Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
CODING SYSTEM FOR FORMING A SECURITY FEATURE IN OR ON A SECURITY DOCUMENT OR VALUE DOCUMENT OR A PLURALITY OF SECURITY DOCUMENTS OR VALUE DOCUMENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/101267
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a coding system for forming a security feature in or on a security document or value document, comprising various luminophores that can be excited in the non-visible spectral range and emit in the visible spectral range and/or luminophore combinations that can be created from said luminophores. The luminophores and/or luminophore combinations have different emission spectra in the visible spectral range when excited in a defined manner, and therefore each of the luminophores and/or luminophore combinations is characterized by at least one individually recorded emission line and/or emission band, which differs from the individually recorded emission lines and/or emission bands of the other luminophores and/or luminophore combinations. The coding system comprises at least three luminophores. The at least three luminophores and/or the luminophore combinations created from said luminophores are applied in the form of at least three luminescent security elements for the security feature. Each of the luminescent security elements of the security feature is perceived with identical color or the same color when excited in the defined manner.

Inventors:
STARICK, Detlef (Fritz-Curschmann-Weg 2, Greifswald, 17491, DE)
PAESCHKE, Manfred (An der Wildbahn 61, Wandlitz, 16348, DE)
KUNATH, Christian (Marschnerstraße 18, Berlin, 12203, DE)
BARTEL, Gustav Martin (Leopoldstraße 38a, Berlin, 10317, DE)
HEISE, Roland (Galenusstraße 63c, Berlin, 13187, DE)
VANDAHL, Cornelia (Hoher Weg 9, Ilmenau, 98693, DE)
RÖSLER, Sylke (Scheidlerstraße 26, Eisenach, 99817, DE)
RÖSLER, Sven (Scheidlerstraße 26, Eisenach, 99817, DE)
KEMPFERT, Wolfgang (Joachimstraße 19, Berlin, 12555, DE)
HAUßMANN, Guido (Unter den Eichen 110a, Berlin, 12203, DE)
Application Number:
DE2018/100901
Publication Date:
May 31, 2019
Filing Date:
November 06, 2018
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
BUNDESDRUCKEREI GMBH (Kommandantenstraße 18, Berlin, 10969, DE)
International Classes:
B42D25/387; B42D25/24; B42D25/29; B42D25/382; B42D25/405; G07D7/12
Domestic Patent References:
WO2017080654A12017-05-18
Foreign References:
DE60118472T22006-11-16
US20090141961A12009-06-04
EP1647947A12006-04-19
US20130221656A12013-08-29
GB1143362A1969-02-19
GB1186251A1970-04-02
DE10346685A12005-05-04
Other References:
BACKHAUS, W. G. K. KLIEGL; R. WERNER, J. S.: "Color Vision. Perspectives from different Disciplines", PSYCHOPHYSICS OF COLOR VISION
IRTEL, H., METHODEN DER PSYCHOPHYSIK
ERDFELDER, E.: "Handbuch quantitative Methoden", 1996, PHYSIOLOGIE VERLAGS UNION, pages: 479 - 489
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Codierungssystem zum Ausbilden eines Sicherheitsmerkmals in oder an einem oder mehreren Sicherheits- oder Wertdokumenten, umfassend verschiedene, im nicht sichtbaren Spektralbereich, insbesondere im ultravioletten oder infrarotem Spektral bereich, anregbare und im sichtbaren Spektralbereich emittierende Leuchtstoffe und/oder aus ihnen erstellbare Leuchtstoffkombinationen, wobei die Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen bei einer vorgegebenen Anregung jeweils unter schiedliche Emissionsspektren im sichtbaren Spektralbereich aufweisen, so dass jeder der Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen durch mindestens eine individuell ausgezeichnete Emissionslinie und/oder Emissionsbande charakterisiert ist, die sich von den individuell ausgezeichneten Emissionslinien und/oder Emissi onsbanden der anderen Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen unter scheidet,

dadurch gekennzeichnet, dass

- das Codierungssystem mindestens drei Leuchtstoffe umfasst, wobei die mindes tens drei Leuchtstoffe und/oder die aus diesen Leuchtstoffen erstellten Leuchtstoff kombinationen in Form von mindestens drei lumineszierenden Sicherheitselemen ten für das Sicherheitsmerkmal jeweils an einem Ort des Sicherheits- oder Wertdo kuments auf- oder angebracht werden, und wobei

- jedem der mindestens drei lumineszierenden Sicherheitselemente ein anderer Lumineszenzcode zugeordnet ist, und

- jedes der mindestens drei lumineszierenden Sicherheitselemente bei der vorgege benen Anregung mit dem ihm jeweils zugeordneten Lumineszenzcode identische Farbkoordinaten in einem CIE-Normfarbsystem oder zumindest solche Farbkoordi- naten aufweist, die innerhalb eines Toleranzfarbbereiches des CIE- Normfarbsystems, beispielsweise einer MacAdam-Ellipse, liegen, so dass die lumi neszierenden Sicherheitselemente des Sicherheitsmerkmals bei der vorgegebenen Anregung farbidentisch sind oder als farbgleich wahrgenommen werden.

2. Codierungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die den lumi neszierenden Sicherheitselementen zugeordneten Lumineszenzcodes aus der un terschiedlichen spektralen Abfolge der individuell ausgezeichneten Emissionslinien und/oder Emissionsbanden der Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen gebildet werden.

3. Codierungssystem nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den lumineszierenden Sicherheitselementen zugeordneten Lumineszenzcodes aus den Intensitätsverhältnissen der individuell ausgezeichneten Emissionslinien und/oder Emissionsbanden der Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen gebildet werden.

4. Codierungssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Leuchtstoff und damit weite re Leuchtstoffkombinationen zur Bildung von weiteren lumineszierenden Sicherheit selementen mit anderen Lumineszenzcodes vorgesehen ist.

5. Codierungssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbkoordinaten der lumineszierenden Sicher heitselemente über Mischungsverhältnisse der verwendeten Leuchtstoffe für Leuchtstoffkombinationen eingestellt werden, wodurch sich definierte relative Inten sitätsverhältnisse der individuell ausgezeichnete Emissionslinien und/oder Emissi onsbanden für die Leuchtstoffkombination ergeben.

6. Codierungssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Leuchtstoffe einen organischen Leuchtstoff, insbesondere eine seltenerdaktivierte organische Komplexverbindung, aufweist.

7. Codierungssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Leuchtstoffe einen anorgani schen Leuchtstoff aufweist.

8. Codierungssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl anorganische als auch organische Leucht stoffe unterschiedlicher Korngröße, und beispielsweise auch nanoskalierte Leucht stoffe oder Quantendots, sowie entsprechende Leuchtstoffkombinationen verwendet werden.

9. Codierungssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffe durch gezielte Substitutionen im Leuchtstoffgitter modifiziert werden, so dass diese ein exklusives Emissionsspekt rum aufweisen.

10. Codierungssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen in einem oder mehreren ultravioletten Wellenlängenbereiche, nämlich bei Wellen längen zwischen 380 nm und 315 nm (UV-A) und/oder bei Wellenlängen zwischen 315 nm und 280 nm (UV-B) und/oder bei Wellenlängen zwischen 280 nm und 200 nm (UV-C) anregbar sind.

1 1. Codierungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die lumines- zierenden Sicherheitselemente des Sicherheitsmerkmals bei mindestens zwei im ultravioletten Spektralbereich einstellbaren Anregungsbedingungen, also im UV-A- und/oder im UV-B- und/oder im UV-C-Spektralbereich, farbidentisch sind oder farb- gleich wahrgenommen werden.

12. Codierungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die lumines- zierenden Sicherheitselemente des Sicherheitsmerkmals bei jeder der vorgegebe nen Anregungen im UV-A-, UV-B- oder UV-C-Spektralbereich farbidentisch sind oder farbgleich wahrgenommen werden.

13. Codierungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die lumines- zierenden Sicherheitselemente des Sicherheitsmerkmals bei unterschiedlichen vor gegebenen Anregungen unterschiedliche Farbkoordinaten im CIE-Normfarbsystem oder zumindest solche Farbkoordinaten aufweisen, die innerhalb eines anderen To- leranzfarbbereiches des CIE-Normfarbsystems liegen, so dass die lumineszieren- den Sicherheitselemente zwar bei einer bestimmten vorgegebenen Anregungen far bidentisch oder farbgleich wahrgenommen werden, jedoch bei einem anderen vor gegebenen Anregungen eine andere Farbidentität oder Farbgleichheit aufweisen.

14. Codierungssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen im Infraroten Wellenlängenbereich, nämlich bei Wellenlängen zwischen 950 nm und 980 nm anregbar sind.

15. Codierungssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maxima der individuell ausgezeichneten Emissi onslinien und/oder Emissionsbanden der Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombina tionen nur wenige Nanometer voneinander beabstandet sind, insbesondere einen Abstand von weniger als 10 nm, besonders bevorzugt einen Abstand von weniger als 5 nm, ganz besonders bevorzugt einen Abstand von weniger als 3 nm aufwei sen.

16. Codierungssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Information über die Art und Weise der Anordnung der Sicherheitselemente des Sicherheitsmerkmales, beispielsweise über den Ort oder eine Form des Sicherheitselementes, beispielsweise in Form eines Symbols, Ziffer oder Piktogramms, dem Sicherheitselemente zugeordnet ist.

17. Codierungssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Farbkoordinaten, der vom Codierungssys tem umfassten Leuchtstoffe im CIE-Normfarbsystem im Wesentlichen auf einer Ge raden liegen.

18. Codierungssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen eine im Wesentlichen gleiche oder ähnliche Alterungsbeständigkeit aufweisen.

19. Sicherheitsmerkmal in oder an einem oder mehreren Sicherheits- oder Wertdoku menten, umfassend verschiedene im nicht-sichtbaren Spektralbereich, insbesonde re im ultravioletten oder infrarotem Spektralbereich, anregbare und im sichtbaren Spektralbereich emittierende Leuchtstoffe und/oder aus ihnen erstellbare Leucht stoffkombinationen, wobei die Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen bei einer vorgegebenen Anregung jeweils unterschiedliche Emissionsspektren im sicht baren Spektralbereich aufweisen, so dass jeder der Leuchtstoffe und/oder Leucht stoffkombinationen durch mindestens eine individuell ausgezeichnete Emissionslinie und/oder Emissionsbande charakterisiert ist, die sich von den individuell ausge zeichneten Emissionslinien und/oder Emissionsbanden der anderen Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen unterscheidet, dadurch gekennzeichnet, dass

- das Sicherheitsmerkmal mindestens drei Leuchtstoffe umfasst, wobei die mindes tens drei Leuchtstoffe und/oder die aus diesen Leuchtstoffen erstellten Leuchtstoff kombinationen in Form von mindestens drei lumineszierenden Sicherheitselemen ten für das Sicherheitsmerkmal jeweils an einem Ort des Sicherheits- oder Wertdo kuments auf- oder angebracht werden, und wobei - jedem der mindestens drei lumineszierenden Sicherheitselemente ein anderer Lumineszenzcode zugeordnet ist, und

- jedes der mindestens drei lumineszierenden Sicherheitselemente bei der vorgege benen Anregung mit dem ihm jeweils zugeordneten Lumineszenzcode identische Farbkoordinaten in einem CIE-Normfarbsystem oder zumindest solche Farbkoordi- naten aufweist, die innerhalb eines Toleranzfarbbereiches des CIE- Normfarbsystems, beispielsweise einer MacAdam-Ellipse, liegen, so dass die lumi neszierenden Sicherheitselemente des Sicherheitsmerkmals bei der vorgegebenen Anregung farbidentisch sind oder farbgleich wahrgenommen werden.

20. Sicherheits- oder Wertdokument, umfassend einen Dokumentenkörper, wobei der Dokumentenkörper, mindestens ein Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 19 umfasst.

