DE10022996A1 - Vorrichtung zur Detektion von Sicherheitsmerkmalen auf der Basis von flüssigkristallinen Materialien mit chiraler Phase und deren Verwendung - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Detektion eines Sicherheitsmerkmals auf der Basis von flüssigkristallinem Material mit chiraler Phase, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sich in einem flächigen Substrat ein Liniearpolarisator und eine lambda1Ö4-Folie derart befinden, daß beim Falten des Substrats der Linearpolairisator und die lambda1Ö4-Folie derart zur Deckung gebracht werden, daß je nach Faltrichtung des Substrats ein Zirkularpolarisator mit jeweils unterschiedlicher Polarisationseinrichtung entsteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion von Si­ cherheitsmerkmalen auf der Basis von flüssigkristallinen Mate­ rialien mit chiraler Phase und deren Verwendung.

Auf dem Gebiet der Sicherheitsmarkierungen von Wertgegenstän­ den wie z. B. Banknoten, Pässen, Aktien haben sich seit Jahren optisch variable Sicherheitsmerkmale etabliert. Sie haben den Zweck, die Fälschung von Wertgegenständen zu erschweren und sollen gleichzeitig dem Betrachter als Überprüfungsmerkmal dienen. Bekannte Merkmale auf diesem Gebiet sind zum einen Fo­ lienelemente (z. B. Hologramme, Kinegramme, Pictogramme), die verschiedene Muster, Mikroschriften, und Farbenspiele aufwei­ sen. Durch ihre z. T. filigrane und komplexe Struktur erschwe­ ren sie dem ungeschulten Auge die schnelle und präzise Identi­ fizierung.

Für das Auge eindeutiger zu erkennende Merkmale stellen op­ tisch variable Elemente dar, die je nach Betrachtungswinkel einen definierten Farbwechsel vollziehen. Häufig verwendete Pigmente für optisch variable Sicherheitsdruckfarbe sind ins­ besondere Optical Variable Pigments (OVP) der Firma Flex Pro­ ducts Inc. und Liquid Chrystal Pigments (LCP) der Firma Wa­ cker-Chemie GmbH. Neben Pigmenten werden z. T. auch flüssig­ kristalline Polymermischungen mit chiraler Phase, beispiels­ weise in Form von Folien, verwendet.

Sowohl Folienelemente als auch optisch variable Pigmente er­ zeugen Interferenz-Effekte, die einen Schutz gegen Farbkopien darstellen. Die eindeutige Erkennbarkeit für das Auge fällt dabei unterschiedlich deutlich aus. Nachteiligerweise bleibt in der Regel Raum für Verwechslungen mit ähnlich aussehenden Materialien. Um einen eindeutigen Nachweis zu ermöglichen, werden daher häufig weitere Substanzen beigemischt oder die Materialien in einer definierten Weise vorbehandelt. Dennoch ist der eindeutige Nachweis, daß es sich um das jeweilige Or­ ginal des Sicherheitsmerkmals handelt, oft nur laboranalytisch zu erbringen, oder es werden als Detektionsvorrichtung aufwen­ dige und teure technische Apparaturen gebraucht. Aus US Patent 5,596,402 (Flex Products Inc.) ist z. B. der Validator be­ kannt, ein Handgerät, das über ein Normlicht und zwei Spiegel verfügt, die in unterschiedlichem Winkel das Sicherheitsmerk­ mal spiegeln. Damit wird ein Sicherheitsmerkmal anhand seiner jeweils unterschiedlichen, definierten Farbe verifiziert. Die Spiegel dienen lediglich zur Simulation unterschiedlicher Be­ trachtungswinkel, die das Sicherheitsmerkmal in unterschiedli­ chen Farben für das Auge sichtbar machen. Diese Vorrichtung vereinfacht daher die Verifizierung eines Sicherheitsmerkmals mit Farbflop für das ungeschulte Auge.

