EP3497679B1 - Verfahren und vorrichtung zur identifikation zumindest eines sicherheitselements mindestens eines sicherheitsmerkmals eines sicherheitserzeugnisses - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur identifikation zumindest eines sicherheitselements mindestens eines sicherheitsmerkmals eines sicherheitserzeugnisses Download PDF

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EP3497679B1
EP3497679B1 EP17749720.3A EP17749720A EP3497679B1 EP 3497679 B1 EP3497679 B1 EP 3497679B1 EP 17749720 A EP17749720 A EP 17749720A EP 3497679 B1 EP3497679 B1 EP 3497679B1
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EP
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substance
security
radiation
irradiation
security feature
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Lazar KULIKOVSKY
Olga Kulikovska
Ilya Komarov
Detlef Starick
Manfred Paeschke
Andre JOSEPH
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Bundesdruckerei GmbH
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Bundesdruckerei GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G07D7/1205—Testing spectral properties
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/003—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using security elements
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/02—Testing electrical properties of the materials thereof

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for identifying at least one security element of at least one security feature of a security product.
  • Security products such as valuables and/or security documents are usually equipped with security features that can consist of various security elements. These security features make it more difficult or prevent counterfeiting of these products. Furthermore, the security features or security elements used therein can be used to verify or authenticate the security product.
  • Valuable and/or security documents can be, for example, banknotes, checks, credit cards, stocks, passports, identification documents, driving licenses, entrance tickets, tokens or the like.
  • Security products are preferably provided with various security features, each of which can be assigned to different security levels. It can be advantageous here if several security elements are put together in or into a security feature in such a way that they have different security levels for verification or authentication in such a way that the same security element can be assigned to several security levels at the same time.
  • Substances with electroluminescent properties can generally be understood to mean those powdery materials which, when excited with an alternating electric field, emit radiation preferably in the visible region of the optical spectrum. If electroluminescent substances are used, in particular to protect against counterfeiting of security products, powdery, zinc sulfide electroluminophores are preferably used. These can be printed on or in the matrix of the respective security products using standard printing technology, for example gravure printing, offset printing or screen printing processes to be ordered. The safety products can consist of paper, plastic, but also other suitable materials. The electroluminophores provided in this way can then be excited, preferably in a contactless manner, with an alternating electrical field. This is in the EP 0 964 791 B1 described.
  • Such electroluminescent security elements can form a so-called Level 3 feature. This means that they have a very high level of security. Proof of authenticity of corresponding security documents involves a comparatively high level of effort and high demands on the detection technology used. This applies both to stationary testing and in particular to the non-stationary high-speed detection of electroluminescence signals, which is the aim in numerous applications.
  • electroluminescent security elements When using electroluminescent security elements, it has proven to be advantageous to combine the electroluminescent pigments used with so-called field displacement elements and to arrange this combination, for example in the form of a pigment mixture, on or in the security product. This is for example in the EP 1 631 461 B1 and in the EP 1 748 903 B1 described.
  • the field displacement elements can, for example, be designed as transparent or semi-transparent dielectric or electrically conductive pigments or include such pigments.
  • the dielectric pigments have a comparatively high permittivity, for example a permittivity greater than 100, in order to be able to effectively displace the electric field. In an initial state, such dielectric pigments are not electrically conductive or are only electrically conductive to a very small extent ( ⁇ ⁇ 10 -7 S/m).
  • the field displacement elements can also be designed as conductive pigments with comparatively low electrical conductivity or can include such pigments. Electrically conductive field displacement elements have an electrical conductivity in the range of 10 -3 -10 -2 S/m.
  • the field displacement elements can cause an amplification or concentration of the local alternating electric fields effective on the surface of the electroluminescent elements and thus an increase in the intensity of the electroluminescence radiation emitted due to the field-induced excitation. They can do this Electrically conductive particles cause significantly higher amplification of the local field compared to dielectric particles.
  • optically variable effect pigments in particular so-called multilayer effect pigments, as field displacement elements, which, in addition to the explained amplification of the local electric field, can also generate verifiable optical effects, in particular interference effects.
  • These effect pigments can preferably contain at least some metal oxide layers, such as those made of titanium oxide.
  • the resulting security feature can also have a corresponding level 1 characteristic in addition to its level 3 characteristic.
  • the optical effect which can consist of a color or gloss change that is perceptible to the viewer at different lighting and/or viewing angles, can also be evaluated as an additional criterion for authenticity verification.
  • the disadvantage is that when using the security features described in valuable and/or security documents, despite the presence of field displacement elements, comparatively extremely high excitation voltages are required in order to generate a sufficiently strong local alternating electric field, which is sufficient to efficiently excite the electroluminescence and thus also ensuring reliable detection of the corresponding electroluminescence signal.
  • This is due, among other things, to the extremely special and unconventional arrangement of the electroluminescent elements in the valuable and/or security documents compared to the conventional technical application of electroluminophores in electroluminescent films with classic capacitor construction, as well as to the contactless excitation with an alternating electric field, particularly in the case of high-speed detection of the electroluminescent signals and the also preferably contactless detection of these signals.
  • High-voltage alternating fields are therefore required in order to be able to operate under the circumstances described powdery zinc sulfide pigments to stimulate electroluminescence and to ensure a sufficiently high signal strength.
  • security features especially those based on luminescence phenomena, are exposed to numerous aging processes during the period of their use. These can be caused, for example, by intense sunlight, dirt, mechanical abrasion, contact with water or organic solvents and by numerous other influencing factors. Therefore, when checking the authenticity of security and valuable documents in circulation with an electroluminescent security feature, it can be assumed that the signal strengths of electroluminescence resulting from constant excitation conditions will become increasingly lower over the life cycle of the security and valuable documents.
  • the level of the excitation voltage is limited by the dielectric strength (against voltage breakdown, arc, sparks) of the surrounding medium. In the case of air as the ambient medium, this means that the electric field generated by the excitation voltage must not exceed values of 3.3 V/ ⁇ m. Excessively high voltage thus disadvantageously reduces operational reliability due to possible breakdowns.
  • the DE 10 2008 034 022 A1 which includes the preamble of claims 1 and 8, discloses a method for producing a security and/or valuable product, in particular a security and/or valuable document, with the following method steps: a substrate is coated with a marking layer containing a luminescent substance, from a A character string is formed by the pattern formed by the luminescence emission of the luminescent substance, and the character string is legibly applied to the security and/or valuable product as an identification character string and/or readably integrated therein.
  • the WO 2015/024619 A1 discloses a printed image on a substrate, in particular a printed image which contains platelet-shaped effect pigments and shows striking matt-gloss effects.
  • the WO 2015/091237 A1 discloses a powdery, zinc sulfide phosphor which, as an electroluminophore, can be excited by an electric field and also has special luminescence properties.
  • the DE 197 08 543 A1 discloses security documents with graphically designed security features, preferably in gravure printing, which can be made to glow in the form of dots, lines and/or areas, with wavelengths in the invisible UV range up to the range of typically 360 to the human eye 780 nm but also in the infrared range can be aimed for and implemented.
  • the technical problem therefore arises of creating a method and a device for identifying at least one security element of at least one security feature of a security product, which, with sufficient operational reliability, enables a more reliable identification of the security element over the entire life cycle of the security product, in particular identification with low excitation voltages or when using a substance with electroluminescent properties in low concentration.
  • the basic idea is particularly suitable for a security feature which consists at least partially of a mixture of powdered electroluminophores and optically variable effect pigments.
  • What is proposed is a method for identifying at least one security element of at least one security feature of a security product.
  • a security element refers to a substance.
  • the security feature includes substances.
  • the security product can in particular be a valuable or security document.
  • Any document that is a physical entity that is protected against unauthorized production and/or falsification by security features can be referred to as a security document.
  • Security features are features that make falsification and/or duplication at least more difficult than simple copying. Security elements can therefore designate physical entities that form a security feature.
  • a security document can include multiple security features and/or multiple security elements.
  • Value documents are documents that represent value. Documents of value can also be security documents. Examples of security documents, which also include documents of value, include, for example, passports, identity cards, driving licenses, identity cards, access control cards, health insurance cards, banknotes, postage stamps, bank cards, credit cards, smart cards, tickets and labels.
  • the security feature can in particular be a machine-readable security feature.
  • the security feature or security elements of the security feature can be arranged at least partially or completely on a surface of the security product or in the security product.
  • identification also includes detection of the security element.
  • An identification can therefore mean that it is detected whether the security element is present in the security feature or in the security product or whether the security feature is present in the security product or not.
  • Identification can also mean that it is detected whether or not the at least one security element is contained in the security feature or product to a predetermined extent, for example in a predetermined amount or concentration.
  • the security feature includes at least a first substance with electroluminescent properties.
  • This first substance can therefore be a first security element of the security feature.
  • the first substance can in particular be a powdery substance or a substance that can be provided in powder form.
  • the first substance is preferably powdery, zinc sulfide electroluminescent materials, which can also be referred to as electroluminescent pigments or electroluminophores. After excitation in an alternating electric field, the first substance emits luminescent radiation, in particular luminescent radiation with wavelengths in the visible range of the optical spectrum.
  • Electroluminescent materials suitable for the first substance are in the publications mentioned at the beginning, in particular in EP 1 151 057 B1 , the DE 10 2013 114 496 A1 as well as in the printed matter EP 1 631 461 B1 as well as EP 1 748 903 B1 described. Reference is therefore made in full to the disclosure content of these publications regarding the electroluminescent substance.
  • the security feature further includes at least one further substance. In combination with the first substance, this causes an increase in the local electric field effective on the surface of the first substance when the alternating electric field is applied and thus an increase in the signal strength of the emitted electroluminescent radiation.
  • This further substance can also be a further security element of the security feature.
  • the security feature consisting at least of the first and further substances can be applied to the entire or partial area of the security product. This can be done, for example, using a printing ink that consists of at least the first and the further substance in a common printing process.
  • the further substance is a substance with an electrical conductivity that can be changed, namely increased, by high-energy irradiation.
  • the high-energy irradiation can be carried out with radiation whose maximum wavelength is smaller than the minimum wavelength of visible light, i.e. in particular smaller than 400 nm.
  • the high-energy radiation is UV radiation. Radiation with wavelengths from a wavelength range of 5 nm to 380 nm, preferably from a wavelength range of 100 nm to 380 nm, can be used here. In the following, the high-energy radiation is therefore also referred to as UV radiation.
  • the further substance can have a conductivity of an undoped semiconductor element, i.e. a rather low conductivity.
  • the further substance is preferably a dielectric substance, i.e. a substance with a dielectric constant greater than 10, preferably greater than 100.
  • the further substance can preferably be transparent or semi-transparent with respect to the electroluminescent radiation emitted by the first substance. This means that the further substance is transparent to the electroluminescent radiation or that this radiation does not attenuate more than a predetermined level, for example not more than 50%, preferably not more than 10%.
  • the further substance is a non-electroluminescent substance.
  • the further substance preferably consists of a substrate acting as a carrier material, which consists of different transparent or semi-transparent materials, for example synthetic or natural mica, SiO2, glass or other materials, as well as at least one transparent or semi-transparent metal oxide layer, which preferably consists of titanium oxide layer (TiO2 layer).
  • the metal oxide layer can be a layer whose electrical conductivity can be changed induced by radiation.
  • the security feature consisting of a combination of at least one electroluminescent security element and another security element with variable electrical conductivity is irradiated with high-energy radiation, namely UV radiation.
  • the security feature can be arranged in an irradiation area of a device for generating this irradiation. The irradiation can take place at a fixed intensity for a predetermined period of time.