Description:
Codierungssystem zum Ausbilden eines Sicherheitsmerkmals in oder an einem Sicherheits- oder Wertdokument oder einer Mehrzahl von Sicherheits- oder Wertdokumenten

Die Erfindung betrifft ein Codierungssystem zum Ausbilden eines Sicherheitsmerkmals in oder an einem Sicherheits- oder Wertdokument oder einer Mehrzahl von Sicherheits oder Wertdokumenten. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Sicherheitsmerkmal, wel ches in Form von mehreren Sicherheitselementen ausgebildet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ferner ein Sicherheits- oder Wertdokument umfassend ein erfindungsge mäßes Sicherheitsmerkmal.

Hintergrund der Erfindung

Lumineszierende organische und/oder anorganische Materialien werden seit langem in vielfältiger Art und Weise als Sicherheitsmerkmale in Sicherheits- und Wertdokumenten, wie beispielsweise Banknoten, Reisepässen, Personalausweisen, Führerscheinen usw., aber auch im Produktschutz, angewendet.

Aus der GB 1 143 362 A und der GB 1 186 251 A ist es bekannt, Kombinationen von ins besondere schmalbandig im sichtbaren oder infraroten Spektralbereich emittierenden anorganischen und/oder organischen seltenerdaktivierten Leuchtstoffen in Sicherheits oder Wertdokumenten einzusetzen, um mit ihrer Hilfe Lumineszenzcodes zu erzeugen. Zugunsten eines sicheren Wiedererkennens der Codes wurden dabei in den aufgeführten Druckschriften Leuchtstoffe ausgewählt, die durch vergleichsweise große spektrale Ab stände zwischen den einzelnen Emissionslinien gekennzeichnet sind.

Auch aus der DE 103 46 685 A1 ist bekannt, dass der spektrale Abstand zwischen den einzelnen Emissionslinien der für die Realisierung eines Codierungssystems verwendeten Leuchtstoffe zumindest 10 nm betragen sollte. Als ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem bis dahin bekannten Stand der Technik wird in der zuletzt aufgeführten Druckschrift die Verwendung von ausschließlich außerhalb des sichtbaren Spektralbereiches emittie renden Leuchtstoffpigmenten angesehen. Aufgabe der Erfindung

Sowohl im Bereich des Sicherheits- und Wertdruckes als auch im Bereich des Produkt schutzes gibt es ein zunehmendes Interesse an der Anwendung von„Public Security Fea tures“ (Level-1 -Merkmalen, welche ohne zusätzliche Vorrichtungen vom Menschen durch Sehen und Erfühlen überprüfbar sind) und an der Verwendung von auf optischen Effekten beruhenden Level-2-Merkmalen, die auf Grund der zunehmenden allgemeinen Verfüg barkeit von einfachen Handgeräten zur optischen Anregung (beispielsweise in Form von einfach zu bedienenden UV- oder Infrarot LEDs) immer mehr auch von„Normalbürgern“ als Sicherheitsmerkmale wahrgenommen und bewertet werden können.

Einige der zu dieser Merkmalsklasse gehörenden lumineszierenden Sicherheitselemente finden sich bereits in zahllosen Sicherheits- und Wertdokumenten wieder (Reisepässe, Ausweise, Theaterkarten), wobei es derartigen„Quasi-Level-1“-Merkmalen aber häufig an einer erforderlichen Fälschungssicherheit mangelt.

Es ist deshalb wünschenswert, in entsprechenden Sicherheits- und Wertdokumenten ex klusive lumineszierende Sicherheitsmerkmale einzusetzen, welche mit einfachen Hilfsmit teln sichtbar gemacht werden können, gleichzeitig aber über den optischen Eindruck hin ausgehende, weiterreichende Informationen beinhalten würden.

Insbesondere ist es wünschenswert, wenn diese lumineszierenden Sicherheitsmerkmale zusätzlich zu ihrer Level-2 Funktionalität auch eine Level-3-Sicherheitscharakteristik auf weisen, die in der Bereitstellung maschinell auslesbarer Codes bestehen könnte. Derarti ge Codes könnten zur Verifizierung der Echtheit, zur Nominalwertcodierung oder auch zur Sortierung, beispielsweise von unterschiedlichen Banknotendenominationen oder Wert produkten genutzt werden.

Der Erfindung liegt das technische Problem zu Grunde, ein Codierungssystem zum Aus bilden eines Sicherheitsmerkmals in oder an einem Sicherheits- oder Wertdokument und ein System zum Ausbilden von Sicherheitsmerkmalen in Form von Sicherheitselementen bereitzustellen, bei denen mit Hilfe einfacher Anregungsquellen eine Sichtbarmachung der Sicherheitsmerkmale möglich ist und gleichzeitig eine erhöhte und erforderliche Fäl schungssicherheit bereitgestellt wird. Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Codierungssystem gemäß An spruch 1 , ein Sicherheitsmerkmale gemäß Anspruch 19 und ein Sicherheits- oder Wert dokument gemäß Anspruch 20 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erge ben sich aus den Unteransprüchen.

Definitionen

Lumineszenz ist die von einem physikalischen System beim Übergang von einem ange regten Zustand in den Grundzustand emittierte elektromagnetische Strahlung. Je nach Anregungsbedingungen und dem spektralen Bereich der emittierten elektromagnetischen Strahlung werden verschiedene Lumineszenzarten unterschieden (beispielsweise Photo lumineszenz, Kathodolumineszenz, Röntgenlumineszenz, Elektrolumineszenz etc.).

Photolumineszenz bezeichnet hier diejenige Lumineszenzart, bei der die Anregung mit der Hilfe von UV-Strahlung erfolgt und die resultierende Lumineszenzstrahlung im sicht baren Spektralbereich (VIS, ca. 380 bis 780 nm) emittiert wird.

Anti-Stokes-Lumineszenz (Up-Conversion) ist ein Spezialfall der Lumineszenz, wobei nach mehrstufiger IR-induzierter Anregung ebenfalls eine Emission im sichtbaren Spek tralbereich erfolgt.

Leuchtstoffe sind organische oder anorganische chemische Verbindungen, die bei Anre gung mit elektromagnetischer oder Teilchenstrahlung oder nach Anregung mittels elektri scher Felder Lumineszenzerscheinungen zeigen. Um dies zu ermöglichen, werden in die von den chemischen Verbindungen gebildeten Leuchtstoffgrundgittern (Leuchtstoffmatri zen), als Strahlungszentren wirkende Aktivator- und gegebenenfalls zusätzlich Coaktiva- torionen eingebaut. Häufig liegen diese Leuchtstoffe als Festkörper, insbesondere in Form von Lumineszenzpigmenten, vor.

Ein Emissionsspektrum beschreibt die spektrale Verteilung der von den Leuchtstoffen emittierten elektromagnetischen Strahlung bzw. des von ihnen emittierten Lichtes. Ein solches Emissionsspektrum kann aus Emissionslinien und/oder Emissionsbanden beste hen.

Ein Code ist im Allgemeinen eine Abbildungsvorschrift für die Zuordnung von Zeichen, Symbolen oder messbaren Eigenschaften zu einem Zeichenvorrat. Im Falle von Lumines- zenzcodes ergeben sich die zuzuordnenden Messdaten aus der spektralen Abfolge der Emissionslinien und/oder Emissionsbanden der ausgewählten Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen, die in der Regel durch die Wellenlängen der Emissionsmaxima (A max - Werte), die Intensitätsverhältnisse zwischen den ausgewählten Emissionslinien und/oder -banden und ggf. auch durch die Halbwertbreiten dieser Emissionen charakteri siert werden können.

Das CIE-Normvalenzsystem (auch CIE-Normfarbsystem genannt) ist ein dreidimensiona les farbmetrisches System, das von der Commission internationale de l’eclairage (CIE) 1931 definiert wurde und die Beschreibung von Farben und Selbstleuchtern durch die Normfarbwerte X, Y und Z ermöglicht. Diese ergeben sich durch lineare, additive Bewer tung des jeweiligen Emissionsspektrums mit je einer der drei Normspektralwertfunktionen 5(l) ; y(i) und z(Ä).

Die Begriffe„CIE-Normvalenzsystem“ und„CIE-Normfarbsystem“ werden in der vorlie genden Erfindung äquivalent zueinander benutzt.

Die CIE-Farbkoordinaten x, y und z bezeichnen die Verhältnisse der Normfarbwerte X, Y und Z zu ihrer Summe. Die Darstellung der Farbkoordinaten x und y ergibt die zweidi mensionale Normfarbtafel, die dann die Helligkeitsinformation nicht mehr enthält. Auf grund der Physiologie des Auges können verschiedene Spektralverteilungen zu identi schen Farbkoordinaten führen.

Das CIE-Normalvalenzsystem beruht auf der Definition eines idealen Normalbeobach ters, dessen Spektralwertfunktionen den Normspektralwertfunktionen (Ä),y{l) und z(Ä) entsprechen. Farben und selbstleuchtende Materialien (beispielsweise Leuchtstoffe), die gleiche Farbkoordinaten aufweisen, werden als farbidentisch bezeichnet.

Farbempfindung und Farbwahrnehmung eines individuellen Beobachters können von de nen des definierten Normalbeobachters abweichen.

Das Farbunterscheidungsvermögen kennzeichnet das Ausmaß der Wahrnehmung von Farbunterschieden durch individuelle Betrachter.

So beschreiben beispielsweise die sogenannten MacAdam-Ellipsen Toleranzbereiche in der Normwerttafel, die dadurch ausgezeichnet sind, dass die auf unterschiedlichen x, y- Koordinaten beruhenden Farbdifferenzen verschiedener Farben unter definierten Sehbe dingungen und mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit von individuellen Beobachtern nicht wahrgenommen werden. Es kann somit für die empfundene Farbgleichheit eine To leranz für die Farbdifferenzen vorgegeben werden, die farbwertabhängig sein kann.

Maximal zulässige Farbdifferenzen im Sinne der wahrgenommenen Farbgleichheit kön nen durch Befragungen von Testpersonen ermittelt werden. Derartige Untersuchungen werden als psychometrische Messungen bezeichnet, bei denen die Wahrscheinlichkeit für die Wahrnehmung eines Farbunterschiedes bestimmt wird. Als farbgleich gelten zwei Farbproben, wenn Sie von einem genügend großen Beobachterkollektiv unter den vorge gebenen Anregungsbedingungen mit einer festgelegten Wahrscheinlichkeit als nicht un terscheidbar bewertet werden. Messverfahren hierzu sind beispielsweise bei BACKFIAUS, W. G. K. KLIEGL, R. WERNER, J. S.: Color Vision. Perspectives from different Discipli- nes. Kap. 2.3.„Psychophysics of Color Vision“ sowie IRTEL, Fl.:„Methoden der Psycho- physik“. und in ERDFELDER, E.: Handbuch quantitative Methoden (S. 479-489), Physio logie Verlags Union Weinheim 1996, beschrieben.

Die akzeptierbaren Farbdifferenzen der objektiv gemessenen Farbkoordinaten, die von Individualbeobachtern noch als farbgleich angesehen werden, können somit vorfestgelegt werden.

Der Begriff „farbidentisch“ oder„Farbidentität“ wird in der vorliegenden Erfindung also so verstanden, dass zwei Leuchtstoffe unter vorgegebenen Anregungsbedingungen identi sche Farbkoordinaten im CIE-Normvalenzsystem aufweisen.

Der Begriff „farbgleich“ oder„Farbgleichheit“ wird in der vorliegenden Erfindung also so verstanden, dass zwei Leuchtstoffe unter einer vorgegebenen Anregung, die innerhalb eines Toleranzfarbbereiches des CIE-Normfarbsystems, beispielsweise einer MacAdam- Ellipse, liegen, von einem genügend großen Beobachterkollektiv unter den vorgegebenen Anregungsbedingungen mit einer festgelegten Wahrscheinlichkeit als nicht unterscheidbar bewertet werden.