Bei Sicherheitsmerkmalen auf Basis flüssigkristalliner Materi­ alien mit chiraler Phase wird das reflektierte Licht - im Un­ terschied zu allen anderen in diesem Bereich verwendeten Mate­ rialien - zirkular polarisiert. Es gibt dabei Sicherheitsmerk­ male sowohl auf Basis von rechts- als auch linkszirkular pola­ risierenden Materialien. Solche Sicherheitsmerkmale, ihre Ver­ wendung und Detektion sind in den Anmeldungen DE 197 37 618 A1 (entspricht der US Anmeldung mit der Serial Number 09/129577) und DE 197 37 612 A1 (entspricht der US Anmeldung mit der Serial Number 09/129941 des Consortiums für elektrochemische Indust­ rie GmbH) beschrieben. Dabei wird ein Sicherheitsmerkmal, ent­ haltend ein flüssigkristallines Material mit chiraler Phase, beispielsweise als Lack, eingefärbter Kunststoff, Druckfarbe oder Folienelement auf einen Wertgegenstand (z. B. eine Bank­ note oder eine Kreditkarte) aufgebracht. Mit einer Vorrich­ tung, die einen oder mehrere Zirkularpolarisatoren enthält, wird die charakteristische Farbe des Sicherheitsmerkmals er­ kannt (im Falle gleicher Polarisationsrichtung von Merkmal und Polarisator) oder ausgeblendet (im Falle entgegengesetzter Po­ larisationsrichtung von Merkmal und Polarisator) und so die Echtheit des Sicherheitsmerkmals verifiziert.

Die dabei eingesetzten Zirkularpolarisatoren bestehen übli­ cherweise aus einem Linearpolarisator, vor dem eine λ1\4- Verzögerungsfolie aufgebracht ist. Diese Folie dreht das line­ ar aus dem Linearpolarisator kommende Licht nach rechts oder links, je nachdem in welchem Winkel die Verzögerungsfolie zum Linearpolarisator steht. Dabei wird für ein linkszirkular re­ flektierendes Merkmal und ein rechtszirkulares reflektierendes Merkmal jeweils mindestens ein Zirkularpolarisator benötigt.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine einfache, praktische und eindeutige Nachweisbarkeit eines auf flüssig­ kristallinen Materialien mit chiraler Phase beruhenden Sicher­ heitsmerkmals zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung für die Detek­ tion von Sicherheitsmerkmalen mit chiraler Phase, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sich in einem flächigen Substrat ein Linearpolarisator und eine λ1\4-Folie derart befinden, daß beim Falten des Substrats der Linearpolarisator und die λ1\4- Folie derart zur Deckung gebracht werden, daß je nach Falt­ richtung des Substrats ein Zirkularpolarisator mit jeweils un­ terschiedlicher Polarisationsrichtung entsteht.

Im Sinne der Erfindung sind unter einem Substrat, in dem sich Linearpolarisator und λ1\4-Folie befinden, auch zwei getrenn­ te, aber durch eine Verbindung miteinander verknüpfte, flächi­ ge Substrate zu verstehen. In diesem Fall entspricht der Fal­ tung des Substrates einem Übereinanderbringen des in den ver­ knüpften Substraten vorhandenen Linearpolarisators und der λ1\4-Folie.

Als Linearpolarisator wird vorzugsweise eine Kunststofffolie, die eine derartige Struktur aufweist, daß Licht linear polari­ siert wird, verwendet.

Als λ1\4-Folie wird vorzugsweise eine λ1\4-Verzögerungsfolie, die linear polarisiertes Licht verzögert und dadurch zirkular polarisiertes Licht erzeugt, ("quarter-wave-plate") verwendet.

Vorzugsweise werden durch die λ1\4-Folie die Verzögerungsei­ genschaften über den selektierten Spektralbereich eingehalten. Beispielsweise sind als λ1\4-Folie im UV-Bereich Fresnel- Rhomben aus Kalkspat, im sichtbaren und IR-Bereich wellenlän­ genselektierte gereckte Kunststofffolien (z. B. Polycarbonat- oder Polyethylen- oder Polyester-Folien) oder Fresnel-Rhomben aus Kalkspat geeignet.

Als Substrat für die erfindungsgemäße Vorrichtung sind vor­ zugsweise beliebige, flächige, flexible Materialien geeignet, die sich falten lassen. Solche Materialien sind beispielsweise Papier, Karton, Baumwolle, Kunststoffe, Metallbleche und -fo­ lien, oder Textilien.

Vorzugsweise handelt es sich um Materialien ausgewählt aus der Gruppe der Papiere und Kunststoffe.

Besonders bevorzugt handelt es sich um Materialien, ausgewählt aus der Gruppe Filme aus Kunststoff, oder Papierbögen, die dem Aussehen einer Banknote oder Kreditkarte angepaßt werden kön­ nen. Beispielsweise können Polymersubstrate verwendet werden, wie sie für den Einsatz als Banknotensubstrat vorkommen, etwa unter den Markennamen "Guardian"® oder "Duranote"®.

Bevorzugt hat die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Größe, die in einem Geldbeutel mitgeführt werden kann.

Besonders bevorzugt hat die erfindungsgemäße Vorrichtung die Form einer Banknote.

