DE3236373A1

DE3236373A1 - Security paper

Info

Publication number: DE3236373A1
Application number: DE19823236373
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter Dipl.-Phys. Dr. 6800 Mannheim Heß
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1982-10-01
Filing date: 1982-10-01
Publication date: 1984-04-05

Abstract

The security paper (1) is composed of a plurality of layers, into which an intermediate stratum (2) is embedded. The latter carries marking spots (3) of ferroelectric material. These spots (3) are arranged in a regular pattern, for example in binary code. Two capacitive electrodes (4.1, 4.2; 5.1, 5.2; 6.1, 6.2; 7.1, 7.2) are employed to read the information stored by the marking spots (3). <IMAGE>

Description

Sicherheitspapier Security paper

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitspapier gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Lesegerät zum Erkennen und Auswerten eines Sicherheitspapiers.The invention relates to a security paper according to the preamble of claim 1 and a reader for recognizing and evaluating a security paper.

Ein derartiges Sicherheitspapier ist aus der DE-AS 21 52 090 bekannt. Das Papier enthält ein poröses Band als Zwischenlage. Es erschwert eine durch Veränderung des Aufdrucks beabsichtigte Fälschung dadurch, daß nach dem Abtragen einer äußeren Papierschicht die darunterliegende, eventuell verfärbte Zwischenlage sichtbar wird. Dieses Sicherheitspapier kann auch mehrere, durchscheinende Bänder enthalten, die gefärbt sind oder fluoreszieren und somit im reflektierenden oder durchscheinenden Licht unterscheidbar sind. Ist die Zwischenlage metallisiert, so können Echtheitsprüfungen auch mit Hilfe von Automaten aufgrund der Wirkungen der Metallisierung auf ein elektrisches oder magnetisches Feld bzw.Such a security paper is known from DE-AS 21 52 090. The paper contains a porous tape as an intermediate layer. It makes one more difficult through change of the imprint intended forgery in that after the removal of an outer Paper layer the underlying, possibly discolored intermediate layer becomes visible. This security paper can also contain several translucent tapes that are colored or fluorescent and are therefore reflective or translucent Light are distinguishable. If the intermediate layer is metallized, authenticity tests can be carried out also with the help of automatons due to the effects of metallization on an electrical one or magnetic field or

auf die optischen Eigenschaften durchgvführt werden.on the optical properties are carried out.

Ein anderes Sicherheitspapier ist beispielsweise bekannt aus der DE-PS 16 96 245. Dieses bekannte Sicherheitspapier enthält Einlagerungen aus ferromagnetischem Material in Form von Fäden, Plättchen oder Fasern bestimmter, charakteristischer Eigenschaften.Another security paper is known, for example the end DE-PS 16 96 245. This known security paper contains deposits from ferromagnetic material in the form of threads, plates or fibers of certain, characteristic properties.

Ein weiteres Sicherheitspapier ist aus der DE-'S 21 56 888 bekannt. Dieses enthält eine thermoplastische Einlage zwischen den eigentlichen Papierschichten. Bei der Herstellung des Papiers wird soviel Wärme angewendet, daß die Einlage schmilzt und sich später nicht mehr vom Papier trennen läßt. Durch bestimmte Formen und Farben dieser Einlage oder durch den Zusatz von radioaktiven, metallischen, ferromagnetischen oder fluoreszierenden Stoffen kann die Prüfbarkeit verbessert und die Nachahmung erschwert werden.Another security paper is known from DE-'S 21 56 888. This contains a thermoplastic insert between the actual paper layers. In the manufacture of the paper, so much heat is applied that the insert melts and cannot be separated from the paper later. With certain shapes and colors this insert or through the addition of radioactive, metallic, ferromagnetic or fluorescent substances can improve testability and imitation be made more difficult.

