief-like microstructuring does not touch the table, as it lies within the lowered recess 20. By preventing the direct
  • FIGS. 1 a to 1 d shows a further embodiment in which the embossing punch 9 is provided in such a way that it has recesses 21 at least in a region adjacent to the relief-like microstructure 10.
  • the method steps otherwise correspond to the method steps described in FIGS. 1 a to 1 d.
  • Embossing dies 9 ensure that raised regions 22 are formed after lamination with respect to a macroscopic plane 19 defined by a surface of an upper side 12 of document body 1 1. As with the lowered
  • Microstructure 14 is protected against mechanical stress. Lateral to the document body 1 1 attacking mechanical effects of the raised areas 22 intercepted and thus protect the embossed relief-like microstructure 14 from mechanical stress and abrasion.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of a two-dimensionally periodic
  • the relief-like microstructure 14 is in the
  • the period lengths 25 are typically in the range of the wavelength of the visible light.
  • Microstructure 14 periodically in two directions 23, 24 runs, also an induced diffraction effect in two directions is periodic.
  • Security document 1 are protected in the entire area against counterfeiting. To check the authenticity of such a security document 1 then the entire surface is on the presence of the diffraction effect through a
  • FIGS. 6a, 6b and 6c show schematic representations of a top side 12 of a security document 1 with a relief-like microstructure according to that described in FIG. 5, which is captured by a human observer 15
  • Embodiment under diffuse illumination (Fig. 6a) and under illumination 26 with a white light point light source 27 at two different illumination and
  • a diffraction effect for a human observer 15 can not be recognized.
  • the diffraction patterns and reflections are located below the diffuse illumination 26.
  • the human viewer 15 sees only the top of the document body 12, which includes personalization information, such as a passport picture 28 and a text 29.
  • Fig. 6b the top 12 of the security document 1 is illuminated with a white light point light source 27. Since, unlike the situation shown in FIG. 6a, there is only one illumination source, a diffraction effect 30 is for the human observer 15 visible. In this case, for example, regularly arranged from a center point 31 radiating outward stripes 32 are visible, which each show from the center of a color gradient from white to blue, green, yellow towards red. The center 31 itself appears largely white.
  • Viewer 15 impression is largely the same as in the situation shown in Fig. 6b. Since the embossed relief-like microstructuring is formed identically over the entire surface, the visual impression produced by the human observer 15 is also largely the same at other positions of the upper side 12.
  • a human observer 15 can thus make an authenticity check of the entire surface of the upper side 12 of the security document 1 without much effort. If, for example, the passport picture 28 has been changed, this results in a destruction of the relief-like microstructuring on the upper side 12 of the security document 1. This will also affect the diffraction effect 30 at this point of the
  • Top 12 have, as an exact restoration of the embossed relief-like
  • FIG. 7 shows a schematic representation of the upper side 12 of a security document 1 covered by a human observer 15 with an embossed relief-like microstructuring, which by means of a diffraction effect 30 is a photographic one
  • Microstructuring in several areas as a diffraction grating, respectively different diffraction properties is formed. Further, the plurality of regions are formed to form a reproduction of a photographic image. This can be achieved, for example, by dividing the several regions into individual pixels 34.
  • the pixels 34 consist of a diffraction grating, each with different diffraction properties, so that diffraction patterns or reflections of different wavelengths are generated for different angles for adjacent pixels 34. Are the pixels 34 formed sufficiently small, for example in
  • the diffraction gratings of the pixels 34 and the plurality of regions are now formed such that at least when viewed at a certain angle, a true color image 33 of the photographic reproduction is generated.
  • the true color image 33 may be generated other than by pixels 34.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitsdokumentes (1), umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen von Substratschichten (2, 3, 4, 5), wobei mindestens eine der Substratschichten (3) aus Polycarbonat ist, Bereitstellen eines Laminationsblechs (8.1, 8.2) mit Prägestempel (9), wobei der Prägestempel (9) eine reliefartige Mikrostrukturierung (10) aufweist, Laminieren der Substratschichten (2, 3, 4, 5), wobei das Laminationsblech (8.1 ) mit dem Prägestempel (10) an einer außenliegenden Oberseite (12) der mindestens einen Substratschicht (3) aus Polycarbonat derartig angeordnet wird, dass sich beim Laminieren die reliefartige Mikrostrukturierung (10) des Prägestempels (9) auf die Substratschicht (3) aus Polycarbonat überträgt und durch das Laminieren ein Dokumentenkörper (11) ausgebildet wird, und wobei der Prägestempel (9) derartig bereitgestellt wird, dass die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung (14) zumindest in einem Bereich als Beugungsgitter (36) zum Hervorrufen eines Beugungseffektes (16, 30) ausgebildet wird. Ferner betrifft die Erfindung ein zugehöriges Sicherheitsdokument (1).

Description

Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitsdokumentes und Sicherheitsdokument
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitsdokumentes. Ferner betrifft die Erfindung ein mittels des Verfahrens hergestelltes Sicherheitsdokument.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, optische Sicherheitsmerkmale über eine Prägung in einer Kunststoffschicht zu schaffen. Dazu werden beispielsweise
Laminationsbleche mit entsprechenden Prägestempeln versehen, so dass das
Sicherheitsmerkmal während des Laminationsschrittes in die Kunststoffschicht geprägt wird. Eine Alternative ist das Einbringen in eine separate Kunststofffolie über eine Prägung und ein anschließendes Aufbringen auf das Sicherheitsdokument.
Ferner sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Sicherheitselemente bekannt, welche Mikrostrukturen aufweisen. Diese Mikrostrukturen stellen selbst oder in
Kombination mit anderen Bestandteilen des Sicherheitselements ein Sicherheitsmerkmal dar.
Aus der DE 10 2012 21 1 077 A1 ist ein Sicherheitselement bekannt, umfassend einen Vorrichtungskörper mit einer transparenten Kunststoffschicht, an deren einer
Schichtoberfläche Mikrostrukturen ausgebildet sind, wobei in derselben Schichtoberfläche zusätzlich diffraktive Oberflächenstrukturen ausgebildet sind. Ferner werden ein
Verfahren zur Herstellung, ein Laminationsblech und ein Verifikationsverfahren beschrieben.
