WO2011141227A1 - Sicherheitselement mit einer lokal hinsichtlich ihrer lichtausbreitungseigenschaften modifizierten lichtleitenden struktur und verfahren zur herstellung eines solchen sicherheitselements - Google Patents

Sicherheitselement mit einer lokal hinsichtlich ihrer lichtausbreitungseigenschaften modifizierten lichtleitenden struktur und verfahren zur herstellung eines solchen sicherheitselements Download PDF

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light
security element
transparent
locally
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Olaf Dressel
André LEOPOLD
Franziska Peinze
Thomas Löer
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Bundesdruckerei Gmbh
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    • B42D25/47—Associating two or more layers using chemicals or adhesives using adhesives

Definitions

  • Security element with a locally with respect to their light propagation properties modified photoconductive structure and method for producing such a security element
  • the invention relates to a method for producing a security element, which has a Lichtleitmila, and such a security element.
  • Security items are entities that are used to provide protection against counterfeiting, falsification or duplication.
  • security elements can themselves be designed as value or security documents or integrated into such documents in order to safeguard them against counterfeiting, falsification or copying or to make unauthorized falsification detectable.
  • US Pat. No. 4,710,614 discloses a security document which has a substrate which contains at least one optical fiber whose at least one end is flush with a surface of the substrate in order to be able to prove authenticity of the document by means of a test.
  • the optical fiber has a transparent coating and is disposed in the substrate at a depth that is less than a penetration depth of electromagnetic radiation into the substrate. The electromagnetic radiation penetrating through the substrate is thus captured in the optical fiber and guided there by means of total reflection at an interface of the optical fiber in the optical fiber to the at least one end. During the irradiation of the electromagnetic radiation through the substrate can thus at the one
  • a luminous phenomenon at the exit of the optical fiber for verification can be detected.
  • a security document which comprises a waveguide which is formed by a transparent layer and, for example, is arranged over part of an area over an electroluminescent layer.
  • a surface grating or a volume hologram is provided which deflects a portion of the light exiting the electroluminescent layer into the transparent layer of the waveguide, so that this Light can propagate in the optical fiber.
  • a second grid structure which couples light from the transparent layer of the waveguide through a side surface.
  • the condition for a total reflection at the interface of the transparent layer to a neighboring layer is disturbed, so that at this point a light emission takes place from the transparent layer serving as a waveguide.
  • edge illumination occurs when the fluorescence is excited.
  • the entire document body acts as a waveguide or Lichtleitmila, wherein at the interface document body - air, a total reflection occurs.
  • opaque layers are introduced into such a security document or printed layers are introduced or introduced, the waveguide property of the document is disturbed and edge illumination on excitation of the fluorescence is disturbed. Part of the light now leaves a surface card-shaped document body through the top or bottom and not through the peripheral end edges.
  • the invention is therefore based on the object to provide an improved security element, which utilizes an optical waveguide and this creates a suitable for a verification security feature in which a light emission from an exit surface of the Lichtleit Vietnamese is evaluated.
  • a security element is desirable in which targeted information can be encoded, which can be verified when exciting and evaluating the edge lighting.
  • the invention is based on the idea to create a security element or
  • the optical waveguide structure comprises a transparent core and a likewise transparent cladding, wherein the refractive index of the core is greater than the refractive index of the cladding, such that waveguiding in the core is utilized by utilizing total internal reflection at a core - cladding interface can take place and so a light pipe to an exit surface of the core is possible.
  • a composite of materials in a value or Security document can be integrated and independent of other applied to the layers printed on or between the layers introduced additional security elements or features or can be configured as a value or security document.
  • the transparent material of the core locally targeted under
  • a security element is a structural unit comprising at least one security feature.
  • a security element can be an independent structural unit, which can be connected, for example glued, to a security document, which can also be a value document. It can also be an integral part of a security document.
  • An example of the former is a so-called holopatch (a hologram patch, such as a hologram film portion) adhered to a bill, or a visa stickable to a security document.
  • holopatch a hologram patch, such as a hologram film portion
  • An example of the latter is an identification document
  • a security feature is a structure that (compared to simple copying) can be produced or reproduced only with increased effort or not at all unauthorized, or that makes a forgery or falsification visually and / or mechanically recognizable.
  • Security documents may be mentioned as examples: identity cards, passports, ID cards, access cards, visas, tax stamps, tickets,
  • a credit card for example, represents a security document protected by security features and security elements against counterfeiting and adulteration, which does not directly represent a value beyond the pure material value of the card, but makes it possible to dispose of large assets.
  • An optical fiber is a fiber of a transparent material to whose
  • Total internal reflection can be a conduit of light inside the fiber.
  • a pattern typically consists of a plurality of juxtaposed pattern units.
  • the pattern units of a pattern are associated with each other and arranged in a defined manner laterally to each other, typically in single or
  • Two-dimensional dimensions and in the overall view, provide a representation, such as a picture, a symbol, a logo, a lettering (letters, numbers, alphanumeric characters) or a code (e.g., a bar code).
  • a representation such as a picture, a symbol, a logo, a lettering (letters, numbers, alphanumeric characters) or a code (e.g., a bar code).
  • Individualization pattern is a pattern that is used for customization.
  • Individualizing is a pattern when it is unique to a person or a person
  • a code individualizing a group of persons within the total population of a country is the city of residence.
  • An individualizing for a person code for example, the number of the identity card or passport photo.
  • individualizing code is the value. Individualizing for a banknote is the serial number. Non-individualizing is a pattern that is identical for all elements of an entity. For bills this is for example a coat of arms, which is printed on all banknotes.
  • Total reflection takes place.
  • Light or generally electromagnetic radiation propagating in the medium of greater refractive index and blunt Angle on the interface of the optically denser medium (the medium having the higher optical refractive index) to the optically thinner medium (medium having the lower optical refractive index) measured at an angle measured against a surface normal of the interface, which is greater than a critical angle is reflected back into the optically denser medium.
  • An optical waveguide or waveguide is thus understood to mean a process in which light is reflected at the boundary surfaces of a medium and thus a directed propagation of light in the medium along its extent is possible.
  • volume transmission property here is the property of a medium
  • a transparent medium thus has a high volume transmission, whereas an opaque medium has a very low or no volume transmission.
  • electromagnetic radiation whose wavelength can extend from the infrared wavelength range over the visible wavelength range to the ultraviolet wavelength range.
  • a composite material which has a transparent core and at least two opposite side surfaces also has a transparent shell.
  • the material of the core has a higher refractive index than the material of the shell.
  • a method for producing a security element which has a Lichtleitmila, wherein the Lichtleit MUST comprises a transparent core and a likewise transparent jacket, wherein the refractive index of the core is greater than the refractive index of the shell, so that in the core
  • Waveguide taking advantage of a total reflection at the interface sheath - core can take place and so an optical waveguide to an exit surface of the core is possible, wherein it is provided, the transparent material of the core locally targeted under Use of a preparation to change locally in its volume transmission properties.
  • a security element comprising a light guiding structure, wherein the light guiding structure comprises a transparent core and a likewise transparent shell, and wherein the refractive index of the core is greater than the refractive index of the shell, so that a total reflection to the optical waveguide at the interface core - cladding can take place in that an optical waveguide to an exit surface of the core is possible, wherein it is provided that a volume transmission characteristic of the core is locally modified so that a waveguide in the optical waveguide structure at the exit surface causes a pattern caused by the locally modified volume transmission characteristic.
  • the volume transmission properties of the core are preferably modified by means of a locally applied preparation.
  • the preparation is applied by means of a printing process.
  • all printing processes come into consideration with which targeted a liquid preparation on the core or, if the core is already surrounded by the jacket, can be applied to the Lichtleit Weg.
  • the preparation comprises colorants.
  • Colorants include dyes and colored pigments. In such a
  • Embodiment are diffused by means of the preparation in the core color particles, which change the transmission properties locally, in particular reduce transmission for single or all wavelengths.
  • the local modifications of such a security element thus include diffused colorants.
  • the modification can be carried out by applying one and the same or different preparations to one or both sides of a flat-shaped core, which may be, for example, a transparent plastic film.
  • a flat-shaped core which may be, for example, a transparent plastic film.
  • different sides preferably opposite side of the core, accelerate modification in depth from the surface. If, for example, colorants are introduced locally into the core by means of diffusion, then the required substance and also the time required for achieving a diffusion of the colorants, the for example, penetrate an entire film layer locally reduced.
  • transparent and colored transparent films can be used as the core material. If locally different colorants are diffused in, the resulting pattern can be, for example, that different wavelengths are restricted differently with regard to their transmission through the core and thus a colored pattern can be observed if white light is coupled into the core.
  • the volume transmission properties of the core may also be locally modified via a preparation comprising solvents. This makes it possible, for example, to locally convert a transparent film into a translucent film in which locally diffuse light scattering occurs. In one embodiment, therefore, the local
  • the local modification in the core before it is coated with the shell.
  • the jacket can be coated on the core in any manner, for example, be printed as a thin layer.
