WO2020094494A1 - Sicherheitselement mit einander räumlich zugeordneten strukturelementen in verschiedenen schichten - Google Patents

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security element
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Ulrich Bielesch
Michael MAUDERER
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Bundesdruckerei Gmbh
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    • B42D25/46—Associating two or more layers using pressure

Definitions

  • the present invention relates to a security element for use for a security document and a method for producing a security element for use for a security document.
  • the invention also relates to a security document and a method for producing a security document.
  • a security document is usually composed of several layers, which are preferably connected to one another by lamination or lamination.
  • the data to be introduced for personalizing the document is introduced under a preferably transparent cover layer within the material to protect against manipulation. This can be done by
  • Laser personalization can be accomplished in the otherwise finished data carrier.
  • Another method provides for the data carrier to be provided with a preferably transparent cover layer after personalization.
  • a value or security document can be distorted by removing the top layer and, after manipulating the underlying data, a new one
  • Holograms can be used to secure the document against manipulation, as described, inter alia, in the publications WO 2017 109 119 A1, DE 10 2007 042 386 A1, EP 2 738 624 B1.
  • a special hologram film is exposed accordingly and applied to the data carrier. Microstructuring of the surface of a
  • DE 697 23 283 T2 presents a security feature in which information is introduced into several layers of the document by perforating the data carrier.
  • a security element is also understood to mean a structural unit which comprises at least one security feature.
  • Security elements serve to secure security documents, which also include value documents, against forgery or copying.
  • a security feature can be an independent structural unit that can be connected, for example glued, to a security document, which can also be a value document. However, it can also be an integral part of a security document.
  • a security feature is a structure that can only be produced or reproduced with increased effort compared to simple copying or not at all without authorization.
  • Security documents typically have a substrate, a printing layer and optionally a transparent cover layer.
  • a substrate is a carrier structure to which the printing layer with information, images, patterns and the like is applied. Suitable materials for a substrate include, among other things, all customary materials based on paper and / or plastic.
  • examples for Security documents are ID cards, passports, driving licenses, ID cards, access control ID cards, visas, tax signs, tickets,
  • This task is used by a security element for a
  • a security document according to claim 1 a security document according to claim 15, a method for producing a security element for use for a security document according to claim 16 and a method for producing a security document according to claim 20.
  • the dependent claims contain further advantageous refinements of the invention.
  • the security element according to the invention is for use with a
  • Security document designed, for example as a component or as
  • Layer arrangement as part of a security document. It comprises at least two, preferably more than two, layers firmly connected to one another.
  • At least two layers each comprise a number of structural elements.
  • a structural element spatially assigned to the first structural element is present in at least one first structural element of a first layer in at least one further layer, that is to say in a layer other than the first layer.
  • the structural element of the further layer spatially assigned to the first structural element has a different appearance than the first structural element of the first layer.
  • the present invention enables the securing of a value and / or
  • Security document by a security element which in the different layers, the surface can also be viewed as a layer of the Document has spatially assigned structural elements in different manifestations.
  • the manipulation of a layer or the surface is due to the mismatch in the appearance of the
  • Structural elements of at least one other layer are clearly recognizable in the other layers. Manipulation or replacement of a layer eliminates this
  • the security element can comprise a surface.
  • the at least one first structural element of the first layer and the structural element of the further layer spatially assigned to the first structural element are advantageously at a certain angle with respect to a surface normal of the surface
  • the structural elements are arranged offset from one another in a direction that includes a certain angle with the surface normal.
  • the structural elements can, for example, be arranged offset from one another along a direction which includes an angle between 0 degrees and 45 degrees with the surface normal.
  • a shift of the structural elements in one direction with an angle of more than 0 degrees to the surface normal improves the security against forgery in that the different structural elements in a plan view of the
  • Structural element of the further layer has an identical position with respect to its x-coordinates and its y-coordinates of a reference system consisting of a z-axis running parallel to a surface normal of the surface, an x-axis running perpendicular to the z-axis and one perpendicular to the z- Axis and the y axis running perpendicular to the x axis.
  • Spatially assigned in this variant means that the mutually assigned structural elements, displaced in relation to one another in the direction of the z-axis, are arranged in different layers, that is to say preferably one above the other in a plan view of the surface.
  • a number of layers are optically at least partially transparent, so that the structural elements of different layers that are spatially assigned to one another are visually perceptible.
  • a cover layer and at least one layer below it can be made transparent.
  • structural elements that are spatially assigned to one another in these layers can be perceived visually separately when viewed at certain angles, and it can be checked in a simple manner whether the structural elements of the different layers correspond to one another.
  • the structural elements can be arranged on the surface and / or in the surface and / or inside a layer. At least one structural element preferably comprises a number of structural components, for example as depressions, for example in the form of bores and / or
  • Elevations and / or cavities and / or pixels, for example colored pixels, can be configured. Further configurations of the structural elements or structural components can be achieved by changing the material of at least one layer, for example in the form of blackening by carbonization.
  • the at least one structural element can have a periodic structure. A number of structural components of the structural element can form a periodic structure. The use of periodic structures makes it easier to identify tampering and thus enables the authenticity of a security document to be checked quickly.
  • Different layers differ from one another in terms of their size and / or their shape and / or their color and / or their transparency and / or their material and / or their material structure.
  • the appearance of the structural elements that are spatially assigned to each other makes manipulation significantly more difficult and thus increases the security against forgery.
  • the structural element of a layer advantageously differs from the starting material of the layer with regard to at least one material property, for example with regard to its color and / or its transparency and / or its material structure. This improves the visual perceptibility of the structural element and simplifies checking the authenticity of the security element or of a security document.