Grundsätzlich besteht das Bedürfnis, stets verbesserte Sicherheitsmerkmale und
Sicherheitselemente zu schaffen, deren Nachbildung und/oder Verfälschung, Duplizierung oder Ähnliches erschwert ist und dennoch eine möglichst einfache Verifikation hinsichtlich des Vorhandenseins und/oder der Integrität der Sicherheitsmerkmale oder darin gespeicherter Informationen ermöglichen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabezugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines verbesserten Sicherheitsdokuments und ein verbessertes Sicherheitsdokument zu schaffen, wobei das Verfahren zum Herstellen eines verbesserten Sicherheitsdokuments dazu führt, dass das Sicherheitsdokument schwerer zu fälschen oder nachzuahmen ist als Sicherheitsdokumente, welche mit bekannten Verfahren hergestellt werden. Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Sicherheitsdokument mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Als Sicherheitsmerkmal soll im Folgenden ein Merkmal bezeichnet werden, welches nicht oder nur mit sehr großem technischen Aufwand zu fälschen oder nachzuahmen ist.
Insbesondere stellen die im Folgenden beschriebenen Mikrostrukturierungen ein solches Sicherheitsmerkmal dar.
Als reliefartige Mikrostrukturierung werden im Folgenden Oberflächenstrukturen mit Strukturgrößen im Bereich von Nanometern bis einigen Mikrometern, insbesondere im Bereich von 200 nm und 6 μηι bezeichnet.
Als Beugungsgitter werden im Folgenden solche Strukturen bezeichnet, deren
charakteristische Abstände und Längen im Bereich der Größenordnung der Wellenlänge von Licht liegen, welches von der jeweiligen Beugungsstruktur gebeugt wird. Typische Strukturgrößen liegen somit im Bereich einiger 100 nm bis etwa 1 ,5 μηι abhängig von der Lichtwellenlänge vom UV-, über das sichtbare, bis ins infrarote Lichtspektrum hinein. Ein Beugungsgitter muss nicht notwendigerweise aus einer regelmäßigen Anordnung von Mikrostrukturen bestehen.
Transparent ist ein Material, in dem eine Lichtausbreitung gemäß den Gesetzen der geometrischen Optik möglich ist.
Transluzent ist ein Material, in dem eine Lichtausbreitung möglich ist, jedoch auf Grund von Streuung oder anderen Effekten nicht gemäß den Gesetzen der geometrischen Optik verläuft.
Insbesondere wird ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitsdokumentes zur Verfügung gestellt, umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen von Substratschichten, wobei mindestens eine der Substratschichten aus Polycarbonat ist, Bereitstellen eines Laminationsblechs mit Prägestempel, wobei der Prägestempel eine reliefartige
Mikrostrukturierung aufweist, Laminieren der Substratschichten, wobei das Laminationsblech mit dem Prägestempel an einer außenliegenden Oberseite der mindestens einen Substratschicht aus Polycarbonat derartig angeordnet wird, dass sich beim Laminieren die reliefartige Mikrostrukturierung des Prägestempels auf die
Substratschicht aus Polycarbonat überträgt und durch das Laminieren ein
Dokumentenkörper ausgebildet wird, und wobei der Prägestempel derartig bereitgestellt wird, dass die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung zumindest in einem Bereich als Beugungsgitter zum Hervorrufen eines Beugungseffektes ausgebildet wird.
Ferner wird ein Sicherheitsdokument geschaffen, umfassend einen Dokumentenkörper mit einer Oberseite und einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite, wobei der Dokumentenkörper mindestens eine Materialschicht aus Polycarbonat aufweist, ferner umfasst das Sicherheitsdokument mindestens ein Sicherheitsmerkmal, wobei das mindestens eine Sicherheitsmerkmal durch eine geprägte reliefartige Mikrostrukturierung in der mindestens einen Materialschicht aus Polycarbonat ausgebildet ist, und wobei die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung zumindest in einem Bereich als Beugungsgitter zum Hervorrufen eines Beugungseffektes ausgebildet ist.
Die Kernidee der Erfindung ist, eine Mikrostrukturierung beim Laminieren direkt in eine Schicht aus Polycarbonat zu prägen und dadurch ein schwer zu fälschendes oder nachzuahmendes Sicherheitsmerkmal zu schaffen. Dazu wird ein entsprechender Stempel mit einer Mikrostrukturierung an einem Laminationsblech bereitgestellt. Beim Laminieren überträgt sich die Mikrostrukturierung dann auf eine Oberfläche der Schicht aus Polycarbonat. Der Vorteil ist, dass keine zusätzliche Kunststoff Schicht in oder auf das Sicherheitsdokument ein- oder aufgebracht werden muss, da direkt die Oberfläche der Schicht aus Polycarbonat bearbeitet wird. Ein Entfernen, Austauschen oder Abändern der Mikrostrukturierung würde zu einer Beschädigung oder Zerstörung des
Sicherheitsdokumentes führen. Auch eine Delamination der Mikrostrukturierung von der Schicht kann nicht auftreten. Ein Fälschen wird somit nahezu unmöglich gemacht.
Insgesamt wird somit die Fälschungssicherheit durch das beschriebene Verfahren und das beschriebene Sicherheitsdokument gesteigert.
Ein durch die Mikrostrukturierung hervorgerufener Beugungseffekt wird umso sicherer, je schärfer die von der Mikrostrukturierung hervorgerufenen Beugungsmuster oder -reflexe sind. Dabei ist neben einer lateralen Mikrostruktur der reliefartigen Mikrostrukturierung vor allem auch eine vertikale Mikrostruktur der reliefartigen Mikrostrukturierung entscheidend. Deshalb ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die beim Laminieren geprägte reliefartige Mikrostrukturierung zusätzlich zu lateral ausgebildeten Mikrostrukturen auch vertikal ausgebildete Mikrostrukturen mit unterschiedlichen Strukturtiefen aufweist. Nähert man die Beugungseffekte an der Mikrostrukturierung durch die Bragg-Gleichung an, so entspricht die vertikale Mikrostruktur einem Vorhandensein zusätzlicher parallel zur Schichtebene ausgebildeter Netzebenen, an denen einfallendes Licht„reflektiert" wird und entsprechend der Bragg-Bedingung konstruktiv oder destruktiv interferiert. Dadurch werden einzelne Beugungsreflexe schärfer ausgeprägt, was wiederum zu einem schärferen Farbeffekt führt.
