EP3738786A1 - Lumineszierendes sicherheitselement - Google Patents

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EP3738786A1
EP3738786A1 EP20174625.2A EP20174625A EP3738786A1 EP 3738786 A1 EP3738786 A1 EP 3738786A1 EP 20174625 A EP20174625 A EP 20174625A EP 3738786 A1 EP3738786 A1 EP 3738786A1
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EP
European Patent Office
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security element
security
luminescent layer
layer
personalized
Prior art date
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EP20174625.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3738786B1 (de
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Ulrich Bielesch
Michael MAUDERER
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Bundesdruckerei GmbH
Original Assignee
Bundesdruckerei GmbH
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Publication date
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    • 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
    • B42D25/382—Special inks absorbing or reflecting infrared light
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B42D25/378—Special inks
    • B42D25/387—Special inks absorbing or reflecting ultraviolet light

Definitions

  • the present invention relates to a security element for use in a security document and a method for producing a security element for use in a security document.
  • the invention also relates to a security document and a method for producing a security document.
  • a security document is usually composed of several layers, which are preferably connected to one another by lamination or lamination.
  • the data are introduced under a preferably transparent cover layer within the material. This can be done by laser personalization in the otherwise finished data carrier.
  • Another method provides for the data carrier to be provided with a preferably transparent cover layer after the personalization.
  • a value or security document can be alienated by removing the cover layer and, after manipulating the underlying data, a new cover layer is applied.
  • holograms can be used, such as in the documents WO 2017 109 119 A1 , DE 10 2007 042 386 A1 , EP 2 738 624 B1 described.
  • a special hologram film is exposed accordingly and applied to the data carrier.
  • the surface of a security document can be microstructured, which makes a manipulation of the cover layer recognizable.
  • Another possibility is mentioned in the document EP 1 970 211 A1 disclosed.
  • the document is labeled with a laser on the narrow side surfaces in order to create an optical connection between the layers.
  • WO 98/19869 or. DE 697 23 283 T2 a security feature is presented in which information is introduced into several layers of the document by perforating the data carrier.
  • a security element is understood to mean an objective unit which comprises at least one security feature.
  • Security elements serve to secure security documents, which also include documents of value, against forgery or copying.
  • a security feature can be an independent physical unit that can be connected, for example glued or welded, to a security document, which can also be a value document. However, it can also be an integral part of a security document.
  • a security feature is an object that can only be produced or reproduced without authorization with increased effort compared to simple copying or not at all.
  • Security documents typically have a substrate, a printing layer and optionally a transparent cover layer.
  • a substrate is a support structure on which the printing layer with information, images, patterns and the like is applied. All customary materials based on paper and / or plastic come into consideration as materials for a substrate. Examples of security documents are identity cards, passports, driver's licenses, ID cards, access control cards, visas, Tax codes, tickets, vehicle documents, banknotes, checks, postage stamps, credit cards, any chip cards and adhesive labels.
  • luminescence is understood to mean fluorescence and phosphorescence with a Stokes shift and / or an anti-Stokes shift.
  • the luminescence is preferably photoluminescence, but it can also be electroluminescence.
  • the object of the present invention is to further improve the security against forgery of security elements and security documents.
  • the security element according to the invention is designed for use for a security document, for example as a component or as a layer arrangement in the context of a security document. It includes a personalized layer and a luminescent layer.
  • the personalized layer preferably comprises personalized information, for example visible personalized information.
  • the luminescent layer comprises a structure made up of a number of structural elements with dimensions between 0.1 micrometers (0.1 ⁇ m) and 100 micrometers (100 ⁇ m), for example with dimensions between 10 micrometers and 50 micrometers.
  • the structural elements cause a deflection of light rays striking them. Thanks to the use of luminescent material, the structure is easily perceptible as a luminous element.
  • the luminescent layer can preferably have a structure that includes personalized information.
  • the personalized information in the luminescent layer can correspond to or correlate with information in the personalized layer.
  • the structuring preferably takes up the information or data of the underlying data carrier, so that the surface or the cover layer does not manipulated or separated from the rest of the data carrier and replaced without being noticed.
  • the present invention enables a document of value and / or security document to be secured by a security element which, in addition to a personalized layer, has a luminescent layer with a preferably personalized structure. A manipulation or replacement of the personalized layer or damage to the luminescent layer can thus be easily identified.
  • the security element preferably comprises at least one layer which comprises laser-sensitive material, that is to say material suitable for processing by means of a laser, or which consists of laser-sensitive material.
  • the luminescent layer advantageously comprises laser-sensitive material. Laser-sensitive material enables simple and inexpensive production of the structural elements, in particular the production of structural elements with very small dimensions.
  • the structural elements can, for example, have dimensions of less than 100 micrometers (100 ⁇ m), preferably of less than 20 micrometers (20 ⁇ m). The smaller the dimensions, the more difficult it is to counterfeit or manipulate the security element. On the other hand, the structural elements should preferably have larger dimensions than the wavelength of visible light, which is why, for example, structural elements with dimensions larger than 1 micrometer (1 ⁇ m) can be used.
  • the personalized layer has a surface and the luminescent layer is arranged above the personalized layer in relation to a surface normal of the personalized layer.