  • the security element preferably comprises at least one layer which comprises laser-sensitive material, that is to say material suitable for processing by means of a laser, or which consists of laser-sensitive material.
  • At least two layers comprise laser-sensitive material.
  • Laser-sensitive material enables simple and inexpensive production of the structural elements, in particular the production of structural elements with very small dimensions.
  • the structural element can, for example, structural components with dimensions of less than 100 micrometers (100 pm), in particular less than 10
  • the security element is for one
  • Security documents designed with certain security information and a structure of the structural elements contains security information and / or
  • personalized data i.e. Information that the owner of the
  • the security element can in particular comprise a transparent cover layer with a surface, the cover layer comprising structural elements and the structural elements being designed such that when viewed perpendicular to the
  • the structural elements of the cover layer are not visible and at Viewing at an acute angle, the structures formed by the structural elements are visible as matted surfaces and when the light falls at an angle, the structural elements show the effect of an optical grating by the
  • the security document according to the invention is made up of a number of layers, preferably two or more layers. It comprises a previously described security element according to the invention.
  • the security document according to the invention has the features and advantages mentioned above in connection with the security element according to the invention.
  • it can comprise laminated layers.
  • the security document can be, for example, an identity card, a passport, a driver's license, a company ID card or another security document.
  • Security document comprises the following steps: At least two layers, which advantageously comprise materials that differ from one another, are firmly connected to one another, for example by lamination or lamination. Structural elements that are spatially assigned to one another are produced in different layers by means of laser radiation. The structural elements of different layers that are spatially assigned to one another can be in a direction that is at a certain angle, for example between 0 degrees and 45 degrees, with a
  • the structural elements can be superimposed in the direction of a z-axis
  • the z-axis is advantageously, but not necessarily, perpendicular to the surface of the security document, for example to the card surface.
  • the structural elements and / or structural components of the structural elements are preferably produced in several layers at the same time. This can
  • step of generating the structural elements can be carried out following the step of connecting the layers to one another.
  • the structural elements and / or structural components of the structural elements can be generated by means of ultrashort laser pulses, for example with a pulse duration of less than 10 picoseconds (10 ps), in particular less than 1 picosecond (1 ps) or less than 500 femtoseconds (500 fs).
  • ultrashort laser pulses for example with a pulse duration of less than 10 picoseconds (10 ps), in particular less than 1 picosecond (1 ps) or less than 500 femtoseconds (500 fs).
  • micro or nano laser structures can be manufactured comparatively easily with ultra-short laser pulses.
  • the use of ultra-short laser pulses enables precise manufacture and efficient generation of the structural elements.
  • ultrashort laser pulses minimize or avoid thermal or mechanical damage to the structural elements during processing. With a suitable choice of processing parameters, almost melt-free processing with high precision is possible. Due to the short interaction time of the ultrashort laser pulses with the material, the material removal does not cause the color of the material to change.
  • Structural elements are generated.
  • Layers are moved relative to a focused laser beam and / or scanned by a focused laser beam.
  • the movement of the interconnected layers relative to a focused laser beam is preferably carried out in an x-y plane. Scanning can be done using movable mirrors.
  • a laser-sensitive layer with a, preferably periodic structure
  • at least one laser-sensitive layer underneath with a laser marking which is precisely positioned relative to the structural elements, preferably below the structural elements of the other layers.
  • the material is moved relative to the focused laser beam and / or scanned by the focused laser beam using movable mirrors. Portions of the laser radiation penetrating into the material of the document are absorbed by the different layers, which then, depending on the nature of the layer,
  • Security document according to the invention at least one security element according to the invention or a security element produced according to the invention is connected to a number of further layers.
  • composition described that it contains components A, B and / or C, the composition A alone; B alone; C alone; A and B in combination; A and C in combination; B and C in combination; or A, B, and C in combination.
  • Fig. 1 shows schematically a section of a variant of a
  • FIG. 2 shows schematically the section of a shown in Figure 1
  • FIG. 1 a section of a is shown as an example and not to scale
  • the security document 10 is composed of several layers 1, including a preferably transparent cover layer 2. Individual layers 1 can also be designed as foils. The layers 1 are connected to one another, for example by lamination, to form a document body.
  • the information which is characteristic of the document such as, for example, personal text elements and / or graphic representations and / or images, for example portraits, can be located under the preferably transparent cover layer 2.
  • the security element 11 has a surface 3.
  • a z-axis of a reference system is defined parallel to a surface normal 4 of the surface 3.
  • An x-axis is perpendicular to the z-axis.
  • a y-axis is perpendicular to the x-axis and the z-axis.
  • a first layer in the variant shown the cover layer 2, comprises a number of structural elements 21.
  • Another layer 1 or more further layers 1 comprise structure elements 21 spatially assigned to the first layer
  • Structural elements 22 In the variant shown, the structural elements 22 spatially assigned to the structural elements 21 of the first layer are arranged in a second layer 1 arranged below the first layer 2. The the
  • Structural elements 22 spatially assigned to structural elements 22 can also be arranged in another or in several other layers 1.
  • Each structural element 21 of the first layer 2 is preferably at least one structural element 22 which is displaced in the direction of the z-axis and preferably has the same x and y coordinates in a further layer 1 or in a plurality of further ones
  • FIG. 2 shows, by way of example and not to scale, a cross section through a document body 10 with the different layers or foils 1
  • the security element 11 is manufactured, which is in at least two different layers
  • the structural elements 21 and 22 are coupled to one another in a precise location due to the manufacturing method.
  • the structural elements 21 form a periodic structure on the surface 3, which is not visible when viewed perpendicular to the surface 3 and thus the structural elements 22 underneath and any information associated therewith remain clearly recognizable.