  • Modifications between two also transparent films is arranged, which have a lower refractive index.
  • An assembly of the core forming film with the jacket films can be done for example via a lamination.
  • the core is applied by printing technology or otherwise, for example by means of doctoring, to a film forming the jacket. It is also possible to use both the shell and the core by means of successive To produce coating and / or printing steps. So first, one
  • first cladding layer or the second cladding layer or even both cladding layers can also be formed by a film.
  • the jacket preferably has a refractive index which corresponds to that of the other films.
  • this is a light source in the
  • the light source may be any light source which is photometrically coupled with the core for light coupling into the core.
  • Light sources are in particular luminescent layers into consideration. Both photoluminescent and electroluminescent layers come into consideration here. The latter are excited by applying an electric field to emit light. Photoluminescent layers are excited by electromagnetic radiation to emit light.
  • luminescent substances are integrated into a volume region of the core or the core is provided with such a region. If the optical waveguide structure has a planar design and extends, for example, over the entire surface of a value or security document into which it is to be integrated or integrated, then light can be radiated via the front or rear side of a card-shaped security document to form a light pipe in the
  • Initiate light guide structure it is possible to provide a film provided with luminescent substances adjacent to a side edge of a planar design
  • the luminescent substances can be designed so that they are excited, for example, with visible, infrared or ultraviolet radiation. It is also possible the generated luminescence radiation lies in the visible or invisible wavelength range, so that verification of the security element can only take place with the aid of corresponding detection devices for the corresponding wavelength range in the ultraviolet or infrared. Furthermore, it is possible to introduce different luminescent substances into the core or another light source, so that the luminescence radiation generated comprises light of different wavelengths, which is then optionally filtered differently by the local modifications.
  • Diffusion can be applied to the core to the local
  • the sheath or the core is formed by a thin layer, which only one
  • Layer thickness which is in the order of three to twenty times the light wavelength provided for the light pipe, preferably three to ten times, more preferably three to five times this wavelength, can by printing application of information, such as a photograph of a person the information is coupled to the light guiding structure. If a printing ink is used, which is produced on the same chemical basis as the outer surface of the light guide, then a nearly homogeneous connection between the printed ink containing the printed information and the jacket material may result. In such a case, the printing information usually can not be removed without removing or at least damaging the cladding layer or even the core layer. Preferably, we arranged the printing information about the area in which the light generation or coupling takes place in the optical waveguide.
  • the core of the optical waveguide is interspersed only locally with luminescent substances or pigments and only this region is provided for a photoluminescence excitation
  • the information is preferably applied to or in the lateral surface over this region, which is also referred to as a light-collecting field. Then find one
  • Modification of the light collecting field instead, for example, by removing parts of the light image and thereby the cladding layer is locally destroyed, so in this area an optical waveguide on total reflection at the interface is not possible.
  • at least a portion of the light collection field fails to direct fluorescent light into the remainder of the core.
  • an intensity of the observable edge illumination at the exit surface is reduced or almost completely suppressed. If the printing information is applied in a region between the light source and the exit surface and damaged in a modification, the lateral surface underneath, a similar effect can be observed, since in this area the optical waveguide is reduced or prevented by total reflection and only a transmission parallel to Core-oriented light radiation can take place, but which represents only a very small part of the total light intensity.
  • the luminescent substances are arranged only in a partial region of the core in order to form a light-collecting region.
  • the optical waveguide structure is expanded in area and takes place
  • the core and the cladding polymers are used, which have a different refractive index.
  • Preferred polymers are
  • PC Polycarbonate
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PVC polyvinyl chloride
  • PVB polyvinyl butyral
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PI polyimide
  • PVA polyvinyl alcohol
  • PS polystyrene
  • PVP polyvinylphenol
  • Polypropylene PP
  • PE polyethylene
  • TPE thermoplastic elastomers
  • TPU thermoplastic polyurethane
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
  • coextruded films containing, among others, these materials, as well as hybrid materials containing, among others, the above-mentioned materials.
  • Particularly preferred is polycarbonate.
  • In a particularly preferred embodiment may be made and shell of the same polymer, with different
  • Refractive indices are generated by different additives. As a result, a particularly intimate connection between the shell and core is achieved.
  • Suitable additives are, in particular, TiO 2 having a particle diameter which is less than half the wavelength, in particular less than 100 nm.
  • the security element is extended as a flat
  • a light pipe can be parallel to the surface extension and the
  • Exit surface is part of an edge of the value or security document or is connected to the edge via transparent materials.
  • the security element is formed as a composite body, which is provided at least on one side with an adhesive layer, wherein the adhesive layer is preferably thermally activated.
  • Fig. 1 is a schematic perspective view of a security element
  • FIG. 2a is a schematic plan view of a core for identifying the areas modified by printing technology
  • Fig. 2b is a schematic view of an edge of the core of Fig. 2a;
  • Fig. 3 is a schematic view of an edge where local modification is effected by applying a formulation to a surface of a core
  • Fig. 4 is a schematic view of an edge of a core, in which a
  • Modification is effected by applying preparations to opposite side surfaces of the core;
  • Fig. 6 is a schematic plan view of a core for identifying the modified areas
  • Fig. 7 is a schematic sectional view of a security document in which the core of Fig. 6 is integrated.
  • Fig. 8 is a schematic sectional view through another
  • a security element 1 is shown schematically.
  • This comprises a transparent core 2, which is expanded in the illustrated embodiment area. Adjacent to an upper side 3 of the core 2 and a lower side 4 of the core 3, a jacket 7 consisting of foils 5, 6 is arranged.
  • the films 5, 6 are also transparent.
  • the transparent core 2 has a refractive index n-, which is greater than a refractive index n 2 of the films 5, 6.
  • plotted) of the interface is greater than a critical angle which is determined by the
  • Refractive indices rn 2 of the transparent core 2 and the films 5, 6 of the shell 7 is dependent.
  • the transparent core 2 and the transparent jacket 7 or the films 5, 6 may be clear or colored transparent.
  • a preparation which comprises, for example, color pigments. These color pigments are diffused into the core from the upper side 3 into the volume regions 8 - 10.
  • the amount of applied Preparation selected so that the diffusion from the top 3 by more than half of a material thickness 14 of the core 2 extend into this. If the color pigments are selected such that they are black, for example, and absorb light of all visible wavelengths, a transparency for visible light in the volume regions 8-10 is significantly reduced or reduced to zero.
  • a light pattern which comprises two bright fields 16, 17 which extend over the entire material thickness 14 of the core 2.
  • the light fields 16, 17 are delimited by fields 18-20, the half of which facing the upper side 3 is dark in each case and its side facing the lower side 4 of the core 2 is light.
  • the light guided in the core is thus changed due to the changed volume transmission properties in the volume regions 8-10. This change can be seen in a consideration of the side edge 15 during the light pipe in the core 2 and this is a Verification of
  • Security elements 1 possible.
  • the security element 1 is designed as a light-guiding structure.
  • FIG. 2a the plan view is shown on another core 2 for a security element.
  • surface areas 21 -24 to the one or
  • different formulations may be applied by printing technique to maintain the core 2 in its volume, i. in volume areas below the surface areas 21-24, to modify locally in its volume transmission properties.
  • Fig. 2b the resulting view of a side edge 25 of the core 2 of Fig. 2a is shown schematically. Good to see are the surface areas 21 to 23 corresponding volume areas 26-28, which extend in this embodiment over an entire material thickness 14 of the core 2. Between the opaque formed in this embodiment by the diffusion of color pigments
  • Volume regions 26-28 remain light channels 29, 30, in which the guided in the core light can propagate unfiltered and thus exits the edge 25.
  • the volume transmission property can also be changed only for individual wavelengths.
  • Fig. 3 is a schematic sectional view of a core is shown, which has been changed in terms of its volume transmission properties by the top 3 has been applied to a preparation and a diffusion from the top has taken place. In a region adjacent to the top, a transmission is changed.
  • Fig. 4 is a schematic sectional view through the core 2 is shown, which has been modified in terms of its volume transmission properties by diffusion over both the top 3 and the bottom 4 has taken place in the volume of the core.
  • the diffusion is such that it extends only about one third of a material thickness of the entire core in the volume of the core.
  • FIG. 5 schematically describes a flow chart of a method for producing a security element.
  • the core is provided in the form of a core sheet 41.
  • one or more formulations are preferably applied to individual regions of the core film by printing technology. These include, for example, color pigments or also solvents, in order to formulate the core over one
  • a big advantage is that almost no material is applied to or removed from the core film, so that their
  • the local volume modifications can be made by diffusing color pigments 43 or by solubilizing the core 44.
  • Phosphoreszenzpigmente to use to cause any Lichteinkopplung in the core as a light guide.
  • the fluorescent pigments are then excited via external radiation, which is radiated, for example, perpendicularly to a surface of a flat core film. The fluorescence and / or
  • Phosphorescent pigments then emit light which is provided for the light conduction in the security element.