  • the structural elements are preferably colorless. This makes imitation or manipulation difficult since the structural elements are only visible when luminescence occurs.
  • the luminescent layer can optically be at least partially transparent, in particular completely transparent. This, too, makes counterfeiting more difficult, since it cannot initially be seen that a luminescent layer is present at all.
  • the luminescent layer preferably has a surface, wherein the surface can comprise a top side and a bottom side of the luminescent layer, and at least one structural element is arranged on the surface and / or in the surface and / or in the interior of the luminescent layer.
  • At least one structural element can be designed as a recess, in particular in the form of a micro-bore or micro-engraving, or elevation or cavity.
  • the structural elements can be arranged both on the upper side and on the lower side of the luminescent layer or in the interior of the layer. The design variants mentioned further improve protection against forgery.
  • the luminescent layer preferably forms a cover layer, for example a transparent cover layer, of the security element.
  • a cover layer for example a transparent cover layer
  • the security element comprises at least one window area and the security element and the structural elements of the luminescent layer are located in the at least one window area of the security document.
  • the structural elements are visible from both sides of the document. The structural elements appear light when viewed in reflection against a dark background and dark when viewed in transmission against a light background.
  • the security element can be designed, for example, for a specific security document or for a specific type of security document with specific security information.
  • the structure of the luminescent layer can contain security information and / or personalized data for the specific security document.
  • the structure of the luminescent layer can include information that is also contained in the personalized layer, for example.
  • the security information and / or personalized data can be information that can be assigned to the owner of the security document.
  • the luminescent layer can be designed as a film. This enables simple and inexpensive manufacture, as well as easy processing in connection with the introduction of the structural elements into the luminescent layer.
  • the luminescent layer can comprise polycarbonate and / or glass, in particular luminescent glass.
  • the luminescent layer can comprise fluorescent and / or phosphorescent and / or laser-sensitive material.
  • the use of laser-sensitive material enables processing by means of a laser and, in particular, introduction of the structure by means of a laser.
  • the luminescent layer preferably has a refractive index that is higher than 1.1, for example a refractive index between 1.2 and 2. This has the effect that predominantly total reflection occurs at the interface of the luminescent layer and light is only scattered at the structural elements that it can leave the luminescent layer and the structure becomes visible.
  • the security document according to the invention is composed of a number of layers, preferably of two or more layers. It comprises a security element according to the invention as described above.
  • the security document according to the invention has the features and advantages mentioned above in connection with the security element according to the invention.
  • it can comprise laminated layers.
  • the security document can be, for example, an identity card, a passport, a driver's license, a company ID or another security document.
  • structural elements in particular structural elements with dimensions in the micrometer range, are produced in the luminescent layer by means of laser radiation and at least one personalized layer is firmly connected to the luminescent layer.
  • the production of the structural elements in the luminescent layer can take place before or after the connection of the luminescent layer to the personalized layer.
  • the structural elements can be generated by means of ultra-short laser pulses, for example with a pulse duration of less than 10 picoseconds (10 ps), in particular less than 1 picosecond (1 ps) or less than 500 femtoseconds (500 fs).
  • ultra-short laser pulses enables precise production and efficient generation of the structural elements.
  • ultrashort laser pulses minimize or avoid thermal or mechanical damage to the structural elements during processing. With a suitable choice of machining parameters, it is a Almost melt-free machining possible with high precision.
  • the material removal does not cause any color change in the material and the elements of the structure are colorless and preferably consist of micro-bores or micro-engravings.
  • the luminescent film shows a light emission that is easily visible to the naked eye or under a microscope. Therefore, the structure is easily perceptible when viewed as a luminous element.
  • the luminescent layer or a plurality of layers already connected to one another can be moved relative to a focused laser beam and / or scanned by a focused laser beam.
  • the movement of the layer or layers relative to a focused laser beam is preferably carried out in an x-y plane parallel to the surface of the layers to be processed. Scanning can be done using a movable mirror.
  • At least one security element according to the invention or a security element produced according to the invention is connected to a number of further layers.
  • a directly recognizable relationship can preferably be established between the structure introduced in the cover layer and the information in the layer of the data carrier below. A manipulation of the surface or an exchange of the cover layer is thereby directly recognizable.
  • the Figure 1 shows, by way of example and not to scale, a cross section of a luminescent layer 100, for example a cover layer, for a security element, the possible ray paths of the incident light being shown therein.
  • the luminescent layer 100 has a surface.
  • the surface of the upper side of the luminescent layer 100 is marked with the reference number 200 and the surface of the lower side of the luminescent layer 100 is marked with the reference number 201.
  • the incident rays 1 of the ambient light can transmit through the transparent base material or they are absorbed by a fluorescent or luminescent molecule 101 within the base material 100.
  • the light beam broken at the top 200 is identified by the reference number 2.
  • the associated optical axis is identified by the reference number 11.
  • the molecule 101 excited by the light absorption then emits light 4 which is characteristic of the molecule and which as a rule has a Stokes shift. If the light rays 4 emitted in this way hit an interface 200 with different refractive indices n 1 and n 2 , the refractive index of the material n 2 being greater than the refractive index n 1 of the surroundings, the rays 3 leave at a steep incidence, i.e. a small angle to the optical axis 12, the layer 100.
