WO2020126065A1 - Security element active in the thz range and method for production thereof - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a security element acting in the THz area for the production of ID cards, cards, passports or documents of value, such as banknotes, checks or the like, which has a lattice structure which cannot be seen with the naked eye, e.g. is formed by a metal layer.
- the invention further relates to a method for producing such a security element.
- the invention further relates to a document of value with such a security element.
- Security elements are used to secure documents of value such as banknotes, checks or the like against counterfeiting.
- Holograms are an example of open security elements.
- a security feature in such a way that it is both an open security feature, i.e. a security feature that can be recognized by a user, and a concealed security feature that can usually only be checked with the machine by the unarmed eye and possibly by a user not even noticeable.
- the prior art according to DE 102015009584 A1 combines open security features based on metallized sawtooth structures or color shift inscriptions or embossed structures, which are coated with a thin metal layer, with lattice structures acting in the THz region. These lattice structures have a period of approx.
- the invention is therefore based on the object to provide a THz radiation detectable and thus concealed security element which has even more favorable properties in the THz area and requires little additional effort in series production. It should also be particularly advantageous to combine with open security features.
- a security element for producing documents of value which has a lattice structure which cannot be seen with the naked eye and which is arranged in a dielectric, opaque layer for THz radiation, preferably a metal layer, is formed, the first layer lying in a first plane and having, for example, a layer thickness between 6 nm and 1 pm.
- a dielectric, opaque layer for THz radiation preferably a metal layer
- the first layer lying in a first plane and having, for example, a layer thickness between 6 nm and 1 pm.
- the first layer is embedded in a dielectric that is transparent to THz radiation.
- the longitudinal slots are arranged next to one another periodically or quasi-periodically with a period, for example between 8 pm and 200 pm.
- the width of the longitudinal slots is not greater than 1/5, preferably 1/10, of the period.
- the slots are preferably at least 5 times as long as the period.
- a second layer is further arranged in the dielectric in a second plane, which is parallel to the first plane. This is also formed from a layer material which is opaque for THz radiation and has a second line grating structure. This is designed vertically to the first line grid structure and offset by half a period. As a result, the second line grid structure forms longitudinal webs which, when viewed from above, exactly fill the gaps left by the first longitudinal slots in the first layer.
- the second line grid structure from parallel longitudinal webs, one of the longitudinal webs of the second layer being underneath each of the longitudinal slots of the first layer.
- the superimposed pairs of longitudinal slots and longitudinal webs each have essentially the same width (i.e. within the scope of manufacturing tolerances, which can be 5-10%, for example), so that the gap filling mentioned is realized.
- the distance between the first and second levels is between 50 nm and 100 pm, particularly preferably between 500 nm and 5 pm.
- the period is more preferably in the same interval.
- Quasi-periodic means that the grating period fluctuates around an average. This fluctuation can preferably last up to half a period, particularly preferably be up to 1/10 period. With quasi-periodic arrangement, periodic structures are covered in particular, in which the period fluctuates due to production. Such quasi-periodic arrangements of slit structures also have an increased TM transmission in the THz range.
- the first and / or the second layer comprises a color shift coating. This improves visual recognition - in addition to the machine evaluability that takes place in the THZ area.
- DE 102015009584 Al with security features that are visible to the naked eye are possible.
- hologram structures, sub-wavelength gratings with periods between 200 ran and 500 nm, sawtooth structures etc. come into question here.
- the disclosure content of DE 102015009584 A1 is fully incorporated here with regard to this.
- a first layer is arranged in a dielectric transparent to THz radiation in a first plane, which is formed from a layer material that is opaque for THz radiation. It has a periodic or quasi-periodic, first line grid structure made up of parallel longitudinal slots, which cannot be seen with the naked eye, and which produce longitudinal slots in the first layer. A width of the longitudinal slots is not greater than 1/5 of the period, preferably not greater than 1/10 of the period.
- a second layer is arranged in the dielectric in a second plane, which is parallel to the first plane, and is also formed from a layer material that is opaque for THz radiation. In the second shift a second line grid structure is formed. It is inverted to the first line grid structure and offset by half a period. This in turn ensures that the longitudinal webs, which are formed in the second layer, exactly fill the longitudinal slots in plan view.