  • the provided core foil may already contain luminescent elements.
  • the core is coated in the embodiment of the method described with the jacket 46. This can be done for example by printing technically transparent plastic material is printed, the refractive index of which is less than the refractive index of the core. For others
  • the core film is laminated between transparent cladding films and bonded to them, for example via a lamination. This is particularly advantageous if the core film with the jacket films and other films in one
  • a film or a film applied to a film serves as a cladding layer. Then another layer is applied as a core, for example by means of doctoring. The remaining steps can then be carried out analogously to the steps 42 to 47 according to the embodiment of FIG. 5.
  • FIG. 6 schematically shows the plan view of a core foil 2. Marked are areas 51 and 52 to which preparations are applied to modify underlying bulk areas of the core. While luminescent particles are diffused into the volume area below the area 51 to form a light collecting area form, into the volume area under the area 52 color particles, for example, black color pigments, diffused.
  • FIG. 7 schematically shows a value or security document 61 in which the core 2 according to FIG. 6 is integrated.
  • cladding layers 62, 63 are formed. These are applied for example by printing on the core.
  • a further print layer 65 for encoding information such as a light image.
  • a refractive index of the printing ink is preferably matched to the refractive index of the cladding layer 62.
  • the printing ink with which the printing layer 65 is formed is formed on the basis of the same plastic material with which the cladding layer 62 is printed on the core 2.
  • Security element 66 is joined together with further films 67-69, which may include additional print layers 70, 71, to a document body 72 of security document 61, preferably via a lamination process.
  • further films 67-69 which may include additional print layers 70, 71, to a document body 72 of security document 61, preferably via a lamination process.
  • Light pipe is passed in the core to an exit edge 75. While the light 76 used for the excitation can be called primary light, fluorescent light 77 generated by the luminescent substances, called secondary light, is conducted to the exit edge 75 in the core 2.
  • a volume area 78 which corresponds to the volume area below the area 52 according to FIG. 6, a light transmission in the volume of the core 2 is prevented, so that a light exit from the exit edge 75 of the security element 66 does not have the same intensity over the entire area, but instead in the area adjacent to the volume area 78 shows no or a significantly reduced light emission.
  • the printing layer 65 also becomes the
  • Sheath layer 62 destroyed locally.
  • a portion of the secondary light 77 which is generated in the Lichtsammei indicative 64 and would have to be deflected for a waveguide in the region of the light image on the cladding layer via a total reflection back into the core 2, not reflected, so that this secondary light component of the Security document 61 via the top 73 emerges and not on the
  • FIG. 8 shows a further embodiment of the security document 81 in which a light-guiding structure 82 is integrated.
  • This comprises a core 2, which is provided with a jacket 7, and volume regions 83, which have a transmission property different from that of the remainder of the core 2.
  • the light guiding structure 82 is coupled to a light source 84, which is concealed by opaque film sections 85, for example.
  • This may be any light source which can be activated, for example, by energy supplied from outside in the form of current or an alternating electromagnetic field.
  • it may be an organic light emitting diode.
  • the light of the light source 84 is coupled in the core to the light pipe and filtered by the volume regions 83, so that at an exit edge 86 a through the

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements (1) sowie ein Sicherheitselement (1), insbesondere für ein Wert- oder Sicherheitsdokument, umfassend eine Lichtleitstruktur, wobei die Lichtleitstruktur einen transparenten Kern (2) und einen ebenfalls transparenten Mantel (7) umfasst und wobei der Brechungsindex des Kerns (2) größer als der Brechungsindex des Mantels ist, so dass eine Totalreflexion zur Lichtwellenleitung an der Grenzfläche Kern (2)-Mantel (7) stattfinden kann und so eine Lichtwellenleitung zu einer Austrittsfläche (75) des Kerns (2) möglich ist, wobei eine Volumentransmissionseigenschaft des Kerns (2) lokal modifiziert ist, so dass bei einer Lichtleitung in der Lichtleitstruktur an der Austrittsfläche (75) ein aufgrund der lokal modifizierten Volumentransmissionseigenschaft verursachtes, vom Austrittsort abhängiges Intensitätsmuster des austretenden Lichts beobachtbar ist.

Description

Sicherheitselement mit einer lokal hinsichtlich ihrer Lichtausbreitungseigenschaften modifizierten lichtleitenden Struktur und Verfahren zur Herstellung eines solchen Sicherheitselements
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements, welches eine Lichtleitstruktur aufweist, sowie ein solches Sicherheitselement.
Sicherheitselemente sind Entitäten, die verwendet werden, um einen Schutz gegen eine Nachahmung, Verfälschung oder ein Duplizieren zu bieten. Sicherheitselemente können beispielsweise selbst als Wert- oder Sicherheitsdokumente ausgebildet werden oder in solche integriert werden, um diese gegen Nachahmung, Verfälschung oder ein Kopieren zu sichern bzw. eine unautorisierte Verfälschung nachweisbar zu machen.
Aus der US 4,710,614 ist ein Sicherheitsdokument bekannt, welches ein Substrat aufweist, das mindestens eine optische Faser enthält, deren mindestens eines Ende mit einer Oberfläche des Substrats bündig abschließt, um eine Authentizität des Dokuments mittels eines Test nachweisen zu können. Die optische Faser weist eine transparente Beschichtung auf und ist in dem Substrat in einer Tiefe angeordnet, die geringer als eine Eindringtiefe einer elektromagnetischen Strahlung in das Substrat ist. Die durch das Substrat eindringende elektromagnetische Strahlung wird so in der optischen Faser eingefangen und dort mittels Totalreflexion an einer Grenzfläche der optischen Faser in der optischen Faser zu dem mindestens einem Ende geleitet. Während der Einstrahlung der elektromagnetischen Strahlung durch das Substrat kann somit an der einen
Oberfläche eine Leuchterscheinung am Austritt der optischen Faser zur Verifikation nachgewiesen werden. Dort ist auch erwähnt, die optische Faser mit Luminophoren zu dotieren, um in der Faser Licht einer bestimmten Wellenlänge einzukoppeln bzw. in der Faser zu erzeugen und zu der Seitenfläche zu leiten.
Aus der WO 2006/056089 A2 ist ein Sicherheitsdokument bekannt, welches einen Wellenleiter umfasst, der von einer transparenten Schicht gebildet ist und beispielsweise teilflächig über einer elektrolumineszenten Schicht angeordnet ist. Um Licht in den Wellenleiter einzukoppeln, sind ein Oberflächengitter oder ein Volumenhologramm vorgesehen, die ein Teil des Lichts, welches aus der elektrolumineszenten Schicht austritt, in die transparente Schicht des Wellenleiters hinein ablenkt, so dass sich dieses Licht in dem Lichtwellenleiter ausbreiten kann. An einem hiervon beabstandeten Ende ist eine zweite Gitterstruktur vorgesehen, die Licht aus der transparenten Schicht des Wellenleiters durch eine Seitenfläche auskoppelt. Hierbei wird beispielsweise im Bereich der zweiten Gitterstruktur die Bedingung für eine Totalreflexion an der Grenzfläche der transparenten Schicht zu einer Nachbarschicht gestört, so dass an dieser Stelle ein Lichtaustritt aus der als Wellenleiter dienenden transparenten Schicht erfolgt.
Auch bei einem Ausbilden eines transparenten Wert- oder Sicherheitselements, welches beispielsweise aus transparenten Kunststoffschichten laminiert wird, von denen eine fluoreszierende Materialien enthält, tritt ein so genanntes Kantenleuchten auf, wenn die Fluoreszenz angeregt wird. Hierbei wirkt der gesamte Dokumentenkörper als Wellenleiter oder Lichtleitstruktur, wobei an der Grenzfläche Dokumentkörper - Luft eine Totalreflexion auftritt. Werden jedoch opake Schichten in ein solches Sicherheitsdokument eingebracht oder auch Druckschichten auf- oder eingebracht, so wird die Wellenleitereigenschaft des Dokuments gestört und ein Kantenleuchten bei Anregung der Fluoreszenz gestört. Ein Teil des Lichts verlässt nun einen flächig kartenförmig ausgebildeten Dokumentkörper durch die Ober- oder Unterseite und nicht mehr durch die umlaufenden stirnseitigen Kanten.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Sicherheitselement zu schaffen, welches eine Lichtwellenleitung ausnutzt und hierüber ein für eine Verifikation geeignetes Sicherheitsmerkmal schafft, bei dem ein Lichtaustritt aus einer Austrittsfläche der Lichtleitstruktur ausgewertet wird. Insbesondere ist ein Sicherheitselement wünschenswert, in welches gezielt Informationen codiert werden können, die beim Anregen und Auswerten des Kantenleuchtens verifiziert werden können.