  • the Figures 2 and 3 show the cross section of a luminescent layer 100 which has been modified by laser material processing.
  • the bores 210, 212 and engravings 210, 212 or raised elevations 211 made by means of laser radiation change the interface 200 of the material 100 Figure 2
  • material changes 210, 211 have been made on the upper side 200.
  • material changes 212, 102 have been made on the underside 201 and inside the layer 100.
  • the ones in the Figures 2 and 3 The variants shown can also be combined with one another.
  • the structural elements 102, 210, 211, 212 have dimensions between 0.1 micrometers (0.1 ⁇ m) and 100 micrometers (100 ⁇ m).
  • the Figure 4 shows, by way of example, the cross section of a luminescent layer 100 which has been modified by laser material processing.
  • the beam path with transmitting illumination is shown as an example.
  • This approach is possible when the security element is designed in the form of a window in the security document.
  • the bores 210 introduced by means of laser radiation change the interface 200 of the material 100.
  • transmitted light 1 is deflected in the directions 3 in such a way that the structural elements 210 appear darker than the unprocessed surfaces.
  • the interface 200 shown can be an upper side or an underside of the luminescent layer 100.
  • the Figure 5 schematically shows a detail of a security element 30 according to the invention in a sectional view.
  • the security element 30 comprises a personalized layer 300 with a surface 302 which has a surface normal 301.
  • a previously described luminescent cover layer 100 is arranged above or on the personalized layer 300 with respect to the surface normal 301.
  • the security element 30 according to the invention can be connected to further layers in the context of a security document, for example by lamination.

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Abstract

Es wird ein Sicherheitselement (30) zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument beschrieben. Das Sicherheitselement (30) umfasst eine personalisierte Schicht (300) und eine lumineszierende Schicht (100), wobei die lumineszierende Schicht (100) eine Struktur aus einer Anzahl an Strukturelementen (102, 210, 211, 212) mit Abmessungen zwischen 0,1 Mikrometer (0,1 µm) und 100 Mikrometern (100 µm) aufweist.

Description

    Gegenstand der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitselement zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument und ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument. Die Erfindung betrifft zudem ein Sicherheitsdokument und ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Zur Steigerung der Fälschungssicherheit von Sicherheitsdokumenten, insbesondere auch Wertdokumenten, werden unterschiedliche Merkmale und Verfahren verwendet, die eine Nachbildung oder Verfremdung erschweren oder verhindern. Dabei setzt sich ein Sicherheitsdokument üblicherweise aus mehreren Schichten zusammen, die vorzugsweise durch Laminieren bzw. Lamination miteinander verbunden werden. Die Daten werden zum Schutz vor Manipulation unter einer vorzugsweise transparenten Deckschicht innerhalb des Materials eingebracht. Dies kann durch Laserpersonalisierung in den ansonsten fertigen Datenträger bewerkstelligt werden. Ein weiteres Verfahren sieht vor, den Datenträger nach der Personalisierung mit einer vorzugsweise transparenten Deckschicht zu versehen.
  • Ein Wert- oder Sicherheitsdokument lässt sich verfremden, indem die Deckschicht entfernt wird und, nach Manipulation der darunterliegenden Daten, eine neue Deckschicht aufgebracht wird. Zur Sicherung des Dokumentes vor Manipulation können Hologramme verwendet werden, wie unter anderem in den Dokumenten WO 2017 109 119 A1 , DE 10 2007 042 386 A1 , EP 2 738 624 B1 beschrieben. Dazu wird eine spezielle Hologrammfolie entsprechend belichtet und auf den Datenträger aufgebracht. Weiterhin kann eine Mikrostrukturierung der Oberfläche eines Sicherheitsdokumentes vorgenommen werden, welche eine Manipulation der Deckschicht erkennbar macht. Eine weitere Möglichkeit wird in dem Dokument EP 1 970 211 A1 offenbart. Dabei wird das Dokument an den schmalen Seitenflächen mit einem Laser beschriftet um eine optische Verbindung zwischen den Schichten herzustellen. In den Dokumenten WO 98/19869 bzw. DE 697 23 283 T2 wird ein Sicherheitsmerkmal vorgestellt, bei dem durch Perforation des Datenträgers Informationen in mehrere Schichten des Dokumentes eingebracht werden.
  • Aus dem Dokument DE 10 2012 218 053 A1 ist die Verwendung einer lumineszierenden Folie im Zusammenhang mit einem absorbierenden Spektralfiltermittel zur Herstellung eines Sicherheitsmerkmals bekannt.
  • Die folgenden Definitionen sind aus dem Dokument EP 2 738 624 B1 übernommen worden. Wie bereits dort definiert, wird auch im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung unter einem Sicherheitselement eine gegenständliche Einheit verstanden, die zumindest ein Sicherheitsmerkmal umfasst. Sicherheitselemente dienen dazu, Sicherheitsdokumente, die auch Wertdokumente umfassen, gegen Fälschung oder Kopieren zu sichern. Ein Sicherheitsmerkmal kann eine selbständige gegenständliche Einheit sein, die mit einem Sicherheitsdokument, welches auch ein Wertdokument sein kann, verbunden, beispielsweise verklebt oder verschweißt, werden kann. Es kann sich aber auch um einen integralen Bestandteil eines Sicherheitsdokuments handeln. Ein Sicherheitsmerkmal ist ein Gegenstand, der nur mit erhöhtem Aufwand gegenüber einfachem Kopieren oder gar nicht unautorisiert herstellbar oder reproduzierbar ist.