Grundidee der Erfindung

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Codierungssystem zum Ausbilden eines Sicherheits merkmals in oder an einem oder mehreren Sicherheits- oder Wertdokumenten, umfas- send verschiedene, im nicht-sichtbaren Spektralbereich, insbesondere im ultravioletten oder infrarotem Spektralbereich, anregbare und im sichtbaren Spektralbereich emittieren de Leuchtstoffe und/oder aus ihnen erstellbare Leuchtstoffkombinationen, wobei die Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen bei einer vorgegebenen Anregung je weils unterschiedliche Emissionsspektren im sichtbaren Spektralbereich aufweisen, so dass jeder der Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen durch mindestens eine individuell ausgezeichnete Emissionslinie und/oder Emissionsbande charakterisiert ist, die sich von den individuell ausgezeichneten Emissionslinien und/oder Emissionsbanden der anderen Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen unterscheidet, wobei das Codie rungssystem mindestens drei Leuchtstoffe umfasst, wobei die mindestens drei Leuchtstof fe und/oder die aus diesen Leuchtstoffen erstellten Leuchtstoffkombinationen in Form von mindestens drei lumineszierenden Sicherheitselementen für das Sicherheitsmerkmal je weils an einem Ort des Sicherheits- oder Wertdokuments auf- oder angebracht werden, und wobei jedem der mindestens drei lumineszierenden Sicherheitselemente ein anderer Lumineszenzcode zugeordnet ist, und jedes der mindestens drei lumineszierenden Si cherheitselemente bei der vorgegebenen Anregung mit dem ihm jeweils zugeordneten Lumineszenzcode identische Farbkoordinaten in einem CIE-Normfarbsystem oder zumin dest solche Farbkoordinaten aufweist, die innerhalb eines Toleranzfarbbereiches des CIE- Normfarbsystems, beispielsweise einer MacAdam-Ellipse, liegen, so dass die lumineszie renden Sicherheitselemente des Sicherheitsmerkmals bei der vorgegebenen Anregung farbidentisch sind oder farbgleich wahrgenommen werden.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Sicherheitsmerkmal umfassend dieselben Merkmale wie das erfindungsgemäße Codierungssystem.

Erfindungsgemäß wird die oben beschriebene Aufgabe dadurch gelöst, dass die die je weiligen Codes bildenden, im ultravioletten Spektralbereich (nämlich bei Wellenlängen zwischen 380 und 315 nm (UV-A), 315 und 280 nm (UV-B) sowie zwischen 280 und 200 nm (UV-C)) oder im infraroten Spektralbereich (IR, beispielsweise bei 950 bzw. 980 nm) anregbaren und im sichtbaren Bereich emittierenden Leuchtstoffe jeweils so zu Sicher heitselementen, beispielsweise zu entsprechenden Markierungen, zusammengestellt und kombiniert werden, dass die bei einer vorgegebenen optischen Anregung, beispielsweise mit einer bestimmten UV-Strahlungsquelle, hervorgerufenen Farbeindrücke verschiedener Sicherheitselemente eines Sicherheitsmerkmals vom menschlichen Auge als farbgleich wahrgenommen werden. Das bedeutet, dass der Betrachter die unterschiedlichen, unter den jeweils festgelegten Anregungsbedingungen sichtbar lumineszierenden Sicherheits- elemente, zum Beispiel in Form von Markierungen, welche als Sicherheitsmerkmale je weils auf, an oder in einem Wert- oder Sicherheitsdokument angebracht sind, als farb- gleich empfindet und sie damit mutmaßlich für spektral identisch hält, obwohl diese tat sächlich unterschiedliche elektromagnetische Spektren und über diese definierte Codes aufweisen, die nur mit Hilfe einer speziellen Lumineszenzmesstechnik verifiziert werden können.

Die bezüglich ihrer Lumineszenz als farbgleich wahrgenommenen Sicherheitselemente eines Sicherheitsmerkmals können in unterschiedlichen Sicherheits- oder Wertdokumen ten (beispielsweise Banknoten, Ausweise, Reisepässe, Führerscheine etc.) oder auch im Produktschutz eingesetzt werden. Farbgleich erscheinende, aber unterschiedliche Codes aufweisende Markierungen können beispielsweise zum Zwecke der Nominalwertcodie rung von unterschiedlichen Währungs-Denominationen eingesetzt werden. Andererseits ist es jedoch auch möglich, die als farbgleich wahrgenommenen Markierungen als Si cherheitsmerkmale mehrmals in gleiche, gleichartige oder unterschiedliche Designs ein und desselben Sicherheits- oder Wertdokumentes zu integrieren.

Auf der Grundlage von Modellrechnungen und durch praktische Versuche konnte nach gewiesen werden, dass zur Realisierung farbgleicher oder farbidentischer Sicherheit selemente sowohl linienförmig als auch bandenförmig im sichtbaren Spektralbereich emit tierende Leuchtstoffe und/oder deren Kombinationen eingesetzt werden können. Theore tisch gibt es für die Realisierung identischer x-y-Koordinaten innerhalb des CIE- Normvalenzsystems zahllose Möglichkeiten. Die konkrete Auswahl und die Anzahl der eingesetzten Leuchtstoffe und Leuchtstoffkombinationen mit exklusiver schmal- und/oder breitbandiger Emission hängt dabei von dem gewünschten Farbeindruck, gleichzeitig aber auch vom jeweiligen Sicherheitsanspruch und vom zugelassenen Aufwand für die Detek tion der emittierten Lumineszenz und die Verifikation der Codes ab.

Weiterhin hat sich gezeigt, dass farbidentische bzw. farbgleiche Sicherheitselemente so wohl mit eng beieinander aber auch mit weiter auseinander liegenden Emissionslinien und/oder Emissionsbanden erzeugt werden können. Der spektrale Abstand der einzelnen Emissionslinien ist für den angestrebten gleichen Farbeindruck der emittierten Lumines zenz der einzelnen Markierungen nicht unmittelbar entscheidend, sehr wohl aber für den Aufwand, der zur sicheren spektrometrischen Verifikation betrieben werden muss. Weitere Kriterien für die Auswahl der Leuchtstoffe für das Codierungssystem sind bei spielsweise eine möglichst hohe Lumineszenzausbeute, eine genügend hohe Stabilität und Alterungsbeständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen, sowie eine an die ausgewähl ten Druck- und Applikationsverfahren angepasste Korngrößenverteilung der Lumines zenzpigmente. Diese Eigenschaften sind beispielsweise auch für die Art und Weise der Anwendung der Sicherheitselemente auf oder in den jeweiligen Sicherheits- und Wertdo kumenten als auch für die sichere Verifizierbarkeit über die gesamte Lebens- oder Ge brauchsdauer des Sicherheits- oder Wertdokuments von großer Wichtigkeit.

Das Aufbringen der Sicherheitselemente, beispielsweise in Form von Markierungen, kann beispielsweise mit Hilfe üblicher Drucktechnologien (Tiefdruck-, Flexodruck-, Offsetdruck oder Siebdruckverfahren etc.) oder aber auch unter Ausnutzung andersgearteter Be schichtungsverfahren erfolgen, wobei die zu beschichtenden Materialien sowohl aus Pa pier, unterschiedlichen Kunststoffen oder aber auch aus anderen organischen oder anor ganischen Substanzen bestehen können. Ferner kann auch vorgesehen sein, die Sicher heitselemente über Beimengungen der Leuchtstoffe in Kunststoffen zu verwenden, wobei die Kunststoffe anschließend in das Sicherheits- oder Wertdokument eingebracht werden.

Zur Realisierung farbidentischer bzw. farbgleicher Sicherheitselemente, beispielsweise in Form von Markierungen, stehen sowohl für die Anregung mit UV-Strahlung als auch für die IR-Anregung zahlreiche Leuchtstoffe zur Verfügung. Insbesondere im erfindungsge mäßen Fall der Verwendung von Kombinationen mehrerer Leuchtstoffe sind die resultie renden Emissionsspektren zumeist hochkomplex. Mittels dieser Kombinationen ausgebil dete Codes besitzen ein Level-3-Sicherheitsniveau und können nur mit der Hilfe einer leistungsfähigen und gegebenenfalls sehr aufwendigen Lumineszenzmesstechnik und mit dem Spezial- oder Geheimwissen darüber, welche der vielfältigen und verschiedenen Emissionslinien oder -banden zur Auswertung herangezogen werden, verifiziert werden.

Als Grundgitter (Matrix) für die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Sicherheitsele mente verwendeten UV-anregbaren anorganischen Leuchtstoffe können beispielsweise die im Folgenden ausgeführten Materialien eingesetzt werden: Borate (z.B. LaB0 3 , SrBgO 10 , CaYB0 4 , SrB 4 0 7 , YAI 3 B 4 0i 2i SrB 3 0i 3’ Ca 2 B 5 0gBr), Nitride (z.B. CaAISiN 3 , Sr 2 Si 5 N 8 , MgSiN 2 , GaN), Oxynitride (z.B. SrSi 2 N 2 0 2 , a-SiAION, ß-SiAION, Oxide (z.B. Al 2 0 3 , CaO, Sc 2 0 3 , Ti0 2 , ZnO, Y 2 0 3 , Zr0 2 , La 2 0 3 , Gd 2 0 3 , Lu 2 0 3 ), Halogenide und Oxyha- logenide (z.B. CaF 2 , CaCI 2 , K 2 SiF 6 LaOBr), Aluminate (z.B. LiAI0 3 , SrAI 2 0 4 , Y 3 AI 5 0 12 , BaMgAlnO^, CaAl 2 0 4 , Sr 4 Ali 4 0 2 s), Silikate (z.B. Ba 2 Si0 4 , Sr 3 Si0 3 , Sr 3 MgSi 2 0 3 , Sr 2 MgSi 2 0 7 , CaSi0 3 , Zn 2 Si0 4 , Ba 2 Si0 4 , Y 2 SiOs, CaMgSi 2 0 6 , Ba 2 Li 2 Si 2 0 7 , LiCeBa 4 Si 4 0i 4 , Ca 3 AI 2 Si 3 0i 2 ), Halosilikate (z.B. LaSi0 3 CI, Ba 5 Si0 4 CI 6 , Sr 5 Si 4 Oi 0 CI 6 ), Phosphate (z.B. YP0 4 , Ca 2 P 2 0 7 , MgBaP 2 0 7, Ca 3 (P0 4 ) 2 , MgBa 2 (P0 4 ) 2 ), Halophosphate (z.B. Ca 5 (P0 4 ) 3 CI, Sr 5 (P0 4 ) 3 CI), Sulfide (z.B. ZnS, CaS, SrS, BaS, SrGa 2 S 4 , ZnGa 2 S 4 , ZnBa 2 S 3 ), Oxysulfide (z.B. Y 2 0 2 S, La 2 0 2 S, Gd 2 0 2 S, Lu 2 0 2 S), Sulfate (z B. Mg 2 Ca(S0 4 ) 3 ), Gallate (z.B. Y 3 Ga 5 0i 2 , CaGa 2 0 4 , Gd 3 Ga 5 0i 2 ), Vanadate (z. B. YV0 4 ), Molybdate und Wolframate (z.B. CaMo0 4 , Sr 3 W0 6 , La 2 W 3 0i 2 , Tb 2 Mo 3 Oi 2 , Li 3 Ba 2 La 3 (Mo0 4 ) 3 ),

oder aber auch solche anorganischen Substanzklassen wie beispielsweise Boride, Carbi de, Scandate, Titanate, Germanate und Yttrate. Diese Aufzählung stellt keine Einschrän kung dar, es können auch weitere Materialklassen oder Einzelverbindungen in die Aus wahl der als Leuchtstoffgrundgitter geeigneten anorganischen Festkörperverbindungen einbezogen werden.