Es ist ferner besonders bevorzugt, an verschiedenen Stellen auf dem Substrat der Vorrichtung eine Referenzfarbe aufzubrin­ gen, die in Übereinstimmung mit dem zu verifizierenden Merkmal ist.

Insbesondere bevorzugt wird neben dem Linearpolarisator oder neben der λ1\4-Folie auf dem Substrat der bei positiver Veri­ fizierung bzw. bei negativer Verifizierung des zu überprüfenden Sicherheitsmerkmals zu erwartenden Farbeindrucks darge­ stellt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung nutzt nicht nur die winkelab­ hängige Farbeingenschaft, sondern auch die polarisierende Ei­ genschaft flüssigkristalliner Materialen ohne dabei für links­ zirkular reflektierendes Merkmal und ein rechtszirkulares re­ flektierendes Merkmale jeweils eigene Zurkularpolarisatoren zu benötigen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet gegenüber anderen Vor­ richtungen zur Bestimmung der Polarisation folgende Vorteile:

• - Sie ermöglicht eine einfache flexible Einstellung einer be­ liebigen Polarisation (linear, zirkular oder keine Polarisati­ on).
• - Sie ist kostengünstiger als übliche Zirkularpolarisatoren.
• - Sie ist einfach herzustellen.
• - Sie ist dünner als übliche Zirkularpolarisatoren und kann daher jederzeit im Geldbeutel mitgeführt werden.
• - Sie besitzt eine hohe Lebensdauer, im Falle einer Integra­ tion in einen Kunststofffilm.
• - Sie ermöglicht bei Vorhandensein einer Referenzfarbe eine einfache Überprüfung auch der Polarisation des Sicherheits­ merkmals.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Detektion von Sicherheitsmerkmalen auf der Basis von flüssigkristallinen Materialien mit chiraler Phase, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Linerarpolari­ sator und eine λ1/4 Verzögerungsfolie in ein flächiges Sub­ strat eingebracht werden und in dieser Form überlappt werden, wobei der Winkel von Linearpolarisator und λ1/4 Verzögerungs­ folie durch unterschiedliche Arten des Überlappens so gewählt wird, daß je nach Bedarf ein rechter oder ein linker Zirkular­ polarisator erzeugt wird.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines flächigen, faltbaren Substrats, enthaltend einen Linearpolarisator und eine λ1/4 Folie zur Detektion einer Polarisationsrichtung von flüssigkristallinen Materialien in einem Sicherheitsmerkmal dergestalt, daß beim Falten des Substrats der Linearpolarisa­ tor und die λ1/4 Folie derart zur Deckung gebracht werden kön­ nen, daß je nach Faltung des Substrats ein Zirkularpolarisator mit jeweils unterschiedlicher Polarisationsrichtung entsteht, wobei die λ1/4 Verzögerungsfolie immer zum Merkmal hin gerich­ tet ist.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1 Herstellung einer erfindungsgemäßen Detektionsvor­ richtung

In der linken und rechten Hälfte einer Banknote werden ein Li­ nearpolarisator und eine λ1/4 Verzögerungsfolie so integriert, daß beim Falten der Note beide Elemente sich überlappen und ein durchsichtiges Fenster bilden. Je nachdem, ob der Teil der Banknote, der den Linearpolarisator enthält oben oder unten herum gefaltet wird, entsteht ein Polarisator mit gewünschter Polarisationsrichtung. Einmal ist die λ1/4 Verzögerungsfolie im Winkel von 45° vor dem Zirkularoplarisator (rechtszirku­ lar) und wenn anders herum gefaltet wird, beträgt der Winkel 315° (rechtszirkular)(siehe Fig. 1).

Beispiel 2 Herstellung eines Sicherheitsmerkmals

Es wird in bekannter Weise ein Sicherheitsmerkmal im sichtba­ ren Spektralbereich erzeugt, indem in eine transparente Druck­ farbe ein flüssigkristallines, linkszirkulares Pigment einge­ bracht wird (erhältlich unter der Bezeichnung LCP 528 grün­ blau bei der Wacker Chemie, München). Die Farbe wird auf einen schwarzen Untergrund aufgebracht und getrocknet.

Beispiel 3 Detektion des Sicherheitsmerkmals aus Beispiel 2 A Detektion gemäß Stand der Technik Farbe

Bei Detektion mittels des nackten Auges sind bei Betrachtung unter verschiedenen Blickwinkeln unterschiedliche Farben (Re­ flexionswellenlängen) sichtbar (Grün bei senkrechtem Aufblick, Blau bei waagrechtem/schrägem Aufblick.)