  • UV irradiation is preferably carried out at wavelengths that are smaller than 400 nm. Irradiation with UV irradiation devices that emit radiation in the so-called UV-A range, for example in the range of 365 nm. Both UV discharge lamps and UV LEDs can be used as irradiation devices.
  • the security feature is subjected to an alternating electrical field.
  • the alternating electric field can be generated by applying an excitation voltage to a means for generating the alternating field, for example at least one electrode.
  • the security feature can be arranged in an exposure area of a device for generating the alternating electric field.
  • the application of the alternating electric field serves to excite electroluminescent radiation.
  • an electroluminescence radiation emitted by the first substance, which is emitted during and/or after exposure to the alternating electric field is detected.
  • the electroluminescent radiation can be detected in particular using a device for detecting radiation.
  • the UV irradiation leads to an increase in the conductivity of the metal oxide layer and thus causes an increase in the local electric excitation field in the area of electroluminescent pigments.
  • This increases the intensity of the electroluminescence radiation, especially if powdery zinc sulfide electroluminophores are used as the first substance.
  • the radiation-related increase in the intensity of the electroluminescent radiation depends in particular on the irradiation dose, i.e. on the radiation energy and the duration of the UV irradiation.
  • the electrical conductivity of the further substance and thus the intensity of the electroluminescent radiation can increase in proportion to the irradiation dose or to the irradiation energy.
  • the electroluminescence intensity can increase by approximately 30% if the irradiation energy is 4 mJ or increase by approximately 85% if the irradiation energy is 18 mJ.
  • the effect mentioned can be exploited in an advantageous manner for simpler and more reliable identification of the first substance and/or the further substance.
  • it leads to a stronger measurement signal, which enables more reliable identification of the electroluminescence and/or a reduction in the excitation voltage.
  • proof of authenticity can also be secured for those valuable and security documents with electroluminescent security features that have been exposed to various aging processes over the course of their life cycle that impair the signal strength of the electroluminescence.
  • a further option may also consist of reducing the concentration of the first substance in the security feature.
  • the electrical conductivity of the additional substance can decrease again after UV irradiation has ended.
  • the reduction of the electrical conductivity to the initial level before UV irradiation can take place in a predetermined period of time, for example a period of up to 10-15 minutes.
  • the effect of increasing electrical conductivity through UV irradiation is therefore a reversible effect. After the electrical conductivity has been reduced, it can be increased again by further irradiation.
  • the first substance and/or the further substance is identified, in particular detected.
  • the property can in particular have an intensity of electroluminescent radiation.
  • the property can then be determined using an evaluation device.
  • the evaluation device also carries out the identification.
  • the first substance can be identified if at least one property-dependent criterion is met, for example if the intensity of the electroluminescent radiation is higher than a first predetermined threshold value. Otherwise the first substance cannot be identified.
  • the further substance or a component of the further substance, in particular TiO2 can be identified if at least one further property-dependent criterion is met, for example if the intensity of the electroluminescent radiation is higher than a further predetermined threshold value. Otherwise the other substance cannot be identified.
  • the further threshold value can be different from the first threshold value, in particular higher than this.
  • the first or the further substance can be identified depending on a change in properties, in particular a change in the intensity of the electroluminescent radiation.
  • the change in property can be an increase or decrease in the intensity of the electroluminescence depending on the intensity and duration of the UV irradiation.
  • the security feature can be subjected to an alternating electrical field before UV irradiation.
  • the intensity of the electroluminescent radiation can then be determined without prior UV irradiation.
  • the security feature can then be irradiated.
  • the security feature can be subjected to the alternating electric field again, preferably with the same field strength.
  • the intensity of the electroluminescence radiation can then be determined with previous UV irradiation.
  • the further substance can be identified if the intensity with previous UV irradiation is greater, in particular more than a predetermined amount greater, than the intensity without previous UV irradiation. Otherwise the further substance can cannot be identified.
  • This change can therefore be substance type-specific, in particular material or material composition-specific. It may therefore be possible to determine a type of further substance or at least several possible types of further substances depending on the change in intensity of the electroluminescent radiation.
  • the security feature can also be identified, in particular detected, depending on the at least one property of the electroluminescent radiation.
  • the method described can be used to verify or authenticate the security feature.
  • the security feature can be verified if the first and/or the further substance has been identified.
  • the security feature can be verified if at least one criterion, which depends on the property of the electroluminescent radiation, is met.
  • the security feature can be verified if the intensity is higher than a predetermined threshold value.
  • the security feature cannot be verified.
  • the strength of the electrical excitation field in the area of the substance with electroluminescent properties can be increased, which in turn increases the intensity of the emitted electroluminescent radiation.
  • this means that the electroluminescence radiation is increased by the previous UV irradiation (amplification effect).
  • This amplification effect can be maintained for a predetermined period of time even after UV irradiation has ended.
  • the use of the combination of the two substances described advantageously results in the generation of electroluminescent radiation with comparatively low excitation voltages. This enables energy-saving but also reliable identification and ensures sufficient operational safety due to the reduction in the risk of puncture.
  • the electroluminescent radiation for identification can also be generated reliably over the entire life cycle of the security feature.
  • the security feature is irradiated with UV radiation before it is exposed to the alternating electric field.
  • the UV irradiation begins before exposure to the alternating electric field.
  • the security feature is only exposed to the alternating electrical field after the UV irradiation has ended.
  • the start of exposure to the alternating electric field can take place with a time duration of less than 1 second after the end of the UV irradiation.
  • the electroluminescent radiation generated due to exposure to the alternating electric field is only detected after the UV irradiation has ended, since the UV irradiation can additionally generate undesirable photoluminescent radiation of the first substance.
  • a period of time between the end of the UV irradiation and the start of exposure to the alternating electric field is longer than 0 seconds. Alternatively or cumulatively, the time period is shorter than 600 seconds.
  • the further substance comprises at least one effect pigment.
  • the further substance can comprise a large number of effect pigments.
  • the effect provided by the additional substance can also or additionally be used to verify the security feature and thus the security product. This advantageously increases the reliability of the verification.
  • the further substance has at least a portion of a metal oxide layer.
  • This layer preferably consists at least partially of titanium dioxide.
  • other metal oxides can also be used.
  • the metal oxide consists at least partially of TiO 2 .
  • Layers consisting of TiO 2 or other metal oxides exhibit an increase in electrical conductivity when irradiated with high-energy radiation, in particular with UV radiation, and thus lead to a significant increase in electroluminescent radiation.
  • a further substance consists of a desired material, in particular a metal oxide, particularly TiO 2 .
  • At least one effect generated by the effect pigment is detected depending on at least one property of the electroluminescent radiation.
  • the effect pigment is further identified depending on the effect created.
  • the effect pigment can be identified, in particular in addition to depending on the property of the electroluminescent radiation, depending on an effect generated by the effect pigment.
  • the effect can in particular be one of the optical effects explained above.
  • the security feature can be illuminated at different illumination angles, in particular with radiation of a predetermined wavelength, radiation from a predetermined wavelength range or with radiation from different wavelength ranges.
  • the radiation reflected or emitted by the security feature under the illumination can be detected at different detection angles or viewed at different viewing angles.
  • the security feature can be verified. If the effect pigment or a predetermined type of effect pigment cannot be identified, the security feature cannot be verified.
  • the further substance can only be identified if the property and/or the increase in the electroluminescent radiation and/or if the effect generated can be assigned to the further substance.
  • a device for identifying at least one component, in particular a substance, of at least one security feature of a security product is also proposed.
  • the device is used to carry out a method according to one of the embodiments described in this disclosure.
  • the device is therefore designed in such a way that the corresponding method can be carried out using the device.
  • the device comprises at least one device for generating high-energy radiation, namely UV radiation, at least one device for generating an alternating electric field, at least one device for detecting electroluminescent radiation and at least one evaluation device.
  • the device for generating high-energy radiation is in particular a device for generating UV radiation. This can in particular be designed as a UV discharge lamp, as a UV LED or as a high-performance UV LED.
  • the at least one security feature can be irradiated, namely by the device for generating UV radiation.
  • the security feature can be acted upon by an alternating electrical field, in particular by a device for generating an alternating electrical field.
  • the device for generating an alternating electric field can be designed as an electrode or comprise at least one electrode.
  • electroluminescent radiation emitted by the first substance can be detected, in particular by the device for detecting electroluminescent radiation.
  • the device for detecting electroluminescence radiation can be, for example, a photodetector, a spectrometer or an image capture device. In addition to the suitable sensors, this or the device can also have suitable filter elements.
  • the first and/or the further substance of the security feature can be identified, namely by the evaluation device, depending on at least one property of the electroluminescent radiation.
  • the evaluation device can record the property of the electroluminescent radiation. This was explained previously.
  • an irradiation area of the at least one device for generating UV radiation is from an exposure area of the at least one device for generating the alternating electric field different. This can mean that there is a spatial distance between the UV irradiation area and the exposure area.
  • the security feature can be transported from the UV irradiation area into the exposure area, for example by means of a transport device.
  • the device can include the transport device.
  • the UV irradiation area can be arranged in front of the exposure area in the transport direction.
  • the parameters of the UV irradiation in particular a time period, an irradiation energy and/or an irradiation direction of the irradiation, can be adjusted such that during transport through the UV irradiation area the irradiation dose is sufficient to achieve a desired electroluminescence intensity or a desired electroluminescence intensity change subsequent exposure to the alternating electric field.
  • the device comprises at least one device for generating, detecting and evaluating an effect generated by an effect pigment.
  • the device can include several sub-devices, each of which can be used for generation, recording and/or evaluation.
  • the device can include a device for generating radiation from a predetermined wavelength range. The device for generating this radiation can be different from the device for generating radiation explained above.
  • the device can comprise a partial device for detecting the radiation reflected by the at least one effect pigment. This can be designed, for example, as an image capture device. This image capture device can be different from the device for detecting electroluminescent radiation or the same as this device.
  • the device can further comprise a device for evaluating or determining at least one property of the radiation reflected or emitted by the at least one effect pigment.
  • This evaluation device can be different from the previously explained evaluation device for evaluating the property of the electroluminescent radiation or the same as this device.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a device 1 for identifying at least one component of a security feature 2 of a security document 3.
  • the security document 3 forms a security certificate.
  • the security document 3 lies on a support surface 4.
  • the device 1 includes a device 5 for generating UV radiation, a device 6 for generating an alternating electric field, a device 7 for detecting electroluminescent radiation and a control and evaluation device 8.
  • the control and evaluation device 8 can be designed as a microcontroller or include one.
  • the device 5 for generating UV radiation can be designed as a UV LED.
  • the device 6 for generating an alternating electric field can be designed as an electrode or comprise at least one electrode.
  • the device 7 for detecting electroluminescent radiation can be designed, for example, as an image capture device, and in this case in particular as a CCD camera.
  • the device 6 for generating the alternating electric field and the device 7 for detecting electroluminescent radiation can preferably be arranged in such a way that the security document 3, in particular the security feature 2 of the security document 3, is arranged between these devices 6, 7.
  • the devices 5, 6, 7 can thus be arranged on different pages of the security document 3, with at least two of the devices 5, 6, 7 being able to be arranged on one side of the security document 3. However, this is not mandatory. All devices 5, 6, 7 can also be arranged on the same page of the security document 3. It is important that the electroluminescence radiation generated by the security feature 2 when exposed to the alternating electric field generated by the device 6 can be detected by the device 7. It is also important that the UV irradiation occurs from the side of the security document 3 on which the security feature 2 is arranged.
  • the security feature 2 includes a first substance, not shown, with electroluminescent properties and at least one further substance, the electrical conductivity of the further substance being changeable by UV irradiation.