  • Sicherheitsdokumente weisen typischerweise ein Substrat, eine Druckschicht und optional eine transparente Deckschicht auf. Ein Substrat ist eine Trägerstruktur, auf welche die Druckschicht mit Informationen, Bildern, Mustern und dergleichen aufgebracht wird. Als Materialien für ein Substrat kommen unter anderem alle fachüblichen Werkstoffe auf Papier- und/oder Kunststoffbasis in Frage. Beispiele für Sicherheitsdokumente sind Personalausweise, Reisepässe, Führerscheine, ID-Karten, Zugangskontrollausweise, Visa, Steuerzeichen, Tickets, Kraftfahrzeugpapiere, Banknoten, Schecks, Postwertzeichen, Kreditkarten, beliebige Chipkarten und Haftetiketten.
  • Unter Lumineszenz wird im Folgenden Fluoreszenz und Phosphoreszenz mit Stokes- Verschiebung und/oder Anti-Stokes-Verschiebung verstanden. Bei der Lumineszenz handelt es sich bevorzugt um Fotolumineszenz, es kann sich aber auch um Elektrolumineszenz handeln.
    • Beschreibung der Erfindung
  • Vor dem beschriebenen Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Fälschungssicherheit von Sicherheitselementen und Sicherheitsdokumenten weiter zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Sicherheitselement zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument nach Anspruch 1, ein Sicherheitsdokument nach Anspruch 13, ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument nach Anspruch 14 und ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments nach Anspruch 15 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Das erfindungsgemäße Sicherheitselement ist zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument ausgelegt, zum Beispiel als Bauelement oder als Schichtanordnung im Rahmen eines Sicherheitsdokuments. Es umfasst eine personalisierte Schicht und eine lumineszierende Schicht. Die personalisierte Schicht umfasst vorzugsweise personalisierte Informationen, zum Beispiel sichtbare personalisierte Informationen. Die lumineszierende Schicht umfasst eine Struktur aus einer Anzahl an Strukturelementen mit Abmessungen zwischen 0,1 Mikrometer (0,1 µm) und 100 Mikrometern (100 µm), zum Beispiel mit Abmessungen zwischen 10 Mikrometer und 50 Mikrometern. Die Strukturelemente bewirken eine Ablenkung von auf sie auftreffenden Lichtstrahlen. Durch die Verwendung von lumineszierendem Material ist die Struktur als leuchtendes Element gut visuell wahrnehmbar. Die lumineszierende Schicht kann vorzugsweise eine Struktur aufweisen, die personalisierte Informationen umfasst. Dabei können die personalisierten Informationen in der lumineszierenden Schicht mit Informationen in der personalisierten Schicht übereinstimmen oder mit diesen korrelieren. Die Strukturierung nimmt vorzugsweise die Informationen oder Daten des darunterliegenden Datenträgers auf, so dass die Oberfläche oder die Deckschicht nicht manipuliert oder unbemerkt von dem übrigen Datenträger getrennt und ersetzt werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Sicherung eines Wert- und/oder Sicherdokuments durch ein Sicherheitselement, welches neben einer personalisierten Schicht eine lumineszierende Schicht mit einer vorzugsweise personalisierten Struktur aufweist. Eine Manipulation oder ein Ersetzen der personalisierten Schicht oder eine Beschädigung der lumineszierenden Schicht ist damit gut erkennbar.
  • Bevorzugt umfasst das Sicherheitselement mindestens eine Schicht, welche lasersensitives Material umfasst, also zur Bearbeitung mittels eines Lasers geeignetes Material, oder welche aus lasersensitivem Material besteht. Vorteilhafterweise umfasst die lumineszierende Schicht lasersensitives Material. Lasersensitives Material ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung der Strukturelemente, insbesondere eine Herstellung von Strukturelementen mit sehr kleinen Abmessungen.
  • Die Strukturelemente können zum Beispiel Abmessungen von weniger als 100 Mikrometern (100 µm), vorzugsweise von weniger als 20 Mikrometer (20 µm) aufweisen. Je kleiner die Abmessungen sind, desto schwieriger ist es, das Sicherheitselement zu fälschen oder zu manipulieren. Andererseits sollen die Strukturelemente bevorzugt größere Abmessungen als die Wellenlänge von sichtbarem Licht haben, weshalb beispielsweise Strukturelemente mit Abmessungen von größer als 1 Mikrometer (1 µm) eingesetzt werden können.
  • In einer vorteilhaften Variante weist die personalisierte Schicht eine Oberfläche auf und die lumineszierende Schicht ist in Bezug auf eine Oberflächennormale der personalisierten Schicht oberhalb der personalisierten Schicht angeordnet. Durch eine solche Ausgestaltung kann die visuell wahrnehmbare Struktur in der lumineszierenden Schicht optisch leicht mit ebenfalls visuell wahrnehmbaren Strukturen oder Informationen der personalisierten Schicht verglichen werden.