Die Aktivierung der ausgewählten Grundgitter erfolgt durch den gezielten Einbau von je weils einem oder mehreren Fremdionen in die jeweilige Leuchtstoffmatrix, wobei im Falle der im ultravioletten Spektralbereich anregbaren und im Sichtbaren emittierenden Leucht stoffe vor allem Seltenerdionen und/oder Ionen von Übergangsmetallen zur Dotierung bzw. Codotierung verwendet werden. Diese Aktivator- und die ggf. zusätzlich eingebrach- ten Coaktivatorionen bilden die Strahlungszentren in den jeweiligen Grundgittern und be stimmen in Wechselwirkung mit diesen die Lumineszenzeigenschaften der anorganischen Leuchtstoffe. So resultieren im Falle der beispielhaften Verwendung von dreiwertigen Io nen der Seltenen Erden wie etwa Pr 3+ , Sm 3+ , Eu 3+ , Tb 3+ , Er 3+ , Dy 3+ , Tm 3+ oder von 3d 3 - lonen wie Cr 3+ , Mn 4+ nach UV-Anregung in aller Regel linienhafte Emissionen, während bei der Dotierung der bespielhaft genannten Grundgitter mit Ionen wie Mn 2+ , Cu + , Ag + , Sn 2+ , Sb 3+ , Pb 2+ , Bi 3+ , Ce 3+ und Eu 2+ mit hoher Wahrscheinlichkeit Emissionsbanden erhal ten werden.

Die mit der Hilfe von Leuchtstoffen bewirkte Umwandlung von infraroter Anregungsstrah lung in sichtbares Licht wird als Anti-Stokes-Lumineszenz bzw. Up-Conversion bezeich net. Sie gelingt nur durch die Bereitstellung solcher Leuchtstoffmaterialien, die in der Lage sind, die anregende IR-Strahlung durch mehrstufige Anregungsprozesse in den sichtba ren Spektralbereich zu transformieren. Als Grundgitter für derartige, erfindungsgemäß einsetzbare anorganische Leuchtstoffe stehen vor allem oxidische Verbindungen (z.B. Y 2 0 3 , Zr0 2 , La 2 Mo0 6 , LaNb0 4 , LiYSi0 4 ), Oxyhalogenide (z.B. YOCI, LaOCI, LaOBr, YOF, LaOF), Oxysulfide (z.B. Y 2 0 2 S, La 2 0 2 S, Gd 2 0 2 S, Lu 2 0 2 S) und Fluoride (z.B. YF 3 , LaF 3 , LiYF 4 , NaYF 4 , NaLaF 4 , BaYF 5 ) zur Verfügung. Zur Absicherung einer genügend hohen Lumineszenzausbeute werden als Strahlungszentren in den Anti-Stokes-Leuchtstoffen zumeist die Seltenerdionenkombinationen Yb 3+ -Er 3+ , Yb 3+ -Tm 3+ und Yb 3+ -Ho 3+ verwendet. Daneben sind aber auch weitere Leuchtstoffe wie beispielsweise die Materialien SrF 2 :Er 3+ , YF 3 :Yb 3+ , Tb 3+ oder CaF 2 :Eu 2+ bekannt, die ebenfalls als IR-VIS-Strahlungswandler ge nutzt werden können.

Neben den anorganischen Lumineszenzpigmenten können im Sinne der Erfindung natür lich auch im UV- bzw. IR-Spektralbereich anregbare und im Sichtbaren emittierende or ganische Leuchtstoffe, wie beispielsweise unterschiedliche, seltenerdaktivierte organische Komplexverbindungen zur Fierstellung farbidentischer Sicherheitselemente verwendet werden. Diese können gegebenenfalls mit ausgewählten anorganischen Lumineszenz pigmenten kombiniert werden.

Darüber hinaus sind in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung, vom angestrebten Design des Sicherheitsmerkmals und von der vorgesehenen Technologie für die Fierstel lung der Sicherheitselemente auch photolumineszierende anorganische oder organische nanoskalierte Leuchtstoffe oder entsprechend konfigurierte Quantendots als Komponen ten für die Bereitstellung der erforderlichen Leuchtstoffkomponenten geeignet.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die für den jeweiligen Anwen dungsfall des Codierungssystems ausgewählten Leuchtstoffe durch gezielte Veränderung der chemischen Zusammensetzung der jeweiligen Wirts-(Grund)-Gitter, d.h. durch gezielt vorgenommene Substitutionen im Kationen- und/oder Anionenteilgitter, so modifiziert, dass sich die Emissionsspektren dieser exklusiven Leuchtstoffe deutlich von denen der in konventionellen technischen Anwendungen verwendeten Luminophoren oder auch von solchen, die ausführlich in der Fachliteratur beschrieben wurden, unterscheiden. Durch die bevorzugte Verwendung derartiger Leuchtstoffe mit exklusiven Emissionsspektren kann die Fälschungssicherheit der mit dem Codierungssystem ausgestatteten Wert- oder Sicherheitsdokumente noch weiter erhöht werden.

Das erfindungsgemäße Codierungssystem bietet eine Vielfalt von Ausführungsformen für unterschiedliche Sicherheitsniveaus und Anwendungsmöglichkeiten. Es können farbiden- tische bzw. farbgleiche Markierungen bereitgestellt werden, deren Echtheit mit einfachen Flandsensoren geprüft werden kann, aber auch solche, bei denen für das sichere Verifi zieren der Codes hochauflösende Spektrometer erforderlich sind. Die Spannweite der Verifikationsmöglichkeiten reicht von der forensischen Prüfung im Speziallaboratorium bis hin zur Hochgeschwindigkeitsdetektion der maschinell auslesbaren Codes.

Besondere Ausführunqsformen

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Codierungssystem , wobei die den lumineszierenden Sicherheitselementen zugeordneten Lumineszenzcodes aus der unterschiedlichen spektralen Abfolge der individuell ausgezeichneten Emissionslinien und/oder Emissionsbanden der Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen gebildet werden.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Codierungssystem, wobei die den lumineszierenden Sicherheitselementen zugeordneten Lumineszenzcodes aus den Inten sitätsverhältnissen der individuell ausgezeichneten Emissionslinien und/oder Emissions banden der Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen gebildet werden.

Wiederum eine andere beispielhafte Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Codie rungssystem, wobei mindestens ein weiterer Leuchtstoff und damit weitere Leuchtstoff kombinationen zur Bildung von weiteren lumineszierenden Sicherheitselementen mit an deren Lumineszenzcodes vorgesehen ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Codierungssystem, wobei die Farbkoordinaten der lumineszierenden Sicherheitselemente über Mischungs verhältnisse der verwendeten Leuchtstoffe für Leuchtstoffkombinationen eingestellt wer den, wodurch sich definierte relative Intensitätsverhältnisse der individuell ausgezeichnete Emissionslinien und/oder Emissionsbanden für die Leuchtstoffkombination ergeben.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Codierungssystem, wobei mindes tens einer der Leuchtstoffe einen organischen Leuchtstoff, insbesondere eine seltener- daktivierte organische Komplexverbindung, aufweist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Codierungssystem, wobei mindestens einer der Leuchtstoffe einen anorganischen Leuchtstoff aufweist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Codierungssystem, wobei sowohl anorganische als auch organische Leuchtstoffe unterschiedlicher Korngröße, und bei- spielsweise auch nanoskalierte Leuchtstoffe oder Quantendots, sowie entsprechende Leuchtstoffkombinationen verwendet werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Codierungssystem, wobei die Leuchtstoffe durch gezielte Substitutionen im Leuchtstoffgitter modifiziert werden, so dass diese ein exklusives Emissionsspektrum aufweisen.

Wiederum eine andere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Codierungssystem, wobei die Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen in einem oder mehreren ultra violetten Wellenlängenbereiche, nämlich bei Wellenlängen zwischen 380 nm und 315 nm (UV-A) und/oder bei Wellenlängen zwischen 315 nm und 280 nm (UV-B) und/oder bei Wellenlängen zwischen 280 nm und 200 nm (UV-C) anregbar sind.

Eine besondere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Codierungssystem, wobei die lumineszierenden Sicherheitselemente des Sicherheitsmerkmals bei mindestens zwei im ultravioletten Spektralbereich einstellbaren Anregungsbedingungen, also im UV-A- und/oder im UV-B- und/oder im UV-C-Spektralbereich, farbidentisch sind oder farbgleich wahrgenommen werden.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Codierungssystem, wobei die lu mineszierenden Sicherheitselemente des Sicherheitsmerkmals bei jeder der vorgegebe nen Anregungen im UV-A-, UV-B- oder UV-C-Spektralbereich farbidentisch sind oder farbgleich wahrgenommen werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Codierungssystem wobei die lumineszierenden Sicherheitselemente des Sicherheitsmerkmals bei unterschiedlichen vorgegebenen Anregungen unterschiedliche Farbkoordinaten im CIE-Normfarbsystem oder zumindest solche Farbkoordinaten aufweisen, die innerhalb eines anderen Toleranz- farbbereiches des CIE-Normfarbsystems liegen, so dass die lumineszierenden Sicher heitselemente zwar bei einer bestimmten vorgegebenen Anregungen farbidentisch oder farbgleich wahrgenommen werden, jedoch bei einem anderen vorgegebenen Anregungen eine andere Farbidentität oder Farbgleichheit aufweisen.

Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Codierungssystem, wobei die Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen im Infraroten Wellenlängenbereich, nämlich bei Wellenlängen zwischen 950 nm und 980 nm anregbar sind. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Codierungssystem, wobei die Ma- xima der individuell ausgezeichneten Emissionslinien und/oder Emissionsbanden der Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen nur wenige Nanometer voneinander be- abstandet sind, insbesondere einen Abstand von weniger als 10 nm, besonders bevorzugt einen Abstand von weniger als 5 nm, ganz besonders bevorzugt einen Abstand von weni ger als 3 nm aufweisen.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Codierungssystem, wobei eine weitere Information über die Art und Weise der Anordnung der Sicherheitselemente des Sicherheitsmerkmales, beispielsweise über den Ort oder eine Form des Sicherheitsele mentes, beispielsweise in Form eines Symbols, Ziffer oder Piktogramms, dem Sicherheit selemente zugeordnet ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Codierungssystem, wobei alle Farbkoordinaten, der vom Codierungssystem umfassten Leuchtstoffe im CIE- Normfarbsystem im Wesentlichen auf einer Geraden liegen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Codierungssystem, wobei die Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen eine im Wesentlichen gleiche oder ähnli che Alterungsbeständigkeit aufweisen.

Die vorangehenden besonderen Ausführung Beispiele der Erfindung werden nachfolgend weiter im Detail beschrieben.

Das erfinderische Codierungssystem zum Ausbilden eines Sicherheitsmerkmals in oder an einem Sicherheits- oder Wertdokument oder einer Mehrzahl von Sicherheits- oder Wertdokumenten ist im besonderen Maße dadurch gekennzeichnet, dass es auf der Ver wendung von unterschiedlichen im nicht-sichtbaren Spektralbereich, insbesondere im ultravioletten (UV) oder infrarotem (IR) Spektralbereich anregbaren und im sichtbaren Spektralbereich emittierenden Leuchtstoffen und/oder Leuchtstoffkombinationen basiert, wobei die Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen unter vorgegebenen Anre gungsbedingungen jeweils unterschiedliche Emissionsspektren im sichtbaren Spektralbe reich aufweisen, so dass jeder der Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen durch mindestens eine individuell ausgezeichnete Emissionslinie oder Emissionsbande charak- terisiert ist, welche sich von den individuell ausgezeichneten Emissionslinien oder Emissi onsbanden der anderen Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen unterscheidet.