  • the first substance is in particular a powdery zinc sulfide electroluminophore.
  • the further substance includes in particular optical effect pigments, in particular mica pigments coated with titanium dioxide.
  • the device 5 for generating UV radiation, the device 6 for generating an alternating electric field and the device 7 for detecting electroluminescent radiation are arranged and/or designed in such a way that a security feature 2 is, if possible, simultaneously with UV radiation irradiated and subjected to an alternating electric field and the electroluminescent radiation can be detected.
  • the security feature 2 can be irradiated with UV radiation by the device 5 for generating UV radiation. After the start of irradiation with UV radiation, the security feature 2 can be acted upon by the device 6 for generating an alternating electric field with an alternating field, which can also be referred to as an excitation field.
  • the electroluminescence radiation generated due to the excitation field can be detected after the UV irradiation has ended. In particular, the application of an alternating electric field can also take place after the UV irradiation has ended.
  • the security feature 2 is excited with the alternating electric field, the first substance emits electroluminescent radiation, which is detected by the device 7 for detecting this electroluminescent radiation.
  • the control and evaluation device 8 can determine a property, in particular an intensity, of this electroluminescent radiation.
  • the security feature includes the first substance. For example, this can be identified when the intensity is greater than a first predetermined (low) threshold value.
  • the security feature 2 includes the additional substance.
  • the further substance can be identified if the intensity is higher than a further predetermined threshold value, the further predetermined threshold value being higher than the first predetermined threshold value.
  • the further predetermined threshold value can here be dependent on the strength of the alternating electric field. For a certain strength of the alternating electric field, the intensity of the electroluminescent radiation will be higher in the case in which the security feature 2 includes the further substance than in the case in which the security feature 2 does not include the further substance.
  • a type of further substance in particular a material or a material composition, can also be determined.
  • the electrical conductivity and thus the intensity of the electroluminescent radiation can change in various ways, in particular under and/or after UV irradiation.
  • the method described can be used to verify the security feature 2 and thus the security document 3.
  • the security feature 2 can be verified when both the first substance and the further substance have been identified.
  • the security feature 2 can only be identified if a predetermined type of further substance has been identified.
  • Fig. 2 shows a schematic block diagram of a device 1 according to the invention in a further embodiment.
  • the device 5 for generating UV radiation the device 6 for generating an alternating electric field and the device 7 for detecting the electroluminescent radiation are arranged in such a way that the irradiation area of the device 5 does not overlap with the exposure area of the device 6.
  • the security document 3 with the security feature 2 is transported by the device 5 into the exposure area of the device 6, for example by means of a transport device, not shown.
  • the support surface 4 can be the surface of a conveyor belt.
  • FIG. 3 a schematic flowchart of an identification method according to the invention is shown.
  • a security feature 2 (see e.g Fig. 1 ), which comprises a first substance with electroluminescent properties and at least one further substance, the further substance being changeable by UV irradiation has electrical conductivity, an alternating electrical field is applied in a first step S1 and the intensity of the emitted electroluminescence radiation is recorded (Signal1).
  • a second step S2 the security feature 2 is irradiated for a predetermined period of time with UV irradiation of a predetermined radiation energy, i.e. with a predetermined UV dose.
  • a third step S3 the security feature 2 is again subjected to the same alternating electrical field as in the first step S1 and the intensity of the emitted electroluminescent radiation is detected again (signal 2).
  • a fourth step S4 the ratio between the intensities (Signal2/Signal1) detected in the third step S3 and the first step S1 is determined and compared with a predetermined ratio. If the ratio is greater than a predetermined threshold value, the further substance is identified, the threshold value being greater than one. This was explained previously. Furthermore, the first substance can also be identified in the fourth step if the intensity determined in the third step is greater than a predetermined threshold value.
  • Fig. 4 shows a schematic cross section through a security feature 2 of a security document 3.
  • the security feature 2 is arranged on a paper layer 9 of the security document 3.
  • a device 6 for generating an electric field Also shown is a glass plate 10 under which two electrodes 11 are arranged, with epoxy resin 12 being arranged in a space between the electrodes 11 under the glass plate 10.
  • Air 13 is arranged between the paper layer 9 and the glass plate 10.
  • the security feature 2 comprises electroluminescent pigments 14 as a first substance and optical effect pigments 15 as a further substance.
  • the electroluminescent pigments 14 are pigments 14 of a powdery, zinc sulfide electroluminophore.
  • the optical effect pigments 15 are mica-based pigments that are coated with a TiO2 layer.
  • An excitation field can be generated by the electrode 11, which in turn leads to the emission of electroluminescent radiation. This electroluminescence radiation can then be detected, as explained above.
  • Figure 5 shows a schematic representation of the electroluminescence intensity as a function of the UV irradiation dose for two security features according to the invention with different mixing ratios of the first and the further substance
  • the detected electroluminescence intensities after UV irradiation of a security feature which comprises the first substance and the further substance in a first mixing ratio, are represented by circles.
  • the irradiation dose is shown on the abscissa, while the height of the recorded electroluminescence intensities is shown on the ordinate.
  • the rectangles represent the recorded electroluminescence intensities after UV irradiation of a security feature which includes the first substance and the further substance in a further mixing ratio.
  • the further mixing ratio is different from the first mixing ratio.
  • the recorded electroluminescence intensity at the same irradiation dose is very dependent on the specific composition of the security feature, i.e., among other things, on the mixing ratio of the combined electroluminescent pigments and the field displacement elements with variable conductivity. Furthermore, it can be seen that the electroluminescence intensity increases with increasing irradiation dose in both cases, with the increase having an approximately logarithmic increase and thus saturation occurs at irradiation doses above a predetermined limit value.
  • Fig. 6 shows a schematic representation of the increase in electroluminescence intensity as a function of the irradiation dose after UV irradiation of a security feature, which includes both the first and the further substance. It can be seen that the electroluminescence intensity increases with increasing irradiation dose, the increase having an approximately logarithmic course and thus the explained saturation of the recorded intensity is achieved.
  • Fig. 7 shows a schematic representation of the reduction in electroluminescence intensity after UV irradiation has ended. This shows that after UV irradiation with an energy of 45 mJ, the electroluminescence intensity has returned to the initial level before irradiation after more than 800 seconds, which is shown by a solid line.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Identifikation zumindest eines Sicherheitselements mindestens eines Sicherheitsmerkmals eines Sicherheitserzeugnisses.
  • Sicherheitserzeugnisse wie beispielsweise Wert- und/oder Sicherheitsdokumente werden in der Regel mit Sicherheitsmerkmalen ausgestattet, die aus verschiedenen Sicherheitselementen bestehen können. Diese Sicherheitsmerkmale erschweren oder verhindern eine Fälschung dieser Erzeugnisse. Weiterhin können die Sicherheitsmerkmale oder darin verwendete Sicherheitselemente zur Verifikation bzw. Authentifizierung des Sicherheitserzeugnisses genutzt werden. Wert- und/oder Sicherheitsdokumente können beispielsweise Banknoten, Schecks, Kreditkarten, Aktien, Pässe, Ausweisdokumente, Führerscheine, Eintrittskarten, Wertmarken oder dergleichen sein.
  • Vorzugsweise werden Sicherheitserzeugnisse mit verschiedenen Sicherheitsmerkmalen versehen, die jeweils unterschiedlichen Sicherheitsstufen zugeordnet sein können. Hierbei kann es von Vorteil sein, wenn mehrere Sicherheitselemente in oder zu einem Sicherheitsmerkmal derart zusammengestellt werden, dass sie für eine Verifikation bzw. Authentifizierung unterschiedliche Sicherheitsniveaus aufweisen derart, dass dasselbe Sicherheitselement gleichzeitig mehreren Sicherheitsstufen zugeordnet sein kann.
  • Weiter ist bekannt, Substanzen mit elektrolumineszierenden Eigenschaften als Sicherheitselemente in Wert- und/oder Sicherheitsdokumenten einzusetzen. Dies ist beispielsweise in der EP 1 151 057 B1 sowie in der DE 10 2013 114 496 A1 beschrieben. Hierbei können unter Substanzen mit elektrolumineszierenden Eigenschaften in der Regel solche pulverförmigen Materialien verstanden werden, die bei Anregung mit einem elektrischen Wechselfeld vorzugsweise im sichtbaren Bereich des optischen Spektrums Strahlung emittieren. Im Falle der Verwendung von elektrolumineszierenden Substanzen, insbesondere zum Fälschungsschutz von Sicherheitserzeugnissen, werden hierbei vorzugsweise pulverförmige, zinksulfidische Elektroluminophore verwendet. Diese können mit Hilfe von üblicher Drucktechnologie, beispielsweise Tiefdruck-, Offsetdruck- oder Siebdruckverfahren, auf bzw. in der Matrix der jeweiligen Sicherheitserzeugnisse angeordnet werden. Die Sicherheitserzeugnisse können hierbei sowohl aus Papier, Kunststoff, aber auch aus anderen geeigneten Materialien bestehen. Anschließend können die derart bereitgestellten Elektroluminophore vorzugsweise kontaktlos mit einem elektrischen Wechselfeld angeregt werden. Dies ist in der EP 0 964 791 B1 beschrieben.
  • Derartige elektrolumineszierende Sicherheitselemente können ein sogenanntes Level-3-Merkmal bilden. Dies bedeutet, dass sie ein sehr hohes Sicherheitsniveau aufweisen. Der Echtheitsnachweis entsprechender Sicherheitsdokumente ist hierbei mit einem vergleichsweise hohen Aufwand und hohen Anforderungen an die verwendete Detektionstechnik verbunden. Dies gilt sowohl für die stationäre Prüfung als auch insbesondere für die in zahlreichen Anwendungsfällen angestrebte nichtstationäre Hochgeschwindigkeitsdetektion der Elektrolumineszenzsignale.
  • Bei der Verwendung elektrolumineszierender Sicherheitselemente hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die verwendeten Elektrolumineszenz-Pigmente mit sogenannten Feldverdrängungselementen zu kombinieren und diese Kombination beispielsweise in Form einer Pigmentmischung auf bzw. in dem Sicherheitserzeugnis anzuordnen. Dies ist beispielsweise in der EP 1 631 461 B1 und in der EP 1 748 903 B1 beschrieben.
  • Die Feldverdrängungselemente können z.B. als transparente oder semitransparente dielektrische bzw. elektrisch leitende Pigmente ausgebildet sein oder solche Pigmente umfassen. Die dielektrischen Pigmente weisen eine vergleichsweise hohe Dielektrizitätszahl auf, beispielsweise eine Dielektrizitätszahl größer als 100, um das elektrische Feld effektiv verdrängen zu können. Derartige dielektrische Pigmente sind in einem Ausgangszustand nicht oder nur in einem sehr geringe Maße elektrisch leitfähig (σ ≤ 10-7 S/m). Alternativ können die Feldverdrängungselemente auch als leitfähige Pigmente mit vergleichsweise geringer elektrischer Leitfähigkeit ausgebildet sein oder derartige Pigmente umfassen. Elektrisch leitfähige Feldverdrängungselemente weisen hierbei eine elektrische Leitfähigkeit im Bereich von 10-3-10-2 S/m auf.
  • Die Feldverdrängungselemente können eine Verstärkung oder Konzentration der an der Oberfläche der elektrolumineszierenden Elemente wirksamen lokalen elektrischen Wechselfelder und damit eine Erhöhung der Intensität der aufgrund der feldinduzierten Anregung emittierten Elektrolumineszenzstrahlung hervorrufen. Dabei können die elektrisch leitenden Partikeln deutlich höhere Verstärkung des lokalen Feldes im Vergleich zu dielektrischen Partikeln bewirken.