In einer Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass der Prägestempel derartig bereitgestellt wird, dass die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung laterale
Strukturgrößen in einem Bereich von 0,5 bis 6 μηι aufweist. Dabei können beispielsweise mehrere laterale Strukturen einzelne Pixel ausbilden, wobei ein einzelner Pixel dann eine Mikrostruktur, beispielsweise ein Beugungsgitter mit einer festen Gitterkonstante, aufweisen kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Prägestempel derartig bereitgestellt wird, dass die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung vertikale
Strukturgrößen in einem Bereich von 0,1 bis 6 μηι aufweist. Dabei können in einer Mikrostrukturierung sämtliche Werte im Bereich zwischen 0,1 und 6 μηι vorhanden sein. Jedem Bildpunkt bzw. jedem Pixel kann beispielsweise eine lokale als Mikrostrukturierung ausgebildete Beugungsstruktur mit einem Farbwert zugeordnet sein, so dass insgesamt eine Parzellierung in einzelne reflektierende Beugungsstrukturen vorliegt. Um den entsprechenden Farbwert zu erzeugen, kann die Mikrostrukturierung eines Bildpunktes bzw. Pixels dann sowohl lateral wie vertikal strukturiert sein. Durch die vertikale
Mikrostrukturierung wird erreicht, dass für jeden Bildpunkt bzw. Pixel mehrere
Netzebenen zur Verfügung gestellt werden können.
Ein Bildpunkt bzw. Pixel kann hingegen auch durch Subpixel gebildet werden, wobei jeder Subpixel eine eigene Beugungsstruktur umfasst. Ein dem Bildpunkt bzw. Pixel zugeordneter Farbwert kann dann durch Farbaddition der einzelnen Farben der Subpixel erzeugt werden. Auch die den Subpixeln zugeordneten Bereiche der Mikrostrukturierung können lateral als auch vertikal strukturiert sein. Eine auf der Oberfläche ausgebildete Mikrostrukturierung kann äu ßeren Einflüssen ausgesetzt sein. Bei Sicherheitsdokumenten kann dies beispielsweise eine mechanische Beanspruchung durch Gebrauch oder Lagerung des Sicherheitsdokumentes sein.
Deshalb ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass der Prägestempel derartig bereitgestellt wird, dass dieser einen im Bereich der reliefartigen
Mikrostrukturierung erhabenen Bereich aufweist, so dass die nach dem Laminieren ausgebildete reliefartige Mikrostrukturierung vertieft bezüglich extremaler Vorsprünge an einer Oberfläche des Dokumentenkörpers ausgebildet ist. Durch das Absenken der geprägten Mikrostrukturierung bleibt diese geschützt gegenüber mechanischer
Beanspruchung und Abrieb, beispielsweise, wenn das Dokument auf einer Tischplatte mit nach unten weisender, der Tischplatte zugewandten, Mikrostrukturierung bewegt wird. Da lediglich die restliche Oberfläche des Dokumentenkörpers auf der Tischplatte aufliegt, die geprägte Mikrostrukturierung jedoch keinen direkten Kontakt mit der Tischplatte hat, bleibt die geprägte Mikrostrukturierung geschützt.
Der gleiche schützende Effekt kann erzielt werden, wenn ein erhabener Bereich ausgebildet wird oder mehrere erhabene Bereiche ausgebildet werden, welcher oder welche eine an der Oberfläche des Dokumentenkörpers ausgebildete (nicht versenkte) Mikrostrukturierung vor mechanischer Beanspruchung schützt bzw. schützen. In einer weiteren Ausführungsform ist deshalb vorgesehen, dass der Prägestempel derartig bereitgestellt wird, dass dieser zumindest in einem Bereich eine Vertiefung aufweist, so dass die nach dem Laminieren ausgebildete reliefartige Mikrostrukturierung vertieft bezüglich durch einen erhabenen Bereich ausgebildete extremale Vorsprünge an einer Oberfläche des Dokumentenkörpers ausgebildet ist. Der erhabene Bereich sorgt dafür, dass beispielweise eine Tischplatte wie im obigen Beispiel auf Abstand zur
Mikrostrukturierung gehalten wird.
Die Mikrostrukturierung kann sowohl an einer Oberseite des Dokumentenkörpers als auch an einer Unterseite des Dokumentenkörpers ausgebildet sein. Sind auf beiden Seiten des Dokumentenkörpers Substratschichten aus Polycarbonat vorhanden, so kann ein weiteres Laminationsblech mit einem weiteren Prägestempel bereitgestellt werden, um auch auf dieser Seite beim Laminieren eine Mikrostrukturierung auszubilden. Deshalb ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass ein weiteres Laminationsblech mit einem weiteren Prägestempel bereitgestellt wird, wobei der weitere Prägestempel ebenfalls eine reliefartige Mikrostrukturierung aufweist, so dass beim Laminieren sowohl auf einer Oberseite als auch auf einer Unterseite des Dokumentenkörpers jeweils eine geprägte reliefartige Mikrostrukturierung ausgebildet wird. Die Prägestempel für die Oberseite und die Unterseite können dabei unterschiedlich oder gleich ausgebildet sein.
Um über die Mikrostrukturierung ein Sicherheitsmerkmal zu schaffen, welches bei einer Betrachtung in Durchsicht im Durchlicht sichtbar ist, muss der Dokumentenkörper von der Oberseite bis zur Unterseite transparent oder zumindest transluzent ausgebildet sein. In einer weiteren Ausführungsform ist deshalb vorgesehen, dass die Substratschichten derartig bereitgestellt werden, dass diese zumindest in einem Teilbereich der geprägten reliefartigen Mikrostrukturierung transparent ausgebildet sind. Die Mikrostrukturierung kann dann in Durchsicht beleuchtet werden, so dass Beugungseffekte, beispielsweise hervorgerufen durch eine Punktlichtquelle, in Durchsicht sichtbar sind.
Die Sicherheit des Sicherheitsdokumentes kann weiter erhöht werden, wenn zusätzliche Information in die Mikrostrukturierung eingebracht wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die beim Laminieren ausgebildete Mikrostrukturierung lokal gezielt wieder zerstört wird, beispielsweise in Form von Buchstaben, einer Graphik oder eines Bildes. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist deshalb vorgesehen, dass die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung nach dem Laminieren zumindest in einem Teilbereich an einer Oberfläche mittels Laserbestrahlung lokal aufgeschmolzen und dadurch strukturell zerstört wird, wobei durch das lokale Aufschmelzen eine Information ausgebildet wird. Die durch das lokale Aufschmelzen eingebrachte Information kann dabei auch mit der geprägten Mikrostrukturierung verschränkt sein, so dass eine zusätzliche Erhöhung der Sicherheit erreicht wird. Durch das lokale Aufschmelzen wird eine Materialänderung bewirkt, ohne dass Licht absorbierende Bereiche, wie beispielsweise Schwärzungen, geschaffen werden. Eine auf diese Weise über veränderte Bereiche gespeicherte Information ist dann beispielsweise durch xerographische Verfahren nicht reproduzierbar.