- the security element according to the invention can be checked in the THz range, since the slot structure is transparent for THz radiation with TM polarization, but opaque for TE polarization or vice versa. Due to the slit structure, the security feature acts as a polarizer that transmits THz radiation with one polarization. If the incident THz radiation is appropriately polarized, a large proportion of this polarization component passes through the security element. The security element can therefore be subjected to a machine authenticity check very easily. A THz radiation source and a THz detector are used for this. Ideally, the THz radiation is polarized, and the security element can also be recognized with unpolarized THz radiation. In this case, a polarizer that acts as an analyzer is then mandatory in front of the detector.
- the authenticity check can be carried out with a measurement in transmission as well as in reflection.
- the security element acts as a polarizer, which transmits the THz radiation with TM polarization. If the THz radiation is correspondingly linearly polarized, this component largely passes through the security element and is rization of the analyzer completely detected. If the polarization directions of the radiation source and detector are perpendicular to each other, the trivial case of a hole in the security element can be excluded. This could also be checked visually. If the security feature is rotated, a vertically polarized THz radiation is rotated as it passes through the security element and the analyzer with horizontal polarization can receive the THz signal.
- the machine authenticity check can thus be carried out both with a parallel orientation of the polarization of the beam source and detector and with a crossed orientation.
- the rotation of the security feature is a rotation of the security feature in the plane, which is defined by the longitudinal slots lying next to one another periodically or quasi-periodically.
- the slit structure cannot be seen with the naked eye, at least for an inexperienced observer and / or in a mere plan view, since the width of the longitudinal slits is not greater than 1/5 of the period. If you lower this upper limit, the slit structure is very difficult or even impossible for an experienced observer who is looking for the slit structure and / or when using special viewing techniques (for example, certain tilting and turning of the security element) . It is particularly preferred that the width of the longitudinal slots is not greater than 1/10 of the period, since the slot structure then creates a particularly well-concealed security feature.
- the security element is designed such that the layer comprises a plurality of fields, between which a longitudinal direction of the longitudinal slots differs.
- the fields therefore have an individual angular orientation of their directions of the longitudinal slots. Such individual fields appear differently bright depending on the rotational position and / or orientation to the THz detector.
- the design of the lattice structure in the layer is practically imperceptible to the naked eye.
- a potential counterfeiter receives no indication of the presence of such a security feature.
- the layer differs in reflection and transmission from a layer that is formed without the longitudinal slots.
- it is possible to combine the security element with a visually visible structure e.g. in that the areas of the layer lying between the longitudinal slots are additionally provided with a further security feature which is visible to the naked eye.
- the security element has hidden properties that can be seen with THz radiation and additional properties that can be seen with the naked eye, i. H. open security features.
- the additional security feature perceptible to the naked eye can be, in particular, a metallized hologram, a subwavelength grating with periods from 200 nm to 500 nm, a sawtooth structure and / or a color shift coating.
- the manufacturing method according to the invention can be designed in such a way that the described preferred configurations and embodiments of the security element are manufactured. It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the specified combinations but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.
- FIG. 1 is a schematic representation of a banknote with a security element
- 3A to 7B curves to illustrate the effect of the security element of FIGS. 2A to 2D on radiation in the THz range
- FIG. 8 shows a plan view of an embodiment of the security element with fields of different longitudinal orientation of a structure influencing THz radiation
- FIG. 9 shows various embodiments of a field for coding hidden information with one of the security elements of FIGS. 2A to 2D.
- 1 shows a top view of a bank note 2 which is provided with a security element 4.
- the security element 4 is designed in such a way that it filters radiation in the THz range in a certain way and at the same time is designed such that it cannot be seen by the unarmed eye.
- the security element 4 thus already provides a covert Si security feature that can be read out with a corresponding detector.
- the security element 4 cannot be perceived visually as far as possible with regard to the structures that make the effect effective in the THz area, so as not to give a potential counterfeiter an indication of the presence of a structure effective in the THz area, the THz structure is in the visible wavelength range almost opaque or at least not recognizable. This does not rule out that the structure is combined or overlaid with a visually transparent structure, as is the case in the embodiments of FIGS. 2B to 2D.
- the security element 4 can be exposed on both sides (for example when used as a fixed element spanning) and also on one side. It can also be completely embedded in the substrate transparent to THz radiation. Examples of the substrate or the dielectric are paper or plastic.
- FIGS. 2A to 2D show a sectional view of the security element 4, which has a dielectric 6 arranged on a carrier (not designated in more detail).