  • Aus der EP 1 748 903 B1 ist weiter bekannt, als Feldverdrängungselemente auch optisch variable Effektpigmente, insbesondere sogenannte Mehrschicht-Effektpigmente, einzusetzen, die neben der erläuterten Verstärkung des lokalen elektrischen Feldes zusätzlich verifizierbare optische Effekte, insbesondere Interferenzeffekte, erzeugen können. Diese Effektpigmente können vorzugsweise zumindest teilweise Metalloxidschichten wie beispielsweise solche aus Titanoxid enthalten.
  • Werden, wie in der Druckschrift beschrieben, zur Erhöhung der wirksamen lokalen Stärke des anregenden elektrischen Feldes optisch variable Effektpigmente mit den pulverförmigen zinksulfidischen Elektroluminophoren kombiniert, so kann das resultierende Sicherheitsmerkmal neben seiner Level-3-Charakteristik auch eine entsprechende Level-1-Charakteristik aufweisen. Insbesondere kann nämlich auch der optische Effekt, der in einem bei unterschiedlichen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkeln für den Betrachter wahrnehmbaren Farb- bzw. Glanzwechsel bestehen kann, als zusätzliches Kriterium für die Echtheitsverifikation ausgewertet werden.
  • Nachteilig ist jedoch, dass bei der Anwendung der beschriebenen Sicherheitsmerkmale in Wert- und/oder Sicherheitsdokumenten trotz des Vorhandenseins von Feldverdrängungselementen vergleichsweise extrem hohe Anregungsspannungen erforderlich sind, um ein ausreichend starkes lokales elektrisches Wechselfeld zu erzeugen, welches ausreicht, um eine effiziente Anregung der Elektrolumineszenz und somit auch eine zuverlässige Detektion des entsprechenden Elektrolumineszenzsignals zu gewährleisten. Dies ist u.a. auf die im Vergleich zur konventionellen technischen Anwendung von Elektroluminophoren in Elektrolumineszenzfolien mit klassischem Kondensatorausbau äußerst spezielle und unkonventionelle Anordnung der Elekrolumineszenzelemente in den Wert- und/oder Sicherheitsdokumenten sowie auf die insbesondere im Falle der Hochgeschwindigkeitsdetektion der Elektrolumineszenzsignale bevorzugt kontaktlose Anregung mit einem elektrischen Wechselfeld und die gleichfalls bevorzugt kontaktlose Detektion dieser Signale zurückzuführen. Es sind deshalb also Hochspannungswechselfelder erforderlich, um unter den beschriebenen Umständen die pulverförmigen zinksulfidischen Pigmente zur Elektrolumineszenz anzuregen und eine genügend hohe Signalstärke zu gewährleisten.
  • Zudem ist anzumerken, dass Sicherheitsmerkmale, insbesondere auch solche, die auf Lumineszenzerscheinungen beruhen, während der Zeitdauer ihrer Benutzung zahlreichen Alterungsprozessen ausgesetzt sind. Diese können beispielsweise durch intensive Sonnenbestrahlung, Verschmutzungen, mechanischen Abrieb, Kontakt zu Wasser oder organischen Lösungsmitteln sowie durch zahlreiche weitere Einflussfaktoren hervorgerufen werden. Deshalb ist auch bei der Echtheitsprüfung im Umlauf befindlicher Sicherheits- und Wertdokumenten mit einem elektrolumineszierenden Sicherheitsmerkmal ist davon auszugehen, dass die bei konstanten Anregungsbedingungen resultierenden Signalstärken der Elektrolumineszenz über den Lebenszyklus der Sicherheits- und Wertdokumente zunehmend geringer werden.
  • Andererseits ist es jedoch nicht unbegrenzt möglich, die Stärke der Lumineszenzsignale und damit die Sicherheit der Detektion durch eine weitere Erhöhung der Anregungsspannung zu erreichen. Insbesondere wird die Höhe der Anregungsspannung durch die Durchschlagsfestigkeit (gegenüber Spannungsdurchschlag, Lichtbogen, Funkenschlag) des Umgebungsmediums limitiert. Im Falle von Luft als Umgebungsmedium bedeutet dies, dass das durch die Anregungsspannung erzeugte elektrische Feld Werte von 3,3 V/µm nicht überschreiten darf. Zu hohe Spannung verringern somit in nachteiliger Weise eine Betriebssicherheit aufgrund von möglichen Durchschlägen.
  • Die DE 10 2008 034 022 A1 welche den Oberbegriff der Ansprüche 1 und 8 beinhaltet, offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheits- und/oder Wertprodukts, insbesondere eines Sicherheits- und/oder Wertdokuments, mit den folgenden Verfahrensschritten: ein Substrat wird mit einer eine Lumineszenzsubstanz enthaltenden Markierungsschicht beschichtet, aus einem durch die Lumineszenzemission der Lumineszenzsubstanz gebildeten Muster wird eine Zeichenfolge gebildet, und die Zeichenfolge wird auf dem Sicherheits- und/oder Wertprodukt als Identzeichenfolge lesbar appliziert und/oder hierin lesbar integriert.
  • Die WO 2015/024619 A1 offenbart ein Druckbild auf einem Substrat, insbesondere auf ein Druckbild, welches plättchenförmige Effektpigmente enthält und auffällige Matt-Glanz-Effekte zeigt.
  • Die WO 2015/091237 A1 offenbart einen pulverförmigen, zinksulfidischen Leuchtstoff, der als Elektroluminophor durch ein elektrisches Feld anregbar ist und darüber hinaus spezielle Lumineszenzeigenschaften aufweist.
  • Die DE 197 08 543 A1 offenbart Sicherheitsdokumente mit grafisch, bevorzugt im Tiefdruck, gestalteten Sicherheitsmerkmalen, die Punkt-, Strich- und/oder Flächen-förmig zum Leuchten gebracht werden können, wobei Wellenlängen im nicht sichtbaren UV-Bereich bis in den vom menschlichen Auge sichtbaren Bereich von typisch 360 bis 780 nm aber auch im infraroten Bereich angestrebt und realisiert werden.
  • Es stellt sich daher das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Identifikation zumindest eines Sicherheitselements mindestens eines Sicherheitsmerkmals eines Sicherheitserzeugnisses zu schaffen, welche mit ausreichender Betriebssicherheit eine zuverlässigere Identifikation des Sicherheitselements über den gesamten Lebenszyklus des Sicherheitserzeugnis zu ermöglichen, insbesondere eine Identifikation mit niedrigen Anregungsspannungen oder bei Verwendung einer Substanz mit elektrolumineszierenden Eigenschaften in geringer Konzentration.
  • Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Es ist eine Grundidee der Erfindung, eine Kombination von einer Substanz mit elektrolumineszierenden Eigenschaften und einer weiteren Substanz mit durch energiereiche Bestrahlung veränderbarer elektrischer Leitfähigkeit zu verwenden, wobei durch diese energiereiche Bestrahlung, nämlich durch UV-Bestrahlung, eine Leitfähigkeit der weiteren Substanz vor der Beaufschlagung mit einem elektrischen Wechselfeld derart verändert wird, dass bei der dann nachfolgenden Beaufschlagung mit dem elektrischen Wechselfeld ein ausreichend starkes lokales Anregungsfeld erzeugt wird, wodurch wiederum eine Elektrolumineszenzstrahlung mit zur Identifikation ausreichender Intensität erzeugt wird. Die Grundidee eignet sich insbesondere für ein Sicherheitsmerkmal, welches zumindest teilweise aus einer Mischung von pulverförmigen Elektroluminophoren und optisch variablen Effektpigmenten besteht.
  • Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Identifikation zumindest eines Sicherheitselements mindestens eines Sicherheitsmerkmals eines Sicherheitserzeugnisses.
  • Ein Sicherheitselement bezeichnet hierbei eine Substanz. Das Sicherheitsmerkmal umfasst Substanzen.
  • Das Sicherheitserzeugnis kann insbesondere ein Wert- oder Sicherheitsdokument sein. Als Sicherheitsdokument kann jedes Dokument bezeichnet werden, das eine physikalische Entität ist, die gegen ein unautorisiertes Herstellen und/oder Verfälschen durch Sicherheitsmerkmale geschützt ist. Sicherheitsmerkmale sind hierbei solche Merkmale, die ein Verfälschen und/oder Duplizieren gegenüber einem einfachen Kopieren zumindest erschweren. Sicherheitselemente können hierbei somit physikalische Entitäten bezeichnen, die ein Sicherheitsmerkmal ausbilden.
  • Ein Sicherheitsdokument kann mehrere Sicherheitsmerkmale und/oder mehrere Sicherheitselemente umfassen.
  • Wertdokumente sind Dokumente, die einen Wert repräsentieren. Wertdokumente können hierbei auch Sicherheitsdokumente sein. Beispiele für Sicherheitsdokumente, welche auch Wertdokumente umfassen, umfassen beispielsweise Reisepässe, Personalausweise, Führerscheine, Identitätskarten, Zutrittskontrollausweise, Krankenkassenkarten, Banknoten, Postwertzeichen, Bankkarten, Kreditkarten, Smartcards, Tickets und Etiketten.
  • Das Sicherheitsmerkmal kann insbesondere ein maschinenlesbares Sicherheitsmerkmal sein. Weiter kann das Sicherheitsmerkmal bzw. Sicherheitselemente des Sicherheitsmerkmals zumindest teilweise oder vollständig auf einer Oberfläche des Sicherheitserzeugnisses oder in dem Sicherheitserzeugnis angeordnet sein.
  • Im Sinne dieser Offenbarung umfasst der Begriff Identifikation auch eine Detektion des Sicherheitselements. Somit kann eine Identifikation bedeuten, dass detektiert wird, ob das Sicherheitselement in dem Sicherheitsmerkmal bzw. in dem Sicherheitserzeugnis oder ob das Sicherheitsmerkmal in dem Sicherheitserzeugnis vorhanden ist oder nicht. Auch kann Identifikation bedeuten, dass detektiert wird, ob das zumindest eine Sicherheitselement in einem vorbestimmen Maße, beispielsweise in einer vorbestimmten Menge oder Konzentration, in dem Sicherheitsmerkmal bzw. -erzeugnis enthalten ist oder nicht.
  • Das Sicherheitsmerkmal umfasst mindestens eine erste Substanz mit elektrolumineszierenden Eigenschaften. Diese erste Substanz kann somit ein erstes Sicherheitselement des Sicherheitsmerkmals sein. Die erste Substanz kann insbesondere eine pulverförmige Substanz oder pulverförmig bereitstellbare Substanz sein. Vorzugsweise handelt es sich bei der ersten Substanz um pulverförmige, zinksulfidische Elektrolumineszenzmaterialien, die auch als Elektrolumineszenzpigmente oder Elektroluminophore bezeichnet werden können. Die erste Substanz emittiert nach Anregung in einem elektrischen Wechselfeld eine Lumineszenzstrahlung, insbesondere eine Lumineszenzstrahlung mit Wellenlängen im sichtbaren Bereich des optischen Spektrums.