  • Vorzugsweise sind die Strukturelemente farblos. Dies erschwert eine Nachahmung oder eine Manipulation, da die Strukturelemente nur beim Auftreten von Lumineszenz sichtbar sind. Die lumineszierende Schicht kann optisch zumindest teilweise transparent, insbesondere vollständig transparent ausgestaltet sein. Auch dies erschwert eine Fälschung, da zunächst nicht erkennbar ist, dass überhaupt eine lumineszierende Schicht vorhanden ist.
  • Die lumineszierende Schicht weist bevorzugt eine Oberfläche auf, wobei die Oberfläche eine Oberseite und eine Unterseite der lumineszierenden Schicht umfassen kann, und mindestens ein Strukturelement ist auf der Oberfläche und/oder in der Oberfläche und/oder im Inneren der lumineszierenden Schicht angeordnet. Mindestens ein Strukturelement kann als Vertiefung, insbesondere in Form einer Mikrobohrung oder Mikrogravur, oder Erhebung oder Hohlraum ausgebildet sein. Die Strukturelemente können dabei sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite der lumineszierenden Schicht oder im Inneren der Schicht angeordnet sein. Die genannten Gestaltungsvarianten verbessern die Fälschungssicherheit weiter.
  • Vorzugsweise bildet die lumineszierende Schicht eine Deckschicht, zum Beispiel eine transparente Deckschicht, des Sicherheitselements. Es lassen sich in dieser Variante insbesondere auch bereits vorhandene Sicherheitselemente und Sicherheitsdokumente nachrüsten und damit in Bezug auf ihre Fälschungssicherheit verbessern.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführung umfasst das Sicherheitselement mindestens einen Fensterbereich und das Sicherheitselement und die Strukturelemente der lumineszierenden Schicht befinden sich in dem mindestens einen Fensterbereich des Sicherheitsdokumentes. In dieser Ausführungsform sind die Strukturelemente von beiden Seiten des Dokumentes sichtbar. Dabei erscheinen die Strukturelemente hell bei Betrachtung in Reflektion vor einem dunklen Hintergrund und dunkel bei Betrachtung in Transmission vor einem hellen Hintergrund.
  • Das Sicherheitselement kann zum Beispiel für ein bestimmtes Sicherheitsdokument oder für eine bestimmte Art von Sicherheitsdokumenten mit bestimmten Sicherheitsinformationen ausgelegt sein. Dabei kann die Struktur der lumineszierenden Schicht Sicherheitsinformationen und/oder personalisierte Daten für das bestimmte Sicherheitsdokument enthalten. Die Struktur der lumineszierenden Schicht kann beispielsweise Informationen, die auch in der personalisierten Schicht enthalten sind, umfassen. Bei den Sicherheitsinformationen und/oder personalisierten Daten kann es sich um Informationen handeln, die dem Inhaber des Sicherheitsdokumentes zugeordnet werden können.
  • Die lumineszierende Schicht kann als Folie ausgestaltet sein. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung, sowie eine leichte Bearbeitung im Zusammenhang mit einem Einbringen der Strukturelemente in die lumineszierende Schicht.
  • Die lumineszierende Schicht kann Polycarbonat und/oder Glas, insbesondere lumineszierendes Glas, umfassen. Die lumineszierende Schicht kann fluoreszierendes und/oder phosphoreszierendes und/oder lasersensitives Material umfassen. Die Verwendung von lasersensitivem Material ermöglicht eine Bearbeitung mittels eines Lasers und insbesondere ein Einbringen der Struktur mittels eines Lasers.
  • Bevorzugt weist die lumineszierende Schicht einen Brechungsindex auf, der höher ist als 1,1, zum Beispiel einen Brechungsindex zwischen 1,2 und 2. Dies bewirkt, dass an der Grenzfläche der lumineszierenden Schicht überwiegend Totalreflektion auftritt und Licht lediglich an den Strukturelementen so gestreut wird, dass es die lumineszierende Schicht verlassen kann und die Struktur damit sichtbar wird.
  • Das erfindungsgemäße Sicherheitsdokument ist aus einer Anzahl an Schichten, vorzugsweise aus zwei oder mehr Schichten, aufgebaut. Es umfasst ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Sicherheitselement. Das erfindungsgemäße Sicherheitsdokument hat die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement genannten Merkmale und Vorteile. Es kann insbesondere laminierte Schichten umfassen. Bei dem Sicherheitsdokument kann es sich zum Beispiel um einen Personalausweis, einen Reisepass, einen Führerschein, einen Betriebsausweis oder ein anderes Sicherheitsdokument handeln.
  • Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument werden mittels Laserstrahlung Strukturelemente, insbesondere Strukturelemente mit Abmessungen im Mikrometerbereich, in der lumineszierenden Schicht erzeugt und es wird mindestens eine personalisierte Schicht mit der lumineszierenden Schicht fest verbunden. Dabei kann das Erzeugen der Strukturelemente in der lumineszierenden Schicht vor oder nach dem Verbinden der lumineszierenden Schicht mit der personalisierten Schicht erfolgen.