- a first line grating structure 8 is embedded, which is constructed from a THz radiation-absorbing coating, which is located in a first plane 10.
- a second line grating structure 14 is located in the dielectric 6 in a second plane 12 lying parallel to it by a distance h, which is also constructed from a material absorbing THz radiation, preferably from the same material as the first line grating structure 8.
- the first and the second line grating structure 8, 14 form a bi-layer grating 16.
- the first and the second line grating structure 8, 14 are formed inverted to each other.
- the first line grid structure 8 consists of metallic strips 18 which are spaced apart from one another by longitudinal slots 20. This structure is arranged according to a period p.
- the second line grid structure 14 is inverted. It has longitudinal slots 24 at those locations in which the first line grid structure 8 has the strips 18 and strips 22 at the locations of the longitudinal slots 20.
- the layer which forms the strips 18 has, for example, a thickness T1, the layer which the strips 22 forms a thickness t2.
- the strips 18, 22, and thus the line grating structures 8, 14 have a refractive index n and are completely surrounded by the dielectric 6, which preferably and optionally above and below the line grating structures 8, 14 has the same refractive index n.
- the refractive indices in the dielectric 6 can also vary.
- the inverted shape which the second line grid structure 14 has for the first line grid structure 8 has the consequence that the width d of the strips 18 of the first line grid structure 8 corresponds exactly to the width of the longitudinal slots 24 of the second line grid structure 14.
- the inverted line grids are also relatively shifted by half a period in the plane 10 or 12 in such a way that a top view of the security element 4 2A (according to the direction of sight in Fig. 2A from top to bottom) a gap-free layer by the stripes fen and 22 is formed.
- FIG. 2A shows that a plane wave falls on the security element 4 at an azimuth angle ph and an elevation angle th.
- This incident radiation S is partly transmitted as transmitted radiation T tiert and partially reflected as reflected radiation R.
- the properties of this effect on radiation in the THz range are explained in more detail below with reference to FIGS. 3 to 7.
- FIGS. 2B to 2D differ from those of FIG. 2A by the configuration of the strips 18. They are used to additionally generate a visually perceptible effect. Despite this visually perceptible effect, the structure effective in the THz area cannot be recognized. The covert security feature is therefore retained. In this context it is expressly referred to
- the structure described above for authenticity detection in the THz area is preferably produced on film substrates and can then be applied, for example, to bank notes 2.
- a metallic reflecting surface is not very attractive to an observer. It is possible to overprint this area.
- Known metallized security features such as holograms, micromirror arrangements or metallic sub-wavelength grids, are primarily human features that are difficult to check authentically by machine. By superimposing these structures with the THz feature described above, a mechanical check of these structures in the THz area is possible.
- an overlay with various known metallized Si security features is therefore advantageous.
- Such an overlay can with embossed holograms, as shown schematically in Fig. 2B. 2B, the strips of the first line grating structure 8 consist of a hologram structure 26. It is opaque for THz radiation, so that the hidden security property of the security element 4 is retained.
- Such holograms consist of grating arrangements with periods of approximately 500 nm to 1500 nm.
- the grating profile has a sinusoidal shape or a rectangular shape with pitch of approximately 100 nm to 300 nm.
- the structure is metallized over the entire surface. Aluminum, silver or copper with layer thicknesses of approximately 30 nm to 80 nm are preferably used as metals.
- the overlay with the THz structure described above means that narrow periodic regions of the embossed hologram or mirror strip lie on the lower level 12. Since the period of the hologram grating is significantly smaller than the grating period of the THz structure, there is no additional interaction in the THz area with this structure. Because the period of the hologram is orders of magnitude smaller than the wavelength of the THz radiation. There is therefore a comparable transmission in the THz range as in the bi-layer grating 16 described above.
- the stripes include a color shift coating 28, which can optionally also be applied to the stripes of the second line grid structure 14.
- the color shift coatings 28, 30 produce a visually perceptible effect. Since they comprise a metal layer or another coating opaque for THz radiation, the effect of the security element 4 as a concealed security feature is also preserved here.
- the color shift structure consists, for example, of a semi-transparent chrome layer, a dielectric spacer layer, preferably made of silicon dioxide, and a metallic mirror layer located underneath, e.g. B. aluminum. This layer structure is finally designed as a bi-layer structure 16. det. The area of the underlying structure is small compared to the total area. Therefore, the visual impression of these security features is hardly affected by the overlay with the THz structure.