Um nach dem Laminieren einen Schutz vor Verschmutzung, Abrieb und Kratzern zu erlangen, kann eine Lackschicht auf die geprägte Mikrostruktur aufgebracht werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist dazu vorgesehen, dass nach dem Laminieren eine Lackschicht auf die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung aufgebracht wird.
Insbesondere wird der aufgebrachte Lack derart ausgewählt, dass die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung geschützt wird, der Beugungseffekt jedoch weiterhin sichtbar bleibt. Die Viskosität des Lacks wird dabei derart gewählt, dass der Lack eine geschlossene Fläche schafft, ohne zu nivellieren und die optischen Eigenschaften der Mikrostrukturierung zu beeinträchtigen. Insbesondere sollte der Lack nach dem Auftragen und gegebenenfalls notwendigen härten vorzugsweise eine größere Härte als
Polycarbonat aufweisen, in welchem die Mikrostrukturierungen ausgebildet sind, um einer mechanischen Beanspruchung effektiv widerstehen zu können. Beispielsweise kann in einem solchen Lack fein gemahlener Korund zum Einsatz kommen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung in mehreren Bereichen als Beugungsgitter mit jeweils unterschiedlichen Beugungseigenschaften ausgebildet wird. Dies ermöglicht
beispielsweise ein Erlangen unterschiedlicher Farbeindrücke, welche beim Betrachten der geprägten reliefartigen Mikrostrukturierung erfassbar sind. Durch die mehreren Bereiche mit Beugungsgittern mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften wird die
Fälschungssicherheit des Sicherheitsdokumentes weiter gesteigert, da es für einen Fälscher oder Nachahmer schwerer wird, sämtliche Bereiche so zu fälschen oder nachzuahmen, dass sie als echt befunden werden.
Insbesondere kann die Fälschungssicherheit gesteigert werden, wenn ein für den menschlichen Betrachter unmittelbarer Farbeffekt erfassbar und überprüfbar ist. Dies ist beispielsweise bei fotographischen Abbildungen der Fall, da sie auf einer färb- und perspektivengetreuen Abbildung der realen Welt basieren und somit der Erfahrungswelt des Menschen unmittelbar entsprechen. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist deshalb vorgesehen, dass die mehreren Bereiche derartig ausgebildet sind, dass eine
Reproduktion einer fotographischen Abbildung ausgebildet wird.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist weiterhin vorgesehen, dass die mehreren Bereiche derartig ausgebildet sind, dass zumindest bei einer Betrachtung unter einem bestimmten Winkel ein Echtfarbenbild erzeugt wird. Das Echtfarbenbild kann beispielsweise eine fotographische Abbildung sein. Durch die Echtfarben wird erreicht, dass das Sicherheitsdokument unmittelbar durch einen menschlichen Betrachter verifiziert werden kann. Das Echtfarbenbild kann dabei aber auch ein farbiges Logo, ein Symbol oder ein anderes Motiv sein.
Es kann gewünscht sein, dass eine gesamte Oberseite oder Unterseite des
Sicherheitsdokumentes gegen Fälschung und Nachahmung geschützt ist. Dieses ermöglicht ein einfaches Erkennen, ob an irgendeiner Stelle der gesamten Oberseite oder Unterseite eine Manipulation oder ein anderer Eingriff stattgefunden hat. Deshalb ist in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass der Prägestempel derartig bereitgestellt wird, dass die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung eine Ausdehnung über eine gesamte Fläche einer Seite des Dokumentenkörpers aufweist. Dadurch wird erreicht, dass der Beugungseffekt über die gesamte Fläche der Seite des
Dokumentenkörpers ausgebildet wird. Die gesamte Fläche ist dann gegenüber einem Angriff geschützt, da ein Fälschen oder Nachahmen die geprägte reliefartige
Mikrostrukturierung zerstört und dadurch bei einer späteren Verifikation erkennbar macht. Auch das Einbringen einer neuen geprägten reliefartigen Mikrostrukturierung wird durch ein Ausbilden über die gesamte Fläche einer Seite des Dokumentenkörpers erschwert. Ein solches lokales Einbringen im Bereich, der gefälscht wurde, würde durch einen anders ausgebildeten Beugungseffekt und eine einen einheitlichen und
zusammenhängenden optischen Eindruck unterbrechende sichtbare Nahtstelle zwischen dem gefälschten und dem originalen Bereich auf der Seite des Dokumentenkörpers visuell erkennbar werden.
In einer Weiterbildung ist dabei insbesondere vorgesehen, dass der Prägestempel derartig ausgebildet ist, dass die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung zumindest in einem Teilbereich ein zweidimensionales Beugungsgitter aufweist, so dass bei einer Betrachtung mit einer Punktlichtquelle ein Beugungsmuster sichtbar ist, bei einer
Betrachtung mit diffusem Licht das Beugungsmuster hingegen nicht sichtbar ist. Dabei kann das zweidimensionale Beugungsgitter beispielsweise eine in beiden Dimensionen periodisch ausgebildete Mikrostruktur sein. Bei einer Betrachtung mit einer
Punktlichtquelle ist dann ein regelmäßiges Beugungsmuster sichtbar, wobei das
Beugungsmuster in der Regel aus punktförmigen oder ellipsenförmigen Elementen zusammengesetzt ist. Die ellipsenförmigen Elemente zeigen dabei je nach Art der verwendeten Punktlichtquelle unter Umständen einen Farbverlauf. Bei einer Betrachtung mit diffusem Licht überlagern sich erzeugte Streureflexe hingegen im Mittel derart, dass kein Beugungsmuster sichtbar ist. Ein auf diese Weise ausgeprägter Beugungseffekt kann beispielsweise auf einfache Art mittels einer in heutigen Smartphones verbauten Weißlicht-Punktlichtquelle (z.B. eine weiße LED) hervorgerufen werden. Somit steht ein Sicherheitsmerkmal zur Verfügung, welches mittels einfacher Methoden und
Vorrichtungen im Sinne eines Level-1 -Merkmals überprüft werden kann. Das zweidimensionale Beugungsgitter kann beispielsweise durch eine Mikrostrukturierung in Form von zwei in orthogonalen Richtungen überlagerten Sinusfunktionen gebildet sein (,,Eierkarton"-Struktur). Ferner können aber auch mehrere periodische Strukturen, auch mit unterschiedlicher Periodizität überlagert werden. So können beispielsweise auch zwei nicht-orthogonal zueinander ausgerichtete Streifengitter in der Mikrostrukturierung ausgebildet sein.