Das Codierungssystem ist darüber hinaus dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens drei, vorzugsweise exklusive, Leuchtstoffe und/oder die aus diesen Leuchtstoffen erstell ten Leuchtstoffkombinationen umfasst, die in Form von Sicherheitselementen zu Sicher heitsmerkmalen zusammengestellt werden und wobei jedem Sicherheitselement ein Code zugeordnet ist, der aus der spektralen Abfolge der individuell ausgezeichneten Emissionslinien oder Emissionsbanden der mindestens drei Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen und/oder den Intensitätsverhältnissen dieser Emissionslinien und/oder Emissionsbanden gebildet wird.

Gleichzeitig ist die erfinderische Lösung dadurch charakterisiert, dass alle zu einem Si cherheitsmerkmal zusammengestellten lumineszierenden Sicherheitselemente bei den vorgegebenen Anregungsbedingungen identische Farbkoordinaten in einem CIE- Normfarbsystem oder zumindest solche Farbkoordinaten aufweisen, die innerhalb eines Toleranzfarbbereiches des CIE-Normfarbsystems, beispielsweise einer MacAdam-Ellipse, liegen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass alle mit Lumineszenzcodes ausgestatteten Sicherheitselemente eines erfindungsgemäßen Sicherheitsmerkmals unter definierten Anregungsbedingungen vom Betrachter als farbgleich wahrgenommen wer den.

Bei der Verwendung von genau drei Leuchtstoffen zum Ausbilden eines Sicherheits merkmals des Codierungssystems müssen die Farbkoordinaten der Emissionsspektren der einzelnen Leuchtstoffe im CIE-Normfarbsystem weitestgehend auf einer Geraden liegen, um durch Kombination dieser Leuchtstoffe mehrere unterschiedliche Lumines zenzcodes mit identischen Farbkoordinaten bereitstellen zu können. Wie Modellrechnun gen und praktische Versuche ergaben, lassen sich in diesem Falle zumindest drei unter scheidbare Codes mit exakt identischen Farbkoordinaten und unterschiedlicher spektraler Abfolge der individuell ausgezeichneten Emissionslinien generieren, die durch die Kombi nation von jeweils zwei der ausgewählten drei Leuchtstoffe (Leuchtstoffpaare) und durch eine entsprechende Dreierkombination (Leuchtstofftripel) gebildet werden können. Wer den neben der spektralen Charakteristik auch die Intensitätsverhältnisse zwischen den ausgewählten Emissionen zur Codeeinstellung herangezogen, ergeben sich weitere Mög lichkeiten für die Ausbildung unterscheidbarer Dreierkombinationen. Die exakte Einstel lung der Farbkoordinaten der einzelnen Kombinationen ist an bestimmte Mischungsver- hältnisse zwischen den einzelnen Leuchtstoffen gebunden. Bei einer dreieckförmigen Anordnung der aus den Emissionsspektren resultierenden Farbkoordinaten von drei un terschiedlichen Leuchtstoffen um eine vorgegebene Zielfarbkoordinate herum, gibt es dagegen nur eine einzige Möglichkeit, den exakten Zielfarbort einzustellen. Das bedeutet, dass sich auf diese Weise nur ein einziger Lumineszenzcode erzeugen ließe.

Allerdings können mit Lumineszenzcodes ausgestattete Sicherheitselemente vom Be trachter auch dann als farbgleich wahrgenommen werden, wenn die jeweiligen Farbkoor dinaten nicht exakt identisch, sondern innerhalb eines Toleranzfarbbereiches des CIE- Normfarbwertsystems (beispielsweise einer MacAdam-Ellipse) positioniert sind. Entspre chende Untersuchungen haben ergeben, dass es selbst bei der Verwendung von nur drei Leuchtstoffen unter diesen Bedingungen möglich ist, beispielsweise bis zu sieben unter schiedliche, von Probanden aber als farbgleich bewertete Lumineszenzcodes bereitzu stellen. Neben der spektralen Abfolge der individuellen Emissionslinien und/oder -banden müssen in diesem Fall dann aber auch die unterschiedlich eingestellten Intensitätsver hältnisse zwischen diesen Linien und/oder Banden als charakteristische Eigenschaften in die Codebildung einbezogen werden.

Durch das Hinzufügen weiterer, vorzugsweise exklusiv modifizierter Leuchtstoffe können die Möglichkeiten für die Bereitstellung unterscheidbarer Lumineszenzcodes weiter erhöht werden. Dabei ist in Rechnung zu stellen, dass die Anzahl der generierbaren Codes bei spielsweise auch von der konkreten Positionierung des Zielfarbortes sowie von den zuge lassenen spektralen Abständen zwischen den Maxima der individuell ausgezeichneten Emissionslinien und/oder -banden abhängt. Darüber hinaus ist beachten, dass die in der Praxis zur Anwendung gelangenden Luminophore, beispielweise modifizierte seltenerdak- tivierte Leuchtstoffe, bereits als Einzelkomponenten zumeist mehrere Emissionslinien und häufig komplexe Linienspektren aufweisen. Auch dadurch steigt die Anzahl der möglichen Code-Zuweisungen auf dem Level-3-Sicherheitsniveau.

In einem weiteren wesentlichen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitsmerkmals eines Codierungssystems für die Anwendung in Sicherheits oder Wertdokumenten sowie im Produktschutz bereitgestellt.

Dabei müssen in einem ersten Schritt Entscheidungen über die Anregungsbedingungen für das erfinderische Lumineszenzmerkmal, über den gewünschten Zielfarbort bzw. einen entsprechend definierten Toleranzfarbbereich für die Realisierung der angestrebten Far- bidentität der einzelnen, für das Sicherheitsmerkmal erforderlichen Sicherheitselemente sowie über die Anzahl der für den Echtheitsschutz erforderlichen Codes getroffen werden. Diese Entscheidungen sind abhängig von der Art und der Verwendung der zu schützen den Wert- und Sicherheitsdokumente oder der schützenswerten Produkte, vom zugelas senen Aufwand für die Verifizierung der Lumineszenzcodes und von den Design- Vorgaben für das Merkmal.

Ein weiterer Schritt betrifft die Auswahl der für die Herstellung der benötigten Sicherheits elemente erforderlichen Leuchtstoffe. Die Auswahl kann auf der Grundlage der gemesse nen Emissionsspektren der zu bewerteten Leuchtstoffe mit vorzugsweise exklusiver Emissionscharakteristik erfolgen. Die aus den Emissionsspektren berechenbaren CIE- Farbkoordinaten der Einzelleuchtstoffe geben Auskunft darüber, ob und wie viele Kombi nationen dieser Leuchtstoffe für die Realisierung des vorgegebenen Zielfarbortes bzw. eines entsprechenden Toleranzfarbbereiches zur Verfügung stehen. Darüber können auf der Grundlage dieser Messergebnisse die für die Herstellung der Leuchtstoffkombinatio nen wichtigen Mischungsverhältnisse der Komponenten vorausberechnet werden.

Der nachfolgende Schritt des Verfahrens ist auf die gegebenenfalls erforderliche experi mentelle Überprüfung und das Festlegen der Mischungsverhältnisse der für die Erstellung der farbidentischen Sicherheitselemente des Sicherheitsmerkmals gerichtet. In aller Regel sind nur wenige praktische Versuche erforderlich, um auf der Grundlage der durchgeführ ten farbmetrischen Berechnungen die unter Applikationsbedingungen gültigen Mi schungsverhältnisse für die Kombination der ausgewählten Leuchtstoffe zu farbidenti schen Sicherheitselementen zu ermitteln. Die experimentelle Überprüfung ist aber erfor derlich, um Wechselwirkungen zwischen den verwendeten Leuchtstoffen sowie weitere Einflussfaktoren, die auf den eigenständigen und unterschiedlichen optischen Eigenschaf ten (Eigenemission, Absorptions- und Reflexionsverhalten) der weiteren organischen und anorganischen Bestandteile (Bindemittel, Additive) der für die Applizierung des Sicher heitsmerkmals verwendeten Farbkompositionen sowie den optischen Effekten der ver wendeten Trägermaterialien beruhen, berücksichtigen zu können.

In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt das Auf- oder Einbringen der ausgewählten Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen auf oder in die Trägermaterialien der jeweiligen Sicherheits- oder Wertdokumente. Dieser Prozessschritt kann beispielweise mit Hilfe der üblichen Druckverfahren (Tiefdruck-, Flexodruck-, Offsetdruck- oder Siebdruck- verfahren etc.) oder aber unter Verwendung anderer Beschichtungstechnologien ausge- führt werden.

Ein letzter Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheits merkmals ist der abschließenden Codezuweisung Vorbehalten. Auf der Grundlage der unter definierten Anregungsbedingungen gemessenen Emissionsspektren der einzelnen mit farbidentischen oder farbgleichen Leuchtstoffen und/oder Leuchtstoffkombinationen ausgestatteten Sicherheitselemente werden die für die Echtheitsverifizierung erforderli chen und geeigneten codebildenden Emissionsmaxima (A max - Werte) der individuell aus gezeichneten, vorzugsweise exklusiven Emissionslinien und/oder Emissionsbanden sowie solche Emissionslinien und/oder -banden, bei denen das Verhältnis der jeweiligen Lumi neszenzintensitäten als Code repräsentierende Eigenschaft angesehen werden kann, ausgewählt und einem Zeichenvorrat, beispielsweise einer Zahlen- oder Buchstabenab folge zugeordnet.

Weiterhin wird das Wesen der Erfindung durch die Bereitstellung eines Verfahren zum Auslesen der Lumineszenzcodes und zur Echtheitsverifizieren der beispielsweise als Markierungen ausgebildeten Sicherheitselemente eines Sicherheitsmerkmals des erfin dungsgemäßen Codierungssystems bestimmt. Dieses Verfahren umfasst: das Anregen der in den Sicherheitselementen vorhandenen Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombina tionen mit einer vorgegebenen unsichtbaren Anregungsstrahlung, die insbesondere von geeigneten UV- oder IR- Strahlungsquellen erzeugt wird, das Erfassen der elektromagne tischen Spektren diese Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen in einem vorbe stimmten sichtbaren Spektralbereich mit der Hilfe geeigneter optischer Spektrometer, so wie das Auswerten der Messergebnisse und die abschießende Echtheitsbewertung, wo bei die Anwesenheit der hinterlegten Code relevanten Emissionscharakteristika geprüft und mit der hinterlegten Codeinformation verglichen wird.

Der erforderliche technische Aufwand für die sichere Verifikation der in die einzelnen, das jeweilige Sicherheitsmerkmal des Codierungssystems bildenden, Sicherheitselemente eingebrachten farbidentischen bzw. farbgleichen Lumineszenzcodes hängt von verschie denen Faktoren ab. Dazu gehören die Breite des im Sichtbaren zu detektierenden Spekt ralbereiches und das Ausmaß der Komplexität der individuellen, vorzugsweise exklusiven Emissionsspektren der verwendeten Leuchtstoffe und/oder Leuchtstoffkombinationen, wobei insbesondere geringe spektrale Abstände zwischen den Maxima der für die Code bildung relevanten charakteristischen Emissionslinien und/oder -banden die Verwendung von leistungsfähigen optischen Spektrometern mit einem hohen spektralen Auflösungs vermögen erfordern.