  • the structure of the structural elements 21 becomes visible as matted surface areas and shows the effect of an optical grating in the case of oblique light incidence, so that the spectral colors of the incident light become visible and an impression similar to that of a rainbow hologram is produced.
  • the structural elements 21, 22 can have dimensions of less than 100 micrometers (100 pm), in particular less than 10 micrometers (10 pm), for example less than 1 micrometer (1 pm). Structural elements 21 and 22 which are spatially assigned to one another have different forms of appearance. A
  • Structural element 21 differs, for example, from a structural element 22 spatially assigned to it in terms of its size and / or its shape and / or its color and / or its transparency and / or its material and / or its material structure.
  • the different layers 1 preferably differ in terms of their material. At least two layers 1 advantageously comprise laser-sensitive material.

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Abstract

Es wird ein Sicherheitselement (11) zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument (10) beschrieben. Das Sicherheitselement (11) umfasst mindestens zwei fest miteinander verbundene Schichten (1, 2). Mindestens zwei Schichten (1, 2) umfassen jeweils eine Anzahl an Strukturelementen (21, 22), wobei zu mindestens einem ersten Strukturelement (21) einer ersten Schicht (2) in mindestens einer weiteren Schicht (1) ein dem ersten Strukturelement (21) räumlich zugeordnetes Strukturelement (22) vorhanden ist, welches eine andere Erscheinungsform als das erste Strukturelement (21) der ersten Schicht (2) aufweist.

Description

Sicherheitselement mit einander räumlich zugeordneten Strukturelementen in verschiedenen Schichten
Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitselement zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument und ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument. Die Erfindung betrifft zudem ein Sicherheitsdokument und ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments.
Hintergrund der Erfindung
Zur Steigerung der Fälschungssicherheit von Sicherheitsdokumenten, insbesondere auch Wertdokumenten, werden unterschiedliche Merkmale und Verfahren
verwendet, die eine Nachbildung oder Verfremdung erschweren oder verhindern. Dabei setzt sich ein Sicherheitsdokument üblicherweise aus mehreren Schichten zusammen, die vorzugsweise durch Laminieren bzw. Lamination miteinander verbunden werden. Die zur Personalisierung des Dokumentes einzubringenden Daten werden zum Schutz vor Manipulation unter einer vorzugsweise transparenten Deckschicht innerhalb des Materials eingebracht. Dies kann durch
Laserpersonalisierung in den ansonsten fertigen Datenträger bewerkstelligt werden. Ein weiteres Verfahren sieht vor, den Datenträger nach der Personalisierung mit einer vorzugsweise transparenten Deckschicht zu versehen.
Ein Wert- oder Sicherheitsdokument lässt sich verfremden, indem die Deckschicht entfernt wird und, nach Manipulation der darunterliegenden Daten, eine neue
Deckschicht aufgebracht wird. Zur Sicherung des Dokumentes vor Manipulation können Hologramme verwendet werden, wie unter anderem in den Druckschriften WO 2017 109 119 A1 , DE 10 2007 042 386 A1 , EP 2 738 624 B1 beschrieben. Dazu wird eine spezielle Hologrammfolie entsprechend belichtet und auf den Datenträger aufgebracht. Weiterhin kann eine Mikrostrukturierung der Oberfläche eines
Sicherheitsdokumentes vorgenommen werden, welche eine Manipulation der
Deckschicht erkennbar macht. Eine weitere Möglichkeit ist in der Druckschrift EP 1 970 211 A1 offenbart. Dabei wird das Dokument an den schmalen Seitenflächen mit einem Laser beschriftet um eine optische Verbindung zwischen den Schichten herzustellen. In den Druckschriften WO 98/19869 bzw.
DE 697 23 283 T2 wird ein Sicherheitsmerkmal vorgestellt, bei dem durch Perforation des Datenträgers Informationen in mehrere Schichten des Dokumentes eingebracht werden.
Die meisten bekannten Verfahren bearbeiten jeweils eine Schicht oder die
Oberfläche des Dokumentes mit einem Verfahren, welches ein Merkmal mit einer Erscheinungsform generiert. Durch Separation der Schichten oder Behandlung der Oberfläche ist es möglich, die eine Erscheinungsform zu verfremden oder zu ersetzen. Auch bei der Perforation, welche mehrere Schichten des Dokumentes betrifft, handelt es sich um ein Merkmal mit einer Erscheinungsform, also
beispielsweise in Form von Löchern, welches zudem die Stabilität des Dokumentes schwächt.
Die folgenden Definitionen sind aus der Druckschrift EP 2 738 624 B1 übernommen worden. Wie bereits dort definiert, wird auch im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung unter einem Sicherheitselement eine bauliche Einheit verstanden, die zumindest ein Sicherheitsmerkmal umfasst. Sicherheitselemente dienen dazu, Sicherheitsdokumente, die auch Wertdokumente umfassen, gegen Fälschung oder Kopieren zu sichern. Ein Sicherheitsmerkmal kann eine selbständige bauliche Einheit sein, die mit einem Sicherheitsdokument, welches auch ein Wertdokument sein kann, verbunden, beispielsweise verklebt, werden kann. Es kann sich aber auch um einen integralen Bestandteil eines Sicherheitsdokuments handeln. Ein Sicherheitsmerkmal ist eine Struktur, die nur mit erhöhtem Aufwand gegenüber einfachem Kopieren oder gar nicht unautorisiert herstellbar oder reproduzierbar ist.