Grundidee der Erfindung
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, ein Sicherheitselement zu schaffen bzw.
herzustellen, welches eine Lichtleitstruktur aufweist, wobei die Lichtleitstruktur einen transparenten Kern und einen ebenfalls transparenten Mantel umfasst, wobei der Brechungsindex des Kerns größer als der Brechungsindex des Mantels ist, so dass in dem Kern eine Wellenleitung unter Ausnutzung einer Totalreflexion an einer Grenzfläche Kern - Mantel stattfinden kann und so eine Lichtleitung zu einer Austrittsfläche des Kerns möglich ist. Geschaffen wird somit ein Materialverbund, der in ein Wert- oder Sicherheitsdokument integriert werden kann und unabhängig von anderen auf die Schichten aufgebrachte Bedruckungen oder zwischen die Schichten eingebrachte weitere Sicherheitselemente oder Merkmale ist oder selbst als Wert- oder Sicherheitsdokument ausgestaltet werden kann. Um eine Codierung von Informationen zu ermöglichen, ist ferner vorgesehen, dass das transparente Material des Kerns lokal gezielt unter
Verwendung einer Zubereitung lokal hinsichtlich seiner Volumentransmissionseigenschaft verändert wird. Hierdurch wird es möglich, lokal die Lichtausbreitung in dem Kern der Lichtleitstruktur zu beeinträchtigen oder vollständig zu unterbinden, so dass an der Austrittsfläche, welche beispielsweise an eine Kante eines Wertdokuments geführt ist, das aus der Kante austretende Licht in ein wahrnehmbares Muster aufweist. Im Gegensatz zu Ausführungsformen aus dem Stand der Technik, die eine Lichtleitung über eine Störung der Lichtleitung an der Oberfläche des Kern bewirken, können andere Effekte und vor allem größere Intensitätsunterschiede bewirkt werden.
Definitionen
Ein Sicherheitselement ist eine bauliche Einheit, die zumindest ein Sicherheitsmerkmal umfasst. Ein Sicherheitselement kann eine selbständige bauliche Einheit sein, die mit einem Sicherheitsdokument, welches auch ein Wertdokument sein kann, verbunden, beispielsweise verklebt, werden kann. Es kann sich aber auch um einen integralen Bestandteil eines Sicherheitsdokuments handeln. Ein Beispiel für ersteres ist ein auf eine Banknote aufklebbarer so genannter Holopatch (ein Hologramm aufweisender Patch, beispielsweise ein Hologrammfilmabschnitt) oder ein auf ein Sicherheitsdokument aufklebbares Visum. Ein Beispiel für letzteres ist ein in ein Ausweisdokument
eingeprägtes beugendes Oberflächenrelief.
Ein Sicherheitsmerkmal ist eine Struktur, die (gegenüber einfachem Kopieren) nur mit erhöhten Aufwand oder gar nicht unautorisiert herstellbar bzw. reproduzierbar ist, beziehungsweise eine Fälschung oder Verfälschung visuell und/oder maschinell erkennbar macht.
Als Sicherheitsdokumente seien lediglich beispielhaft genannt: Personalausweise, Reisepässe, ID-Karten, Zugangskontrollausweise, Visa, Steuerzeichen, Tickets,
Führerscheine, Kraftfahrzeugpapiere sowie Wertdokumente, welche insbesondere Banknoten, Schecks, Postwertzeichen und Kreditkarten umfassen, und beliebige Chipkarten und Haftetiketten (z.B. zur Produktsicherung). Sicherheitsdokumente, die ebenfalls einen Wert verkörpern, werden auch als Wertdokumente bezeichnet. Eine scharfe Abgrenzung dieser beiden Begrifflichkeiten ist häufig nicht möglich. Eine
Kreditkarte stellt beispielsweise ein über Sicherheitsmerkmale und Sicherheitselemente gegen Nachahmung und Verfälschung geschütztes Sicherheitsdokument dar, welches über den reinen Materialwert der Karte keinen Wert unmittelbar repräsentiert, jedoch eine Verfügung über große Vermögenswerte ermöglicht.
Eine Lichtleitfaser ist eine Faser aus einem transparenten Material, an dessen
Grenzfläche über Totalreflexion eine Leitung von Licht im Innern der Faser erfolgen kann.
Ein Muster besteht typischerweise aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Mustereinheiten. Die Mustereinheiten eines Musters sind einander zugeordnet und in definierter Weise lateral zueinander angeordnet, typischerweise in Ein- oder
Zweiraumdimensionen, und ergeben in der Gesamtbetrachtung eine Darstellung, beispielsweise ein Bild, ein Symbol, ein Logo, einen Schriftzug (Buchstaben, Zahlen, alphanumerische Zeichen) oder ein Code (z.B. ein Strichcode). Ein
Individualisierungsmuster ist ein Muster, welches zur Individualisierung verwendet wird.
Individualisierend ist ein Muster, wenn es einzigartig für eine Person oder einen
Gegenstand oder eine Gruppe von Personen oder Gegenständen aus einer größten Gesamtheit von Personen oder Gegenständen ist. Ein für eine Gruppe von Personen innerhalb der Gesamtmenge der Einwohner eines Landes individualisierender Code ist beispielsweise die Stadt des Wohnortes. Ein für eine Person individualisierender Code ist beispielsweise die Nummer des Personalausweises oder das Passbild. Ein für eine Gruppe von Geldscheinen innerhalb der Gesamtmenge der Geldscheine
individualisierender Code ist die Wertigkeit. Für einen Geldschein individualisierend ist die Seriennummer. Nicht individualisierend ist ein Muster, welches für alle Elemente einer Gesamtheit identisch ist. Für Geldscheine ist dies beispielsweise ein Wappen, welches auf allen Geldscheinen aufgedruckt ist.
Unter Wellenleitung oder Lichtwellenleitung wird ein Prozess verstanden, bei dem an einer Grenzschicht zwischen Medien unterschiedlichen Brechungsindexes eine
Totalreflexion stattfindet. Licht oder allgemein elektromagnetische Strahlung, die sich in dem Medium mit dem größeren Brechungsindex ausbreitet und unter einem stumpfen Winkel auf die Grenzfläche vom optisch dichteren Medium (dem Medium mit dem größeren optischen Brechungsindex) zu dem optisch dünneren Medium (Medium mit dem geringeren optischen Brechungsindex) unter einem Winkel gemessen gegen eine Oberflächennormale der Grenzfläche auftrifft, der größer als ein kritischer Winkel ist, wird in das optisch dichtere Medium zurückreflektiert. Als Lichtwellenleitung oder Wellenleitung wird somit ein Prozess verstanden, beim dem Licht an den Grenzflächen eines Mediums reflektiert wird und so eine gerichtete Lichtausbreitung in dem Medium entlang dessen Ausdehnung möglich ist.
Als Volumentransmissionseigenschaft wird hier die Eigenschaft eines Medium
verstanden, Licht durch das Volumen des Mediums zu transmittieren. Ein transparentes Medium weist somit eine hohe Volumentransmission auf, ein opakes Medium hingegen eine sehr geringe oder gar keine Volumentransmission.
Als Licht wird hier elektromagnetische Strahlung aufgefasst, deren Wellenlänge sich vom infraroten Wellenlängenbereich über den sichtbaren Wellenlängenbereich bis in den ultravioletten Wellenlängenbereich erstrecken kann.
Als Lichtleitstruktur wird ein Materialverbund aufgefasst, welcher einen transparenten Kern und an mindestens zwei gegenüberliegenden Seitenflächen einen ebenfalls transparenten Mantel aufweist. Hierbei besitzt das Material des Kerns einen höheren Brechungsindex als das Material des Mantels. Somit ist in dem Kern, der eine hohe Volumentransmission für zumindest eine Wellenlänge aufweisen muss, für die ebenfalls der Mantel eine hohe Volumentransmission aufweist, eine Lichtwellenleitung in dem Kern möglich.
Bevorzugte Ausführungsformen
Insbesondere wird ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements geschaffen, welches eine Lichtleitstruktur aufweist, wobei die Lichtleitstruktur einen transparenten Kern und einen ebenfalls transparenten Mantel umfasst, wobei der Brechungsindex des Kerns größer als der Brechungsindex des Mantels ist, so dass in dem Kern eine
Wellenleitung unter Ausnutzung einer Totalreflexion an der Grenzfläche Mantel - Kern stattfinden kann und so eine Lichtwellenleitung zu einer Austrittsfläche des Kerns möglich ist, wobei vorgesehen ist, das transparente Material des Kerns lokal gezielt unter Verwendung einer Zubereitung lokal in seinen Volumentransmissionseigenschaften zu verändern. Man erhält somit ein Sicherheitselement, umfassend eine Lichtleitstruktur, wobei die Lichtleitstruktur einen transparenten Kern und einen ebenfalls transparenten Mantel umfasst und wobei der Brechungsindex des Kerns größer als der Brechungsindex des Mantels ist, so dass eine Totalreflexion zur Lichtwellenleitung an der Grenzfläche Kern - Mantel stattfinden kann, so dass eine Lichtwellenleitung zu einer Austrittsfläche des Kerns möglich ist, wobei vorgesehen ist, dass eine Volumentransmissionseigenschaft des Kerns lokal modifiziert ist, so dass bei einer Wellenleitung in der Lichtleitstruktur an der Austrittsfläche ein aufgrund der lokal modifizierten Volumentransmissionseigenschaft verursachtes Muster beobachtbar ist. Die Volumentransmissionseigenschaften des Kerns werden vorzugsweise mittels einer lokal aufgebrachten Zubereitung modifiziert.
