EP3738786B1

EP3738786B1 - Lumineszierendes sicherheitselement

Info

Publication number: EP3738786B1
Application number: EP20174625.2A
Authority: EP
Inventors: Ulrich Bielesch; Michael MAUDERER
Original assignee: Bundesdruckerei GmbH
Current assignee: Bundesdruckerei GmbH
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2020-05-14
Publication date: 2024-07-10
Anticipated expiration: 2040-05-14
Also published as: EP3738786A1; DE102019113005A1

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.
WO 2012/046212 A1 offenbart ein Sicherheitsdokument mit einem mehrlagigen Sicherheitselement, welches eine erste und eine zweite innere Lage aufweist. Die beiden Lagen können beispielsweise aus einem faserigen Material, wie z.B. Papier sein. Sie können in einer Variante aber auch lumineszierend sein. In dem Sicherheitselement sind Bohrungen vorgesehen. Die Bohrungen können mittels Laser hergestellt werden, erstrecken sich in die Lagen und haben einen Durchmesser von 10 bis 50 µm.
Aus WO 03/032242 A1 ist eine Codierung bekannt, die auf ein Substrat im Stichtiefdruckverfahren aufgedruckt wird. Einzelne Codierungsbereiche unterscheiden sich in ihrer Farbschichtdicke. Die Druckfarbe enthält lumineszierende, elektrisch leitfähige, Röntgenstrahlen absorbierende oder infrarote Strahlung absorbierende Substanzen, so dass sich die Farbschichtdicken anhand unterschiedlicher Signalintensitäten differenzieren lassen.
Ein Identifikationsdokument mit einem Substrat und einer Laminierfolie ist in EP 2 308 687 A1 offenbart. Die der Laminierfolie zugewandte Oberfläche des Substrates trägt mit bloßem Auge erkennbare erste Text-, Zahlen- und/oder Bilddaten sowie einen ersten Flächenbereich mit einer fluoreszierenden Substanz. Die Substanz fluoresziert unter Anregung mit Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich mit bloßem Auge erkennbar farbig. Die Laminierfolie hat einen zweiten Flächenbereich, der zweite Text-, Zahlen- und/oder Bilddaten trägt. Der erste Flächenbereich der Oberfläche des Substrates und der zweite Flächenbereich der Laminierfolie überdecken einander zumindest teilweise. Die fluoreszierende Substanz ist durch Eingravierungen der Laminierfolie sichtbar.
WO 2012/041851 A1 offenbart ein Sicherheitselement mit einem Sicherheitsmerkmal, das die visuelle Erscheinung nach Bestrahlung mit UV-Licht und Drehung oder Kippen ändert.
Aus DE 10 2013 203 303 B3 der hiesigen Patentinhaberin ist ein Sicherheitsmerkmal mit einem optischen Element bekannt, das aus einem einen ersten Brechungsindex aufweisenden Material gebildet ist, und eine optisch brechende Struktur aufweist, an der von einem Umgebungsmedium mit einem zweiten Brechungsindex in das Sicherheitsmerkmal einfallende Strahlung gebrochen oder totalreflektiert wird. Für eine Individualisierung ist das optische Element in einem musterbildenden Bereich mit einem transparenten Strukturierungsmedium, das einen dritten Brechungsindex hat, überlagert.
Ferner offenbart DE 10 2007 024 298 B3 ein Folienelement für die Echtheitserkennung, das sich dadurch auszeichnet, dass es eine transparente Folie umfasst, die eine lumineszierende Information aufweist. Die lumineszierende Information ist mittels Laserbearbeitung wie insbesondere Lasergravur, Stahlprägedruck bzw. Stichtiefdruck eingebracht.
Die Dokumente GB 2 382 546 A und US 2014/0339298 A1 offenbaren weitere Sicherheitsmerkmale mit mehreren Schichten.
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 12, ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument nach Anspruch 13 und ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments nach Anspruch 14 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 20 Mikrometern (20 µm).
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 weist eine Struktur auf, die personalisierte Informationen umfasst. Dabei stimmen die personalisierten Informationen in der lumineszierenden Schicht mit Informationen in der personalisierten Schicht überein oder korrelieren mit diesen. 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 weisen Abmessungen von weniger als 20 Mikrometer (20 µm) auf. 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 Ausführungsbeispielen

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsvarianten unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben.
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 20 Mikrometern (20 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

Sicherheitselement (30) zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument, wobei 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) aufweist, wobei die Struktur personalisierte Informationen umfasst, die mit Informationen in der personalisierten Schicht (300) übereinstimmen oder mit diesen korrelieren,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Strukturelemente (102, 210, 211, 212) Abmessungen zwischen 0.1 Mikrometer (0,1 µm) und 20 Mikrometern (20 µm) aufweisen.
Sicherheitselement (30) nach Anspruch 1, 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.
Sicherheitselement (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (102, 210, 211, 212) farblos sind.
Sicherheitselement (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Schicht (100) optisch zumindest teilweise transparent ausgestaltet ist.
Sicherheitselement (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 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.
Sicherheitselement (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Strukturelement (102, 210, 211, 212) als Vertiefung oder Erhebung oder Hohlraum ausgebildet ist.
Sicherheitselement (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Schicht (100) eine Deckschicht des Sicherheitselements (30) bildet.
Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 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.
Sicherheitselement (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 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.
Sicherheitselement (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Schicht (100) fluoreszierendes und/oder phosphoreszierendes und/oder lasersensitives Material umfasst.
Sicherheitselement (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Schicht (100) einen Brechungsindex aufweist, der höher ist als 1,1, vorzugsweise zwischen 1,2 und 2.
Sicherheitsdokument, welches aus einer Anzahl an Schichten aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Sicherheitselement (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements (30) zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument und gemäß Anspruch 12, 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.
Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sicherheitselement (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 oder ein gemäß des Anspruchs 13 hergestelltes Sicherheitselement (30) mit einer Anzahl weiterer Schichten verbunden wird.