Sicherheitsdokumente weisen typischerweise ein Substrat, eine Druckschicht und optional eine transparente Deckschicht auf. Ein Substrat ist eine Trägerstruktur, auf welche die Druckschicht mit Informationen, Bildern, Mustern und dergleichen aufgebracht wird. Als Materialien für ein Substrat kommen unter anderem alle fachüblichen Werkstoffe auf Papier- und/oder Kunststoffbasis in Frage. Beispiele für Sicherheitsdokumente sind Personalausweise, Reisepässe, Führerscheine, ID- Karten, Zugangskontrollausweise, Visa, Steuerzeichen, Tickets,
Kraftfahrzeugpapiere, Banknoten, Schecks, Postwertzeichen, Kreditkarten, beliebige Chipkarten und Haftetiketten.
Beschreibung der Erfindung
Vor dem beschriebenen Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Fälschungssicherheit von Sicherheitselementen und Sicherheitsdokumenten weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Sicherheitselement zur Verwendung für ein
Sicherheitsdokument nach Anspruch 1 , ein Sicherheitsdokument nach Anspruch 15, ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument nach Anspruch 16 und ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments nach Anspruch 20 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Das erfindungsgemäße Sicherheitselement ist zur Verwendung für ein
Sicherheitsdokument ausgelegt, zum Beispiel als Bauelement oder als
Schichtanordnung im Rahmen eines Sicherheitsdokuments. Es umfasst mindestens zwei, vorzugsweise mehr als zwei, fest miteinander verbundene Schichten.
Mindestens zwei Schichten umfassen jeweils eine Anzahl an Strukturelementen. Dabei ist zu mindestens einem ersten Strukturelement einer ersten Schicht in mindestens einer weiteren Schicht, also in einer anderen als der ersten Schicht, ein dem ersten Strukturelement räumlich zugeordnetes Strukturelement vorhanden. Das dem ersten Strukturelement räumlich zugeordnete Strukturelement der weiteren Schicht weist eine andere Erscheinungsform als das erste Strukturelement der ersten Schicht auf.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Sicherung eines Wert- und/oder
Sicherdokumentes durch ein Sicherheitselement, welches in den verschiedenen Schichten, wobei die Oberfläche auch als eine Schicht betrachtet werden kann, des Dokumentes einander räumlich zugeordnete Strukturelemente in unterschiedlichen Erscheinungsformen aufweist. Die Manipulation einer Schicht oder der Oberfläche ist aufgrund der fehlenden Übereinstimmung der Erscheinungsformen der
Strukturelemente einer Schicht mit den diesen räumlich zugeordneten
Strukturelementen mindestens einer anderen Schicht in den anderen Schichten gut erkennbar. Eine Manipulation oder ein Ersetzen einer Schicht beseitigt die
ortsgenaue Kopplung der Erscheinungsformen der einander zugeordneten
Strukturelemente und ist dadurch gut erkennbar.
Das Sicherheitselement kann eine Oberfläche umfassen. Vorteilhafterweise sind das mindestens eine erste Strukturelement der ersten Schicht und das dem ersten Strukturelement räumlich zugeordnete Strukturelement der weiteren Schicht in einem bestimmten Winkel in Bezug auf eine Oberflächennormale der Oberfläche
zueinander versetzt angeordnet. Mit anderen Worten sind die Strukturelemente in einer Richtung, die einen bestimmten Winkel mit der Oberflächennormale einschließt, zueinander verschoben angeordnet. Die Strukturelemente können zum Beispiel entlang einer Richtung, die einen Winkel zwischen 0 Grad und 45 Grad mit der Oberflächennormale einschließt, zueinander verschoben angeordnet sein. Eine Verschiebung der Strukturelemente in einer Richtung mit einem Winkel von mehr als 0 Grad zur Oberflächennormale verbessert die Fälschungssicherheit insofern, als dass die verschiedenen Strukturelemente in einer Draufsicht auf das
Sicherheitselement sichtbar sind und eine Manipulation daher gut erkennbar ist.
In einer beispielhaften Variante weisen das mindestens eine erste Strukturelement der ersten Schicht und das dem ersten Strukturelement räumlich zugeordnete
Strukturelement der weiteren Schicht eine identische Position bezüglich ihrer x- Koordinaten und ihrer y-Koordinaten eines Bezugssystems aus einer parallel zu einer Oberflächennormale der Oberfläche verlaufenden z-Achse, einer senkrecht zu der z- Achse verlaufenden x-Achse und einer senkrecht zu der z-Achse und senkrecht zu der x-Achse verlaufenden y-Achse auf. Räumlich zugeordnet bedeutet in dieser Variante, dass die einander zugeordneten Strukturelemente in Richtung der z-Achse zueinander verschoben in verschiedenen Schichten, also in einer Draufsicht auf die Oberfläche vorzugsweise übereinander, angeordnet sind. In einer vorteilhaften Variante ist eine Anzahl an Schichten optisch zumindest teilweise transparent ausgestaltet, sodass die einander räumlich zugeordneten Strukturelemente verschiedener Schichten visuell wahrnehmbar sind. Zum Beispiel können eine Deckschicht und mindestens eine darunterliegende Schicht transparent ausgestaltet sein. Dadurch können in diesen Schichten vorhandene, einander räumlich zugeordnete Strukturelemente bei einer Betrachtung unter bestimmten Winkeln visuell getrennt wahrgenommen werden und es kann auf einfache Weise geprüft werden, ob die Strukturelemente der verschiedenen Schichten miteinander korrespondieren.