  • Die Strukturelemente können mittels ultrakurzer Laserpulse erzeugt werden, zum Beispiel mit einer Pulsdauer von weniger als 10 Pikosekunden (10 ps), insbesondere weniger als 1 Pikosekunde (1 ps) oder weniger als 500 Femtosekunden (500 fs). Insbesondere Mikro- oder Nano-Laserstrukturen lassen sich mit ultrakurzen Laserpulsen vergleichsweise einfach fertigen. Die Anwendung ultrakurzer Laserpulse ermöglicht eine präzise Fertigung und effiziente Erzeugung der Strukturelemente. Insbesondere werden durch ultrakurze Laserpulse thermische oder mechanische Schäden der Strukturelemente während der Bearbeitung minimiert oder vermieden. Es ist bei geeigneter Wahl der Bearbeitungsparameter eine nahezu schmelzfreie Bearbeitung mit hoher Präzision möglich. Durch die kurze Wechselwirkungszeit der ultrakurzen Laserpulse mit dem Material verursacht der Materialabtrag keine Farbveränderung des Materials und die Elemente der Struktur sind farblos und bestehen vorzugsweise aus Mikrobohrungen bzw. Mikrogravuren. Die lumineszierende Folie zeigt an den Rändern und an den lasergravierten Kanten und Bohrungen eine mit bloßem Auge oder unter einem Mikroskop gut sichtbare Lichtemission. Daher ist die Struktur bei Betrachtung als leuchtendes Element gut wahrnehmbar.
  • Beim Erzeugen der Strukturelemente können die lumineszierende Schicht oder mehrere bereits miteinander verbundene Schichten relativ zu einem fokussierten Laserstrahl bewegt werden und/oder von einem fokussierten Laserstrahl abgescannt werden. Die Bewegung der Schicht bzw. der Schichten relativ zu einem fokussierten Laserstrahl erfolgt dabei bevorzugt in einer x-y-Ebene parallel zur Oberfläche der zu bearbeiteten Schichten. Das Abscannen kann mittels beweglicher Spiegel erfolgen.
  • Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitsdokuments wird mindestens ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement oder ein erfindungsgemäß hergestelltes Sicherheitselement mit einer Anzahl weiterer Schichten verbunden.
  • Aufgrund der Abmessungen und der optischen Eigenschaften, wie Transparenz der Struktur und Farblosigkeit der Strukturelemente lässt sich die vorgestellte Struktur nur durch ultrakurze Laserpulse mit praktikablem Aufwand generieren und ist nicht mechanisch zu imitieren. Vorzugsweise lässt sich ein direkt erkennbarer Bezug zwischen der, in der Deckschicht eingebrachten Struktur und der Information in der darunterliegenden Schicht des Datenträgers herstellen. Dadurch wird eine Manipulation der Oberfläche oder ein Austausch der Deckschicht direkt erkennbar.
    • Beschreibung von Ausführunqsbeispielen
  • Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsvarianten unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Alle bisher und im Folgenden beschriebenen Merkmale sind dabei sowohl einzeln als auch in einer beliebigen Kombination miteinander vorteilhaft. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsvarianten stellen lediglich Beispiele dar, welche den Gegenstand der Erfindung jedoch nicht beschränken.
  • Die Figuren sind nicht notwendigerweise detailgetreu und maßstabsgetreu und können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um einen besseren Überblick zu bieten. Daher sind hier offenbarte funktionale Einzelheiten nicht einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als anschauliche Grundlage, die dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik Anleitung bietet, um die vorliegende Erfindung auf vielfältige Weise einzusetzen.
  • Der hier verwendete Ausdruck "und/oder", wenn er in einer Reihe von zwei oder mehreren Elementen benutzt wird, bedeutet, dass jedes der aufgeführten Elemente alleine verwendet werden kann, oder es kann jede Kombination von zwei oder mehr der aufgeführten Elementen verwendet werden. Wird beispielsweise eine Zusammensetzung beschrieben, dass sie die Komponenten A, B und/oder C, enthält, kann die Zusammensetzung A alleine; B alleine; C alleine; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B, und C in Kombination enthalten.
    • Fig. 1
    zeigt schematisch eine lumineszierende Schicht in einer Schnittansicht.
    Fig. 2
    zeigt schematisch eine erste Variante einer lumineszierenden Schicht eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements in einer Schnittansicht.
    Fig. 3
    zeigt schematisch eine zweite Variante einer lumineszierenden Schicht eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements in einer Schnittansicht.
    Fig. 4
    zeigt schematisch eine dritte Variante einer lumineszierenden Schicht eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements in einer Schnittansicht.
    Fig. 5
    zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement in einer Schnittansicht.
  • Die Figur 1 zeigt, beispielhaft und nicht maßstäblich, einen Querschnitt einer lumineszierenden Schicht 100, zum Beispiel einer Deckschicht, für ein Sicherheitselement, wobei die darin möglichen Strahlengänge des einfallenden Lichtes dargestellt sind. Die lumineszierende Schicht 100 weist eine Oberfläche auf. Die Oberfläche der Oberseite der lumineszierenden Schicht 100 ist mit der Bezugsziffer 200 gekennzeichnet und die Oberfläche der Unterseite der lumineszierenden Schicht 100 ist mit der Bezugsziffer 201 gekennzeichnet.