Aus der DE-OS 29 19 649 ist ein Sicherheitspapier bekannt, dessen Einlage eine elektronische Schaltung trägt. Ein derartiges Sicherheitspapier ist zwar teurer und empfindlicher als die bisher beschriebenen, ermöglicht jedoch eine hohe Sicherheit gegen etwaige Fälschungsversuche aufgrund der großen Anzahl von Codiermöglichkeiten.From DE-OS 29 19 649 a security paper is known whose Insert carries an electronic circuit. Such a security paper is although more expensive and more sensitive than those described so far, it enables one high security against possible forgery attempts due to the large number of Coding options.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in der Herstellung einfaches und preiswertes Sicherheitspapier anzugeben, welches trotzdem eine große Anzahl von Codiermöglichkeiten und damit eine große Fälschungssicherheit bei gleichzeitig leichter Lesbarkeit ermöglicht.The present invention is based on the object in the Manufacture simple and inexpensive security paper to indicate which one anyway a large number of coding options and thus a high level of protection against forgery while at the same time being easy to read.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.This object is achieved by the characterizing features of the patent claim 1.

Damit ergeben sich die Vorteile, daß die Codierung durch äußere Einflüsse praktisch nicht zerstörbar ist, eine große Zahl von Codierungen ermöglicht und trotzdem mit einfachen Mitteln nach Art eines Kondensators erkannt und ausgewertet werden kann. Sind sowohl das Ferroelektrikum als auch die Meßbedingungen standardisiert, dann bewirkt das Einbringen des Sicherheitspapiers in das Lesegerät eine definierte änderung des Kapazitätswertes eines Kondensators, der im Inneren des Lesegerätes vorgesehen ist. Bei geschickter Auswahl des Ferroelektrikums und geeigneter Wahl der Meßbedingungen kann man diese minderung innerhalb vorgegebener Grenzwerte halten, wodurch die Fälschungssicherheit stark erhöht wird. Gibt man den Markierungsflecken zusätzlich bestimmte optische Eigenschaften, indem beispielsweise die Fläche, die Farbe oder die Transparenz nach bestimmten Kriterien eingestellt werden, so besteht die Möglichkeit, die Gesamtcodierung aus zwei Teilcodierungen aufzubauen, wobei jede Teilcodierung durch ein Verfahren ausgewertet wird, welches von dem Erkennungsverfahren für die andere Teilcodierung unabhängig ist.This has the advantage that the coding is affected by external influences is practically indestructible, a large number of codings made possible and nevertheless recognized with simple means in the manner of a capacitor and can be evaluated. Are both the ferroelectric and the measurement conditions standardized, then causes the security paper to be inserted into the reader a defined change in the capacitance value of a capacitor inside of the reader is provided. With a clever selection of the ferroelectric and Appropriate choice of the measurement conditions, this reduction can be achieved within a specified range Keep limit values, which greatly increases the security against forgery. To give the marking spots in addition certain optical properties by, for example the area, the color or the transparency can be set according to certain criteria there is the possibility of the overall coding from two sub-codings to build, with each partial coding being evaluated by a method which is independent of the recognition method for the other partial coding.

Ferroelektrische Materialien sind seit langem bekannt.Ferroelectric materials have long been known.

Eine Aufstellung ist enthalten in dem Buch von Landolt-Börnstein "Zahlenwerte und Funktionen aus Naturwissenschaft und Technik", Group III, Vol. 16, "Ferroelectrics and Related Substances'V, Subvolume a und Subvolume b.A list is contained in Landolt-Börnstein's book "Numerical Values and Functions from Science and Technology, "Group III, Vol. 16," Ferroelectrics and Related Substances'V, Subvolume a and Subvolume b.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung bestehen die Markierungsflecken aus einem Mischtitanat. Dieses Mischtitanat kann mittels Siebdruck oder Tiefdruck aufgebracht sein. Es handelt sich dabei im wesentlichen um Bariumtitanat mit diversen Zusätzen anderer Elemente zur Beeinflussung der Dielektrizitätszahl und/oder der Curie-Temperatur. Oberhalb der materialspezifischen Curie-Temperatur verliert das Ferroelektrikum seine hohe Dielektrizitätszahl; der dadurch ausgelöste KapazitSts- sprung kann als zusätzliches Echtheitsmerkmal ermittelt werden.According to an advantageous development, the marking spots exist from a mixed titanate. This mixed titanate can be produced by means of screen printing or gravure printing be upset. It is essentially barium titanate with various Additions of other elements to influence the dielectric constant and / or the Curie temperature. This loses above the material-specific Curie temperature Ferroelectric its high dielectric constant; the resulting capacitance Leap can be determined as an additional authenticity feature.