  • Für die erste Substanz geeignete elektrolumineszierende Materialien sind in eingangs angeführten Druckschriften, insbesondere in der EP 1 151 057 B1 , der DE 10 2013 114 496 A1 sowie in den Druckschriften EP 1 631 461 B1 sowie EP 1 748 903 B1 beschrieben. Hiermit wird daher vollumfänglich auf den Offenbarungsgehalt dieser Druckschriften bezüglich der elektrolumineszierenden Substanz Bezug genommen. Weiter umfasst das Sicherheitsmerkmal mindestens eine weitere Substanz. Diese bewirkt in Kombination mit der ersten Substanz eine Verstärkung des an der Oberfläche der ersten Substanz bei Beaufschlagung mit dem elektrischen Wechselfeld wirksamen lokalen elektrischen Feldes und somit eine Erhöhung der Signalstärke der emittierten Elektrolumineszenzstrahlung. Diese weitere Substanz kann darüber hinaus ein weiteres Sicherheitselement des Sicherheitsmerkmals sein.
  • Das zumindest aus der ersten und weiteren Substanz bestehende Sicherheitsmerkmal kann auf das Sicherheitserzeugnis vollflächig oder partiell aufgebracht werden. Dies kann z.B. mit Hilfe einer Druckfarbe, die aus zumindest der ersten und der weiteren Substanz besteht, in einem gängigen Druckverfahren erfolgen.
  • Erfindungsgemäß ist die weitere Substanz eine Substanz mit einer durch energiereiche Bestrahlung veränderbaren, nämlich erhöhbaren elektrischen Leitfähigkeit. Die energiereiche Bestrahlung kann hierbei mit Strahlung erfolgen, deren maximale Wellenlänge kleiner als die minimalste Wellenlänge des sichtbaren Lichts, also insbesondere kleiner als 400 nm, ist. Die energiereiche Bestrahlung ist eine UV-Bestrahlung. Hierbei kann Strahlung mit Wellenlängen aus einem Wellenlängenbereich von 5 nm bis 380 nm, bevorzugt aus einem Wellenlängenbereich von 100 nm bis 380 nm, verwendet werden. Im Folgenden wird die energiereiche Strahlung daher auch als UV-Bestrahlung bezeichnet.
  • Ohne UV-Bestrahlung kann die weitere Substanz eine Leitfähigkeit eines undotierten Halbleiterelements, also eine eher niedrige Leitfähigkeit, aufweisen. Die weitere Substanz ist weiter vorzugsweise eine dielektrische Substanz, also eine Substanz mit einer Dielektrizitätszahl größer als 10, vorzugsweise größer als 100.
  • Die weitere Substanz kann in Bezug auf die von der ersten Substanz emittierten Elektrolumineszenzstrahlung vorzugsweise transparent oder semitransparent sein. Dies bedeutet, dass die weitere Substanz für die Elektrolumineszenzstrahlung durchlässig ist oder diese Strahlung nicht mehr als ein vorbestimmtes Maß, beispielsweise nicht mehr als 50%, bevorzugt nicht mehr als 10 %, abschwächt.
  • Die weitere Substanz ist eine nicht-elektrolumineszente Substanz. Bevorzugt besteht die weitere Substanz aus einem als Trägermaterial fungierendem Substrat, welches aus unterschiedlichen transparenten bzw. semitransparenten Materialien, beispielsweise aus synthetischem oder natürlichem Glimmer, aus SiO2, Glas oder anderen Materialien gebildet werden kann sowie aus mindestens einer transparenten bzw. semitransparente Metalloxid-Schicht, die vorzugsweise aus Titanoxidschicht (TiO2-Schicht) besteht. Hierbei kann insbesondere die Metalloxid-Schicht eine Schicht sein, deren elektrische Leitfähigkeit strahlungsinduziert veränderbar ist.
  • Einige Metalldioxide, besonders TiO2, zeigen eine starke Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit nach und während der Bestrahlung mit energiereicher Strahlung, insbesondere mit UV-Strahlung. Grund hierfür kann eine Kombination von Fotoeffekt und Fotokatalyse sein. Mit einer Bandenergie von ca. 3,0 - 3,2 eV ist TiO2 ein effektiver Fotoleiter. Die Energie von 3,0 eV entspricht einer Wellenlänge von ca. 390 nm. Erfindungsgemäß wird also das aus einer Kombination von mindestens einem elektrolumineszierenden Sicherheitselement und einem weiteren Sicherheitselement mit veränderbarer elektrischer Leitfähigkeit bestehende Sicherheitsmerkmal mit einer energiereichen Strahlung, nämlich mit UV-Strahlung bestrahlt. Hierzu kann das Sicherheitsmerkmal in einem Bestrahlungsbereich einer Einrichtung zur Erzeugung dieser Bestrahlung angeordnet werden. Die Bestrahlung kann mit einer festgelegten Intensität für eine vorbestimmte Zeitdauer erfolgen.
  • Die UV-Bestrahlung erfolgt bevorzugt bei Wellenlängen, die kleiner als 400 nm sind. Die Bestrahlung mit UV-Bestrahlungseinrichtungen, die Strahlung im sogenannten UV-A-Bereich, also beispielsweise im Bereich von 365 nm, emittieren. Hierbei können als Bestrahlungseinrichtungen sowohl UV-Entladungslampen als auch UV-LEDs eingesetzt werden.
  • Weiter wird das Sicherheitsmerkmal mit einem elektrischen Wechselfeld beaufschlagt.
  • Das elektrische Wechselfeld kann durch das Anlegen einer Anregungsspannung an ein Mittel zur Erzeugung des Wechselfelds, z.B. mindestens eine Elektrode, erzeugt werden. Hierzu kann das Sicherheitsmerkmal in einem Beaufschlagungsbereich einer Einrichtung zur Erzeugung des elektrischen Wechselfeldes angeordnet werden. Die Beaufschlagung mit dem elektrischen Wechselfeld dient zur Anregung von Elektrolumineszenzstrahlung. Weiter wird eine von der ersten Substanz emittierte Elektroluminszenzstrahlung, die bei und/oder nach Beaufschlagung mit dem elektrischen Wechselfeld emittiert wird, erfasst. Die Erfassung der Elektrolumineszenzstrahlung kann insbesondere mit einer Einrichtung zur Strahlungserfassung erfolgen.
  • Es hat sich gezeigt, dass durch die Bestrahlung des Sicherheitsmerkmals mit energiereicher Strahlung, nämlich UV-Strahlung, eine deutliche Erhöhung der Intensität der Elektrolumineszenzstrahlung bei gleichbleibender Anregungsspannung bewirkt oder aber die gleiche Intensität der Elektrolumineszenzstrahlung bei signifikanter Reduktion dieser Anregungsspannung erreicht werden kann. Dieser Zusammenhang zeigt sich bei UV-Bestrahlung einer Kombination einer ersten Substanz aus elektrolumineszierenden Pigmenten mit einer weiteren Substanz aus Feldverdrängungselementen, die als optische Effektpigmente ausgebildet sind oder solche Effektpigmente umfassen.
  • Insbesondere bei der Verwendung einer weiteren Substanz mit einer Metalloxid-Schicht kann angenommen werden, dass die UV-Bestrahlung zur Erhöhung der Leitfähigkeit der Metalloxid-Schicht führt und somit eine Verstärkung des lokalen elektrischen Anregungsfeldes im Bereich von elektrolumineszierenden Pigmenten bewirkt. Hierdurch erhöht sich die Intensität der Elektrolumineszenzstrahlung, insbesondere wenn als erste Substanz pulverförmige zinksulfidische Elektroluminophore verwendet werden.
  • Die strahlungsbedingte Erhöhung der Intensität der Elektrolumineszenzstrahlung ist hierbei insbesondere von der Bestrahlungsdosis, also von der Strahlungsenergie sowie der Zeitdauer der UV-Bestrahlung abhängig.
  • Insbesondere kann die elektrische Leitfähigkeit der weiteren Substanz und somit die Intensität der Elektrolumineszenzstrahlung proportional zur Bestrahlungsdosis bzw. zur Bestrahlungsenergie ansteigen. Z.B. kann die Elektrolumineszenzintensität im Vergleich zu einer Anregung ohne vorhergehende UV-Bestrahlung um ca. 30 % ansteigen, wenn die Bestrahlungsenergie 4 mJ beträgt bzw.um ca. 85 % ansteigen, wenn die Bestrahlungsenergie 18 mJ beträgt.
  • Der genannte Effekt kann in vorteilhafter Weise zur einfacheren und sichereren Identifizierung der ersten Substanz und/oder der weiteren Substanz ausgenutzt werden. Insbesondere führt er zu einem stärkeren Messsignal, was eine sicherere Identifikation der Elektrolumineszenz und/oder eine Reduktion der Anregungsspannung ermöglicht. Auf diese Weise kann der Echtheitsnachweis auch für solche Wert- und Sicherheitsdokumente mit elektrolumineszierenden Sicherheitsmerkmalen abgesichert werden, die im Verlaufe ihres Lebenszykluses verschiedenartigen, die Signalstärke der Elektrolumineszenz beeinträchtigenden Alterungsprozessen ausgesetzten waren. Eine weitere Option besteht gegebenenfalls auch darin, die Konzentration der ersten Substanz in dem Sicherheitsmerkmal zu reduzieren.
  • Zur Erzielung einer guten Maschinenlesbarkeit mit ausreichend hoher Elektrolumineszenzintensität war es bisher wesentlich, dass im Sicherheitsmerkmal sowohl die elektrolumineszierende Substanz als auch die Feldverdrängungselemente vorhanden sind, insbesondere in einem festgelegten Mischungsverhältnis. Weiter waren vergleichsweise extrem hohe Wechselspannungen notwendig, um die erforderliche lokale Feldstärke und somit die gewünschte Elektrolumineszenzintensität zu erreichen. Durch die erfindungsgemäße UV-Bestrahlung wird nunmehr ermöglicht, die gleiche oder eine ähnliche hohe Elektrolumineszenzintensität mit einer im Vergleich um 15-25% geringeren Anregungsspannung zu erreichen. Wird die gleiche Anregungsspannung verwendet, so ergibt sich eine signifikante Erhöhung der Elektrolumineszenzintensität, beispielsweise um über 100 %.
  • Die elektrische Leitfähigkeit der weiteren Substanz kann sich nach Beendigung der UV-Bestrahlung wieder verringern. Die Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit auf das Ausgangsniveau vor der UV-Bestrahlung kann in einer vorbestimmten Zeitdauer, beispielsweise einer Zeitdauer bis 10-15 Minuten, erfolgen. Der Effekt der Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit durch UV-Bestrahlung ist somit ein reversibler Effekt. Nach der Reduktion der elektrischen Leitfähigkeit kann eine erneute Erhöhung durch eine erneute Bestrahlung erreicht werden.
  • Weiter wird in Abhängigkeit mindestens einer Eigenschaft der Elektrolumineszenzstrahlung die erste Substanz und/oder die weitere Substanz identifiziert, insbesondere detektiert. Die Eigenschaft kann insbesondere eine Intensität der Elektrolumineszenzstrahlung sein. Die Eigenschaft kann dann mittels einer Auswerteeinrichtung bestimmt werden.
  • Die Auswerteeinrichtung führt auch die Identifizierung durch.
  • Beispielsweise kann die erste Substanz identifiziert werden, falls mindestens ein eigenschaftsabhängiges Kriterium erfüllt ist, z.B. falls die Intensität der Elektrolumineszenzstrahlung höher als ein erster vorbestimmter Schwellwert ist. Andernfalls kann die erste Substanz nicht identifiziert werden.
  • Beispielsweise kann die weitere Substanz oder ein Bestandteil der weiteren Substanz, insbesondere TiO2, identifiziert werden, falls mindestens ein weiteres eigenschaftsabhängiges Kriterium erfüllt ist, z.B. falls die Intensität der Elektrolumineszenzstrahlung höher als ein weiterer vorbestimmter Schwellwert ist. Andernfalls kann die weitere Substanz nicht identifiziert werden. Der weitere Schwellwert kann vom ersten Schwellwert verschieden, insbesondere höher als dieser, sein.