Besonders bevorzugt wird die Zubereitung mittels eines drucktechnischen Verfahrens aufgebracht. Hierbei kommen alle Druckverfahren in Betracht, mit denen gezielt eine flüssige Zubereitung auf den Kern oder, sofern der Kern bereits von dem Mantel umgeben ist, auf die Lichtleitstruktur aufgebracht werden kann. Als drucktechnische Verfahren kommen Hoch-, Flach-, Tief- und Digitaldruck, insbesondere in den Ausprägungen Offset- und Siebdruck, sowie optische Verfahren mittels Laser, insbesondere Laserbeschriftung, in Betracht.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zubereitung Farbmittel umfasst. Farbmittel umfassen Farbstoffe und Farbpigmente. Bei einer solchen
Ausführungsform werden mittels der Zubereitung in den Kern Farbpartikel eindiffundiert, die die Transmissionseigenschaften lokal verändern, insbesondere eine Transmission für einzelne oder sämtliche Wellenlängen reduzieren. Die lokalen Modifizierungen eines solchen Sicherheitselements umfassen somit eindiffundierte Farbmittel.
Die Modifizierung kann ausgeführt werden, indem eine Seite oder beide Seiten eines beispielsweise flächig ausgebildeten Kerns, welcher beispielsweise eine transparente Kunststofffolie sein kann, mit ein und derselben oder unterschiedlichen Zubereitungen beaufschlagt wird. Ein Aufbringen der Zubereitung oder Zubereitungen auf
unterschiedliche Seiten, vorzugsweise gegenüberliegende Seite des Kerns beschleunigen eine Modifizierung in die Tiefe von der Oberfläche aus betrachtet. Werden beispielsweise Farbmittel lokal in den Kern mittels Diffusion eingebracht, so ist die benötigte Substanz und auch die benötigte Zeit zum Erreichen einer Diffusion der Farbmittel, die beispielsweise eine gesamte Folienschicht lokal durchdringen, reduziert. Als Kernmaterial können transparente sowie eingefärbte transparente Folien verwendet werden. Werden lokal unterschiedliche Farbmittel eindiffundiert, so kann das entstehende Muster beispielsweise darin bestehen, dass unterschiedliche Wellenlängen unterschiedlich hinsichtlich ihrer Transmission durch den Kern eingeschränkt sind und somit ein farbiges Muster beobachtbar ist, sofern in den Kern weißes Licht eingekoppelt wird.
Werden hingegen schwarze Farbmittel verwendet, so ist es möglich, eine Verringerung einer Transmission von Licht sämtlicher Wellenlängen lokal zu erreichen.
Die Volumentransmissionseigenschaften des Kerns können auch über eine Zubereitung lokal modifiziert werden, welche Lösungsmittel umfasst. Hierüber ist es beispielsweise möglich, eine transparente Folie lokal in eine transluzente Folie umzuwandeln, in der lokal diffuse Lichtstreuung auftritt. Bei einer Ausführungsform sind somit die lokalen
Modifizierungen mittels Einwirkung von Lösungsmitteln hergestellt und stellen
transluzente Volumengebiete dar.
Durch die unterschiedlichen lokalen Modifizierungen ist es allgemein möglich, das in dem Kern geleitete Licht zu filtern. Dieses kann eine wellenlängenselektive Filterung oder auch eine wellenlängenunabhängige Filterung sein.
Bei der Herstellung des Sicherheitselements wird es bevorzugt, die lokale Modifikation in dem Kern vorzunehmen, bevor dieser mit dem Mantel beschichtet wird. Der Mantel kann auf beliebige Art und Weise auf den Kern beschichtet werden, beispielsweise als dünne Schicht aufgedruckt werden. Bei anderen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass beispielsweise ein als Folie ausgebildeter Kern nach dem Einbringen der lokalen
Modifizierungen zwischen zwei ebenfalls transparente Folien angeordnet wird, die einen geringeren Brechungsindex aufweisen. Ein Zusammenfügen der den Kern bildenden Folie mit den Mantelfolien kann beispielsweise über eine Lamination erfolgen. Insbesondere ist es auch möglich, den Kern und die Mantelfolien gemeinsam mit weiteren Folien und übrigen Elementen in einem Schritt zu einem Sicherheitsdokument zu laminieren.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Kern drucktechnisch oder auf andere Weise, beispielsweise mittels Rakeln, auf eine den Mantel bildende Folie aufgebracht. Ebenso ist es möglich, sowohl den Mantel als auch den Kern mittels aufeinander folgender Beschichtungs- und/oder Druckschritte zu erzeugen. So kann zunächst eine
Mantelschicht auf eine Folie beschichtet werden. Anschließend wird eine weitere Schicht mit einem größeren Brechungsindex als Kernschicht aufgebracht. Nachfolgend wird wieder eine Mantelschicht mit geringerem Brechungsindex als die Kernschicht
aufgebracht. Es versteht sich dass die erste Mantelschicht oder die zweite Mantelschicht oder auch beide Mantelschichten auch durch eine Folie ausgebildet werden können.
Der Mantel weist vorzugsweise einen Brechungsindex auf, der dem der übrigen Folien entspricht.
Um eine Verifikation des durch die modifizierte Lichtleitstruktur geschaffenen
Sicherheitselements zu ermöglichen, ist es notwendig, Licht in den Lichtwellenleiter einzukoppeln. Bei einigen Ausführungsformen ist hierfür eine Lichtquelle in dem
Sicherheitselement vorgesehen. Die Lichtquelle kann jede beliebige Lichtquelle sein, die für eine Lichteinkopplung in den Kern mit diesem lichttechnisch gekoppelt ist. Als
Lichtquellen kommen insbesondere lumineszierende Schichten in Betracht. Hierbei kommen sowohl Photolumineszenz- als auch Elektrolumineszenzschichten in Betracht. Letztere werden über ein Anlegen eines elektrischen Felds zur Aussendung von Licht angeregt. Photolumineszierende Schichten werden über elektromagnetische Strahlung zum Aussenden von Licht angeregt.
Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass Lumineszenzstoffe in ein Volumengebiet des Kerns integriert werden oder der Kern mit einem solchen Gebiet bereitgestellt wird. Ist die Lichtleitstruktur flächig ausgebildet und erstreckt sich beispielsweise über die gesamte Fläche eines Wert- oder Sicherheitsdokuments, in welches es integriert werden soll oder integriert ist, so kann über die Vorder- oder Rückseite eines kartenförmigen Wert- oder Sicherheitsdokuments Licht eingestrahlt werden, um eine Lichtleitung in der
Lichtleitstruktur auszulösen. Alternativ ist es möglich, eine mit Lumineszenzstoffen versehene Folie angrenzend an eine Seitenkante einer flächig ausgebildeten
Lichtleitstruktur anzuordnen, so dass über eine Kante eine Einkopplung von Licht in die Lichtleitstruktur möglich ist und eine Beobachtung des Lichtaustritts an einer
gegenüberliegenden Seitenkante, der Austrittsfläche, vorgenommen werden kann.
Die Lumineszenzstoffe können so ausgebildet sein, dass diese beispielsweise mit sichtbarer, infraroter oder ultravioletter Strahlung angeregt werden. Ferner ist es möglich, dass die erzeugte Lumineszenzstrahlung im sichtbaren oder auch im nicht sichtbaren Wellenlängenbereich liegt, so dass eine Verifikation des Sicherheitselements nur mit Hilfe entsprechender Erfassungseinrichtungen für den entsprechenden Wellenlängenbereich im ultravioletten oder infraroten erfolgen kann. Ferner ist es möglich, unterschiedliche Lumineszenzstoffe in den Kern oder eine andere Lichtquelle einzubringen, so dass die erzeugte Lumineszenzstrahlung Licht unterschiedlicher Wellenlängen umfasst, welches dann durch die lokalen Modifizierungen gegebenenfalls unterschiedlich gefiltert wird.
Ebenso können Lumineszenzstoffe über eine Zubereitung für eine anschließende
Diffusion in den Kern aufgebracht werden, um die lokalen
Volumentransmissionseigenschaften zu verändern.