Insbesondere können derart beispielsweise Sicherheitsdokumente wie Reisepässe, Ausweise oder andere Identifikationskarten mit einer Mikrostrukturierung versehen werden, welche eine gesamte Fläche einer Oberseite und/oder Unterseite des
Sicherheitsdokumentes umfassen, so dass die gesamte Fläche abgesichert ist gegenüber einer Fälschung oder einer Nachahmung. Ein solches Sicherheitsdokument kann dann mittels der Weißlicht-Punktlichtquelle eines Smartphones auf seine Echtheit überprüft werden. Jegliche Manipulation einer unterhalb der geprägten reliefartigen
Mikrostrukturierung liegenden Informationsschicht würde zu einer Zerstörung der
Mikrostrukturierung führen. Eine solche Zerstörung und auch ein anschließendes
Nacharbeiten der zerstörten Stelle könnte auf einfache Weise mittels der Punktlichtquelle überprüft werden, da sowohl die Zerstörung als auch Nahtstellen nachträglich
hinzugefügter Mikrostrukturierungen für den menschlichen Betrachter Sichtbar werden.
Um die Sicherheit der geprägten reliefartigen Mikrostrukturierung weiter zu steigern, ist in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass der Prägestempel derartig bereitgestellt wird, dass die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung zumindest in einem Teilbereich eine holographische Information trägt.
Ein Sicherheitsdokument mit einem der oben beschriebenen Sicherheitsmerkmale kann natürlich auch weitere Sicherheitsmerkmale umfassen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird dies hier aber nicht im Detail beschrieben. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Sicherheitsdokument ein innenliegendes Hologramm, einen integrierten
Mikrochip, einen Sicherheitsdruck oder ein anderes optisch, haptisch oder maschinell erfassbares Sicherheitsmerkmal aufweist. Das Sicherheitsdokument kann ferner bedruckt sein.
Die beschriebenen Sicherheitsmerkmale und das Sicherheitsdokument mit den beschriebenen Sicherheitsmerkmalen kann neben einer Überprüfung durch einen menschlichen Betrachter auch maschinell überprüft werden. So kann beispielsweise eine fotografische Abbildung des Beugungseffektes erfasst und ausgewertet werden, beispielsweise indem eine gesamte Oberfläche des Sicherheitsdokumentes,
gegebenenfalls durch Erfassen mehrerer fotografischer Abbildungen an unterschiedlichen Positionen der Oberfläche, auf Vorliegen des Beugungseffektes hin untersucht wird. Dazu ist es ebenfalls möglich, den Beugungseffekt mittels einer optischen Anordnung spektroskopisch zu zerlegen und auf das Vorliegen bestimmter Linien oder Bereiche im Spektrum hin zu untersuchen. Liegt ein erwarteter Beugungseffekt vor, so wird das Sicherheitsdokument als echt beurteilt. Lässt sich der erwartete Beugungseffekt hingegen nicht nachweisen, so wird das Sicherheitsdokument für nicht echt befunden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter
Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 a bis 1 d eine schematische Darstellung von Verfahrensschritten einer
Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Sicherheitsdokumentes; eine schematische Darstellung eines Dokumentenkörpers mit einer geprägten reliefartigen Mikrostrukturierung, welche einen Beugungseffekt hervorruft;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Prägestempels, bei dem die
reliefartige Mikrostrukturierung zum Schutz vor mechanischer
Beanspruchung auf einem erhabenen Bereich ausgebildet ist;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Prägestempels, bei dem die
reliefartige Mikrostrukturierung durch einen benachbarten erhabenen Bereich vor mechanischer Beanspruchung geschützt wird;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer zweidimensional periodisch
ausgebildeten reliefartigen Mikrostrukturierung zum Erzeugen eines zweidimensionalen Beugungseffektes über eine gesamte Fläche eines Sicherheitsdokumentes; Fig. 6a eine schematische Darstellung einer von einem menschlichen
Betrachter unter diffuser Beleuchtung erfassten Oberseite eines Sicherheitsdokumentes mit der reliefartigen Mikrostrukturierung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5;
Fig. 6b eine schematische Darstellung der von einem menschlichen Betrachter unter Beleuchtung mit einer Weißlicht-Punktlichtquelle erfassten Oberseite des Sicherheitsdokumentes mit der reliefartigen
Mikrostrukturierung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5;
Fig. 6c eine schematische Darstellung der von einem menschlichen Betrachter unter Beleuchtung mit einer Weißlicht-Punktlichtquelle erfassten Oberseite des Sicherheitsdokumentes mit der reliefartigen
Mikrostrukturierung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 an einer anderen Stelle auf der Oberseite des Sicherheitsdokumentes;
Fig. 7 eine schematische Darstellung der von einem menschlichen Betrachter erfassten Oberseite einer geprägten reliefartigen Mikrostrukturierung, welche eine fotographische Reproduktion als Echtfarbenbild darstellt.
Die Figuren 1 a bis 1 d zeigen eine schematische Darstellung zum Ablauf der
Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Herstellen eines Sicherheitsdokumentes 1 . In einem ersten Schritt (Fig. 1 a) werden Substratschichten 2 bereitgestellt. Die
Substratschichten 2 sind alle aus Polycarbonat (PC). Dabei handelt es sich beispielsweise um eine obere Substratschicht 3, eine mittlere Substratschicht 4, welche beispielsweise eine Druckinformation trägt und/oder laserfähig ist, und eine untere Substratschicht 5.
Im nächsten Verfahrensschritt (Fig. 1 b) werden die einzelnen Substratschichten 2, 3, 4, 5 zu einem Substratschichtenstapel 6 zusammengefasst und in eine
Laminationsvorrichtung 7 mit einem oberen Laminationsblech 8.1 und einem unteren Laminationsblech 8.2 positioniert. Das obere Laminationsblech 8.1 umfasst dabei einen Prägestempel 9, welcher eine reliefartige Mikrostrukturierung 10 aufweist.