  • Alternativ oder kumulativ kann die erste oder die weitere Substanz in Abhängigkeit einer Eigenschaftsänderung, insbesondere einer Intensitätsänderung der Elektrolumineszenzstrahlung identifiziert werden. In diesem Fall kann die Änderung der Eigenschaft ein von der Intensität und Dauer der UV-Bestrahlung abhängiger Anstieg oder Abfall der Intensität der Elektrolumineszenz sein.
  • Z.B. kann das Sicherheitsmerkmal zeitlich vor der UV-Bestrahlung mit einem elektrischen Wechselfeld beaufschlagt werden. Dann kann die Intensität der Elektrolumineszenzstrahlung ohne vorhergehende UV-Bestrahlung bestimmt werden. Hiernach kann das Sicherheitsmerkmal bestrahlt werden. Zeitlich nach der Beendigung dieser UV- Bestrahlung kann das Sicherheitsmerkmal erneut mit dem elektrischen Wechselfeld, vorzugsweise mit gleicher Feldstärke beaufschlagt werden. Dann kann die Intensität der Elektrolumineszenzstrahlung mit vorhergehender UV-Bestrahlung bestimmt werden.
  • Die weitere Substanz kann identifiziert werden, wenn die Intensität mit vorhergehender UV-Bestrahlung größer, insbesondere mehr als ein vorbestimmtes Maß größer, als die Intensität ohne vorhergehende UV-Bestrahlung ist. Andernfalls kann die weitere Substanz nicht identifiziert werden.
  • Somit ist es möglich, eine bestimmte zusätzlich zu den elektrolumineszierenden Pigmenten in das erfindungsgemäße Sicherheitsmerkmal eingebrachte Substanz (Substanztyp oder -art) mit veränderbarer Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Intensität der detektierten Elektrolumineszenz, oder deren Änderung zu identifizieren. Beispielsweise können weiteren Substanzen, die z.B. aus voneinander verschiedenen Materialien bestehen oder voneinander verschiedene Materialzusammensetzungen aufweisen, verschiedenen Eigenschaften der Elektrolumineszenzstrahlung, insbesondere verschiedenen Schwellwerten von Intensitäten, zugeordnet sein. Somit ist es möglich, dass verschiedene weitere Substanzen zu voneinander verschiedenen Intensitätsänderungen der Elektrolumineszenzstrahlung führen.
  • Diese Veränderung kann also substanztypspezifisch, insbesondere material- oder materialzusammensetzungsspezifisch, sein. Somit kann es möglich sein, in Abhängigkeit der Intensitätsänderung der Elektrolumineszenzstrahlung auch eine Art der weiteren Substanz oder zumindest mehrere mögliche Arten von weiteren Substanzen zu bestimmen.
  • Selbstverständlich kann in Abhängigkeit der mindestens einen Eigenschaft der Elektrolumineszenzstrahlung auch das Sicherheitsmerkmal identifiziert, insbesondere detektiert, werden.
  • Das beschriebene Verfahren kann hierbei zur Verifikation oder Echtheitsprüfung des Sicherheitsmerkmals dienen. Insbesondere kann das Sicherheitsmerkmal verifiziert werden, falls die erste und/oder die weitere Substanz identifiziert wurde. Alternativ oder kumulativ kann das Sicherheitsmerkmal verifiziert werden, wenn mindestens ein Kriterium, welches von der Eigenschaft der Elektrolumineszenzstrahlung abhängig, erfüllt ist. Beispielsweise kann das Sicherheitsmerkmal verifiziert werden, falls die Intensität höher als ein vorbestimmter Schwellwert ist.
  • Wird die erste und/oder die weitere Substanz nicht identifiziert und/oder ist das mindestens eine eigenschaftsabhängige Kriterium nicht erfüllt, so kann das Sicherheitsmerkmal nicht verifiziert werden.
  • Zusammenfassend kann durch die Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit der weiteren Substanz, insbesondere durch deren Erhöhung, die Stärke des elektrischen Anregungsfeldes im Bereich der Substanz mit elektrolumineszierenden Eigenschaften erhöht werden, wodurch wiederum die Intensität der emittierten Elektrolumineszenzstrahlung erhöht wird. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass durch die vorhergehende UV-Bestrahlung die Elektrolumineszenzstrahlung verstärkt wird (Verstärkungseffekt). Dieser Verstärkungseffekt kann auch nach Beendigung der UV-Bestrahlung für einen vorbestimmten Zeitraum erhalten bleiben.
  • Durch die Verwendung der beschriebenen Kombination der zwei Substanzen ergibt sich in vorteilhafter Weise die Erzeugung von Elektrolumineszenzstrahlung mit vergleichsweise geringen Anregungsspannungen. Hierdurch wird eine energiesparende, aber auch zuverlässige Identifikation ermöglicht und eine ausreichende Betriebssicherheit aufgrund der Reduktion einer Durchschlagsgefahr gewährleistet. Auch kann die Elektrolumineszenzstrahlung zur Identifikation in zuverlässiger Weise über den gesamten Lebenszyklus des Sicherheitsmerkmals erzeugt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Sicherheitsmerkmal zeitlich vor der Beaufschlagung mit dem elektrischen Wechselfeld mit UV-Strahlung bestrahlt. Dies bedeutet, dass die UV-Bestrahlung vor der Beaufschlagung mit dem elektrischen Wechselfeld beginnt. Bevorzugt wird das Sicherheitsmerkmal erst nach Beendigung der UV-Bestrahlung mit dem elektrischen Wechselfeld beaufschlagt. Insbesondere kann der Beginn der Beaufschlagung mit dem elektrischen Wechselfeld mit einer Zeitdauer kleiner als 1 Sekunde nach der Beendigung der UV-Bestrahlung erfolgen.
  • Es ist aber auch möglich, dass die Beaufschlagung mit dem elektrischen Wechselfeld beginnt, während das Sicherheitsmerkmal mit der UV-Bestrahlung bestrahlt wird.
  • Bevorzugt wird die aufgrund der Beaufschlagung mit dem elektrischen Wechselfeld erzeugte Elektrolumineszenzstrahlung erst nach Beendigung der UV-Bestrahlung erfasst, da die UV-Bestrahlung zusätzlich eine unerwünschte photolumineszente Strahlung der ersten Substanz erzeugen kann.
  • Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass die Elektroluminszenz möglichst unverfälscht, insbesondere nicht durch Photoluminszenzeffekte verfälscht, gemessen werden kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist eine Zeitdauer zwischen der Beendigung der UV-Bestrahlung und dem Beginn der Beaufschlagung mit dem elektrischen Wechselfeld länger als 0 Sekunden. Alternativ oder kumulativ ist die Zeitdauer kürzer als 600 Sekunden.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst die weitere Substanz mindestens ein Effektpigment. Selbstverständlich kann die weitere Substanz eine Vielzahl von Effektpigmenten umfassen.
  • Solche Effektpigmente sind in der eingangs erläuterten EP 1 748 903 B1 beschrieben.
  • Der von der weiteren Substanz bereitgestellte Effekt kann ebenfalls oder zusätzlich zur Verifikation des Sicherheitsmerkmals und somit des Sicherheitserzeugnisses genutzt werden. Dies erhöht in vorteilhafter Weise die Zuverlässigkeit der Verifikation.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die weitere Substanz zumindest anteilig eine Metalloxid-Schicht auf. Vorzugsweise besteht diese Schicht zumindest teilweise aus Titandioxid. Allerdings sind auch andere Metalloxide verwendbar.
  • Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise die erläuterte strahlungsbedingte Veränderung der Leitfähigkeit.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform besteht das Metalloxid zumindest teilweise aus TiO2. Aus TiO2 oder anderen Metalloxiden bestehende Schichten weisen unter Bestrahlung mit energiereicher Strahlung, insbesondere mit UV-Strahlung eine Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit auf und führen somit zu einer signifikanten Verstärkung der Elektrolumineszenzstrahlung.
  • Insbesondere kann somit auch identifiziert werden, ob eine weitere Substanz aus einem gewünschten Material, insbesondere einem Metalloxid, weiter insbesondere aus TiO2, besteht.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird zusätzlich zur Identifikation der ersten Substanz und/oder der weiteren Substanz in Abhängigkeit mindestens einer Eigenschaft der Elektrolumineszenzstrahlung mindestens ein von dem Effektpigment erzeugter Effekt erfasst. Weiter wird das Effektpigment in Abhängigkeit des erzeugten Effekts identifiziert. Mit anderen Worten kann das Effektpigment, insbesondere zusätzlich zur Abhängigkeit von der Eigenschaft der Elektrolumineszenzstrahlung, in Abhängigkeit eines von dem Effektpigment erzeugten Effekts identifiziert werden.
  • Der Effekt kann insbesondere einer der vorhergehend erläuterten optischen Effekte sein.
  • Zur Erfassung des Effekts kann das Sicherheitsmerkmal unter verschiedenen Beleuchtungswinkeln beleuchtet werden, insbesondere mit Strahlung einer vorbestimmten Wellenlänge, einer Strahlung aus einem vorbestimmten Wellenlängenbereich oder mit Strahlungen aus verschiedenen Wellenlängenbereichen. Alternativ oder kumulativ kann die vom Sicherheitsmerkmal unter der Beleuchtung reflektierten oder emittierten Strahlung unter verschiedenen Erfassungswinkeln erfasst bzw. unter verschiedenen Betrachtungswinkeln betrachtet werden.
  • Weiter kann detektiert werden, ob unter der erläuterten Beleuchtung und/oder der erläuterten Betrachtung bzw. Erfassung ein vorbestimmter, gewünschter Effekt auftritt. Tritt der vorbestimmte Effekt auf, so kann das Effektpigment und gegebenenfalls eine Art des Effektpigments identifiziert werden. Weiter kann, falls das Effektpigment oder eine Art des Effektpigments identifiziert wird, das Sicherheitsmerkmal verifiziert werden. Kann das Effektpigment oder eine vorbestimmte Art des Effektpigments nicht identifiziert werden, so kann das Sicherheitsmerkmal nicht verifiziert werden.
  • Weiter ist es möglich, die weitere Substanz in Abhängigkeit der Eigenschaft der Elektrolumineszenzstrahlung sowie in Abhängigkeit des erzeugen Effektes zu identifizieren. So kann die weitere Substanz beispielsweise nur dann identifiziert werden, wenn die Eigenschaft und/oder die Erhöhung der Elektrolumineszenzstrahlung und/oder wenn der erzeugte Effekt der weiteren Substanz zuzuordnen ist.
  • Hierdurch ergibt sich eine zuverlässigere Identifikation einer weiteren Substanz und somit eine zuverlässigere Verifikation des Sicherheitsmerkmals.
  • Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Identifikation zumindest eines Bestandteils, insbesondere einer Substanz, mindestens eines Sicherheitsmerkmals eines Sicherheitserzeugnisses. Die Vorrichtung dient zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen. Somit ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass das entsprechende Verfahren mittels der Vorrichtung durchführbar ist.
  • Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Einrichtung zur Erzeugung von energiereicher Strahlung, nämlich UV-Strahlung, mindestens eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes, mindestens eine Einrichtung zur Erfassung von Elektrolumineszenzstrahlung sowie mindestens eine Auswerteeinrichtung. Die Einrichtung zur Erzeugung von energiereicher Strahlung ist insbesondere eine Einrichtung zur Erzeugung von UV-Bestrahlung. Diese kann insbesondere als UV-Entladungslampe, als UV-LED oder als Hochleistungs-UV-LED ausgebildet sein.