Besonders vorteilhaft ist es, eine weitere drucktechnisch aufgebrachte Information mit der Lichtleitstruktur in der Weise zu koppeln, dass bei einer Verfälschung oder Veränderung der gedruckten Information ebenfalls eine Veränderung hinsichtlich der
Lichtleiteigenschaften der Lichtleitstruktur auftreten, insbesondere eine Reduktion der Lichtleiteigenschaften oder Lichteinkopplungseigenschaften eintrifft.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist somit vorgesehen, auf oder in eine Oberfläche des Mantels eine visuell wahrnehmbare Information drucktechnisch zu codieren, die eine Lichtwellenleitung im Kern nicht beeinträchtigt, bei deren Entfernung jedoch der Mantel zumindest lokal so beschädigt oder entfernt wird, dass eine Lichtwellenleitung an der Grenze des Kerns dort lokal gestört ist. Besonders bei Ausführungsformen, bei denen der Mantel oder der Kern durch eine dünne Schicht gebildet ist, welche lediglich eine
Schichtstärke aufweist, welche in der Größenordnung des Drei- bis Zwanzigfachen der für die Lichtleitung vorgesehenen Lichtwellenlänge, vorzugsweise des Drei- bis Zehnfachen, noch bevorzugter des Drei- bis Fünffachen dieser Wellenlänge liegt, kann durch ein drucktechnisches Aufbringen einer Information, beispielsweise eines Lichtbilds einer Person, die Information mit der Lichtleitstruktur gekoppelt werden. Wird eine Drucktinte verwendet, die auf derselben chemischen Basis hergestellt ist wie auch die Mantelfläche des Lichtleiters, so kann sich eine nahezu homogene Verbindung zwischen der die aufgedruckte Information enthaltenden Drucktinte und dem Mantelmaterial ergeben. In einem solchen Fall lässt sich die drucktechnische Information in der Regel nicht abtragen, ohne auch die Mantelschicht oder sogar die Kernschicht zu entfernen oder zumindest zu beschädigen. Vorzugsweise wir die drucktechnische Information über jenen Bereich angeordnet, in dem die Lichterzeugung oder Einkopplung in den Lichtwellenleiter erfolgt. Ist der Kern des Lichtwellenleiters beispielsweise nur lokal mit Lumineszenzstoffen oder -pigmenten durchsetzt und nur dieses Gebiet für eine Photolumineszenzanregung vorgesehen, so wird vorzugsweise die Information auf oder in die Mantelfläche über diesem Gebiet, dass auch als Lichtsammeifeld bezeichnet wird, aufgebracht. Findet anschließend eine
Modifikation des Lichtsammelfelds statt, indem beispielsweise Teile des Lichtbilds entfernt und hierbei auch die Mantelschicht lokal zerstört wird, so ist in diesem Bereich eine Lichtwellenleitung über Totalreflexion an der Grenzfläche nicht möglich. Somit fällt zumindest ein Teilbereich des Lichtsammelfelds aus, um Fluoreszenzlicht in den Rest des Kerns zu lenken. Somit wird eine Intensität des beobachtbaren Kantenleuchtens an der Austrittsfläche verringert oder nahezu vollständig unterbunden. Wird die drucktechnische Information in einem Bereich zwischen der Lichtquelle und der Austrittsfläche aufgebracht und bei einer Modifikation die Mantelfläche darunter beschädigt, so kann ein ähnlicher Effekt beobachtet werden, da in diesem Bereich die Lichtwellenleitung über Totalreflexion reduziert oder unterbunden ist und lediglich eine Transmission der parallel zum Kern ausgerichteten Lichtstrahlung stattfinden kann, welche jedoch nur einen sehr geringen Teil der Gesamtlichtintensität darstellt.
Bei einer Ausführungsform sind die Lumineszenzstoffe nur in einem Teilbereich des Kerns angeordnet, um ein Lichtsammeigebiet auszubilden.
Besonders bevorzugt ist die Lichtleitstruktur flächig ausgedehnt und erfolgt eine
Lichtleitung in einer Fläche, besonders bevorzugt über eine Gesamte Fläche eines Wertoder Sicherheitsdokuments, in welches die Lichtleitstruktur integriert wird.
Als bevorzugtes Material für den Kern und den Mantel werden Polymere verwendet, die einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweisen. Bevorzugte Polymere sind
Polycarbonat (PC), insbesondere Bisphenol-A-Polycarbonat, Polyethylenterephthalat (PET), deren Derivaten wie Glykol-modifiziertem PET (PETG), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylbutyral (PVB), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyimid (PI), Polyvinylalkohol (PVA), Polystyrol (PS), Polyvinylphenol (PVP),
Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), thermoplatischen Elastomeren (TPE), insbesondere thermoplastischem Polyurethan (TPU), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), sowie deren Derivaten, koextrudierten Folien, welche unter anderen diese Materialien enthalten, sowie Hybridmaterialien, welche unter anderen die oben genannten Materialien enthalten. Besonders bevorzugt ist Polycarbonat. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform bestehen kann und Mantel aus dem gleichen Polymer, wobei unterschiedliche
Brechungsindices durch unterschiedliche Zusatzstoffe erzeugt sind. Hierdurch wird eine besonders innige Verbindung zwischen Mantel und Kern erreicht. Geeignete Zusatzstoffe sind insbesondere Ti02 mit einem Partikeldurchmesser welcher kleiner als die halbe Wellenlänge, insbesondere kleiner als 100 nm, ist.
Besonders bevorzugt wird das Sicherheitselement als flächig ausgedehntes,
vorzugsweise kartenförmiges, Wert- oder Sicherheitsdokument ausgebildet, wobei die Lichtleitstruktur ausgebildet und in das Sicherheitselement integriert wird, dass in dem Kern eine Lichtleitung parallel zur flächigen Ausdehnung erfolgen kann und die
Austrittsfläche Bestandteil einer Kante des Wert- oder Sicherheitsdokuments ist oder mit der Kante über transparente Materialien verbunden ist.
Um eine Integration in ein Wert- oder Sicherheitsdokument zu erleichtern, ist bei einigen Ausführungsformen vorgesehen, dass das Sicherheitselement als Verbundkörper ausgebildet wird, der zumindest einseitig mit einer Klebstoff Schicht versehen ist, wobei die Klebstoffschicht vorzugsweise thermisch aktivierbar ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter
Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Sicherheitselements;
Fig. 2a eine schematische Draufsicht auf einen Kern zur Kenntlichmachung der drucktechnisch modifizierten Gebiete;
Fig. 2b eine schematische Ansicht einer Kante des Kerns nach Fig. 2a;
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Kante, bei der die lokale Modifizierung über ein Aufbringen einer Zubereitung auf eine Oberfläche eines Kerns bewirkt ist; Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Kante eines Kerns, bei dem eine
Modifizierung durch ein Aufbringen von Zubereitungen auf gegenüberliegende Seitenflächen des Kerns bewirkt ist;
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines
Sicherheitselements;
Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf einen Kern zur Kennzeichnung der modifizierten Bereiche;
Fig. 7 eine schematische Schnittansicht eines Wert- oder Sicherheitsdokuments, in welches der Kern nach Fig. 6 integriert ist; und
Fig. 8 eine schematische Schnittzeichnung durch ein weiteres
Sicherheitsdokument mit einem Sicherheitselement.
In Fig. 1 ist schematisch die Draufsicht auf ein Sicherheitselement 1 gezeigt. Dieses umfasst einen transparenten Kern 2, welcher in der dargestellten Ausführungsform flächig ausgedehnt ist. Anliegend an eine Oberseite 3 des Kerns 2 und eine Unterseite 4 des Kerns 3 ist ein aus Folien 5, 6 bestehender Mantel 7 angeordnet. Die Folien 5, 6 sind ebenfalls transparent. Der transparente Kern 2 weist einen Brechungsindex n-, auf, welcher größer als ein Brechungsindex n2 der Folien 5, 6 ist. Somit kann an den
Grenzflächen zwischen dem Kern 2 und den Folien 5, 6 des Mantels 7 eine Totalreflexion auftreten, sofern ein Winkel gemessen gegen eine Oberflächenormale (nicht
eingezeichnet) der Grenzfläche größer als ein kritischer Winkel ist, der von den
Brechungsindizes r n2 des transparenten Kerns 2 und der Folien 5, 6 des Mantels 7 abhängig ist. Der transparente Kern 2 und der transparente Mantel 7 bzw. die Folien 5, 6 können klar oder eingefärbt transparent sein.