Anschließend (Fig. 1 c) wird der Substratschichtenstapel 6 laminiert, indem der
Substratschichtenstapel 6 bei erhöhter Temperatur unter Druck 13 zusammengepresst wird. Dabei wird die Temperatur in dem Substratschichtenstapel 6 derart erhöht, dass sich die Substratschichten 6 an den Grenzflächen miteinander verbinden und ein
monolithischer Dokumentenkörper 1 1 ausgebildet wird. In diesem Dokumentenkörper 1 1 sind die Grenzflächen zwischen den Substratschichten nicht mehr vorhanden, da sich der Kunststoff der einzelnen Substratschichten auf molekularer Ebene miteinander verbunden hat. An einer Oberseite 12 des Dokumentenkörpers 1 1 , wo sich eine oberste
Materialschicht aus der Substratschicht 3 aus Polycarbonat (PC) gebildet hat, wird der Prägestempel 9 eingeprägt, so dass sich die reliefartige Mikrostrukturierung des
Prägestempels 9 in die Oberseite 12 des Dokumentenkörpers 1 1 überträgt und dort eine geprägte reliefartige Mikrostrukturierung 14 ausbildet.
Im letzten Verfahrensschritt (Fig. 1 d) werden die Laminationsbleche 8.1 , 8.2 wieder entfernt und der fertige Dokumentenkörper 1 1 des Sicherheitsdokumentes 1 kann entnommen werden.
Das entstandene Sicherheitsdokument 1 ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Diese weist an einer Oberseite 12 des Dokumentenkörpers 1 1 eine direkt in das Polycarbonat (PC) geprägte reliefartige Mikrostrukturierung 14 in Form eines Beugungsgitters 36 auf. Das Beugungsgitter 36 ist dabei derart ausgebildet, dass dieses einen Beugungseffekt 16 hervorruft, welcher von einem menschlichen Betrachter 15 erfasst werden kann und somit ein einfach zu verifizierendes Level- 1 -Merkmal 17 für das Sicherheitsdokument 1 darstellt. Ein solcher Beugungseffekt 16 kann beispielsweise ein Beugungseffekt 16 sein, der bei einem menschlichen Betrachter 15 den optischen Eindruck eines Punkt- oder
Streifenmusters hervorruft, wobei die Punkte und Streifen dabei Farbverläufe zeigen können (siehe Figuren 6b und 6c). Ein solcher Beugungseffekt 16 kann aber auch ein Echtfarbenbild sein, beispielsweise eine Reproduktion einer fotographischen Abbildung (siehe zum Beispiel das Ausführungsbeispiel in Fig. 7).
Neben einer Verifikation des Sicherheitsdokumentes 1 durch einen menschlichen
Betrachter 15 ist natürlich auch eine maschinelle Echtheitsprüfung möglich. So kann beispielsweise eine fotografische Abbildung des Beugungseffektes erfasst und
ausgewertet werden, beispielsweise indem eine gesamte Oberfläche des
Sicherheitsdokumentes, gegebenenfalls durch Erfassen mehrerer fotografischer
Abbildungen an unterschiedlichen Positionen der Oberfläche, auf Vorliegen des
Beugungseffektes hin untersucht wird. Dazu ist es ebenfalls möglich, den Beugungseffekt mittels einer optischen Anordnung spektroskopisch zu zerlegen und auf das Vorliegen bestimmter Linien oder Bereiche im Spektrum hin zu untersuchen. Liegt ein erwarteter Beugungseffekt vor, so wird das Sicherheitsdokument 1 als echt beurteilt. Lässt sich der erwartete Beugungseffekt hingegen nicht nachweisen, so wird das Sicherheitsdokument 1 für nicht echt befunden.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Prägestempel 9 derartig bereitgestellt wird, dass er einen im Bereich der reliefartigen Mikrostrukturierung 10 erhabenen Bereich 18 aufweist. Bis auf eine Verwendung eines anders ausgebildeten Prägestempels 9 entsprechen die Verfahrensschritte sonst den in den Figuren 1 a bis 1 d beschriebenen Verfahrensschritten. Der erhabene Bereich 18 des Prägestempels 9 sorgt dafür, dass die nach dem Laminieren ausgebildete reliefartige Mikrostrukturierung 14 bezüglich einer durch eine Oberfläche einer Oberseite 12 des Dokumentenkörpers 1 1 definierten makroskopischen Ebene 19 in einer abgesenkten Vertiefung 20 ausgebildet ist. Die abgesenkte Vertiefung 20 sorgt dafür, dass die geprägte reliefartige
Mikrostrukturierung 14 gegenüber einer mechanischen Beanspruchung geschützt ist. Liegt der Dokumentenkörper 1 1 beispielsweise mit der Oberseite 12 auf einer Tischplatte auf, so berührt die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung die Tischplatte nicht, da sie innerhalb der abgesenkten Vertiefung 20 liegt. Durch Verhinderung des direkten
Kontaktes bleibt die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung 14 somit vor einer mechanischen Einwirkung geschützt.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Prägestempel 9 derartig bereitgestellt wird, dass dieser zumindest in einem der reliefartigen Mikrostrukturierung 10 benachbarten Bereich Vertiefungen 21 aufweist. Bis auf die Verwendung eines anders ausgebildeten Prägestempels 9 entsprechen die Verfahrensschritte sonst den in den Figuren 1 a bis 1 d beschriebenen Verfahrensschritten. Die Vertiefungen 21 des
Prägestempels 9 sorgen dafür, dass nach dem Laminieren bezüglich einer durch eine Oberfläche einer Oberseite 12 des Dokumentenkörpers 1 1 definierten makroskopischen Ebene 19 erhabene Bereiche 22 ausgebildet werden. Wie bei der abgesenkten
Vertiefung 20 in Fig. 3, sorgen die der geprägten reliefartigen Mikrostrukturierung 14 benachbarten erhabenen Bereiche 22 dafür, dass die geprägte reliefartige
Mikrostrukturierung 14 gegenüber einer mechanischen Beanspruchung geschützt ist. Lateral zum Dokumentenkörper 1 1 angreifende mechanische Einwirkungen werden von den erhabenen Bereichen 22 abgefangen und schützen somit die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung 14 vor einer mechanischen Beanspruchung und einem Abrieb.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer zweidimensional periodisch
ausgebildeten reliefartigen Mikrostrukturierung 14 zum Erzeugen eines
zweidimensionalen Beugungseffektes über eine gesamte Fläche einer Oberseite 12 eines Sicherheitsdokumentes 1 . Die reliefartige Mikrostrukturierung 14 ist dabei im
Wesentlichen als zwei in x-Richtung 23 und y-Richtung 24 verlaufende überlagerte Sinusfunktionen ausgebildet. Die Periodenlängen 25 liegen dabei typischerweise im Bereich der Wellenlänge des sichtbaren Lichts. Da die geprägte reliefartige
Mikrostrukturierung 14 periodisch in zwei Richtungen 23, 24 verläuft, ist auch ein hervorgerufener Beugungseffekt in zwei Richtungen periodisch. Durch die
zweidimensional periodisch ausgebildete reliefartige Mikrostrukturierung 14 über die gesamte Fläche der Oberseite 12 des Sicherheitsdokumentes 1 kann das
Sicherheitsdokument 1 in der gesamten Fläche gegenüber einer Fälschung abgesichert werden. Zum Überprüfen der Echtheit eines solchen Sicherheitsdokumentes 1 wird dann die gesamte Fläche auf das Vorliegen des Beugungseffektes hin durch einen
menschlichen Betrachter oder in maschineller Weise überprüft.