  • Weiter ist das mindestens eine Sicherheitsmerkmal bestrahlbar, nämlich durch die Einrichtung zur Erzeugung von UV-Strahlung. Weiter ist das Sicherheitsmerkmal mit einem elektrischen Wechselfeld beaufschlagbar, insbesondere durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes. Die Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes kann als Elektrode ausgebildet sein oder mindestens eine Elektrode umfassen. Weiter ist eine von der ersten Substanz emittierte Elektrolumineszenzstrahlung erfassbar, insbesondere durch die Einrichtung zur Erfassung von Elektrolumineszenzstrahlung. Die Einrichtung zur Erfassung von Elektrolumineszenzstrahlung kann beispielsweise ein Photodetektor, ein Spektrometer oder aber eine Bilderfassungseinrichtung sein. Diese oder die Vorrichtung kann neben den geeigneten Sensoren auch geeignete Filterelemente aufweisen.
  • Weiter ist, nämlich durch die Auswerteeinrichtung, in Abhängigkeit mindestens einer Eigenschaft der Elektrolumineszenzstrahlung die erste und/oder die weitere Substanz des Sicherheitsmerkmals identifizierbar. Hierzu kann die Auswerteeinrichtung die Eigenschaft der Elektrolumineszenzstrahlung erfassen. Dies wurde vorhergehend erläutert.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist ein Bestrahlungsbereich der mindestens einen Einrichtung zur Erzeugung von UV-Strahlung von einem Beaufschlagungsbereich der mindestens einen Einrichtung zur Erzeugung des elektrischen Wechselfeldes verschieden. Dies kann bedeuten, dass zwischen dem UV-Bestrahlungsbereich und dem Beaufschlagungsbereich ein räumlicher Abstand besteht. Weiter ist das Sicherheitsmerkmal von dem UV-Bestrahlungsbereich in den Beaufschlagungsbereich transportierbar, beispielsweise mittels einer Transporteinrichtung. Hierbei kann die Vorrichtung die Transporteinrichtung umfassen.
  • Es ist möglich, dass Sicherheitserzeugnisse entlang einer Transportrichtung durch die Vorrichtung transportiert werden. In diesem Fall kann der UV- Bestrahlungsbereich in Transportrichtung vor dem Beaufschlagungsbereich angeordnet sein. Auch ist es möglich, in diesem Fall eine Reihenschaltung mehrerer Einrichtungen zur Erzeugung von UV-Strahlung entlang der Transportrichtung anzuordnen.
  • Es ist weiter möglich, dass Sicherheitserzeugnisse mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit, beispielsweise mit bis zu 10 m/s, durch die Vorrichtung transportiert werden, wobei sowohl die UV-Bestrahlung, die Beaufschlagung mit dem Anregungsfeld als auch die Erfassung der Elektrolumineszenzstrahlung während der Bewegung erfolgen. In diesem Fall können die Parameter der UV-Bestrahlung, insbesondere eine Zeitdauer, eine Bestrahlungsenergie und/oder eine Bestrahlungsrichtung der Bestrahlung derart eingestellt werden, dass während des Transports durch den UV-Bestrahlungsbereich die Bestrahlungsdosis ausreicht, um eine gewünschte Elektroluminszenzintensität oder eine gewünschte Elektrolumineszenzintensitätsänderung bei nachfolgender Beaufschlagung mit dem elektrischen Wechselfeld zu erreichen.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens eine Einrichtung zur Erzeugung, Erfassung und Auswertung eines von einem Effektpigment erzeugten Effekts. Hierbei kann die Einrichtung mehrere Teileinrichtungen umfassen, die jeweils zur Erzeugung, zur Erfassung und/oder zur Auswertung dienen können. Beispielsweise kann die Einrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung von Strahlung aus einem vorbestimmten Wellenlängenbereich umfassen. Die Einrichtung zur Erzeugung dieser Strahlung kann von der vorhergehend erläuterten Einrichtung zur Erzeugung von Strahlung verschieden sein. Weiter kann die Einrichtung eine Teileinrichtung zur Erfassung der von dem mindestens einen Effektpigment reflektierten Strahlung umfassen. Diese kann beispielsweise als Bilderfassungseinrichtung ausgebildet sein. Diese Bilderfassungseinrichtung kann hierbei von der Einrichtung zur Erfassung von Elektrolumineszenzstrahlung verschieden oder gleich dieser Einrichtung sein.
  • Die Einrichtung kann weiter eine Einrichtung zur Auswertung bzw. Bestimmung mindestens einer Eigenschaft der von dem mindestens einen Effektpigment reflektierten oder emittierten Strahlung umfassen. Diese Auswerteeinrichtung kann hierbei von der vorhergehend erläuterten Auswerteeinrichtung zur Auswertung der Eigenschaft der Elektrolumineszenzstrahlung verschieden oder gleich dieser Einrichtung sein.
  • Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
    • Fig. 1
    ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    Fig. 2
    ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform,
    Fig. 3
    ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
    Fig. 4
    eine schematische Darstellung eines Sicherheitsmerkmals,
    Fig 5
    eine schematische Darstellung der Elektrolumineszenzintensität in Abhängigkeit der Bestrahlungsdosis, für zwei erfindungsgemäße Sicherheitsmerkmale mit unterschiedlichen Mischungsverhältnissen der ersten und der weiteren Substanz
    Fig. 6
    eine schematische Darstellung der Zunahme der Elektrolumineszenzintensität in Abhängigkeit der UV-Bestrahlungsdosis und
    Fig. 7
    eine schematische Darstellung der Reduktion der Elektrolumineszenzintensität nach Beendigung der UV- Bestrahlung.
  • Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
  • In Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 1 zur Identifikation zumindest eines Bestandteils eines Sicherheitsmerkmals 2 eines Sicherheitsdokuments 3 dargestellt. Das Sicherheitsdokument 3 bildet hierbei ein Sicherheitserzeugnis. Das Sicherheitsdokument 3 liegt auf einer Auflagefläche 4 auf.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst eine Einrichtung 5 zur Erzeugung von UV-Strahlung, eine Einrichtung 6 zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes, eine Einrichtung 7 zur Erfassung von Elektrolumineszenzstrahlung sowie eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 8. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 8 kann hierbei als Mikrocontroller ausgebildet sein oder einen solchen umfassen. Die Einrichtung 5 zur Erzeugung von UV-Strahlung kann als UV-LED ausgebildet sein. Die Einrichtung 6 zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes kann als Elektrode ausgebildet sein oder mindestens eine Elektrode umfassen. Die Einrichtung 7 zur Erfassung von Elektrolumineszenzstrahlung kann beispielsweise als Bilderfassungseinrichtung, und in diesem Falle insbesondere als CCD-Kamera, ausgebildet sein.
  • Die Einrichtung 6 zur Erzeugung des elektrischen Wechselfeldes und die Einrichtung 7 zur Erfassung von Elektrolumineszenzstrahlung können hierbei bevorzugt derart angeordnet sein, dass das Sicherheitsdokument 3, insbesondere das Sicherheitsmerkmal 2 des Sicherheitsdokuments 3, zwischen diesen Einrichtungen 6, 7 angeordnet ist.
  • Somit können die Einrichtungen 5, 6, 7 auf verschiedenen Seiten des Sicherheitsdokuments 3 angeordnet sein, wobei mindestens zwei der Einrichtungen 5, 6, 7 auf einer Seite des Sicherheitsdokuments 3 angeordnet sein können. Dies ist jedoch nicht zwingend. Auch können alle Einrichtungen 5, 6, 7 auf der gleichen Seite des Sicherheitsdokuments 3 angeordnet sein. Wichtig ist, dass die vom Sicherheitsmerkmal 2 unter Beaufschlagung mit dem elektrischen Wechselfeld, welches von der Einrichtung 6 erzeugt wird, erzeugte Elektrolumineszenzstrahlung von der Einrichtung 7 erfasst werden kann. Auch ist es wichtig, dass die UV-Bestrahlung von der Seite des Sicherheitsdokuments 3 erfolgt, auf der das Sicherheitsmerkmal 2 angeordnet ist.
  • Das Sicherheitsmerkmal 2 umfasst eine erste nicht dargestellte Substanz mit elektrolumineszierenden Eigenschaften und mindestens eine weitere Substanz, wobei die elektrische Leitfähigkeit der weiteren Substanz durch UV-Bestrahlung veränderbar ist. Die erste Substanz ist insbesondere ein pulverförmiges zinksulfidisches Elektroluminophor. Die weitere Substanz umfasst insbesondere optische Effektpigmente, insbesondere mit Titandioxid beschichtete Glimmerpigmente.
  • Vorzugsweise, jedoch nicht zwingend, sind die Einrichtung 5 zur Erzeugung von UV-Strahlung, die Einrichtung 6 zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfelds und die Einrichtung 7 zur Erfassung von Elektrolumineszenzstrahlung derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass ein Sicherheitsmerkmal 2 möglichst gleichzeitig mit UV-Strahlung bestrahlt sowie mit einem elektrischen Wechselfeld beaufschlagt sowie die Elektrolumineszenzstrahlung erfasst werden kann.
  • In einem Verfahren zur Identifikation der ersten und/oder der weiteren Substanz kann das Sicherheitsmerkmal 2 durch die Einrichtung 5 zur Erzeugung von UV-Strahlung mit UV-Strahlung bestrahlt werden. Zeitlich nach dem Beginn der Bestrahlung mit UV-Strahlung kann das Sicherheitsmerkmal 2 durch die Einrichtung 6 zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes mit einem Wechselfeld, welches auch als Anregungsfeld bezeichnet werden kann, beaufschlagt werden. Die Erfassung der aufgrund des Anregungsfelds erzeugten Elektrolumineszenzstrahlung kann nach der Beendigung der UV-Bestrahlung erfolgen. Insbesondere kann auch die Beaufschlagung mit einem elektrischen Wechselfeld nach der Beendigung der UV-Bestrahlung erfolgen. Wird das Sicherheitsmerkmal 2 mit dem elektrischen Wechselfeld angeregt, so emittiert die erste Substanz Elektrolumineszenzstrahlung, die durch die Einrichtung 7 zur Erfassung dieser Elektrolumineszenzstrahlung erfasst wird. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 8 kann eine Eigenschaft, insbesondere eine Intensität, dieser Elektrolumineszenzstrahlung bestimmen.
  • In Abhängigkeit der Eigenschaft kann identifiziert werden, ob das Sicherheitsmerkmal die erste Substanz umfasst. Beispielsweise kann dies identifiziert werden, wenn die Intensität größer als ein erster vorbestimmter (geringer) Schwellwert ist.
  • Weiter kann in Abhängigkeit der Eigenschaft identifiziert werden, ob das Sicherheitsmerkmal 2 die weitere Substanz umfasst. Beispielsweise kann die weitere Substanz identifiziert werden, wenn die Intensität höher als ein weiterer vorbestimmter Schwellwert ist, wobei der weitere vorbestimmte Schwellwert höher als der erste vorbestimmte Schwellwert ist. Der weitere vorbestimmte Schwellwert kann hierbei abhängig von einer Stärke des elektrischen Wechselfeldes sein. Für eine bestimmte Stärke des elektrischen Wechselfeldes wird die Intensität der Elektrolumineszenzstrahlung in dem Fall, in dem das Sicherheitsmerkmal 2 die weitere Substanz umfasst, höher sein als in dem Fall, in dem das Sicherheitsmerkmal 2 die weitere Substanz nicht umfasst.