Vorteilhafterweise besteht die Zwischenlage aus einer Polyimidfolie. Diese Folie ist beständig gegen Wärme und chemische Einflüsse sowie mechanisch so stabil, daß dadurch die Qualität des ganzen Papiers erhöht wird.The intermediate layer advantageously consists of a polyimide film. This film is resistant to heat and chemical influences as well as mechanically like that stable, thereby increasing the quality of the entire paper.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Fläche der Markierungflecken größer als die Fläche der Leseköpfe im zugehörigen Lesegerät. Damit können Toleranzanforderungen an die Justierung des Sicherheitspapiers im zugehörigen Lesegerät entschärft werden.According to an advantageous development of the invention, the area is the marking spots larger than the area of the reading heads in the associated reading device. This allows tolerance requirements for the adjustment of the security paper in the associated Reader can be disarmed.

Vorzugsweise sind die aus dem ferroelektrischen Material bestehenden Markierungsflecken zwischen zwei miteinander verschweißten, die Zwischenlage bildenden Isolierstoffolien eingebracht. Damit ist das ferroelektrische Material gegen UmwelteinflÜsse besonders geschützt.Preferably those made of the ferroelectric material Marking spots between two welded together, forming the intermediate layer Insulating foils introduced. This is the ferroelectric material against environmental influences specially protected.

Um die Möglichkeit einer nachträglichen chemischen Analyse des verwendeten ferroelektrischen Materials, insbesondere des Mischtitanats, zu erschweren, wird vorgeschlagen, dem Papier die gleichen chemischen Substanzen beizugeben, die das verwendete Ferroelektrikum bilden.To the possibility of a subsequent chemical analysis of the used Ferroelectric material, in particular the mixed titanate, to complicate, is suggested adding the same chemical substances to the paper as the used ferroelectric form.

Es ist dann nicht mehr feststellbar, ob ein bestimmtes, bei der Analyse festgestelltes Element Teil der Papiermasse oder Teil des Ferroelektrikums war.It is then no longer possible to determine whether a specific one is in the analysis detected element was part of the paper pulp or part of the ferroelectric.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Lesegerät zum Erkennen und Auswerten der Markierungsflecken. Hierzu ist eine Reihe von Leseköpfen vorgesehen, die im gleichen regelmäßigen Muster angeordnet sind wie die Markierungsflecken, wobei jeder Lesekopf zwei kapazitive Elektroden besitzt, die mit den Markierungsflecken zusammen einen elektrischen Kondensator bilden.The present invention is also a reader for Recognizing and evaluating the marking spots. A number of reading heads are required for this purpose provided, which are arranged in the same regular pattern as the marking spots, each reading head has two capacitive electrodes, which are connected to the marking spots together form an electrical capacitor.

Ein derartiges Lesegerät ist besonders einfach aufgebaut und betriebssicher. Es ermöglicht ferner, die in Form der Markierungen gespeicherte Information entweder als Digitalwert oder auch als Analogwert auszulesen. Sind sowohl das Ferroelektrikum als auch die Meßbedingungen festgelegt, dann bewirkt das Einbringen des Ferroelektrikums zwischen die kapazitiven Elektroden des Lesegeräts eine definierte änderung des Kapazitätswertes. Bei richtiger Auswahl des Ferroelektrikums und geeigneter Wahl der Meßbedingungen kann man diese änderung innerhalb vorgegebener Grenzwerte halten, wodurch die Fälschungssicherheit stark erhöht wird. Die Kapazitätsänderung wird dann mittels eines Fensterdiskriminators ausgewertet.Such a reading device has a particularly simple structure and is operationally reliable. It also enables the information stored in the form of the markings to either read out as a digital value or as an analog value. Are both the ferroelectric as well as the measurement conditions are set, then causes the introduction of the ferroelectric between the capacitive electrodes of the reader a defined change of the Capacity value. With the right choice of ferroelectric and a suitable choice of the measurement conditions, this change can be kept within specified limit values, which greatly increases the security against counterfeiting. The change in capacitance will then evaluated by means of a window discriminator.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Lesegerätes ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen.Further advantageous refinements of the reading device result from the subclaims and the following description of the invention based on of exemplary embodiments.

Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Sicherheitspapier, welches sich in einem Lesegerät befindet, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung der Figur 1, und Fig. 3 eine Schaltungsanordnung zum Erkennen und Auswerten der Markierungsflecken im Lesegerät.The figures show: FIG. 1 a cross section through a security paper which is located in a reader, Fig. 2 is a plan view of the arrangement of the figure 1, and FIG. 3 shows a circuit arrangement for recognizing and evaluating the marking spots in the reader.

In Fig. 1 erkennt man ein Papier 1, in welches eine Zwischenlage aus zwei Polyimidfolien 2 eingebracht ist. Die eine Polyimidfolie 2 trägt Markierungsflecken 3, aus ferroelektrischem Material, deren Anordnung in einem regelmäßigen Muster einen Teil der Codierung darstellt, z.B. den Wert und die Seriennummer eines Geldscheins.In Fig. 1 you can see a paper 1, in which an intermediate layer two polyimide films 2 is introduced. One polyimide film 2 bears marking spots 3, made of ferroelectric material, their arrangement in a regular pattern represents part of the coding, e.g. the value and serial number of a banknote.

In Fig. 1 erkennt man ferner Leseköpfe, die aus Je zwei kapazitiven Elektroden 4.1, 4.2; 5.1, 5.2; 6.1, 6.2; 7.1, 7.2 bestehen. Die Elektroden bilden einen Kondensator, dessen Kapazitätswert abhängig ist von Fläche und Abstand der Elektroden. Beim Einschieben des Sicherheitspapiers ändert sich dieser Kapazitätswert nur dann merklich, wenn einer der ferroelektrischen Markierungsflecken zwischen die Elektroden zu liegen kommt. Hierbei wird die Tatsache ausgenützt, daß Ferroelektrika eine sehr hohe Dielektrizitätszahl besitzen.In Fig. 1 you can also see read heads, each consisting of two capacitive Electrodes 4.1, 4.2; 5.1, 5.2; 6.1, 6.2; 7.1, 7.2 exist. Form the electrodes a capacitor whose capacitance value depends on the area and distance of the Electrodes. This capacity value changes when the security paper is inserted only noticeable if one of the ferroelectric marking spots is between the electrodes come to rest. This takes advantage of the fact that ferroelectrics have a very high dielectric constant.

Da die Dielektrizitätszahl der Ferroelektrika temperaturabhängig ist, kann durch Erwärmen des Sicherheitspapiers bzw. der Markierungsflecken die Dielektrizitätszahl bei verschiedenen Temperaturen bestimmt und mit den Sollwerten verglichen werden. Auf diese Weise ist es möglich, auch solche Fälschungen zu erkennen, di bei z.B. Raumtemperatur den gleichen Kapazitätswert im Lesegerät ergeben wie das Originalpapier.Since the dielectric constant of ferroelectrics is temperature-dependent, can increase the dielectric constant by heating the security paper or the marking spots can be determined at different temperatures and compared with the setpoints. In this way it is also possible to detect such forgeries, i.e. in the case of e.g. Room temperature result in the same capacity value in the reader as the original paper.