Die Strukturelemente können auf der Oberfläche und/oder in der Oberfläche und/oder im Inneren einer Schicht angeordnet sein. Vorzugsweise umfasst mindestens ein Strukturelement eine Anzahl an Strukturkomponenten, die zum Beispiel als Vertiefungen, beispielsweise in Form von Bohrungen und/oder
Erhebungen und/oder Hohlräume und/oder Pixel, zum Beispiel farbige Pixel, ausgestaltet sein können. Weitere Ausgestaltungsformen der Strukturelemente oder Strukturkomponenten lassen sich durch Veränderung des Materials mindestens einer Schicht, beispielsweise in Form von Schwärzung durch Karbonisieren erreichen. Das mindestens eine Strukturelement kann eine periodische Struktur aufweisen. Dabei kann eine Anzahl an Strukturkomponenten des Strukturelements eine periodische Struktur bilden. Die Verwendung periodischer Strukturen erleichtert die Erkennbarkeit von Manipulationen und ermöglicht damit eine schnelle Überprüfung der Echtheit eines Sicherheitsdokuments.
Außerdem können die einander räumlich zugeordneten Strukturelemente
verschiedener Schichten sich hinsichtlich ihrer Größe und/oder ihrer Form und/oder ihrer Farbe und/oder ihrer Transparenz und/oder ihres Materials und/oder ihrer Materialstruktur voneinander unterscheiden. Die voneinander abweichende
Erscheinungsform der einander räumlich zugeordneten Strukturelemente erschwert eine Manipulation deutlich und erhöht damit die Fälschungssicherheit. Vorteilhafterweise unterscheidet sich das Strukturelement einer Schicht von dem Ausgangsmaterial der Schicht hinsichtlich mindestens einer Materialeigenschaft, zum Beispiel hinsichtlich seiner Farbe und/oder seiner Transparenz und/oder seiner Materialstruktur. Dies verbessert die visuelle Wahrnehmbarkeit des Strukturelements und vereinfacht eine Prüfung der Echtheit des Sicherheitselements bzw. eines Sicherheitsdokuments.
Bevorzugt umfasst das Sicherheitselement mindestens eine Schicht, welche lasersensitives Material umfasst, also zur Bearbeitung mittels eines Lasers geeignetes Material, oder welche aus lasersensitivem Material besteht.
Vorteilhafterweise umfassen mindestens zwei Schichten lasersensitives Material. Lasersensitives Material ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung der Strukturelemente, insbesondere eine Herstellung von Strukturelementen mit sehr kleinen Abmessungen.
Das Strukturelement kann zum Beispiel Strukturkomponenten mit Abmessungen von weniger als 100 Mikrometern (100 pm), insbesondere von weniger als 10
Mikrometern (10 pm), vorzugsweise von weniger als 1 Mikrometer (1 pm) aufweisen. Je kleiner die Abmessungen sind, desto schwieriger ist es, das Sicherheitselement zu fälschen oder zu manipulieren.
In einer besonders vorteilhaften Variante ist das Sicherheitselement für ein
bestimmtes Sicherheitsdokument oder für eine bestimmte Art von
Sicherheitsdokumenten mit bestimmten Sicherheitsinformationen ausgelegt und eine Struktur der Strukturelemente enthält Sicherheitsinformationen und/oder
personalisierte Daten, d.h. Informationen die dem Inhaber des
Sicherheitsdokumentes zugeordnet werden können, für das bestimmte
Sicherheitsdokument. Die Fälschungssicherheit wird dadurch erhöht.
Das Sicherheitselement kann insbesondere eine transparente Deckschicht mit einer Oberfläche umfassen, wobei die Deckschicht Strukturelemente umfasst, und die Strukturelemente so ausgestaltet sind, dass bei Betrachtung senkrecht zur
Oberfläche die Strukturelemente der Deckschicht nicht sichtbar sind und bei Betrachtung unter einem spitzen Winkel die von den Strukturelementen gebildete Strukturen als mattierte Flächen sichtbar sind und bei schrägem Lichteinfall die Strukturelemente die Wirkung eines optischen Gitters zeigen, indem die
Spektralfarben des einfallenden Lichtes Sichtbar werden.
Das erfindungsgemäße Sicherheitsdokument ist aus einer Anzahl an Schichten, vorzugsweise aus zwei oder mehr Schichten, aufgebaut. Es umfasst ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Sicherheitselement. Das erfindungsgemäße Sicherheitsdokument hat die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement genannten Merkmale und Vorteile. Es kann insbesondere laminierte Schichten umfassen. Bei dem Sicherheitsdokument kann es sich zum Beispiel um einen Personalausweis, einen Reisepass, einen Führerschein, einen Betriebsausweis oder ein anderes Sicherheitsdokument handeln.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines oben beschriebenen erfindungsgemäßen Sicherheitselements zur Verwendung für ein
Sicherheitsdokument umfasst folgende Schritte: Mindestens zwei Schichten, welche vorteilhafterweise sich voneinander unterscheidende Materialien umfassen, werden miteinander fest verbunden, zum Beispiel durch Laminieren bzw. Lamination. Mittels Laserstrahlung werden einander räumlich zugeordnete Strukturelemente in verschiedenen Schichten erzeugt. Dabei können die einander räumlich zugeordneten Strukturelemente verschiedener Schichten zueinander in einer Richtung, die einen bestimmten Winkel, zum Beispiel zwischen 0 Grad und 45 Grad, mit einer
Oberflächennormale einer Oberfläche des Sicherheitsdokuments einschließt, versetzt angeordnet sein.
