WO2010094494A1 - Sicherheitselement zur kennzeichnung und/oder identifikation von gegenständen - Google Patents

Sicherheitselement zur kennzeichnung und/oder identifikation von gegenständen Download PDF

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    • G09F2003/0277—Tamper resistant

Definitions

  • Security element for identifying and / or identifying objects
  • the invention relates to a security element for the identification and / or identification of objects, according to the preamble of the main claim.
  • a security and / or security document in which at least two different luminescent substances emitting at different emission wavelengths are arranged at different locations on the surface of the document and form a luminescent substance pattern, each emission wavelength being associated with a character and each location of a character position Selection of the various luminescent dyes in conjunction with which a machine-readable string of characters is formed.
  • the invention is therefore based on the object
  • the security element according to the invention contains at least two isomers of a substance whose spectral properties differ and can be detected in the THz frequency range
  • the security element i. the isomers are recognized in the form of a structure using radiation in the THz range, whereas they can not be distinguished under UV illumination, in the visible or in the near infrared range.
  • isomers of different substances or types of molecules can be used, the transition from one substance or molecular species to another, which can be used to make the structure of the security element visible at a different THz frequency, without permanent and costly Monitoring of counterfeiters is not noticeable. If such a transition is nevertheless noticed, it is again associated with great technical effort for imitation, i. The hurdle for counterfeiting is high and every change provides a new time advantage.
  • the isomers for forming the structure may be arranged two- or three-dimensionally on a support, for example, a bar code or another pattern code, but also
  • the carrier can be part of the security element, for example as a label, which is applied to the object to be marked.
  • the carrier may also be the object itself or part of it.
  • the isomers are selected from structural isomers, e.g. Positional isomers, or stereoisomers such as enantiomers or diastereomers.
  • structural isomers by way of example, o-, m- or p-toluic acid may be considered as isomers of the substance benzoic acid.
  • the isomers are incorporated or embedded in a suitable host material or matrix so that they can be applied to the desired support and are protected against environmental influences (moisture, mechanical stress and the like).
  • the invention relates to an article which is provided with the security element according to the invention, wherein the article may be a security or value document or a product such as a drug, a semiconductor device or the like.
  • FIGURE schematically shows a security and / or value document with the security element according to the invention, which concerns banknotes, identity cards, other documents, data cards, tickets, adhesive labels, packaging banderols, e.g. in medicines or the like, can act.
  • the invention is based on the recognition that numerous rich organic substances or their molecules have multiple isomeric compounds, ie chemical compounds of the same empirical formula, but different chemical structure and sometimes with different physical and biological properties.
  • the isomers are composed of the same functional groups, the functional groups being geometrically differently arranged.
  • the isomers of a molecule according to the invention have UV, visible and NIR properties.
  • Vibration frequencies are different for the different isomers, i. different isomers have different spectra, e.g. Absorption spectra in the THz range. This property is used in the invention.
  • the security and / or valuable document 1 shown in the figure has a carrier 2, which consists for example of paper, cardboard, plastic, textiles or mixed forms of these, in the form of films, fabric layers of any kind or the like.
  • a carrier 2 On such a carrier 2 is a security element
  • the respective bars of the barcode structure of the security element 3 contain a first isomer
  • the number of isomers used is not limited to two, it can be selected according to the desired pattern. It is also possible to use several isomers of different molecules. In this case, the isomers are introduced or embedded in a matrix or more as host materials, which are applied to the support, for example, printed on and protect the isomers against undesired influences, while allowing the recognizability of the isomers.
  • One possible embodiment of the isomers used for the security element are, for example, the isomers of benzoic acid, namely o-, m- and p-toluic acid, in which a CH 3 group is attached to the base molecule of the benzoic acid at different points on the carbon ring.
  • the absorption spectrum with detectable maxima is eg between 0.6 and 1.1 THz.
  • a device for generating and coherently detecting terahertz radiation For reading out or checking the barcode of the security element 3, a device for generating and coherently detecting terahertz radiation is used.
  • a device usually has a pulsed laser beam source which activates a transmitting antenna for generating terahertz radiation in the sensitive region of the isomers used via a photosensitive element, for example a photodiode.
  • a receiving antenna which is likewise provided with a light-sensitive element and can be activated by the laser radiation optionally via delay elements, receives the emitted terahertz radiation which is transmitted through the security element 3 in the transmission or absorption process, the measured variable obtained being for example representing an absorption curve. can be evaluated.
  • To generate a continuous terahertz radiation in a frequency range it is also possible to use two laser sources which are detuned with respect to one another.
  • the detection of the security element can be carried out with the device described above also in the reflection method.
  • other or additional techniques may be used which result in enhancement of THz contrast, e.g., heterodyne techniques or other techniques of frequency enhancement may be provided.
  • a plurality of isomeric compounds is suitable for the invention.
  • Particularly suitable isomers from the large amount of organic molecules are to be selected those which have the greatest possible contrast, that is to say the largest possible extent in the THz range at frequencies for which the currently existing THz scanners are provided.
  • the isomers must be long-term stable and a suitable host material for the isomers must be available.