Vor einem Zusammenfügen des Kerns 2 mit dem Mantel 7 sind lokale Volumengebiete 8- 10 durch ein Aufbringen auf entsprechende hierzu korrespondierte Oberflächenbereiche 1 1 -13 der Oberseite 3 des Kerns modifiziert worden. Auf die Bereiche 1 1 -13 ist eine Zubereitung aufgebracht worden, welche beispielsweise Farbpigmente umfasst. Diese Farbpigmente sind in den Kern von der Oberseite 3 aus in die Volumengebiete 8-10 eindiffundiert. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Menge der aufgebrachten Zubereitung so gewählt, dass die Diffusion sich von der Oberseite 3 um mehr als die Hälfte einer Materialstärke 14 des Kerns 2 in diesen hinein erstreckt sind. Sind die Farbpigmente so gewählt, dass diese beispielsweise schwarz sind und Licht sämtlicher sichtbaren Wellenlängen absorbieren, so wird eine Transparenz für sichtbares Licht in den Volumengebieten 8-10 deutlich reduziert oder auf Null zurückgeführt. Betrachtet man das Sicherheitselement 1 über eine Seitenkante 15, so erhält man ein Lichtmuster, welches zwei helle Felder 16, 17 umfasst, die sich über die gesamte Materialstärke 14 des Kerns 2 erstrecken. Eingegrenzt sind die hellen Felder 16, 17 durch Felder 18-20, deren der Oberseite 3 zugewandte Hälfte jeweils dunkel und deren der Unterseite 4 des Kerns 2 zugewandte Seite hell sind. Das in dem Kern geleitete Licht wird somit aufgrund der veränderten Volumentransmissionseigenschaften in den Volumengebieten 8-10 verändert. Diese Veränderung ist bei einer Betrachtung der Seitenkante 15 während der Lichtleitung in dem Kern 2 zu beobachten und hierüber eine Verifikation des
Sicherheitselements 1 möglich. Bei dieser Ausführungsform ist das Sicherheitselement 1 als Lichtleitstruktur ausgebildet.
In Fig. 2a ist die Draufsicht auf einen weiteren Kern 2 für ein Sicherheitselement dargestellt. Zu erkennen sind Oberflächenbereiche 21 -24, auf die eine oder
unterschiedliche Zubereitungen drucktechnisch aufgebracht werden, um den Kern 2 in seinem Volumen, d.h. in Volumengebieten unterhalb der Oberflächenbereiche 21 -24, lokal in seinen Volumentransmissionseigenschaften zu modifizieren.
In Fig. 2b ist die sich ergebende Ansicht einer Seitenkante 25 des Kerns 2 nach Fig. 2a schematisch dargestellt. Gut zu erkennen sind die zu den Oberflächenbereichen 21 -23 korrespondierenden Volumengebiete 26-28, die sich bei dieser Ausführungsform über eine gesamte Materialstärke 14 des Kerns 2 erstrecken. Zwischen den auch in dieser Ausführung durch die Eindiffusion von Farbpigmenten opak ausgebildeten
Volumengebieten 26-28 verbleiben Lichtkanäle 29, 30, in denen das in dem Kern geleitete Licht sich ungefiltert ausbreiten kann und somit aus der Kante 25 austritt.
Werden andere Farbpigmente verwendet, so kann die Volumentransmissionseigenschaft auch nur für einzelne Wellenlängen verändert sein.
Werden beispielsweise Fluoreszenzpigmente in einzelne Volumengebiete eindiffundiert, so wird in diesen Volumengebieten Fluoreszenzstrahlung bestimmter Wellenlängen erzeugt. Sind die Volumengebiete nahe an jener Kante angeordnet, über welche eine Betrachtung des Sicherheitselements vorgenommen wird, so tritt Licht dieser Wellenlänge fast ausschließlich oder zumindest mit einer höheren Intensität aus jenen Bereichen der Kante aus, die an diese modifizierten Volumengebiete angrenzen.
In Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht eines Kerns dargestellt, der hinsichtlich seiner Volumentransmissionseigenschaften verändert worden ist, indem auf die Oberseite 3 eine Zubereitung aufgebracht worden ist und eine Eindiffusion von der Oberseite aus stattgefunden hat. In einem an die Oberseite angrenzenden Gebiet ist eine Transmission verändert.
Im Gegensatz hierzu ist in Fig. 4 eine schematische Schnittansicht durch den Kern 2 dargestellt, der hinsichtlich seiner Volumentransmissionseigenschaften modifiziert worden ist, indem sowohl über die Oberseite 3 als auch über die Unterseite 4 eine Diffusion ins Volumen des Kerns stattgefunden hat. Bei dieser Ausführungsform ist die Diffusion so ausgeführt, dass sich diese jeweils nur etwa um ein Drittel einer Materialstärke des gesamten Kerns in das Volumen des Kerns erstreckt.
In Fig. 5 ist schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Sicherheitselements beschrieben. Zunächst wird der Kern in Form einer Kernfolie bereitgestellt 41 . Anschließend werden auf einzelne Bereiche der Kernfolie vorzugsweise drucktechnisch eine oder mehrere Zubereitungen aufgebracht 42. Diese umfassen beispielsweise Farbpigmente oder auch Lösungsmittel, um den Kern über eine
Eindiffusion der Farbpigmente oder ein Anlösen mittels des Lösungsmittels in
Volumengebieten lokal zu modifizieren. Ein großer Vorteil besteht darin, dass nahezu kein Material auf die Kernfolie aufträgt bzw. von dieser entfernt wird, so dass deren
geometrische Abmessungen unverändert oder nahezu unverändert bleiben. Dieses ermöglicht eine problemlose Einbringung des Kerns in ein Wert- oder
Sicherheitsdokument bzw. eine einfache Beschichtung mit einem Mantel und/oder einer Ummantelung.
Wie angedeutet können die lokalen Volumenmodifikationen durch ein Eindiffundieren von Farbpigmenten erfolgen 43 oder auch durch ein Anlösen des Kerns 44. Ebenso ist es jedoch auch möglich, Fluoreszenzpigmente einzudiffundieren 45. Diese können zum einen verwendet werden, um in dem Kern zu einer lokalen Filterung beizutragen, indem eingekoppeltes Licht absorbiert und anschließend in Licht einer anderen Wellenlänge umgewandelt wird. Ebenso ist es jedoch auch möglich, diese Fluoreszenz- oder
Phosphoreszenzpigmente zu verwenden, um überhaupt eine Lichteinkopplung in den Kern als Lichtleiter zu bewirken. Hierbei werden die Fluoreszenzpigmente dann über externe Strahlung, die beispielsweise senkrecht zu einer Oberfläche einer flächig ausgebildeten Kernfolie eingestrahlt wird, angeregt. Die Fluoreszenz- und/oder
Phosphoreszenzpigmente senden dann Licht aus, welches für die Lichtleitung in dem Sicherheitselement vorgesehen ist. Alternativ kann selbstverständlich auch die bereitgestellte Kernfolie bereits Luminesszenzelemente enthalten. Ebenso ist es möglich, andere Lichtquellen mit dem Kern lichttechnisch zu koppeln.
Nachdem der Kern modifiziert worden ist, wird der Kern bei der Ausführungsform des beschriebenen Verfahrens mit dem Mantel beschichtet 46. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem drucktechnisch transparentes Kunststoff material aufgedruckt wird, dessen Brechungsindex geringer als der Brechungsindex des Kerns ist. Bei anderen
Ausführungsformen wird die Kernfolie zwischen transparente Mantelfolien geschichtet und mit diesen beispielsweise über eine Lamination verbunden. Dieses ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Kernfolie mit den Mantelfolien und weiteren Folien in einem
Arbeitsschritt direkt zu einem Dokumentkörper zusammengefügt werden 46'. Wird jedoch das Sicherheitselement als Verbundkörper bei der Herstellung eines Wert- oder
Sicherheitsdokuments in dieses integriert, so ist es vorteilhaft, das Sicherheitselement einseitig mit einer Klebeschicht zu versehen 47, die vorzugsweise thermisch aktivierbar ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform dient eine Folie oder eine auf einer Folie aufgebrachte Schicht als eine Mantelschicht. Hierauf wird dann eine weitere Schicht als Kern, beispielsweise mittels Rakeln, aufgebracht. Die übrigen Schritte können dann analog zu den Schritten 42 bis 47 gemäß der Ausführungsform nach Fig. 5 ausgeführt werden.
In Fig. 6 ist schematisch die Draufsicht auf eine Kernfolie 2 dargestellt. Gekennzeichnet sind Bereiche 51 und 52, auf die Zubereitungen aufgebracht werden, um darunterliegende Volumengebiete des Kerns zu modifizieren. Während in das Volumengebiet unter dem Bereich 51 Lumineszenzpartikel eindiffundiert werden, um ein Lichtsammeigebiet auszubilden, werden in das Volumengebiet unter dem Bereich 52 Farbpartikel, beispielsweise schwarze Farbpigmente, eindiffundiert.