Die Strukturelemente können in Richtung einer z-Achse übereinander in
verschiedenen Schichten erzeugt werden. Dabei kann insbesondere eine
periodische Struktur erzeugt werden. Die z-Achse steht dabei vorteilhafterweise, aber nicht zwingend, senkrecht zur Oberfläche des Sicherheitsdokuments, beispielsweise zur Kartenoberfläche. Vorzugsweise werden die Strukturelemente und/oder Strukturkomponenten der Strukturelemente in mehreren Schichten gleichzeitig erzeugt. Dazu kann
insbesondere der Schritt des Erzeugens der Strukturelemente im Anschluss an den Schritt des Verbindens der Schichten miteinander vorgenommen werden.
Die Strukturelemente und/oder Strukturkomponenten der Strukturelemente können mittels ultrakurzer Laserpulse erzeugt werden, zum Beispiel mit einer Pulsdauer von weniger als 10 Pikosekunden (10 ps), insbesondere weniger als 1 Pikosekunde (1 ps) oder weniger als 500 Femtosekunden (500 fs). Insbesondere Mikro- oder Nano- Laserstrukturen lassen sich mit ultrakurzen Laserpulsen vergleichsweise einfach fertigen. Die Anwendung ultrakurzer Laserpulse ermöglicht eine präzise Fertigung und effiziente Erzeugung der Strukturelemente. Insbesondere werden durch ultrakurze Laserpulse thermische oder mechanische Schäden der Strukturelemente während der Bearbeitung minimiert oder vermieden. Es ist bei geeigneter Wahl der Bearbeitungsparameter eine nahezu schmelzfreie Bearbeitung mit hoher Präzision möglich. Durch die kurze Wechselwirkungszeit der ultrakurzen Laserpulse mit dem Material verursacht der Materialabtrag keine Farbveränderung des Materials.
Andererseits kann aber auch durch eine gezielte Wahl der Bearbeitungsparameter eine bestimmte Erscheinungsform, beispielsweise eine Farbveränderung der
Strukturelemente erzeugt werden.
Beim Erzeugen der Strukturelemente können die miteinander verbundenen
Schichten relativ zu einem fokussierten Laserstrahl bewegt werden und/oder von einem fokussierten Laserstrahl abgescannt werden. Die Bewegung der miteinander verbundenen Schichten relativ zu einem fokussierten Laserstrahl erfolgt dabei bevorzugt in einer x-y-Ebene. Das Abscannen kann mittels beweglicher Spiegel erfolgen.
Durch Laserpulse geeigneter Wellenlänge ist es beispielsweise möglich die
Oberfläche oder die, vorzugsweise transparente Deckschicht oberhalb einer lasersensitiven Schicht mit einer, vorzugsweise periodischen Struktur zu versehen, und dabei zugleich mindestens eine darunterliegende lasersensitive Schicht mit einer Lasermarkierung zu versehen, die ortsgenau relativ zu den Strukturelementen, vorzugsweise unter den Strukturelementen, der anderen Schichten liegt. Dazu wird das Material relativ zum fokussierten Laserstrahl bewegt und/oder vom fokussierten Laserstrahl mittels beweglicher Spiegel abgescannt. Anteile der in das Material des Dokumentes eindringenden Laserstrahlung werden von den unterschiedlichen Schichten absorbiert, welche dann, je nach Beschaffenheit der Schicht,
unterschiedlich auf die absorbierte Laserenergie reagieren. In einem Arbeitsgang wird damit ein Sicherheitsmerkmal erzeugt, welches in den unterschiedlichen
Schichten des Dokumentes unterschiedliche miteinander gekoppelte
Strukturelemente mit voneinander abweichenden Erscheinungsformen aufweist.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines
erfindungsgemäßen Sicherheitsdokuments wird mindestens ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement oder ein erfindungsgemäß hergestelltes Sicherheitselement mit einer Anzahl weiterer Schichten verbunden.
Beschreibung von Ausführunqsbeispielen
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsvarianten unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Alle bisher und im Folgenden beschriebenen Merkmale sind dabei sowohl einzeln als auch in einer beliebigen Kombination miteinander vorteilhaft. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsvarianten stellen lediglich Beispiele dar, welche den Gegenstand der Erfindung jedoch nicht beschränken.
Die Figuren sind nicht notwendigerweise detailgetreu und maßstabsgetreu und können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um einen besseren Überblick zu bieten. Daher sind hier offenbarte funktionale Einzelheiten nicht einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als anschauliche Grundlage, die dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik Anleitung bietet, um die vorliegende Erfindung auf vielfältige Weise einzusetzen.
Der hier verwendete Ausdruck„und/oder“, wenn er in einer Reihe von zwei oder mehreren Elementen benutzt wird, bedeutet, dass jedes der aufgeführten Elemente alleine verwendet werden kann, oder es kann jede Kombination von zwei oder mehr der aufgeführten Elementen verwendet werden. Wird beispielsweise eine
Zusammensetzung beschrieben, dass sie die Komponenten A, B und/oder C, enthält, kann die Zusammensetzung A alleine; B alleine; C alleine; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B, und C in Kombination enthalten.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer Variante eines
erfindungsgemäßen Sicherheitsdokuments in einer teilweise geschnittenen und perspektivischen Ansicht.
Fig. 2 zeigt schematisch den in der Figur 1 gezeigten Ausschnitt eines
erfindungsgemäßen Sicherheitsdokuments in einer geschnittenen Seitenansicht während seiner Fierstellung.