  • Die lumineszierende Schicht 100 umfasst vorzugsweise ein transparentes Grundmaterial, zum Beispiel Polycarbonat mit einem Brechungsindex von ca. n2=1,54. Der Brechungsindex der Umgebungsluft ist mit n1 gekennzeichnet und beträgt ca. n1=1.
  • Die einfallenden Strahlen 1 des Umgebungslichtes können durch das transparente Grundmaterial transmittieren oder sie werden von einem fluoreszierenden oder lumineszierenden Molekül 101 innerhalb des Grundmaterials 100 absorbiert. Der an der Oberseite 200 gebrochene Lichtstahl ist mit der Bezugsziffer 2 gekennzeichnet. Die zugehörige optische Achse ist mit der Bezugsziffer 11 gekennzeichnet. Das durch die Lichtabsorption angeregte Molekül 101 emittiert daraufhin für das Molekül charakteristisches Licht 4, welches in der Regel eine Stokes-Verschiebung aufweist. Treffen die so emittierten Lichtstrahlen 4 auf eine Grenzfläche 200 mit unterschiedlichen Brechungsindizes n1 und n2, wobei der Brechungsindex des Materials n2 größer als der Brechungsindex n1 der Umgebung ist, so verlassen die Strahlen 3 bei einem steilen Auftreffen, also einem kleinen Winkel zur optischen Achse 12, die Schicht 100.
  • Ein großer Anteil der Lichtstrahlen 4 trifft jedoch unter einem flachen Winkel 5 zur Oberfläche auf die Grenzfläche 200 und wird total reflektiert. Die zugehörigen optischen Achsen sind für die gezeigten Beispielstrahlen mit den Bezugsziffern 13 und 14 gekennzeichnet. Die totalreflektierten Lichtstrahlen 7 treffen erst am Rand 8 des Materials 100 unter einem Winkel 6 auf die Grenzfläche der Schicht 100, der einen Austritt der Lichtstrahlen 3 aus dem Material erlaubt. Deshalb weist dieses Material in der Regel einen leuchtenden Rand 8 auf.
  • Die Figuren 2 und 3 zeigen den Querschnitt einer lumineszierenden Schicht 100, welche durch Lasermaterialbearbeitung modifiziert wurde. Die mittels Laserstrahlung eingebrachten Bohrungen 210, 212 und Gravuren 210, 212 oder aufgebrachten Erhebungen 211 verändern die Grenzfläche 200 des Materials 100. Bei der in Figur 2 gezeigten Variante sind Materialveränderungen 210, 211 auf der Oberseite 200 vorgenommen worden. In der in der Figur 3 gezeigten Variante sind Materialveränderungen 212, 102 auf der Unterseite 201 und im Inneren der Schicht 100 vorgenommen worden. Die in den Figuren 2 und 3 gezeigten Varianten können auch miteinander kombiniert werden. Die Strukturelemente 102, 210, 211, 212 weisen Abmessungen zwischen 0,1 Mikrometer (0,1 µm) und 100 Mikrometern (100 µm) auf.
  • Die innerhalb des Materials durch die fluoreszierenden oder lumineszierenden Moleküle 101 erzeugten Lichtstrahlen 4, welche insbesondere aufgrund von Totalreflektionen an der Grenzfläche 200 im Material bleiben, treffen an den modifizierten Stellen 210, 211, 212, 102 unter einem Winkel zur optischen Achse 17, 18, 19, 20, 21, 22 auf die jeweilige Grenzfläche, der einen Austritt der Lichtstrahlen 3 aus dem Material an dieser Stelle erlaubt. Durch den Austritt der Lichtstrahlen 3 an den bearbeiteten Stellen 210, 211, 212, 102 leuchten diese Stellen in der für das Material bzw. in der für die darin enthaltenen fluoreszierenden oder lumineszierenden Moleküle typischen Farbe bzw. Wellenlänge. Da die Lasermaterialbearbeitung im Mikrometerbereich möglich ist, lässt sich dadurch ein gut sichtbares, sehr fein strukturiertes Sicherheitsmerkmal herstellen, welches insbesondere personalisierte Informationen beinhalten kann.
  • Die Figur 4 zeigt beispielhaft den Querschnitt einer lumineszierenden Schicht 100, welche durch Lasermaterialbearbeitung modifiziert wurde. Dabei ist beispielhaft der Strahlenverlauf bei transmittierender Beleuchtung dargestellt. Diese Betrachtungsweise ist dann möglich, wenn das Sicherheitselement in Form eines Fensters im Sicherheitsdokument ausgeführt ist. Die mittels Laserstrahlung eingebrachten Bohrungen 210 verändern die Grenzfläche 200 des Materials 100. Dadurch wird transmittierendes Licht 1 so in die Richtungen 3 abgelenkt, dass die Strukturelemente 210 dunkler als die unbearbeiteten Flächen erscheinen. Bei der in der Figur 4 gezeigten Grenzfläche 200 kann es sich um eine Oberseite oder eine Unterseite der lumineszierenden Schicht 100 handeln.