Ein weiterer wesentlicher Faktor betrifft darüber hinaus die sich aus der praktischen An wendung der erfindungsgemäßen Sicherheitsmerkmale in Wert- und Sicherheitsdoku menten bzw. im Produktschutz ergebenden Anforderungen an die Detektionsgeschwin digkeit. Umfangreiche Untersuchungen haben ergeben, dass sich auf der Grundlage der Erfindung maschinenlesbare Level-3-Sicherheitsmerkmale zusammenstellen lassen, de ren Lumineszenzcodes sowohl bei den in Geldautomaten (ATM, Cash Management Sys tem) als auch bei den in den Sortiermaschinen der Zentralbanken üblichen Detektionsge schwindigkeiten sicher verifiziert werden können.

Andererseits ist es im Sinne der Fälschungssicherheit natürlich durchaus vorteilhaft, wenn beispielsweise zumindest zwei der individuell ausgezeichneten Emissionslinien der farb- identischen Sicherheitselemente so eng beieinander liegen, dass sie nicht ohne größeren technischen Aufwand voneinander unterschieden werden können.

Der Vorteil der Erfindung liegt hier in dem großen Spielraum für die konkrete Ausgestal tung der zu einem erfinderischen Sicherheitsmerkmal gehörenden Sicherheitselemente, der durch die vielfältigen Kombinationsmöglichkeiten der unterschiedlichen Leuchtstoffe eröffnet wird. So kann für das jeweils auszubildende Sicherheitsmerkmal genau entschie den werden, wie gering der spektrale Abstand der beispielsweise zumindest zwei indivi duell ausgezeichneten Emissionslinien mit Blick auf das höchste Maß an Fälschungssi cherheit sein sollte und wie gering er in Anbetracht der Verifikationsumstände, beispiels weise unter den Bedingungen einer Hochgeschwindigkeitsdetektion, sein kann. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist deshalb vorgesehen, dass die Maxima von zumindest zwei der individuell ausgezeichneten, vorzugsweisen exklusiven Emissi onslinien der zu einem Sicherheitsmerkmal gehörenden Sicherheitselemente im elektro magnetischen Spektrum nur wenige Nanometer voneinander entfernt liegen, wobei diese bevorzugt einen Abstand von weniger als 10 nm, besonders bevorzugt einen Abstand von weniger als 5 nm und, ganz besonders bevorzugt einen Abstand von weniger als 3 nm aufweisen.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht im Weiteren darin, dass die zu Sicherheitsmerkmalen zusammengestellten Sicherheitselemente nicht nur bei einer vorgegebenen optischen Anregung, sondern zumindest auch bei einer weiteren, von der ersten grundsätzlich unterscheidbaren optischen Anregung, vom menschlichen Auge als farbgleich wahrgenommen werden. Wie allgemein bekannt und bereits beschrieben, wird der ultraviolette Spektralbereich in der Literatur und in der technischen Abwendung in die Bereiche UV-A- (380-315 nm), UV-B- (315-280 nm) und in den UV-C- Strahlungsbereich (280-100 nm) unterteilt, wobei für die einzelnen definierten Strahlungs arten auch jeweils unterschiedliche Strahlungsquellen zur Verfügung stehen. In diesem Zusammenhang hat sich überraschenderweise gezeigt, dass für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitsmerkmals des Codierungssystems auch solche Leucht stoffe und Leuchtstoffkombinationen ausgewählt werden können, deren vorzugsweise exklusiven Emissionsspektren, beispielsweise sowohl bei der Anregung mit UV-A- als auch UV-B-Strahlungsquellen im CIE-Normfarbsystem identische Farbkoordinaten bzw. solche aufweisen, die innerhalb ausgewiesener Toleranzfarbbereiche liegen, so das alle mit unterschiedlichen Lumineszenzcodes ausgestatteten Sicherheitselemente des ent sprechenden Sicherheitsmerkmals unter beiden Anregungsbedingungen von Betrachter als farbgleich wahrgenommen werden.

Darüber hinaus konnte nachgewiesen werden, dass auf der Grundlage der Erfindung auch für den Wechsel zwischen UV-A- und UV-C-Anregung oder aber für den Wechsel zwischen UV-B und UV-C-Anregung lumineszierende Sicherheitselemente bereitgestellt werden können, bei denen die nach der Anregung wahrnehmbaren Farbeindrücke auch bei Änderung der Anregungsbedingungen erhalten bleiben. In einer ganz besonders vor teilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die für die Ausbildung eines Sicher heitsmerkmals des Codierungssystems ausgewählten Sicherheitselemente bei allen in ultravioletten Spektralbereich einstellbaren Anregungsbedingungen, also sowohl bei An regung mit UV-A-, UV-B oder UV-C-Strahlungsquellen vom Betrachter als farbgleich iden tifiziert.

Die Vielfalt der Variationsmöglichkeiten für die Ausführung der Erfindung kommt auch darin zum Ausdruck, dass selbst bei einer durch den Wechsel der UV- Anregungsquellen verursachten Änderung der wahrnehmbaren Farbeindrücke der Sicherheitselemente die Emissionsspektren der ausgewählten Leuchtstoffe und Leuchtstoffkombinationen in vor teilhafter Weise so eingestellt werden können, dass die lumineszierenden Elemente unter den jeweils definierten Anregungsbedingungen als untereinander farbgleich bewertet werden. Das bedeutet, dass der Betrachter alle Sicherheitselemente bei der einen Anre gungsart beispielweise als farbgleich rot und bei der anderen Anregungsart beispielswei se als farbgleich grün wahrnimmt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die für die Ausbil dung eines erfinderischen Sicherheitsmerkmals verwendeten Sicherheitselemente, die bei unterschiedlichen Anregungsbedingungen vorzugsweise in UV-Spektralbereich gleiche Farbeindrücke aufweisen auch so ausgestattet werden, dass die für die Ausbildung der Level-3- Sicherheitscodes erforderlichen individuell ausgezeichneten, und insbesondere exklusiven Emissionslinien und/oder Emissionsbanden nur bei einer der unterschiedlichen Anregungsarten emittiert werden und somit nur unter diesen Anregungsbedingungen für die Echtheitsverifikation zur Verfügung stehen.

Um die Sicherheit der Sicherheitselemente weiter zu erhöhen, kann es zweckmäßig sein, weitere Informationen mit in die Verifikation einzubeziehen. Deshalb ist in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ferner vorgesehen, dass das Codierungssystem eine wei tere Information über eine Anordnung und/oder eine Kontur der Sicherheitselemente auf oder in dem Sicherheits- oder Wertdokument ausbildet. Eine solche Anordnung kann bei spielsweise eine bestimmte Position auf dem Sicherheits- oder Wertdokument sein. Das Sicherheitselement selber kann aber auch eine bestimmte Kontur aufweisen, beispiels weise die Form eines Zeichens, eines Symbols, einer Ziffer oder eines Piktogramms. Bei der Verifikation werden dann zusätzlich die Position auf dem Sicherheits- oder Wertdo kument und/oder die Anordnung und/oder das Vorliegen der entsprechenden Kontur des Sicherheitselements überprüft.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezug nahme auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 a - e: die Emissionsspektren von drei Modellleuchtstoffen sowie die dazu- gehörigen Farbkoordinaten, dargestellt in einem CIE- Normfarbsys- tem bzw. der Normfarbtafel des CIE-Normfarbsystems,

Fig. 2a - j: die Emissionsspektren von Leuchtstoffkombinationen, die aus den in den Fig. 1 a bis Fig. 1 e gezeigten drei Modellleuchtstoffen gebildet sind, und deren Farbkoordinaten mit dem vorgegebenen Zielfarbort übereinstimmen,

Fig. 3a - e: weitere Emissionsspektren von drei anderen Modellleuchtstoffen sowie die dazugehörigen - in einem CIE- Normfarbsystem bzw. der Normfarbtafel - dargestellte Farbkoordinaten dieser Modellleucht stoffe,

Fig. 4a - e: die Emissionsspektren von Leuchtstoffkombinationen, die aus den in den Fig. 3a bis Fig. 3e gezeigten drei anderen Modellleuchtstof fen gebildet sind, und deren Farbkoordinaten mit dem in der Fig. 4a gekennzeichneten Zielfarborts übereinstimmen,

Fig. 5a - e: Beispiele für weitere farbidentische Emissionsspektren von weiteren

Leuchtstoffkombinationen aus vier Modellleuchtstoffen, wobei die Farbkoordinaten der vier einzelnen Modellleuchtstoffe gemäß Fig. 5a in Form eines Vierecks um einen möglichen Zielfarbort positio niert sind,

Fig. 6a - c: beispielhaft drei reale Emissionsspektren von drei ausgewählten realen Leuchtstoffen,

Fig. 7a - e: beispielhaft Emissionsspektren von Leuchtstoffkombinationen, ins besondere Leuchtstoffpaaren und Dreierkombinationen, die aus den in den Fig. 6a bis Fig. 6c gezeigten drei ausgewählten realen Leuchtstoffen gebildet sind,

Fig. 8 die Farbkoordinaten in der CIE-Normfarbtafel der in den Fig. 7a - e gezeigten Emissionsspektren der Leuchtstoffpaare und Dreierkom binationen der drei ausgewählten realen Leuchtstoffen, und

Fig. 9 a & b die Farbkoordinaten in der CIE-Normfarbtafel der in den Fig. 6a - c sowie ind den Fig. 7a - e gezeigten Emissionsspektren der ausge wählten realen Leuchtstoffe und Leuchtstoffkombinationen sowie einen ermittelten Toleranzfarbbereiche für die beschriebenen realen Leuchtstoffe und Leuchtstoffkombinationen bei unterschiedlichen Anregungsbedingungen, nämlich einmal bei einer 313 nm-Anregung (Fig. 9a:) und ein anders Mal bei einer 365 nm-Anregung (Fig. 9a). Darüber hinaus werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung auch unter Be zugnahme auf die nachfolgenden Tabellen näher erläutert, wobei diese das Folgende beschreiben, nämlich:

Tab. 1 Lumineszenz-spezifische Daten von drei ausgewählten Modellleuchtstoffen wie sie insbesondere in den Fig. 1 c bis 1 e beschrieben sind,

Tab. 2 Mischungsverhältnisse für die Ausbildung von Leuchtstoffkombinationen, de ren Farbkoordinaten mit dem vorgegebenen Zielfarbort übereinstimmen, wie sie in den Fig. 2a bis 2j beschrieben sind,

Tab. 3 Lumineszenz-spezifische Daten von weiteren drei ausgewählten Modell leuchtstoffen wie sie insbesondere in den Fig. 3c bis 3e beschrieben sind,

Tab. 4 Mischungsverhältnisse für die Ausbildung von Kombinationen der weiteren drei Modellleuchtstoffe, deren Farbkoordinaten mit dem vorgegebenen Ziel farbort übereinstimmen, wie sie in den Fig. 4a bis 4e beschrieben sind,

Tab. 5 Lumineszenz-spezifische Daten von vier ausgewählten Modellleuchtstoffen wie sie insbesondere in den Fig. 5a bis 5e beschrieben sind,

Tab. 6 Mischungsverhältnisse für die Ausbildung von farbidentischen Kombinationen der vier Modellleuchtstoffe, und

Tab. 7 Farbkoordinaten der ausgewählten drei realen Leuchtstoffe sowie der nach den angegebenen Mischungsverhältnissen aus diesen Leuchtstoffen gebilde ten Kombinationen.

In der Fig. 1 a ist eine schematische Darstellung der CIE-Normfarbtafel 5 des CIE- Normvalenzsystems dargestellt. Das CIE-Normvalenzsystem wurde definiert, um eine Relation zwischen der menschlichen Farbwahrnehmung und den physikalischen Ursa chen des Farbreizes herzustellen und erfasst typischerweise die Gesamtheit aller wahr nehmbaren Farben, wobei es sich dabei auf einen definierten Normalbeobachter bezieht.