In Fig. 7 ist ein Wert- oder Sicherheitsdokument 61 schematisch gezeigt, in welches der Kern 2 nach Fig. 6 integriert ist. Angrenzend an den Kern 2 sind Mantelschichten 62, 63 ausgebildet. Diese sind beispielsweise drucktechnisch auf den Kern aufgebracht. Im Bereich oberhalb des Lichtsammeigebiets 64, welches zu dem Oberflächenbereich 51 bzw. dem darunterliegenden Volumengebiet korrespondiert, ist auf die Mantelschicht 62 eine weitere Druckschicht 65 zur Codierung einer Information, beispielsweise eines Lichtbilds, aufgebracht. Ein Brechungsindex der Drucktinte ist vorzugsweise angepasst an den Brechungsindex der Mantelschicht 62. Vorzugsweise ist die Drucktinte, mit der die Druckschicht 65 ausgebildet ist, aus auf Basis desselben Kunststoffmaterials gebildet, mit dem die Mantelschicht 62 auf den Kern 2 aufgedruckt ist. Das so erstellte
Sicherheitselement 66 ist mit weiteren Folien 67-69, die zusätzliche Druckschichten 70, 71 umfassen können, zu einem Dokumentkörper 72 des Sicherheitsdokuments 61 zusammengefügt, vorzugsweise über einen Laminationsvorgang. Über eine Einstrahlung von Licht 76 durch eine Oberfläche 73, 74 im Bereich des Lichtsammeigebiets 64 ist es möglich, Fluoreszenzlicht 77 in dem Kern 2 zu erzeugen, welche sich über eine
Lichtleitung in dem Kern zu einer Austrittskante 75 geleitet wird. Während das für die Anregung verwendete Licht 76 als Primärlicht bezeichnet werden kann, wird in dem Kern 2 durch die Lumineszenzstoffe erzeugte Fluoreszenzlicht77, das als Sekundärlicht bezeichnet wird, zu der Austrittskante 75 geleitet. In einem Volumengebiet 78, welches zu dem Volumengebiet unterhalb des Bereichs 52 nach Fig. 6 korrespondiert, wird eine Lichttransmission im Volumen des Kerns 2 unterbunden, so dass ein Lichtaustritt aus der Austrittskante 75 des Sicherheitselements 66 nicht über die gesamte Fläche dieselbe Intensität aufweist, sondern im Bereich angrenzend an das Volumengebiet 78 keinen oder einen deutlich verringerten Lichtaustritt zeigt.
Wird bei der Ausführungsform nach Fig. 7 das Lichtbild Beim Fälschen des Wert- oder Sicherheitsdokuments 61 ausgetauscht, so wird mit der Druckschicht 65 auch die
Mantelschicht 62 lokal zerstört. Somit kann ein Teil des Sekundärlichts 77, das in dem Lichtsammeigebiet 64 erzeugt wird und für eine Wellenleitung im Bereich des Lichtbilds an der Mantelschicht über eine Totalreflexion wieder in den Kern 2 zurückgelenkt werden müsste nicht reflektiert werden, so dass dieser Sekundärlichtanteil aus dem Sicherheitsdokument 61 über dessen Oberseite 73 austritt und nicht über die
Austrittsfläche 75.
In Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform des Sicherheitsdokuments 81 gezeigt, in dem eine Lichtleitstruktur 82 integriert ist. Diese umfasst einen Kern 2, der mit einem Mantel 7 versehen ist, sowie Volumengebiete 83, die eine Transmissionseigenschaft abweichend von der des Rests des Kerns 2 aufweisen. Mit der Lichtleitstruktur 82 ist eine Lichtquelle 84 gekoppelt, die beispielsweise durch opake Folienabschnitte 85 verdeckt ist. Hierbei kann es sich um jede beliebige Lichtquelle handeln, die beispielsweise durch von au ßen zugeführte Energie in Form von Strom oder eines elektromagnetischen Wechselfelds aktivierbar ist. Beispielsweise kann es sich um eine organische Leuchtdiode handeln. Das Licht der Lichtquelle 84 wird in dem Kern zur Lichtleitung eingekoppelt und durch die Volumengebiete 83 gefiltert, so dass an einer Austrittskante 86 ein durch die
Volumengebiete entstandenes Filtermuster beobachtbar ist.
Es versteht sich, dass lediglich beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind.
Bezugszeichenliste
1 Sicherheitselement
2 Kern
3 Oberseite des Kerns
4 Unterseite des Kerns
5, 6 Folien
7 Mantel
8-10 Volumengebiete
1 1 -13 Oberflächenbereiche
14 Materialstärke
15 Seitenkante
16, 17 helle Felder
18-20 (halbdunkle) Felder
21 -24 Oberflächenbereiche
25 Seitenkante
26-28 Volumengebiete
29, 30 Lichtkanäle
41 -47 Verfahrensschritte
51 , 52 Bereiche
61 Wert- oder Sicherheitsdokument
62, 63 Mantelschichten
64 Lichtsammeigebiet
65 Druckschicht
66 Sicherheitselement
67-69 weitere Folien
70, 71 zusätzliche Druckschichten
72 Dokumentkörper
73, 74 Oberfläche
75 Austrittskante
76 Licht
77 Fluorenszenzlicht
78 Volumengebiet
81 weitere Ausführungsform des Sicherheitsdokuments
82 Lichtleitstruktur Volumengebiete Lichtquelle
opake Folienabschnitte Austrittskante

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements (1 ), welches eine
Lichtleitstruktur aufweist, wobei die Lichtleitstruktur einen transparenten Kern (2) und einen ebenfalls transparenten Mantel (7) umfasst, wobei der Brechungsindex des Kerns (2) größer als der Brechungsindex des Mantels (7) ist, so dass in dem Kern (2) eine Wellenleitung unter Ausnutzung einer Totalreflexion an der
Grenzfläche Kern-Mantel stattfinden kann und so eine Wellenleitung zu einer Austrittsfläche des Kerns möglich ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das transparente Material des Kerns lokal gezielt unter Verwendung einer
Zubereitung lokal in seiner Volumentransmissionseigenschaft verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruchl , dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung auf den Kern (2) mittels eines drucktechnischen Verfahrens aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruchl oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Zubereitung in den Kern (2) Farbpigmente eindiffundiert werden, die die
Volumentransmissionseigenschaften verändern, insbesondere reduzieren.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung ein Lösungsmittel umfasst, das den Kern (2) teilweise anlöst und so verändert, dass dieser lokal transluzent anstatt transparent ist.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (2) mit dem Mantel (7) beschichtet wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (7) drucktechnisch aufgebracht wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in ein Volumengebiet des Kerns (2) Lumineszenzstoffe integriert werden oder der Kern (2) mit einem solchen Gebiet bereitgestellt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf oder in eine Oberfläche des Mantels eine visuell wahrnehmbare
Information drucktechnisch codiert wird, die eine Wellenleitung in dem Kern (2) nicht beeinträchtigt, bei deren Entfernung jedoch der Mantel (7) zumindest lokal so beschädigt oder entfernt wird, dass eine Wellenleitung an der Grenzfläche des Kerns (2) dort lokal gestört ist.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (1 ) als flächig ausgedehntes, vorzugsweise
kartenförmiges, Wert- oder Sicherheitsdokument (61 ) ausgebildet wird, wobei die Lichtleitstruktur ausgebildet und in das Sicherheitselement (1 ) integriert wird, dass in dem Kern (2) eine Wellenleitung parallel zur flächigen Ausdehnung erfolgen kann und die Austrittsfläche (75) Bestandteil einer Kante des Wert- oder
Sicherheitsdokuments (61 ) ist oder mit der Kante transparent verbunden ist.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (1 ) als Verbundkörper ausgebildet wird, der zumindest einseitig mit einer Klebstoffschicht versehen wird, wobei die Klebstoffschicht vorzugsweise thermisch aktivierbar ist.
1 1 . Sicherheitselement (1 ), insbesondere für ein Wert- oder Sicherheitsdokument,
umfassend eine Lichtleitstruktur, wobei die Lichtleitstruktur einen transparenten Kern (2) und einen ebenfalls transparenten Mantel (7) umfasst und wobei der Brechungsindex des Kerns (2) größer als der Brechungsindex des Mantels ist, so dass eine Totalreflexion zur Lichtwellenleitung an der Grenzfläche Kern-Mantel stattfinden kann und so eine Lichtwellenleitung zu einer Austrittsfläche (75) des Kerns (2) möglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Volumentransmissionseigenschaft des Kerns (2) lokal modifiziert ist, so dass bei einer Lichtleitung in der Lichtleitstruktur an der Austrittsfläche (75) ein aufgrund der lokal modifizierten Volumentransmissionseigenschaft verursachtes, vom Austrittsort abhängiges Intensitätsmuster des austretenden Lichts beobachtbar ist.
12. Sicherheitselement (1 ) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Modifizierung über chemische Reaktion einer drucktechnisch aufgebrachten Zubereitung herbeigeführt ist.
13. Sicherheitselement (1 ) nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die lokalen Modifizierungen eindiffundierte Farbpigmente umfassen.
14. Sicherheitselement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, dass die Lichtleitstruktur flächig ausgedehnt ist, und eine
Lichtleitung in der Fläche ausführen kann.
15. Sicherheitselement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, dass die Lichtleitstruktur mit einer Lichtquelle gekoppelt ist.
16. Sicherheitselement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, dass die Lichtquelle in die Lichtleitstruktur integrierte
Lumineszenzstoffe umfasst.
17. Sicherheitselement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, dass die Lumineszenzstoffe nur in einem Teilbereich des Kerns (2) angeordnet sind.
18. Sicherheitselement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, dass die Lichtleitstruktur ein Lichtsammelgebiet (64) umfasst oder mit der Lichtleitstruktur ein Lichtsammeielement gekoppelt ist.
19. Sicherheitselement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, dass der Kern (2) aus einem Polycarbonat besteht.
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