Polarisation

Zur Überprüfung der Zirkularpolarisation des reflektierten Lichtes werden zwei Zirkularpolarisatoren mit unterschiedli­ cher Polarisationsrichtung nebeneinander auf das Sicherheits­ merkmal gelegt. Der Polarisator für linkspolarisiertes Licht zeigt nun je nach Betrachtungswinkel die grüne bzw. blaue Far­ be des Sicherheitsmerkmals, der Polarisator für rechtspolari­ siertes Licht zeigt die Farbe des Untergrundes, auf den die Sicherheitsmerkmale aufgebracht wurden, in diesem Falle schwarz, da das Sicherheitsmerkmal bis auf die polarisierte Reflexion transparent ist.

B: Detektion des Sicherheitsmerkmals mit einem erfindungsgemä­ ßen Detektionssystem gemäß Beispiel 2

Ein Detektionssystem gemäß Beispiel 1 wird in eine Richtung gefaltet, sodaß ein rechtszirkularer Polarisator entsteht. Wenn durch diesen Zirkularpolarisator das Merkmal betrachtet wird, ist nur der schwarze Untergrund zu erkennen. Anders her­ um gefaltet, entsteht ein rechtszirkularer Polarisator, sodaß ein Merkmal mit linkszirkularen Eigenschaften ausgeblendet werden kann. In beiden Fällen ist zu beachten, daß die λ1/4 Verzögerungsfolie immer zum Merkmal hin gerichtet ist, da an­ ders herum keine zirkular polarisierende Eigenschaft gegeben ist.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Detektion eines Sicherheitsmerkmals auf der Basis von flüssigkristallinem Material mit chiraler Phase, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sich in einem flächigen Substrat ein Linearpolarisator und eine λ1\4-Folie derart befinden, daß beim Falten des Substrats der Linearpolarisa­ tor und die λ1\4-Folie derart zur Deckung gebracht werden, daß je nach Faltrichtung des Substrats ein Zirkularpolari­ sator mit jeweils unterschiedlicher Polarisationsrichtung entsteht.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearpolarisator eine Kunststofffolie ist, die eine derartige Struktur aufweist, daß Licht linear polarisiert wird.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die λ1\4-Folie eine λ1\4 Verzögerungsfolie ist, die linear polarisiertes Licht verzögert und dadurch zirku­ lar polarisiertes Licht erzeugt.

4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Substrat ein flächiges flexibles Ma­ terial ist, welches sich falten läßt.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ausgewählt ist aus der Gruppe Papier, Karton, Baumwolle, Kunststoffe, Metallbleche und -folien, und Tex­ tilien.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ausgewählt ist aus der Gruppe Papier und Kunststoff.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ausgewählt ist aus Filmen, aus Kunststoff oder Papierbögen, die dem Aussehen einer Banknote oder Kredit­ karte angepaßt sind.

8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie eine Größe hat, die in einem Geldbeu­ tel mitgeführt werden kann.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Form einer Banknote hat.

10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an verschiedenen Stellen auf dem Substrat eine Referenzfarbe vorhanden ist, die in Übereinstimmung mit dem zu verifizierenden Sicherheitsmerkmal ist.

11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Linearpolarisator oder neben der λ1\4-Folie auf dem Substrat der bei positiver Verifizierung bzw. bei nega­ tiver Verifizierung des zu überprüfenden Sicherheitsmerk­ mals zu erwartenden Farbeindruck vorhanden ist.

12. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Linerarpolarisator und eine λ1/4 Folie in ein flächiges Substrat eingebracht werden und in dieser Form überlappt werden, wobei der Winkel von Linearpolarisator und λ1/4 Fo­ lie durch unterschiedliche Arten des Überlappens so gewählt wird, daß je nach Bedarf ein rechter oder ein linker Zirku­ larpolarisator erzeugt wird.

13. Verwendung eines flächigen, faltbaren Substrats, enthaltend einen Linearpolarisator und eine λ1/4 Folie zur Detektion einer Polarisationsrichtung von flüssigkristallinen Materi­ alien mit chiraler Phase in einem Sicherheitsmerkmal derge­ stalt, daß beim Falten des Substrats der Linearpolarisator und die λ1/4 Folie derart zur Deckung gebracht werden kön­ nen, daß je nach Faltung des Substrats ein Zirkularpolari­ sator mit jeweils unterschiedlicher Polarisationsrichtung entsteht, wobei die λ1/4 Verzögerungsfolie immer zum Si­ cherheitsmerkmal hin gerichtet ist.