In Figur 1 ist, beispielhaft und nicht maßstäblich, ein Ausschnitt eines
Dokumentenkörpers eines erfindungsgemäßen Sicherheitsdokuments 10 mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement 11 dargestellt. Das Sicherheitsdokument 10 ist aus mehreren Schichten 1 einschließlich einer vorzugsweise transparenten Deckschicht 2 aufgebaut. Einzelne Schichten 1 können auch als Folien ausgestaltet sein. Die Schichten 1 sind miteinander zum Beispiel durch Laminieren zu einem Dokumentenkörper verbunden. Unter der vorzugsweise transparenten Deckschicht 2 können sich die für das Dokument charakteristischen Informationen befinden, wie zum Beispiel personenbezogene Textelemente und/oder graphische Darstellungen und/oder Bilder, zum Beispiel Portraits.
Das Sicherheitselement 11 weist eine Oberfläche 3 auf. Beispielhaft ist parallel zu einer Oberflächennormale 4 der Oberfläche 3 eine z-Achse eines Bezugssystems definiert. Eine x-Achse verläuft senkrecht zur z-Achse. Eine y-Achse verläuft senkrecht zur x-Achse und zur z-Achse.
Eine erste Schicht, in der gezeigten Variante die Deckschicht 2, umfasst eine Anzahl an Strukturelementen 21. Eine weitere Schicht 1 oder mehrere weitere Schichten 1 umfassen den Strukturelementen 21 der ersten Schicht räumlich zugeordnete
Strukturelemente 22. In der gezeigten Variante sind die den Strukturelementen 21 der ersten Schicht räumlich zugeordneten Strukturelemente 22 in einer zweiten unterhalb der ersten Schicht 2 angeordneten Schicht 1 angeordnet. Die den
Strukturelementen 21 räumlich zugeordneten Strukturelemente 22 können auch in einer anderen oder in mehreren anderen Schichten 1 angeordnet sein. Vorzugsweise ist jedem Strukturelementen 21 der ersten Schicht 2 mindestens ein in Richtung der z-Achse verschoben angeordnetes Strukturelement 22 mit vorzugsweise denselben x- und y-Koordinaten in einer weiteren Schicht 1 oder in mehreren weiteren
Schichten 1 zugeordnet.
Die Figur 2 zeigt beispielhaft und nicht maßstäblich einen Querschnitt durch einen Dokumentenkörper 10 mit den verschiedenen Schichten oder Folien 1. Unter
Verwendung einer gepulsten Laserstrahlung 100 wird das Sicherheitselement 11 gefertigt, welches sich in mindestens zwei unterschiedlichen Schichten in
verschiedenen Erscheinungsformen befindliche Strukturelemente 21 und 22 aufweist. Die Strukturelemente 21 und 22 sind aufgrund des Herstellungsverfahrens ortsgenau miteinander gekoppelt.
Beispielsweise bilden die Strukturelemente 21 eine periodische Struktur auf der Oberfläche 3, welche bei Betrachtung senkrecht zur Oberfläche 3 nicht sichtbar ist und somit die darunter liegenden Strukturelemente 22 und eine damit verbundene Information gut erkennbar bleibt. Bei Betrachtung unter einem spitzen Winkel wird die Struktur der Strukturelemente 21 als mattierte Flächenbereiche sichtbar und zeigt bei schrägem Lichteinfall die Wirkung eines optischen Gitters, so dass die Spektralfarben des einfallenden Lichtes Sichtbar werden und ein Eindruck, ähnlich dem eines Regenbogenhologramms entsteht.
Die verschiedenen Erscheinungsformen der Strukturelemente 21 und 22 sind bei Änderung der Betrachtung unterschiedlich sichtbar. Beispielsweise sind die
Erscheinungsformen der Strukturelemente 22 bei Betrachtung senkrecht zur
Oberfläche 3 sichtbar und die Erscheinungsformen der Strukturelemente 21 sind nicht erkennbar. Bei Betrachtung unter einem spitzen Winkel werden die Strukturelemente 21 und ihre Erscheinungsformen erkennbar. Die ortsgenaue Kopplung der Strukturelemente 21 und 22 ist zum Beispiel bei Betrachtung unter einem Mikroskop erkennbar.
Die Strukturelemente 21 , 22 können Abmessungen von weniger als 100 Mikrometern (100 pm), insbesondere weniger als 10 Mikrometern (10 pm), zum Beispiel weniger als 1 Mikrometer (1 pm) aufweisen. Einander räumlich zugeordnete Strukturelemente 21 und 22 weisen voneinander abweichende Erscheinungsformen auf. Ein
Strukturelement 21 unterscheidet sich zum Beispiel von einem ihm räumlich zugeordneten Strukturelement 22 hinsichtlich seiner Größe und/oder seiner Form und/oder seiner Farbe und/oder seiner Transparenz und/oder seines Materials und/oder seiner Materialstruktur. Die unterschiedlichen Schichten 1 unterscheiden sich vorzugsweise hinsichtlich ihres Materials. Vorteilhafterweise umfassen mindestens zwei Schichten 1 lasersensitives Material.
Bezuqszeichenliste:
1 Schicht
2 Deckschicht
3 Oberfläche
4 Oberflächennormale
10 Sicherheitsdokument
11 Sicherheitselement
21 Strukturelement
22 Strukturelement
100 Laserstrahl

Claims

Patentansprüche
1. Sicherheitselement (11 ) zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument (10), dadurch gekennzeichnet, dass
das Sicherheitselement (11 ) mindestens zwei fest miteinander verbundene Schichten (1 , 2) umfasst und mindestens zwei Schichten (1 , 2) jeweils eine Anzahl an
Strukturelementen (21 , 22) umfassen,
wobei zu mindestens einem ersten Strukturelement (21 ) einer ersten Schicht (2) in mindestens einer weiteren Schicht (1 ) ein dem ersten Strukturelement (21 ) räumlich zugeordnetes Strukturelement (22) vorhanden ist, welches eine andere
Erscheinungsform als das erste Strukturelement (21 ) der ersten Schicht (2) aufweist.