Als weiteres Kriterium für die Echtheitsprüfung kann auch die Curie-Temperatur des Ferroelektrikums bestimmt werden. Oberhalb der Curie-Temperatur verliert das Ferroelektrikum seine ferroelektrischen Eigenschaften, wodurch der zwischen den Elektroden gemessene Kapazitätswert sprunghaft abnimmt. Auch hier wird die gemessene Curie-Temperatur mit der Soll-Temperatur verglichen.The Curie temperature can also be used as a further criterion for the authenticity check of the ferroelectric can be determined. Above the Curie temperature it loses Ferroelectric its ferroelectric properties, which makes the between the Electrodes measured capacitance value decreases suddenly. Here, too, the measured Curie temperature compared with the target temperature.

Es soll hier noch darauf hingewiesen werden, daß die Elektroden 4.1 7.2 nicht nur plan, sondern auch konzentrisch germmt ausgeführt werden können.It should be pointed out here that the electrodes 4.1 7.2 can be executed not only flat, but also concentrically welded.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Sicherheitspapiers. In der obersten Reihe ist am Ort der Markierungsflecken 3.11 bzw. 3.13 ferroelektrisches Material vorhanden, während am Ort der Markierungsflecken 3.12 bzw. 3.14 das ferroelektrische Material weggelassen wurde. In der zweiten Reihe befindet sich ferroelektrisches Material am Ort der Markierungsflecken 3.21, 3.22 bzw. 3.24, während es am Ort des Markierungsflecks 3.23 fehlt. In der dritten Reihe ist ferroelektrisches Material am Ort der Markierungsflecken 3.32 bzw. 3.34 aufgebracht, während es am Ort der Markierungsflecken 3.31 bzw. 3.33 fehlt. Handelt es sich bei der in das Sicherheitspapier eingebrachten Codierung um einen Binär-Code, so repräsentiert die oberste Reihe die Binärwerte 1010, die zweite Reihe die Binärwerte 1101 und die dritte Reihe die Binärwerte 0101.Fig. 2 shows a plan view of a section of an inventive Security paper. In the top row is the location of the marker 3.11 or 3.13 ferroelectric material present, while at the site of Marking spots 3.12 and 3.14 the ferroelectric material has been omitted. In the second row there is ferroelectric material at the location of the marking spots 3.21, 3.22 or 3.24, while it is missing at the location of the marking spot 3.23. In the third row ferroelectric material is applied at the location of the marking spots 3.32 or 3.34, while the marking spots 3.31 and 3.33 are missing at the location. Is it at the coding introduced into the security paper is represented by a binary code the top row the binary values 1010, the second row the binary values 1101 and the third row the binary values 0101.

Fig. 3 zeigt eine einfache Schaltungsanordnung, mit deren Hilfe es gelingt, das Vorhandensein oder Fehlen eines Markierungsflecks 3 auszuwerten. Man erkennt einen Hochfrequenzgenerator 9, der eine Spannung Ug an die eine Elektrode 4.1 eines Lesekopfes abgibt. Die Elektrode 4.1 ist über einen Widerstand 10 mit dem Erdanschluß des Hochfrequenzgenerators 9 verbunden. Die obere Elektrode 4.1 sowie die untere Elektrode 4.2 des Lesekopfes bilden zusammen mit dem Markierungsfleck 3 einen Kondensator, der einen Teil der Hochfrequenzspannung Ug auf die untere Elektrode 4.2 überkoppelt. Am Widerstand 11 der unteren Elektrode 4.2 entsteht infolge der Spannungsteilerwirkung eine Hochfrequenzspannung der Größe U11 die mit Hilfe einer bekannten Schaltung 12 gleichgerichtet, verstärkt und ausgewertet werden kann.Fig. 3 shows a simple circuit arrangement with the help of which it succeeds in evaluating the presence or absence of a marking spot 3. Man detects a high-frequency generator 9, which applies a voltage Ug to one electrode 4.1 of a read head emits. The electrode 4.1 is connected to a resistor 10 connected to the ground connection of the high-frequency generator 9. The upper electrode 4.1 as well as the lower electrode 4.2 of the reading head form together with the marking spot 3 a capacitor that carries part of the high-frequency voltage Ug to the lower electrode 4.2 overcoupled. At the resistor 11 of the lower electrode 4.2 arises as a result of Voltage divider effect a high frequency voltage of the size U11 with the help of a known circuit 12 can be rectified, amplified and evaluated.