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Abstract

Es wird ein Sicherheitselement zur Kennzeichnung und/oder Identifikation von Gegenständen vorgeschlagen, das unter Verwendung von Strahlung vorgegebener Wellenlänge les- oder erkennbar ist. Das Sicherheitselement sieht mindestens zwei Isomere einer Substanz vor, die als Struktur ausgebildet sind, wobei die spektralen Eigenschaften der mindestens zwei Isomere sich im THz -Frequenzbereich unterscheiden und detektierbar sind.

Description

Sicherheitselement zur Kennzeichnung und/oder Identifikation von Gegenständen
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement zur Kennzeichnung und/oder Identifikation von Gegenständen, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Zur Kennzeichnung oder Identifikation von Gegenständen ist eine Vielzahl von Vorkehrungen bekannt, bei- spielsweise werden Bar- oder Mustercodes oder andere Strukturen auf Etiketten oder Verpackungen, Banknoten oder dgl . aufgebracht. Der Schutz gegen Fälschungen von Banknoten, Dokumenten, Verpackungen usw. ist auf den verschiedensten Gebieten von großer Bedeutung. Mit der Wichtigkeit des zu schützenden Objekts steigt auch der Aufwand, um Fälschungen vorzubeugen und in der Regel steigen auch die Bemühungen von Fälschern mit dem erwarteten Nutzen, die Sicherheitsmaßnahmen zu unterlaufen. Bekannte Schutzvorkehrungen sind z.B. Wasserzeichen, Hologramme, in Banknoten eingebettete Metallfäden, nur unter UV-Bestrahlung sichtbare Strukturen, zweidimensionale Bitmuster, z.B. auf Fahrkarten, um nur Einige zu nennen.
Aus der DE 10 2006 017 764 Al ist z.B. ein Wert- und/oder Sicherheitsdokument bekannt, bei dem zumindest zwei unterschiedliche und mit verschiedenen Emissionswellenlängen emittierenden Lumineszenzstoffe an verschiedenen Orten der Oberfläche des Dokuments angeordnet sind und ein Lumineszenzstoffmuster bilden, wobei jede Emissionswellenlänge einem Zeichen und jeder Ort einer Zeichenposition zugeordnet ist, wodurch durch die Auswahl der verschiedenen Lumineszenzfarbstoffe in Verbindung mit deren Ort eine maschinenlesbare Zeichenfolge gebildet wird.
Da Fälscher permanent daran arbeiten, vorhandene Si- cherheitsmaßnahmen zu überwinden, ist es notwendig, Schutzmaßnahmen ständig weiterzuentwickeln oder auch neue Konzepte zu entwickeln und in die Praxis umzusetzen. Wünschenswert ist dabei nicht nur ein zeitlicher Vorsprung vor eventuellen Fälschern, sondern auch der Einsatz von Sicherheitsmerkmalen, die möglichst schwer herzustellen, nachzumachen und zu überlisten sind, wobei eine Möglichkeit der Einsatz schwer zugänglicher Technologien ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Sicherheitselement zur Kennzeichnung und/oder Identifikation von Gegenständen zu schaffen, das möglichst schwer nachzumachen und nur mit schwer zugänglicher Technologie zu detektieren ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn- zeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnah- men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
Dadurch, dass das erfindungsgemäß Sicherheitselement mindestens zwei Isomere einer Substanz enthält, deren spektrale Eigenschaften sich im THz -Frequenzbereich unterscheiden und detektierbar sind, kann das Sicherheitselement, d.h. die Isomere in Form einer Struktur unter Verwendung von Strahlung im THz -Bereich erkannt werden, während sie unter UV-Beleuchtung, im sichtba- ren oder im nahen Infrarotbereich dagegen nicht zu unterscheiden sind. Für Fälscher ohne leistungsfähige Ressourcen in der chemischen Verfahrenstechnik ist es sehr schwer, das bzw. die Sicherheitselement (e) unbefugt nachzumachen. Dabei können Isomere unterschied- licher Substanzen bzw. Molekülarten verwendet werden, wobei der Übergang von einer Substanz bzw. Molekülart zu einer anderen, der dazu genutzt werden kann, die Struktur des Sicherheitselement bei einer anderen THz-Frequenz sichtbar zu machen, ohne permanentes und aufwendiges Monitoring von Fälschern nicht zu bemerken ist. Falls ein solcher Übergang doch bemerkt wird, ist er für das Nachmachen wieder mit hohem technischem Aufwand verbunden, d.h. die Hürde für Fälschungen ist hoch und jeder Wechsel verschafft ei- nen neuen zeitlichen Vorsprung.
Vorteilhafterweise können die Isomere zur Bildung der Struktur zwei- oder dreidimensional zueinander auf einem Träger angeordnet sein, beispielsweise kann ein Bar-Code oder ein sonstiger Muster-Code, aber auch
Buchstaben oder Zahlen vorgesehen werden. Es kann so- mit durch Wahl der Anzahl von Isomeren und durch Anordnung derselben zueinander jede gewünschte Information generiert werden. Der Träger kann dabei Bestandteil des Sicherheitselementes sein, z.B. als Etikett, das auf den zu kennzeichnenden Gegenstand aufgebracht wird. Der Träger kann aber auch der Gegenstand selber oder Teil desselben sein.
Bevorzugt werden die Isomere ausgewählt aus Struktur- isomeren, z.B. Stellungsisomere, oder Stereoisomeren wie Enantiomere oder Diastereomere . Als Strukturisomere können beispielhaft o-, m- oder p-Toluylsäure als Isomere der Substanz Benzoesäure in Frage kommen.
In bevorzugter Weise sind die Isomere in ein geeignetes Host-Material bzw. Matrix eingebracht oder eingebettet, damit diese auf den gewünschten Träger aufgebracht werden können und vor Umwelteinflüssen (Feuchte, mechanische Beanspruchung und dergleichen) ge- schützt sind.
Entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel betrifft die Erfindung einen Gegenstand der mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement versehen ist, wobei der Gegenstand ein Sicherheits- oder Wertdokument oder ein Produkt, wie ein Medikament, ein Halbleiterbauelement oder dergleichen sein kann.
Die einzige Figur zeigt schematisch ein Sicherheits - und/oder Wertdokument mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement, wobei es sich um Banknoten, Ausweise, sonstige Dokumenten, Datenkarten, Tickets, Haftetiketten, Verpackungsbanderolen, z.B. bei Medikamenten oder dergleichen, handeln kann.
Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass zahl- reiche organische Substanzen bzw. deren Moleküle mehrere isomere Verbindungen besitzen, d.h. chemische Verbindungen der gleichen Summenformel, jedoch unterschiedlicher chemischer Struktur und teilweise auch mit unterschiedlichen, physikalischen und biologischen Eigenschaften. Dabei sind die Isomere aus den gleichen funktionellen Gruppen aufgebaut, wobei die funktionellen Gruppen geometrisch unterschiedlich angeordnet sind Die erfindungsgemäßen Isomere eines Mo- leküls besitzen im UV-, im sichtbaren und im NIR-
Bereich die gleichen spektralen Eigenschaften, beispielsweise bezüglich der Absorption und der Reflexion. Schwingungen der einzelnen funktionalen Gruppen zueinander führen zu charakteristischen Absorptions- oder Reflexionsspektren im THz-Bereich und diese
Schwingungsfrequenzen sind bei den verschiedenen Isomeren unterschiedlich, d.h. verschiedene Isomere haben unterschiedliche Spektren, z.B. Absorptionsspektren im THz-Bereich. Diese Eigenschaft wird bei der Erfindung verwendet.
Das in der Figur dargestellte Sicherheits- und/oder Wertdokument 1 weist einen Träger 2 auf, der beispielsweise aus Papier, Pappe, Kunststoff, Textilien oder Mischformen aus diesen, in Form von Folien, Gewebeschichten jeglicher Art oder dergleichen besteht. Auf einen solchen Träger 2 ist ein Sicherheitselement
3 aufgebracht, das im vorliegenden Fall die Struktur eines Barcodes, d.h. in Form von nebeneinander lie- genden Balken ausgebildet ist, wobei zwei nebeneinander liegende Balken jeweils ein unterschiedliches Absorptionsspektrum hat, das im THz-Bereich jeweils mindestens eine Ausprägung z.B. ein Maximum aufweist. Dazu enthalten die jeweiligen Balken der Barcode- struktur des Sicherheitselements 3 ein erstes Isomer
4 und ein zweites Isomer 5 desselben organischen Mo- leküls. Selbstverständlich ist die Anzahl der verwendeten Isomere nicht auf zwei begrenzt, sie kann entsprechend dem gewünschten Muster gewählt werden. Es können auch mehrere Isomere von verschiedenen Molekü- len verwendet werden. Dabei sind die Isomere in eine Matrix oder mehrere als Hostmaterialien eingebracht oder eingebettet, die auf den Träger aufgebracht, z.B. aufgedruckt werden und die Isomere gegen unerwünschte Einflüsse schützen, wobei sie gleichzeitig die Erkennbarkeit der Isomere zulassen.
Eine mögliche Ausführungsform der für das Sicherheitselement verwendeten Isomere sind beispielsweise die Isomere der Benzoesäure, nämlich die o- , m- und p- Toluylsäure, bei denen an dem Grundmolekül der Benzoesäure eine CH3 -Gruppe an unterschiedlichen Stellen des Kohlenstoffrings angesetzt sind. Das Absorptionsspektrum mit detektierbaren Maxima liegt dabei z.B. zwischen 0,6 und 1,1 THz.
Zum Auslesen bzw. Überprüfen des Barcode des Sicherheitselements 3 wird eine Vorrichtung zum Erzeugen und kohärentem Detektieren von Terahertzstrahlung verwendet. Eine solche Vorrichtung weist üblicherwei- se eine gepulste Laserstrahlquelle auf, die über ein lichtempfindliches Element, z.B. eine Fotodiode eine Sendeantenne zum Erzeugen einer Terahertzstrahlung im empfindlichen Bereich der verwendeten Isomere aktiviert. Eine ebenfalls mit einem lichtempfindlichen Element versehene und durch die Laserstrahlung gegebenenfalls über Verzögerungselemente aktivierbare Empfangsantenne empfängt die ausgesandte und im Transmissions- bzw. Absorptionsverfahren durch das Sicherheitselement 3 hindurchgeleitete Terahertz- Strahlung, wobei die erhaltene Messgröße beispielsweise zur Darstellung einer Absorptionskurve ausge- wertet werden kann. Zur Erzeugung einer in einem Frequenzbereich kontinuierlichen Terahertzstrahlung können auch zwei Laserquellen verwendet werden, die gegeneinander verstimmt sind.
Die Detektion des Sicherheitselements kann mit der oben beschriebenen Vorrichtung auch im Reflexionsverfahren vorgenommen werden. Selbstverständlich können andere oder zusätzliche Techniken verwendet werden, die zu einer Verstärkung des THz-Kontrasts führen, z.B. können Heterodyn-Techniken oder andere Techniken der Frequenz-Anhebung vorgesehen werden.
Gemäß der Erfindung kommt eine Vielzahl von isomeren Verbindungen für die Erfindung in Frage. Als besonders geeignete Isomere aus der großen Menge organischer Moleküle sind solche zu wählen, die einen möglichst großen Kontrast, d.h., eine möglichst große Ausprägung im THz-Bereich bei Frequenzen aufweisen, für die die zur Zeit existierenden THz-Scanner vorgesehen sind. Weiterhin müssen die Isomere langzeitsta- bil sein und es muss ein geeignetes Host-Material für die Isomere zur Verfügung stehen.