2. Sicherheitselement (11 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (11 ) eine Oberfläche (3) aufweist und das mindestens eine erste Strukturelement (21 ) der ersten Schicht (2) und das dem ersten Strukturelement (21 ) räumlich zugeordnete Strukturelement (22) der weiteren Schicht (1 ) in einem bestimmten Winkel in Bezug auf eine Oberflächennormale (4) der Oberfläche (3) zueinander versetzt angeordnet sind.
3. Sicherheitselement (11 ) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (11 ) eine Oberfläche (3) aufweist und das mindestens eine erste Strukturelement (21 ) der ersten Schicht (2) und das dem ersten Strukturelement (21 ) räumlich zugeordnete Strukturelement (22) der weiteren Schicht (1 ) eine identische Position bezüglich ihrer x- und y-Koordinaten eines Bezugssystems aus einer parallel zu einer Oberflächennormale (4) der Oberfläche (3) verlaufenden z-Achse, einer senkrecht zu der z-Achse verlaufenden x-Achse und einer senkrecht zu der z-Achse und senkrecht zu der x-Achse verlaufenden y-Achse aufweisen.
4. Sicherheitselement (11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Anzahl an Schichten (1 , 2) optisch zumindest teilweise transparent ausgestaltet ist, sodass die einander räumlich zugeordneten
Strukturelemente (21 , 22) verschiedener Schichten (1 , 2) visuell wahrnehmbar sind.
5. Sicherheitselement (11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (11 ) eine Oberfläche (3) aufweist und mindestens ein Strukturelement (21 , 22) auf der Oberfläche (3) und/oder in der Oberfläche (3) und/oder im Inneren einer Schicht (1 , 2) angeordnet ist.
6. Sicherheitselement (11 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (21 , 22) eine Anzahl an Strukturkomponenten in Form von
Vertiefungen und/oder Erhebungen und/oder Hohlräumen und/oder Pixeln umfasst.
7. Sicherheitselement (11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass das Strukturelement (21 , 22) eine periodische Struktur aufweist und/oder eine Anzahl an Strukturkomponenten des Strukturelements (21 , 22) eine periodische Struktur bilden.
8. Sicherheitselement (11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die einander räumlich zugeordneten Strukturelemente (21 , 22) verschiedener Schichten (1 , 2) sich hinsichtlich ihrer Größe und/oder ihrer Form und/oder ihrer Farbe und/oder ihrer Transparenz und/oder ihres Materials und/oder ihrer Materialstruktur voneinander unterscheiden.
9. Sicherheitselement (11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass sich das Strukturelement (21 , 22) einer Schicht (1 , 2) von dem Ausgangsmaterial der Schicht hinsichtlich mindestens einer Materialeigenschaft unterscheidet.
10. Sicherheitselement (11 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Strukturelement (21 , 22) einer Schicht (1 , 2) von dem Ausgangsmaterial der Schicht hinsichtlich seiner Farbe und/oder seiner Transparenz und/oder seiner Materialstruktur unterscheidet.
11. Sicherheitselement (11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (11 ) mindestens eine Schicht (1 , 2) umfasst, welche lasersensitives Material umfasst.
12. Sicherheitselement (11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch
gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (11 ) für ein bestimmtes
Sicherheitsdokument (10) oder für eine bestimmte Art von Sicherheitsdokumenten (10) mit bestimmten Sicherheitsinformationen ausgelegt ist und eine Struktur der Strukturelemente (21 , 22) Sicherheitsinformationen für das bestimmte
Sicherheitsdokument (10) enthält.
13. Sicherheitselement (11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass das Strukturelement (21 , 22) Strukturkomponenten mit Abmessungen von weniger als 100 Mikrometern (100 pm) aufweist.
14. Sicherheitselement (11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (11 ) eine transparente Deckschicht (2) mit einer Oberfläche (3) umfasst, wobei die Deckschicht (2) mindestens ein
Strukturelement (21 ) umfasst, und das Strukturelement (21 ) so ausgestaltet sind, dass bei Betrachtung senkrecht zur Oberfläche (3) das Strukturelement (21 ) der Deckschicht (2) nicht sichtbar sind und bei Betrachtung unter einem spitzen Winkel dasStrukturelement als mattierte Fläche sichtbar sind und bei schrägem Lichteinfall das Strukturelement (21 ) die Wirkung eines optischen Gitters zeigt, indem die Spektralfarben des einfallenden Lichtes Sichtbar werden.
15. Sicherheitsdokument (10), welches aus einer Anzahl an Schichten (1 , 2) aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Sicherheitselement (11 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 umfasst.
16. Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements (11 ) zur Verwendung für ein Sicherheitsdokument (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, dass
- mindestens zwei Schichten (1 , 2) miteinander fest verbunden werden, - mittels Laserstrahlung (100) einander räumlich zugeordnete Strukturelemente (21 , 22) in verschiedenen Schichten (1 , 2) erzeugt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die
Strukturelemente (21 , 22) in mehreren Schichten gleichzeitig erzeugt werden.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (21 , 22) mittels ultrakurzer Laserpulse (100) erzeugt werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erzeugen der Strukturelemente (21 , 22) die miteinander verbundenen
Schichten (1 , 2) relativ zu einem fokussierten Laserstrahl (100) bewegt werden und / oder von einem fokussierten Laserstrahl (100) abgescannt werden.
20. Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments (10) gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sicherheitselement (11 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 oder ein gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19 hergestelltes Sicherheitselement (11 ) mit einer Anzahl weiterer Schichten (1 , 2) verbunden wird.
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