Anhand der Figur 3 läßt sich auch leicht erkennen, daß mit Hilfe des erfindungsgemäßen Lesegerätes nicht nur das Vorhandensein oder Fehlen von Markierungsflecken ausgewertet werden kann, sondern daß es auch möglich ist, durch Auswahl eines geeigneten Ferroelektrikums~ und/oder durch Beeinflussung der Größe und/oder des Abstandes der Markierungsflecken zu den Lesekopfelektroden einen Analogwert zu codieren. Dieser Analogwert kann beispielsweise in der Höhe der ausgelesenen Hochfrequenzspannung U1 liegen. Es ist jedoch auch möglich, mit Hilfe des zwischen den Elektroden gebildeten Kondensators einen Schwingkreis aufzubauen, so daß die Analoginformation in Form eines Frequenzwertes ausgelesen und weiter verarbeitet werden kann.With the aid of FIG. 3 it can also easily be seen that with the aid of the reading device according to the invention not only the presence or absence of marking spots can be evaluated, but that it is also possible by selecting a suitable one Ferroelectrics ~ and / or by influencing the size and / or the distance the marking spots to the reading head electrodes an analog value to encode. This analog value can, for example, be at the same level as the High-frequency voltage U1 lie. However, it is also possible to use the between the electrodes formed capacitor to build a resonant circuit, so that the Analog information read out in the form of a frequency value and processed further can be.

Falls die räumliche Trennung der Elektroden eines Lesekopfes allein nicht ausreicht, um eine sichere Auswertung zu ermöglichen, besteht die Möglichkeit, eine zusätzliche Entkopplung durch einen räumlichen Versatz der Elektroden gegeneinander oder durch zusätzliche Abschirmungen, beispielsweise in Form einer Kurzschlußwindung, die jedo Elektrode umgibt, vorzusehen. Ferner ist es möglich, die Grundkapazität zwischen den beiden Elektroden mit Hilfe einer elektronischen Schaltung zu kompensieren.If the spatial separation of the electrodes of a reading head alone is not sufficient to enable a reliable evaluation, it is possible to an additional decoupling through a spatial offset of the electrodes from one another or by additional shielding, for example in the form of a short-circuit winding, surrounding the electrode. It is also possible to use the basic capacity to compensate between the two electrodes with the help of an electronic circuit.

Claims

Claims security paper, which is composed of several layers is, in which an intermediate layer is embedded, which in turn bears markings, which can be recognized and evaluated by means of a reader, characterized in that, that the markings as spots (3) on an insulating film (2) as an intermediate layer are applied and that the spots (3) consist of ferroelectric material and arranged in a regular pattern.

2. Security paper according to claim 1, characterized in that the spots (3) consist of a mixed titanate.

3. Security paper according to claim 1 or 2, characterized in that that the intermediate layer consists of polyimide film (2).

4. Security paper according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the area of the marking spots (3) is larger than the area of the reading heads of the reader.

5. Security paper according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the marking spots (3) between two with each other welded insulating film (2) forming the intermediate layer is introduced.

6. Security paper according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the same chemical substances are added to the paper (1) are, which form the ferroelectric used.

7. Reader for recognizing and evaluating the marking areas of a Security papers according to Claims 1 to 6, characterized in that one A series of reading heads is provided that each reading head has two capacitive electrodes (4.1,4.2; ... 7.1,7.2), which together with the MarrPrungsflecken (3) an electrical Form a capacitor, and that the read heads are arranged in the same regular pattern are like the marking spots (3).

8. Reading device according to claim 7, characterized in that the electrodes (4.1,4.2 ... 7.1,7.2) are curved.

9. Reading device according to claim 7 or 8, characterized in that the area of the reading heads is smaller than the area of the marking spots (3).

10. Reading device according to at least one of claims 7 to 9, characterized characterized in that a Heizungsein direction is provided.