Claims

Patentansprüche
1. Sicherheitselement mit einer Struktur zur Kennzeichnung und/oder Identifikation von Gegenständen, wobei die Struktur unter Verwendung von Strahlung vorgegebener Wellenlänge les- oder er- kennbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Struktur von mindestens zwei Isomere (4, 5) einer Substanz gebildet ist, wobei die spektralen Eigenschaften der mindestens zwei Isomeren sich im THz -Frequenzbereich unterscheiden und zur Erkennung der Struktur detektierbar sind.
2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isomere derart ausgewählt sind, dass sie im sichtbaren oder nahen Infrarotbereich nicht unterscheidbar sind.
3. Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Isomere jeweils in eine Matrix eingebracht oder eingebettet sind.
4. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur aus den mindestens zwei Isomeren mit Matrix auf einen Träger aufgebracht ist.
5. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Isomere mit Matrix zur Bildung der Struktur auf dem Trä- ger zwei- oder dreidimensional zueinander angeordnet sind.
6. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Isomere mit Matrix derart zueinander angeordnet sind, dass sie einen Bar- oder Mustercode als Struktur bilden.
7. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Isomere ausgewählt sind aus Strukturisomeren oder Stereoisomeren.
8. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz Benzoesäure ist und die Isomere ausgewählt sind aus o- , m- oder p-Toluylsäure .
9. Verwendung eines Sicherheitselementes zur Kennzeichnung und Identifikation eines Gegenstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Verwendung nach Anspruch 9, wobei der Gegenstand als Sicherheits- oder Wertdokument oder als Produkt ausgebildet ist.
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