Darüber hinaus zeigen Fig. 1 a und insbesondere der vergrößerte Teilbereich in der Fig. 1 b die x- und y-Farbkoordinaten 10, 20, 30 der Emissionslinien von drei simulierten, mög- liehen Einzelleuchtstoffes in der CIE-Normfarbtafel. Dabei zeigt die Vergrößerung gemäß Fig. 1 b, dass diese Farbkoordinaten 10, 20, 30 in der CIE-Normfarbtafel im Wesentlichen auf einer Geraden liegen. Zur Verdeutlichung sind die Farbkoordinaten 10, 20, 30 mit un terschiedlichen Symbolen, nämlich Farbkoordinate 10 als Dreieck D, Farbkoordinate 20 als Quadrat□ und Farbkoordinate 30 als Kreis o dargestellt, wobei die Fig. 1c bis 1 e dann die dazugehörigen Emissionsspektren (Emissionslinien) 1 , 2, 3 zweigen.

Trotz der geringen spektralen Abstände der Emissionslinien und der geringen Abstände der berechneten Farbkoordinaten ist es nicht möglich, unter Verwendung der ausgewähl ten modellierten Einzelleuchtstoffe farbgleiche Sicherheitselemente zur Ausbildung eines von Sicherheitsmerkmalen bereitzustellen. Untersuchungen haben ergeben, dass eine Fläche des durch die Farbkoordinaten der zu Simulationszwecken verwendeten Emissi onslinien aufgespannten Farbbereiches in etwa das 7-fache der nächstliegenden MacAdam-Ellipse ausmacht.

In den Fig. 1c bis 1 e sind die für Modellrechnungen verwendeten Emissionsspektrum 1 , 2, 3 der drei ausgewählten, modellierten und schmalbandig emittierenden (fiktiven) Leucht stoffe dargestellt. Mit anderen Worten zeigen die Fig. 1 c bis 1 e die Emissionsspektren, welche zu den x- und y- Farbkoordinaten der in der Figur 1 b gezeigten Farbkoordinaten 10, 20, 30 bzw. den Symbolen D,□ und o gehören. Die Wellenlängen der Emissionsma- xima der Emissionslinien liegen für das Emissionsspektrum 1 (D-Symbol) bei 619,8 nm, für das Emissionsspektrum 2 (D-Symbol) bei 624,2 nm und für das Emissionsspektrum 3 (o-Symbol) bei 626,4 nm sehr eng beieinander. Die Flalbwertbreiten der individuell aus gezeichneten Emissionslinien wurden auf 1 nm festgelegt. Die charakteristischen Daten der ausgewählten Modellleuchtstoffe sind nochmals in der nachfolgenden Tab. 1 zusam mengefasst.

Tab. 1

Die Fig. 2a und 2b zeigen erneut (wie auch Fig.l a) eine Darstellung derx- und y- Farbkoordinaten 10, 20, 30 der Emissionsspektren/Emissionslinien 1 , 2, 3 der drei simu lierten, möglichen Einzelleuchtstoffe in der CIE-Normfarbtafel wie sie bereits in der Fig. 1 dargestellt wurden. Darüber hinaus ist auch eine mögliche definierte Zielfarbkoordinate / ein Zielfarbort 50 vorgegeben und mit dem Symbol * gekennzeichnet.

Die in der Fig. 2 zusammengefassten Darstellungen, sowie die in der Tab. 2 aufgeführten Daten zeigen, dass sich die mögliche, vorgegebene Zielkoordinate bzw. der vorgegebene Zielfarbort 50 (vergl. Fig. 2b) durch unterschiedliche Kombinationen der drei ausgewähl ten Modellleuchtstoffes realisieren lässt. In diesem Falle werden mehrere farbidentische Emissionsspektren 12, 13, 123-1 oder 123-2 erhalten, die zur Ausbildung farbgleicher Lumineszenzcodes verwendet werden können.

Tab. 2

Dabei ist die Anzahl der auf diese Weise generierbaren farbidentischen Sicherheitsele mente davon abhängig, ob zur Codezuweisung ausschließlich die unterschiedliche spekt rale Abfolge der ausgewählten linienhaften Emissionen herangezogen wird oder ob auch die Intensitätsverhältnisse zwischen den einzelnen individuell ausgezeichneten Emissi onslinien als codebildende Eigenschaft einbezogen werden. Im zuerst betrachteten Fall können auf der Grundlage der ausgewählten Leuchtstoffe also exakt drei unterscheidbare Emissionsspektren mit identischen Farbkoordinaten erstellt werden. Diese betreffen die jeweils paarweise Kombination von zwei der drei Leuchtstoffe (Fig. 2c und 2d) eine ent sprechende Dreierkombination. Beispiele für das Emissionsspektrum dieser einen Drei erkombination sind in den Fig. 2e und 2f dargestellt.

Hierbei zeigen Fig. 2c das Emissionsspektrum 12, welches eine Kombination aus einem ersten und einem zweiten Leuchtstoff ist. Fig. 2d zeigt das Emissionsspektrum 13, wel ches eine Kombination aus dem ersten und dritten Leuchtstoffes ist und die Fig. 2e zeigt das Emissionsspektrum 123-1 , welches für eine mögliche Dreierkombination des ersten, zweiten und dritten Modellleuchtstoffes steht. Fig. 2f zeigt das Emissionsspektrum 123-2, einer alternativen Dreierkombination des ersten, zweiten und dritten Modellleuchtstoffes, welche durch ein anderes Mischungsverhältnis gekennzeichnet ist.

Werden auch die unterschiedlichen Intensitätsverhältnisse (wie z.B. bei Fig. 2e und Fig. 2f) zwischen den einzelnen charakteristischen Emissionslinien zur Codeerstellung ver wendet, ergeben sich weitere Möglichkeiten, durch Variation der Mischungsverhältnisse farbgleiche Emissionsspektren von unterschiedlichen Dreierkombinationen bereitzustel len. Fig. 2f zeigt ein mögliches Beispiel für eine weitere Kombination der Emissionsspek tren der drei fiktiven Leuchtstoffe, bei der sich die eingestellten Intensitätsverhältnisse der codebildenden Linien signifikant von denen der Fig. 2e unterscheiden.

Die Fig. 3a bis 3e und Fig. 4a bis 4e sowie die dazugehörigen Tabellen 3 und 4 (siehe unten) veranschaulichen ein weiteres mögliches Beispiel für die Erstellung eines Codie rungssystems auf der Grundlage von drei anderen Modellleuchtstoffen, die ebenfalls sin guläre Emissionen und Farbkoordinaten aufweisen, die in der CIE-Farbtafel wiederum auf einer Geraden liegen. In den Fig. 3c bis 3e sind die für Modellrechnungen verwendeten Emissionsspektren 1 ' , 2 ' , 3 ' der drei ausgewählten, modellierten (fiktiven) Leuchtstoffen dargestellt. Aus ihnen lassen sich die x- und y- Farbkoordinaten 10 ' , 20 ' , 30 ' denen in den Figuren 3a und 3b die Symbole D,□ und o zugeordnet sind.

Im Vergleich zu den in den vorausgegangenen Fig. 1 und Fig. 2 beschriebenen Modell leuchtstoffen weisen die für dieses Beispiel ausgewählten fiktiven Leuchtstoffe deutlich größere Abstände zwischen den unterschiedlichen Emissionsmaxima auf. Darüber hinaus wurden die Flalbwertbreiten der Modellleuchtstoffe so eingestellt, dass sowohl linienförmi ge (vgl. z. B. Fig. 3e) als auch bandenförmige Emissionen (vgl. z. B. Fig. 3d) resultieren. Aus den Fig. 3a und 3b geht hervor, dass auf Grund der vergleichsweise großen spektral en Abstände auch die Farbkoordinaten der Beispielleuchtstoffe in der CIE-Normfarbtafel weit auseinander liegen. Die entsprechenden Farb-eindrücke weisen einen deutlichen Farbshift und damit einen deutlichen Farbunterschied auf und variieren von Gün zu Rot.

Tab. 3

Tab. 4

Auch in diesem Fall können durch gezielte Kombination der Leuchtstoffe unterscheidbare Emissionsspektren 12 ' , 13 ' , 123-G, 123-2 ' mit identischen Farbkoordinaten (der Zielfarb- ort wurde wieder mit dem Symbol * gekennzeichnet, vgl. Fig. 4a). und auf dieser Grund lage farbidentische bzw. zumindest farbgleiche Sicherheitselemente erstellt werden. Die Fig. 4b und 4c zeigen die Emissionsspektren 12 ' , 13 ' der entsprechend konfigurierten Leuchtstoffpaare, die Fig. 4d und 4e die Emissionsspektren 123-1 ' , 123-2 ' von zwei bei spielhaft ausgewählten Dreierkombinationen, die durch unterschiedliche Intensitätsver hältnisse der individuell ausgezeichneten Emissionslinien und Emissionsbanden gekenn zeichnet sind.

In den Abbildungen der Figur 5 ist ein weiteres Beispiel zur Verdeutlichung der Erfindung dargestellt, wobei die zugehörigen Daten den Tab. 5 und 6 zu entnehmen sind. In diesem Falle wurden die Emissionslinien von vier fiktiven Leuchtstoffen mit denen in der Fig. 5a dargestellten Farbkoordinaten 10 " , 20 " , 30 " , 40 " (wiederum dargestellt mit den Symbo len: Dreieck D, Quadrat□ , Kreis o und Kreis mit Kreuz ©) in der Form eines Vierecks um einen Zielfarbort 50 " (* Symbol) herum gruppiert. Gleichzeitig wurde die Positionierung des Zielfarbortes 50 " so vorgenommen, dass er zwischen jeweils zwei der angenomme nen Farbkoordinaten der Modellleuchtstoffe liegt, d.h. auf den Diagonalen der sich jeweils gegenüberliegenden Farbkoordinaten. Dadurch ergeben sich neben zahlreichen Varian ten für Viererkombinationen (für die beispielsweise die Fig. 5b, 5d und 5f stehen, weitere sind möglich) auch zwei Emissionsspektren 13 " , 24 " mit einer paarweisen Anordnung der ausgewählten individuellen Emissionslinien (vergl. Fig. 5c und 5e). Bei andersgearte ten Vorgaben für den Zielfarbort wäre es auch möglich, zu Lasten einer der Zweierkombi nation eine farbidentische Dreierkombination einzustellen.

Tab. 5

Tab. 6

Die durch das Hinzufügen eines weiteren Leuchtstoffes deutlich erhöhte Anzahl möglicher Codezuweisungen wird allerdings vor allem durch die große Vielfalt von farbidentischen Viererkombinationen mit unterschiedlichen Intensitätsverhältnissen verursacht. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, dass in den Fällen, in denen bei gleicher spektraler Abfolge lediglich die Intensitätsverhältnisse zwischen den kombinierten Emissionslinien oder Emissionsbanden als codebildendes Kriterium herangezogen werden (vergl. auch die Fig. 2e und 2f sowie die Fig. 4d und 4e), geprüft werden muss, ob diese Intensitätsrelationen unter den Bedingungen der praktischen Anwendung auch sicher verifiziert werden kön nen. Dies betrifft sowohl die Leistungsfähigkeit der zur Verfügung stehenden Detektions technik als auch die Fragestellung, ob die Verhältnisse der Emissionsintensitäten der un terschiedlichen Einzelleuchtstoffen, bei denen es sich ja in aller Regel um Leuchtstoffe mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung handelt, auch über den gesamten Le- benszyklus der mit den Sicherheitselementen ausgestatteten Sicherheits- und Wertdoku mente in akzeptierbaren Toleranzgrenzen erhalten bleiben. Die unterschiedliche Alte rungsbeständigkeit der ausgewählten Leuchtstoffe kann einerseits dazu führen, dass die Farbgleichheit der erstellten Sicherheitselemente über die Nutzungsdauer verloren geht und andererseits dazu, dass eine auf definierten Intensitätsverhältnissen beruhende Codezuweisung im Extremfall nicht mehr sicher erkannt werden kann.