Die Figuren 6a, 6b und 6c zeigen schematische Darstellungen einer von einem menschlichen Betrachter 15 erfassten Oberseite 12 eines Sicherheitsdokumentes 1 mit der reliefartigen Mikrostrukturierung gemäß des in der Fig. 5 beschriebenen
Ausführungsbeispiels unter diffuser Beleuchtung (Fig. 6a) und unter Beleuchtung 26 mit einer Weißlicht-Punktlichtquelle 27 an zwei unterschiedlichen Beleuchtungs- und
Betrachtungspositionen auf dem Sicherheitsdokument 1 (Fig. 6b und Fig. 6c).
Unter diffuser Beleuchtung 26 (Fig. 6a) ist ein Beugungseffekt für einen menschlichen Betrachter 15 nicht zu erkennen. Die Beugungsmuster und -reflexe mittein sich unter der diffusen Beleuchtung 26 weg. In diesem Beispiel sieht der menschliche Betrachter 15 nur die Oberseite des Dokumentenkörpers 12, welche Personalisierungsinformationen umfasst, wie beispielsweise ein Passbild 28 und einen Text 29.
In Fig. 6b wird die Oberseite 12 des Sicherheitsdokumentes 1 mit einer Weißlicht- Punktlichtquelle 27 beleuchtet. Da es im Gegensatz zu der in der Fig. 6a dargestellten Situation nur eine Beleuchtungsquelle gibt, ist ein Beugungseffekt 30 für den menschlichen Betrachter 15 sichtbar. Dabei sind beispielsweise regelmäßig angeordnete von einem Mittelpunkt 31 nach außen strahlende Streifen 32 sichtbar, welche jeweils vom Mittelpunkt her einen Farbverlauf von weiß über blau, grün, gelb hin zu rot zeigen. Der Mittelpunkt 31 selber erscheint dabei weitgehend weiß.
Wird die Weißlicht-Punktlichtquelle 27 lateral in Richtung einer Ebene der Oberseite 12 des Sicherheitsdokuments 1 verschoben, so ergibt sich der gleiche Beugungseffekt 30. Diese Situation ist schematisch in Fig. 6c dargestellt. Der bei dem menschlichen
Betrachter 15 entstehende Eindruck ist weitgehend derselbe wie in der in der Fig. 6b dargestellten Situation. Da die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung gleichartig über die gesamte Fläche ausgebildet ist, ist der beim menschlichen Betrachter 15 entstehende optische Eindruck auch an anderen Positionen der Oberseite 12 weitgehend der gleiche.
Auf diese Weise kann somit die gesamte Fläche der Oberseite 12 des
Sicherheitsdokuments 1 gegenüber einer Fälschung oder Nachahmung abgesichert werden. Mit relativ einfachen Mitteln, beispielsweise der Weißlicht-Punktlichtquelle 27 der Kamera eines modernen Smartphones, kann der Beugungseffekt 30 für den
menschlichen Betrachter 15 sichtbar gemacht werden.
Ein menschlicher Betrachter 15 kann somit ohne großen Aufwand eine Echtheitsprüfung der gesamten Fläche der Oberseite 12 des Sicherheitsdokumentes 1 vornehmen. Ist beispielsweise das Passbild 28 verändert worden, so hat dies eine Zerstörung der reliefartigen Mikrostrukturierung an der Oberseite 12 des Sicherheitsdokumentes 1 zur Folge. Dies wird auch Einfluss auf den Beugungseffekt 30 an dieser Stelle der
Oberseite 12 haben, da ein exaktes Wiederherstellen der geprägten reliefartigen
Mikrostrukturierung im Bereich des Passbildes 28 nahezu unmöglich ist oder nur mit sehr großem technischen Aufwand erreicht werden kann.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung der von einem menschlichen Betrachter 15 erfassten Oberseite 12 eines Sicherheitsdokumentes 1 mit einer geprägten reliefartigen Mikrostrukturierung, welche durch einen Beugungseffekt 30 eine fotographische
Reproduktion als Echtfarbenbild 33 darstellt. In diesem Beispiel wird das
Sicherheitsdokument 1 von einer Weißlichtquelle 37 beleuchtet. Der Eindruck eines Echtfarbenbildes 33 wird dadurch erreicht, dass die geprägte reliefartige
Mikrostrukturierung in mehreren Bereichen als Beugungsgitter mit jeweils unterschiedlichen Beugungseigenschaften ausgebildet wird. Ferner sind die mehreren Bereiche derartig ausgebildet, dass eine Reproduktion einer fotographischen Abbildung ausgebildet wird. Dies kann beispielsweise durch Aufteilung der mehreren Bereiche in einzelne Pixel 34 erreicht werden. Die Pixel 34 bestehen aus einem Beugungsgitter mit jeweils unterschiedlichen Beugungseigenschaften, so dass für unterschiedliche Winkel für benachbarte Pixel 34 Beugungsmuster bzw. -reflexe unterschiedlicher Wellenlänge erzeugt werden. Sind die Pixel 34 hinreichend klein ausgebildet, beispielsweise im
Bereich von einigen bis einigen zehn Mikrometern, so kann ein optischer Eindruck von Echtfarben durch Farbaddition erzielt werden. Die Beugungsgitter der Pixel 34 und die mehreren Bereiche werden nun derart ausgebildet, dass zumindest bei einer Betrachtung unter einem bestimmten Winkel ein Echtfarbenbild 33 der fotographischen Reproduktion erzeugt wird. Das Echtfarbenbild 33 kann natürlich auch anders als durch Pixel 34 erzeugt werden.