  • Die Figur 5 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements 30 in einer Schnittansicht. Das Sicherheitselement 30 umfasst eine personalisierte Schicht 300 mit einer Oberfläche 302, die eine Oberflächennormale 301 aufweist. Eine zuvor beschriebene lumineszierende Deckschicht 100 ist in Bezug auf die Oberflächennormale 301 oberhalb bzw. auf der personalisierten Schicht 300 angeordnet. Das erfindungsgemäße Sicherheitselement 30 kann im Rahmen eines Sicherheitsdokuments mit weiteren Schichten beispielsweise durch Laminieren verbunden werden.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    einfallender Lichtstrahl
    2
    gebrochener Lichtstrahl
    3
    austretender Lichtstrahl
    4
    gestreuter Lichtstrahl
    5
    Winkel
    6
    Winkel
    7
    totalreflektierter Lichtstrahl
    8
    Rand
    11
    optische Achse
    12
    optische Achse
    13
    optische Achse
    14
    optische Achse
    15
    optische Achse
    16
    optische Achse
    17
    optische Achse
    18
    optische Achse
    19
    optische Achse
    20
    optische Achse
    21
    optische Achse
    22
    optische Achse
    30
    Sicherheitselement
    100
    lumineszierende Schicht
    101
    fluoreszierendes oder lumineszierendes Molekül
    102
    Strukturelement
    200
    Oberfläche der Oberseite
    201
    Oberfläche der Unterseite
    210
    Strukturelement
    211
    Strukturelement
    212
    Strukturelement
    300
    personalisierte Schicht
    301
    Oberflächennormale
    302
    Oberfläche
    n1
    Brechungsindex
    n2
    Brechungsindex

Claims (15)

  1. Sicherheitselement (30) zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument, dass dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (30) eine personalisierte Schicht (300) und eine lumineszierende Schicht (100) umfasst, wobei die lumineszierende Schicht (100) eine Struktur aus einer Anzahl an Strukturelementen (102, 210, 211, 212) mit Abmessungen zwischen 0,1 Mikrometer (0,1 µm) und 100 Mikrometern (100 µm) aufweist.
  2. Sicherheitselement (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur personalisierte Informationen umfasst, die mit Informationen in der personalisierten Schicht (100) übereinstimmen oder mit diesen korrelieren.
  3. Sicherheitselement (30) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die personalisierte Schicht (300) eine Oberfläche (302) aufweist und die lumineszierende Schicht (100) in Bezug auf eine Oberflächennormale (301) der personalisierten Schicht (300) oberhalb der personalisierten Schicht (300) angeordnet ist.
  4. Sicherheitselement (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (102, 210, 211, 212) farblos sind.
  5. Sicherheitselement (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Schicht (100) optisch zumindest teilweise transparent ausgestaltet ist.
  6. Sicherheitselement (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Schicht (100) eine Oberfläche (200, 201) aufweist und mindestens ein Strukturelement (102, 210, 211, 212) auf der Oberfläche (200, 201) und/oder in der Oberfläche (200, 201) und/oder im Inneren der lumineszierenden Schicht (100) angeordnet ist.
  7. Sicherheitselement (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Strukturelement (102, 210, 211, 212) als Vertiefung oder Erhebung oder Hohlraum ausgebildet ist.
  8. Sicherheitselement (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Schicht (100) eine Deckschicht des Sicherheitselements (30) bildet.
  9. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement mindestens einen Fensterbereich umfasst und die lumineszierende Schicht mit mindestens einem Strukturelement in dem mindestens einen Fensterbereich angeordnet ist und in Reflektion und in Transmission sichtbar ist.
  10. Sicherheitselement (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (30) für ein bestimmtes Sicherheitsdokument oder für eine bestimmte Art von Sicherheitsdokumenten mit bestimmten Sicherheitsinformationen ausgelegt ist und die Struktur der lumineszierenden Schicht (100) Sicherheitsinformationen für das bestimmte Sicherheitsdokument enthält.
  11. Sicherheitselement (30) nach einem derAnsprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Schicht (100) fluoreszierendes und/oder phosphoreszierendes und/oder lasersensitives Material umfasst.
  12. Sicherheitselement (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Schicht (100) einen Brechungsindex aufweist, der höher ist als 1,1, vorzugsweise zwischen 1,2 und 2.
  13. Sicherheitsdokument, welches aus einer Anzahl an Schichten aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Sicherheitselement (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst.
  14. Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements (30) zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument und gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Laserstrahlung Strukturelemente (102, 210, 211, 212) in der lumineszierenden Schicht (100) erzeugt werden und mindestens eine personalisierte Schicht (300) mit der lumineszierenden Schicht (100) fest verbunden wird, wobei die Strukturelemente (102, 210, 211, 212) vorzugsweise mittels ultrakurzer Laserpulse erzeugt werden, und wobei beim Erzeugen der Strukturelemente (102, 210, 211, 212) die lumineszierende Schicht (100) vorzugsweise relativ zu einem fokussierten Laserstrahl bewegt wird und/oder von einem fokussierten Laserstrahl abgescannt wird.
  15. Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sicherheitselement (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 oder ein gemäß des Anspruchs 14 hergestelltes Sicherheitselement (30) mit einer Anzahl weiterer Schichten verbunden wird.
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