Die Figuren 6 bis 9 und Tab. 7 beschreiben ein Beispiel zur Konfigurierung eines erfinde rischen Sicherheitsmerkmals, das auf der Verwendung realer Leuchtstoffe mit entspre chend charakteristischen Emissionsspektren T“,2“‘,3‘“ beruht. Dabei wurden zur Fierstel lung der benötigten farbgleichen Sicherheitselemente drei anorganische, europiumakti vierte Seltenerdpigmente ausgewählt, und in Form standardisierter Markierungen (Druck streifen) auf eine Papierunterlage appliziert. Die bei einer vorgegebenen Anregung im UV- B-Bereich (313 nm-Anregungsquelle) gemessenen Emissionsspektren dieser drei Leucht stoffe sind in der Fig. 6 a bis Fig. 6c dargestellt. Die Emissionsspektren T“,2“‘,3‘“ der drei realen (Einzel-)Leuchtstoffe weisen ein Ensemble mehrerer charakteristische Emissions linien auf. Daraus ergeben sich weitere Möglichkeiten für eine Codezuordnung, die nicht nur die jeweiligen Hauptemissionslinien dieser Leuchtstoffe, sondern auch unterschiedli che Nebenlinien betreffen kann.

Andererseits wird aus Fig. 6 jedoch deutlich, dass einige der in den Emissionsspektren T“,2“‘,3‘“ der verschiedenen Leuchtstoffe anzutreffenden Emissionslinien sehr eng beiei nander liegen oder sich sogar überlappen. In diesen Fällen muss abgewogen werden, ob eine Einbeziehung derartiger Linien in die Codebildung unter Beachtung des Gebotes einer sicheren Verifizierung und des für die geplante technische Anwendung vertretbaren Aufwandes sinnvoll ist.

In der Fig. 7a bis Fig. 7e sind die (bei einer 313 nm-Anregung) gemessenen Emissions spektren 12‘“, 13‘“, 23‘“, 123-T“, 123-2‘“ und 123-3‘“ der bei vorgegebenen Mischungsver hältnissen (vergl. Tab. 7) unter Standardbedingungen hergestellten Andrucke unter schiedlicher Leuchtstoffkombinationen (drei Leuchtstoffpaare sowie zwei Dreierkombinati onen mit unterschiedlichen Intensitätsverhältnissen) zusammengestellt. Tab. 7

Trotz der vergleichsweise hohen Komplexität enthalten die beispielhaften Emissionsspek tren 12‘“, 13‘“, 23‘“, 123-T“, 123-2‘“ und 123-3‘“ zahlreiche hinreichend separate Linien und stabile Intensitätskonstellationen, denen ein Lumineszenzcode zugewiesen werden kann. Dies betrifft sowohl die Hauptemissionslinien der in die Kombinationen eingegange nen Einzelleuchtstoffe als auch weitere Linien und charakteristische Liniengruppierungen. Die teilweise geringen spektralen Abstände zwischen den coderelevanten Emissionen stellen zwar bezüglich des spektralen Auflösungsvermögens und der Leistungsfähigkeit der verwendeten Detektionseinrichtungen eine Herausforderung dar, es hat sich aber gezeigt, dass auf der Grundlage der in diesem Ausführungsbeispiel beschriebenen Leuchtstoffe und Leuchtstoffkombinationen Sicherheitselemente bereitgestellt werden können, deren codebildende Emissionscharakteristika auch bei vergleichsweise hohen Auslesegeschwindigkeiten (beispielweise in Geldautomaten oder in Sortiermaschinen von Zentralbanken) sicher verifiziert werden können.

Bleibt die Frage nach der Farbgleichheit der dargestellten Emissionsspektren 12‘“, 13‘“, 23‘“, 123-T“, 123-2‘“ und 123-3‘“ der beispielhaften Leuchtstoffe und Leuchtstoffkombina tionen. In der Fig. 8 sind die aus den jeweiligen Emissionsspektren 12‘“, 13‘“, 23‘“, 123-T“, 123-2“' und 123-3‘“ errechneten Farbkoordinaten 10“\ 20“\ 30‘“ 130‘“, 230‘“, 1230-T“, 1230-2‘“ und 1230-3‘“ in einem Ausschnitt der CIE-Normfarbtafel dargestellt. Es wird deut lich, dass diese Koordinaten, wie zu erwarten, zumindest tendenziell auf einer Geraden liegen, wobei sie allerdings eine deutlich wahrnehmbare Streuung aufweisen. Dabei sind einerseits die starke Vergrößerung des ausgewählten Bereiches der CIE-Normfarbtafel, andererseits aber auch die Tatsache, dass die Mischungsverhältnisse für die Bereitstel lung der unterschiedlichen Leuchtstoffkombinationen zunächst vergleichsweise willkürlich gewählt wurden, in Rechnung zu stellen.

Zur Ermittlung des Ausmaßes an wahrgenommenen Farbunterschieden bzw. wahrge nommener Farbgleichheit wurden im Folgenden weiterführenden Untersuchungen auf der Grundlagen der Befragung von Testpersonen durchgeführt. Dabei konnten die Probanden unter definierten Anregungs- und Betrachtungsbedingungen über die Farbgleichheit oder wahrgenommenen Farbunterschiede der mit den beispielhaften Leuchtstoffen und Leuchtstoffkombinationen ausgestatteten und in Form von Druckstreifen vorliegenden Sicherheitselemente entscheiden.

Die Ergebnisse sind in der Fig. 9a dargestellt. Die Fig. 9a zeigt, dass die Farbkoordinaten nahezu aller vorgelegten lumineszierenden Sicherheitsmerkmale (also auch die der Ein zelkomponenten 20‘“ und 30‘“) in einer auf der Grundlage der psychometrischen Messun gen ermittelten Toleranzellipse 51 liegen, was bedeutet, dass sie von den Probanden mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit als farbgleich wahrgenommen wurden. Eine Aus nahme bildet lediglich die für den Einzelleuchtstoff berechnete Farbkoordinate 10‘“, wel cher außerhalb der Toleranzellipse/Toleranzfarbbereich 51 liegt.

Ein vergleichbares Bild ergibt sich auch, wenn die beispielhaften Sicherheitselemente nicht bei 313 nm (UV-B), sondern bei 365 nm, also im UV-A-Bereich angeregt werden. Auch in diesem Falle (vergl. Fig. 9b) liegen sieben der acht Farbkoordinaten der geprüften Druckstreifen innerhalb einer auf der Grundlage wissenschaftlicher Untersuchungen er stellten Toleranzellipse. Die Form des Toleranzfarbbereiches unterscheidet sich etwas von demjenigen Bereich, der für die Anregung mit einer 313 nm- Bestrahlungsquelle er mittelt wurde. Dennoch kann die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die entsprechenden Si cherheitselemente nicht nur unter den jeweils gewählten Anregungsbedingungen, son dern auch bei einem Wechsel zwischen der UV-A- und der UV- B-Anregung als farbiden- tisch wahrgenommen werden, als sehr hoch eingeschätzt werden. Bezugszeichenliste

Emissionsspektrum eines ersten (Einzel-)Leuchtstoffes

2,2‘,2“ Emissionsspektrum eines zweiten (Einzel-)Leuchtstoffes

3,3‘,3“ Emissionsspektrum eines dritten (Einzel-)Leuchtstoffes

4,4‘,4“ Emissionsspektrum eines weiterem (Einzel-)Leuchtstoffes

5 CIE-Normfarbtafel des CIE-Normvalenzsystem

12,12', 12“ Emissionsspektrum einer Kombination des ersten und zweiten Leuchtstoffs 13,13', 13“ Emissionsspektrum einer Kombination des ersten und dritten Leuchtstoffes 23,23‘,23“ Emissionsspektrum einer Kombination des zweiten und dritten Leuchtstoffes 24,24‘,24“ Emissionsspektrum einer Kombination des zweiten und des weiteren

Leuchtstoffes

10, 10', 10“ Farbkoordinaten im CIE-Normfarbsystem des ersten (Einzel-)Leuchtstoffes 20,20‘,20“ Farbkoordinate im CIE-Normfarbsystem des zweiten (Einzel-)Leuchtstoffes 30,30‘,30“ Farbkoordinate im CIE-Normfarbsystem des dritten (Einzel-)Leuchtstoffes 40,40‘,40“ Farbkoordinate im CIE-Normfarbsystem des weiteren (Einzel-)Leuchtstoffes 50,50‘,50“ Zielkoordinate/Zielfarbort im CIE-Normfarbsystem

123-1 Emissionsspektrum einer ersten Dreierkombination des ersten, zweiten und dritten Leuchtstoffes,

123-2 Emissionsspektrum einer weiteren Dreierkombination des ersten, zweiten und dritten Leuchtstoffes,

1234-1 Emissionsspektrum einer ersten Viererkombination des ersten, zweiten, drit ten und des weiteren Leuchtstoffes,

1234-2 Emissionsspektrum einer weiteren Viererkombination des ersten, zweiten, dritten und des weiteren Leuchtstoffes,

1234-3 Emissionsspektrum einer weiteren Viererkombination des ersten, zweiten, dritten und des weiteren Leuchtstoffes,

1‘“ Emissionsspektrum eines ersten realen (Einzel-)Leuchtstoffes

2‘“ Emissionsspektrum eines zweiten realen (Einzel-)Leuchtstoffes

3‘“ Emissionsspektrum eines dritten realen (Einzel-)Leuchtstoffes

4‘“ Emissionsspektrum eines weiterem realen (Einzel-)Leuchtstoffes

1 2‘“ Emissionsspektrum einer Kombination des ersten und zweiten realen

Leuchtstoffs

1 3“' Emissionsspektrum einer Kombination des ersten und dritten realen Leucht stoffes 24' Emissionsspektrum einer Kombination des zweiten und dritten realen Leuchtstoffes

123-1 '“ Emissionsspektrum einer dreier Kombination des ersten, zweiten und dritten realen Leuchtstoffes

123-2'“ Emissionsspektrum einer weiteren dreier Kombination des ersten, zweiten und dritten realen Leuchtstoffes

10‘“ Farbkoordinate für das Emissionsspektrum 1‘“ des ersten realen (Einzel- ) Leuchtstoffes

20‘“ Farbkoordinate für das Emissionsspektrum 2‘“ des zweiten realen (Einzel- ) Leuchtstoffes

30‘“ Farbkoordinate für das Emissionsspektrum 3‘“ des dritten realen (Einzel- ) Leuchtstoffes

120‘“ Farbkoordinate für das Emissionsspektrum 12‘“ einer paarweisen Kombinati on des ersten und zweiten realen Leuchtstoffs

130‘“ Farbkoordinate für das Emissionsspektrum 13‘“ einer paarweisen Kombinati on des ersten und dritten realen Leuchtstoffs

230‘“ Farbkoordinate für das Emissionsspektrum 23‘“ einer paarweisen Kombinati on des zweiten und dritten realen Leuchtstoffs

240‘“ Farbkoordinate für das Emissionsspektrum 24‘“ einer paarweisen Kombinati on des zweiten und des weiteren realen Leuchtstoffs

1230-1 '“ Farbkoordinate für das Emissionsspektrum 123-1

1230-2'“ Farbkoordinate für das Emissionsspektrum 7123-1‘“

12340-1 '“ Farbkoordinate für das Emissionsspektrum einer ersten Viererkombination 12340-2'“ Farbkoordinate für das Emissionsspektrum einer zweiten Viererkombination 12340-3'“ Farbkoordinate für das Emissionsspektrum einer dritten Viererkombination 51 durch Probandenbefragung ermittelter Toleranzfarbbereich in der CIE- Normfarbtafel