Bezugszeichenliste
1 Sicherheitsdokument
2 Substratschicht
3 obere Substratschicht
4 mittlere Substratschicht
5 untere Substratschicht
6 Substratschichtenstapel
7 Laminationsvorrichtung
8.1 oberes Laminationsblech
8.2 unteres Laminationsblech
9 Prägestempel
10 reliefartige Mikrostrukturierung
1 1 Dokumentenkörper
12 Oberseite
13 Druck
14 geprägte reliefartige Mikrostrukturierung
15 menschlicher Betrachter
16 Beugungseffekt
17 Level-1 -Merkmal
18 erhabener Bereich
19 makroskopische Ebene
20 abgesenkte Vertiefung
21 Vertiefung
22 erhabener Bereich
23 x-Richtung
24 y-Richtung
25 Periodenlänge
26 diffuse Beleuchtung
27 Weißlicht-Punktlichtquelle
28 Passbild
29 Text
30 Beugungseffekt
31 Mittelpunkt
32 Streifen Echtfarbenbild Pixel
Bereich Beugungsgitter Weißlichtquelle

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitsdokumentes (1 ), umfassend die
folgenden Schritte:
Bereitstellen von Substratschichten (2, 3, 4, 5),
wobei mindestens eine der Substratschichten (3) aus Polycarbonat ist,
Bereitstellen eines Laminationsblechs (8.1 , 8.2) mit Prägestempel (9), wobei der
Prägestempel (9) eine reliefartige Mikrostrukturierung (10) aufweist,
Laminieren der Substratschichten (2, 3, 4, 5), wobei das Laminationsblech (8.1 ) mit dem Prägestempel (10) an einer au ßenliegenden Oberseite (12) der mindestens einen Substratschicht (3) aus Polycarbonat derartig angeordnet wird, dass sich beim
Laminieren die reliefartige Mikrostrukturierung (10) des Prägestempels (9) auf die
Substratschicht (3) aus Polycarbonat überträgt und durch das Laminieren ein
Dokumentenkörper (1 1 ) ausgebildet wird, und
wobei der Prägestempel (9) derartig bereitgestellt wird, dass die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung (14) zumindest in einem Bereich als
Beugungsgitter (36) zum Hervorrufen eines Beugungseffektes (16, 30) ausgebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Prägestempel (9) derartig bereitgestellt wird, dass die beim Laminieren geprägte reliefartige
Mikrostrukturierung (14) zusätzlich zu lateral ausgeprägten Mikrostrukturen auch vertikal ausgeprägte Mikrostrukturen mit unterschiedlichen Strukturtiefen aufweist.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prägestempel (9) derartig bereitgestellt wird, dass die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung (14) laterale Strukturgrößen in einem Bereich von 0,5 bis 6 μηι aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prägestempel (9) derartig bereitgestellt wird, dass die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung (14) vertikale Strukturgrößen in einem Bereich von 0,1 bis 6 μηι aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prägestempel (9) derartig bereitgestellt wird, dass dieser einen im Bereich der reliefartigen Mikrostrukturierung (10) erhabenen Bereich (18) aufweist, so dass die nach dem Laminieren ausgebildete reliefartige Mikrostrukturierung (14) vertieft bezüglich extremaler Vorsprünge an einer Oberfläche des Dokumentenkörpers (1 ) ausgebildet ist.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prägestempel (9) derartig bereitgestellt wird, dass dieser zumindest in einem Bereich eine Vertiefung (21 ) aufweist, so dass die nach dem Laminieren ausgebildete reliefartige Mikrostrukturierung (14) vertieft bezüglich durch einen erhabenen Bereich (22) ausgebildete extremale Vorsprünge an einer Oberfläche des Dokumentenkörpers (1 ) ausgebildet ist.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Laminationsblech (8.2) mit einem weiteren Prägestempel bereitgestellt wird, wobei der weitere Prägestempel ebenfalls eine reliefartige Mikrostrukturierung (10) aufweist, so dass beim Laminieren sowohl auf einer Oberseite (12) als auch auf einer Unterseite des Dokumentenkörpers (1 1 ) jeweils eine geprägte reliefartige Mikrostrukturierung (14) ausgebildet wird.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratschichten (2, 3, 4, 5) derartig bereitgestellt werden, dass diese zumindest in einem Teilbereich der geprägten reliefartigen Mikrostrukturierung (14) transparent ausgebildet sind.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung (14) nach dem Laminieren zumindest in einem Teilbereich an einer Oberfläche mittels Laserbestrahlung lokal aufgeschmolzen und dadurch strukturell zerstört wird, wobei durch das lokale Aufschmelzen eine Information ausgebildet wird.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Laminieren eine Lackschicht auf die geprägte reliefartige
Mikrostrukturierung (14) aufgebracht wird.
1 1 . Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prägestempel (9) derartig bereitgestellt wird, dass die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung (14) in mehreren Bereichen (35) als Beugungsgitter (36) mit jeweils unterschiedlichen Beugungseigenschaften ausgebildet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren
Bereiche (35) derartig ausgebildet sind, dass eine Reproduktion einer
fotographischen Abbildung ausgebildet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren
Bereiche (35) derartig ausgebildet sind, dass zumindest bei einer Betrachtung unter einem bestimmten Winkel ein Echtfarbenbild (33) erzeugt wird.
14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prägestempel (9) derartig bereitgestellt wird, dass die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung (14) eine Ausdehnung über eine gesamte Fläche einer
Seite (12) des Dokumentenkörpers (1 1 ) aufweist.
15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prägestempel (9) derartig ausgebildet ist, dass die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung (14) zumindest in einem Teilbereich ein zweidimensionales Beugungsgitter (36) aufweist, so dass bei einer Betrachtung mit einer
Punktlichtquelle (27) ein Beugungsmuster sichtbar ist, bei einer Betrachtung mit diffusem Licht (26) das Beugungsmuster hingegen nicht sichtbar ist.
16. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prägestempel (9) derartig bereitgestellt wird, dass die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung (14) zumindest in einem Teilbereich eine holographische Information trägt.
17. Sicherheitsdokument (1 ), umfassend:
einen Dokumentenkörper (1 1 ) mit einer Oberseite (12) und einer der Oberseite (12) gegenüberliegenden Unterseite, wobei der Dokumentenkörper (1 1 ) mindestens eine Materialschicht aus Polycarbonat aufweist, mindestens ein Sicherheitsmerkmal,
wobei das mindestens eine Sicherheitsmerkmal durch eine geprägte reliefartige Mikrostrukturierung (14) in der mindestens einen Materialschicht aus Polycarbonat ausgebildet ist, und wobei die geprägte reliefartige Mikrostrukturierung (14) zumindest in einem Bereich als Beugungsgitter (36) zum Hervorrufen eines Beugungseffektes (16, 30) ausgebildet ist.
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