  • In Abhängigkeit der mindestens einen Eigenschaft, insbesondere der Intensität, kann auch eine Art der weiteren Substanz, insbesondere ein Material oder eine Materialzusammensetzung, bestimmt werden. Für verschiedene Arten von weiteren Substanzen kann sich, insbesondere unter und/oder nach UV-Bestrahlung, die elektrische Leitfähigkeit und damit die Intensität der Elektrolumineszenzstrahlung in verschiedener Weise ändern.
  • Das beschriebene Verfahren kann zur Verifizierung des Sicherheitsmerkmals 2 und somit des Sicherheitsdokuments 3 dienen. Beispielsweise kann das Sicherheitsmerkmal 2 verifiziert werden, wenn sowohl die erste Substanz als auch die weitere Substanz identifiziert wurde. Zusätzlich kann das Sicherheitsmerkmal 2 nur dann identifiziert werden, wenn eine vorbestimmte Art der weiteren Substanz identifiziert wurde.
  • Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind hierbei die Einrichtung 5 zur Erzeugung von UV-Strahlung, die Einrichtung 6 zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes und die Einrichtung 7 zur Erfassung der Elektrolumineszenzstrahlung derart angeordnet, dass sich der Bestrahlungsbereich der Einrichtung 5 nicht mit dem Beaufschlagungsbereich der Einrichtung 6 überschneidet. Somit wird das Sicherheitsdokument 3 mit dem Sicherheitsmerkmal 2 nach der UV-Bestrahlung durch die Einrichtung 5 in den Beaufschlagungsbereich der Einrichtung 6 transportiert, beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Transporteinrichtung. Beispielsweise kann hierfür die Auflagefläche 4 die Oberfläche eines Förderbandes sein.
  • In Fig. 3 ist ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Identifikation dargestellt. Ein Sicherheitsmerkmal 2 (siehe z.B. Fig. 1), welches eine erste Substanz mit elektrolumineszierenden Eigenschaften und mindestens eine weitere Substanz umfasst, wobei die weitere Substanz eine durch UV-Bestrahlung veränderbare elektrische Leitfähigkeit besitzt, wird in einem ersten Schritt S1 mit einem elektrischen Wechselfeld beaufschlagt und die Intensität der emittierten Elektrolumineszenzstrahlung erfasst (Signal1).
  • In einem zweiten Schritt S2 wird das Sicherheitsmerkmal 2 für eine vorbestimmte Zeitdauer mit UV-Bestrahlung einer vorbestimmten Strahlungsenergie, also mit einer vorbestimmten UV-Dosis, bestrahlt. In einem dritten Schritt S3 wird das Sicherheitsmerkmal 2 erneut mit dem gleichen elektrischen Wechselfeld wie im ersten Schritt S1 beaufschlagt und erneut die Intensität der emittierten Elektrolumineszenzstrahlung erfasst (Signal 2).
  • In einem vierten Schritt S4 wird das Verhältnis zwischen der im dritten Schritt S3 und im ersten Schritt S1 erfassten Intensitäten (Signal2/Signal1) bestimmt und mit einem vorbestimmten Verhältnis verglichen. Ist das Verhältnis größer als ein vorbestimmter Schwellwert, wird die weitere Substanz identifiziert, wobei der Schwellwert größer als Eins ist. Dies wurde vorhergehend erläutert. Weiter kann im vierten Schritt auch die erste Substanz identifiziert werden, wenn die im dritten Schritt bestimmte Intensität größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist.
  • Fig. 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Sicherheitsmerkmal 2 eines Sicherheitsdokuments 3. Das Sicherheitsmerkmal 2 ist auf einer Papierschicht 9 des Sicherheitsdokuments 3 angeordnet. Weiter dargestellt ist eine Einrichtung 6 zur Erzeugung eines elektrischen Feldes. Weiter dargestellt ist eine Glasplatte 10 unter der zwei Elektroden 11 angeordnet sind, wobei in einem Zwischenraum zwischen den Elektroden 11 unter der Glasplatte 10 Epoxidharz 12 angeordnet ist. Zwischen der Papierschicht 9 und der Glasplatte 10 ist Luft 13 angeordnet.
  • Das Sicherheitsmerkmal 2 umfasst als erste Substanz elektrolumineszierende Pigmente 14 und als weitere Substanz optische Effektpigmente 15. Die elektrolumineszierenden Pigmente 14 sind Pigmente 14 eines pulverförmigen, zinksulfidischen Elektroluminophors. Die optischen Effektpigmente 15 sind Glimmer-basierte Pigmente, die mit einer TiO2-Schicht beschichtet sind.
  • Durch die Elektrode 11 kann ein Anregungsfeld erzeugt werden, welches wiederum zur Emission von Elektrolumineszenzstrahlung führt. Diese Elektrolumineszenzstrahlung kann dann, wie vorhergehend erläutert, erfasst werden.
  • Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung der Elektrolumineszenzintensität in Abhängigkeit der UV-Bestrahlungsdosis für zwei erfindungsgemäße Sicherheitsmerkmale mit unterschiedlichen Mischungsverhältnissen der ersten und der weiteren Substanz
  • Hierbei sind durch Kreise die erfassten Elektroluminszenzintensitäten nach UV-Bestrahlung eines Sicherheitsmerkmals, welches die erste Substanz und die weitere Substanz in einem ersten Mischungsverhältnis umfasst, dargestellt. Auf der Abszisse ist die Bestrahlungsdosis dargestellt, während die Höhe der erfassten Elektrolumineszenzintensitäten auf der Ordinate aufgetragen ist.
  • Durch die Rechtecke sind die erfassten Elektroluminszenzintensitäten nach UV-Bestrahlung eines Sicherheitsmerkmals, welches die erste Substanz und die weitere Substanz in einem weiteren Mischungsverhältnis umfasst, dargestellt. Das weitere Mischungsverhältnis ist vom ersten Mischungsverhältnis verschieden.
  • Es ist ersichtlich, dass die erfasste Elektrolumineszenzintensität bei gleicher Bestrahlungsdosis sehr stark von der konkreten Zusammensetzung des Sicherheitsmerkmals, d.h. unter anderem vom Mischungsverhältnis der kombinierten elektrolumineszierenden Pigmente und der in ihrer Leitfähigkeit variablen Feldverdrängungselemente abhängig ist. Weiter ist ersichtlich, dass die Elektrolumineszenzintensität mit steigender Bestrahlungsdosis in beiden Fällen zunimmt, wobei die Zunahme näherungsweise eine logarithmischen Steigerung aufweist und sich somit bei Bestrahlungsdosen über einem vorbestimmten Grenzwert eine Sättigung einstellt.
  • Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung der Zunahme der Elektrolumineszenzintensität in Abhängigkeit der Bestrahlungsdosis nach UV-Bestrahlung eines Sicherheitsmerkmals, welches sowohl die erste als auch die weitere Substanz umfasst. Es ist ersichtlich, dass die Elektrolumineszenzintensität mit steigender Bestrahlungsdosis zunimmt, wobei die Zunahme näherungsweise einen logarithmischen Verlauf aufweist und sich somit die erläuterte Sättigung der erfassten Intensität einstellt.
  • Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung der Reduktion der Elektrolumineszenzintensität nach Beendigung der UV-Bestrahlung. Hierbei ist dargestellt, dass die Elektrolumineszenzintensität nach einer UV-Bestrahlung mit einer Energie von 45 mJ nach mehr als 800 Sekunden wieder das Ausgangsniveau vor der Bestrahlung erreicht hat, welches durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Sicherheitsmerkmal
    3
    Sicherheitsdokument
    4
    Auflagefläche
    5
    Einrichtung zur Erzeugung von UV-Strahlung
    6
    Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes
    7
    Einrichtung zur Erfassung von Elektrolumineszenzstrahlung
    8
    Steuer- und Auswerteeinrichtung
    9
    Papierschicht
    10
    Glasplatte
    11
    Elektrode
    12
    Epoxidharz
    13
    Luft
    14
    elektrolumineszierendes Pigment
    15
    Effektpigment
    S1
    erster Schritt
    S2
    zweiter Schritt
    S3
    dritter Schritt
    S4
    vierter Schritt

Claims (10)

  1. Verfahren zur Identifikation zumindest eines Sicherheitselements mindestens eines Sicherheitsmerkmals (2) eines Sicherheitserzeugnis, wobei das Sicherheitsmerkmal (2) eine erste Substanz und mindestens eine weitere Substanz umfasst, wobei die erste Substanz eine elektrolumineszierende Substanz ist, wobei die weitere Substanz eine Substanz mit einer durch UV-Bestrahlung veränderbarer elektrischer Leitfähigkeit ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das mindestens eine Sicherheitsmerkmal (2) zur Verstärkung einer Elektrolumineszenzstrahlung der ersten Substanz mit UV-Bestrahlung bestrahlt wird, wobei das Sicherheitsmerkmal (2) mit einem elektrischen Wechselfeld beaufschlagt wird, wobei eine von der ersten Substanz emittierte und durch die UV-Bestrahlung verstärkte Elektrolumineszenzstrahlung erfasst wird, wobei in Abhängigkeit mindestens einer Eigenschaft der verstärkten Elektrolumineszenzstrahlung die erste Substanz und/oder die weitere Substanz identifiziert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsmerkmal (2) zeitlich vor der Beaufschlagung mit dem elektrischen Wechselfeld bestrahlt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitdauer zwischen der Beendigung der Bestrahlung und dem Beginn der Beaufschlagung mit dem elektrischen Wechselfeld länger als 0 Sekunden und/oder kürzer als 600 Sekunden ist.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Substanz zumindest anteilig eine Metalloxid-Schicht aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxid zumindest teilweise aus TiO2 besteht.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Substanz mindestens ein Effektpigment umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Identifikation der ersten und/oder der weiteren Substanz in Abhängigkeit mindestens einer Eigenschaft der Elektrolumineszenzstrahlung mindestens ein von dem Effektpigment erzeugter Effekt erfasst wird, wobei das Effektpigment in Abhängigkeit dieses erfassten Effekts identifiziert wird.
  8. Vorrichtung zur Identifikation zumindest eines Sicherheitselements mindestens eines Sicherheitsmerkmals (2) eines Sicherheitserzeugnis, wobei die Vorrichtung (1) mindestens eine Einrichtung (5) zur Erzeugung von UV-Strahlung, mindestens eine Einrichtung (6) zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfelds, mindestens eine Einrichtung (7) zur Erfassung von Elektrolumineszenzstrahlung sowie mindestens eine Auswerteeinrichtung (8) umfasst,
    dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sicherheitsmerkmal (2) zur Verstärkung einer Elektrolumineszenzstrahlung der ersten Substanz mit UV-Bestrahlung bestrahlbar ist, wobei das Sicherheitsmerkmal (2) mit einem elektrischen Wechselfeld beaufschlagbar ist, wobei eine von der ersten Substanz emittierte und durch die UV-Bestrahlung verstärkte Elektrolumineszenzstrahlung erfassbar ist, wobei die Auswerteeinrichtung (8) eingerichtet ist, um in Abhängigkeit mindestens einer Eigenschaft der verstärkten Elektrolumineszenzstrahlung die erste und/oder die weitere Substanz zu identifizieren.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bestrahlungsbereich der mindestens einen Einrichtung (5) zur Erzeugung von UV-Strahlung von einem Beaufschlagungsbereich der mindestens eine Einrichtung (6) zur Erzeugung des elektrischen Wechselfelds verschieden ist, wobei das Sicherheitsmerkmal (2) von dem Bestrahlungsbereich in den Beaufschlagungsbereich transportierbar ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens eine Einrichtung zur Erzeugung, Erfassung und Auswertung eines von einem Effektpigment erzeugten Effekts umfasst.
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