- the strips of the first line grid structure 8 are designed as a sawtooth structure 32. So there is an overlay with a saw tooth structure such.
- Known sawtooth arrangements have a lateral extent between 1 mhi and 10 mha at a height between approximately 0.3 mih and 4 mih. Such arrangements are used to create movement and spatial effects in reflection. They are either covered with a simple metal layer or they are vapor-coated with a so-called color shift structure in order to additionally create a color effect.
- the metallized structure is interrupted by the periodic arrangement of the longitudinal slots 20, below which the strips 22 lie on the lower plane. In the THz range, only this combination has an effect on the transmission, since the interaction with the sawtooth structure 32 itself is low.
- the superimposition can also be carried out with (optical) sub-wavelength structures. These are 1-dimensional or 2-dimensional periodic gratings with periods between 100 nm and 500 nm, which are metallized. It should be mentioned that so-called metallic moth eye structures, which can serve as an absorbent background, can also be overlaid with the structure explained above. In addition, the metallized ridges are raised instead of recessed as in the above drawings. The transmission in the THz range is identical in this vertically mirrored arrangement. Furthermore, the above-mentioned THz radiation-absorbing coatings are not restricted to a simple metal layer or color shift structures. Other multilayer layers can also be used, as long as they are opaque to THz radiation - either in combination or due to an absorbent component or a layer.
- the effect of the security element 4 on radiation in the THz range that is to say on radiation between, for example, 1 and 12 THz, is explained below using the example of the security element in FIG. 2A. Since the visually perceptible structures of the stripes of the first line grid structure 8 in the embodiments according to FIGS. 2B to 2D have no effect on the effect in the THz range, the embodiments also apply analogously to this.
- the other parameters are identical to those of Figures 3A-C.
- the figure labeled A shows the transmission for TM polarization
- the figure labeled B shows the transmission for TE polarization
- the figure labeled C shows the contrast.
- a variation in the height distance h does not have a significant effect on the transmission behavior in the THz range.
- the polarization properties are hardly influenced. This means that the process window in series production is not critical with regard to this parameter.
- 5A and 5B that the spectral characteristic of the transmission is shifted towards low frequencies for increasing periods.
- FIG. 7A shows the spectral transmission in the range from 0.1 to 3 THz for TM and TE polarization.
- the degree of polarization was calculated from this and shown in FIG. 7B.
- the structure is in here embedded a UV-curable embossing lacquer with a refractive index of 1.4.
- the measurement confirms the previously presented properties of the bi-layer grating 16.
- the unexpected high transmission is also present for superimposed grating structures.
- the blocking effect for TE polarization is slightly lower for this sample. However, this is due to small defects in the sample through which the THz radiation penetrates unhindered. Nevertheless, the degree of polarization of the sample is high.
- the bi-layer grating 16 superimposed in the hologram can be reliably detected.
- this approach can be used to encode information that can be automatically evaluated in the THz area.
- An example is the coding of the denomination or the value of banknotes, e.g. B. 5, 10, 20, 50 and 100.
- These numerical values can be encoded by differently oriented areas of bi-layer gratings, preferably with areas rotated by 90 °.
- FIG. 9 shows a plurality of coding fields 50-56 with a vertical longitudinal slot direction.
- the security element 4 can be manufactured on an industrial scale by known methods. The essential steps in the positioning are: a) embossing the structure in UV varnish on foils,
- the longitudinal slots 20 are formed by the corresponding embossed structure as depressions, and the metal is also deposited in the depressions in order to form the strips 22 there.
- the security element can simply be subjected to an authenticity check by examining its polarization properties for radiation in the THz spectral range. Possible devices are shown in FIGS. 13 and 14 of DE 102015009584 A1.
- the security feature 4 acts as a polarizer that transmits THz radiation with TM polarization. If the THz radiation is correspondingly linearly polarized, this component largely passes through.
- the THz source can be followed by a polarizer; this can be omitted if the THz source already emits the corresponding polarized radiation. After passing through the security element 4 z. B.
- an analyzer which filters the direction of polarization accordingly for the THz detector.
- the contrast can be enhanced in two or more different polarization directions, ie the device is first set in the configuration with the same orientation of source radiation and detector and then with an orthogonal orientation to one another. If the security element has 4 areas with differently oriented slot structures, a spatially resolving detector measures different intensities for the individual areas. This increases the reliability of the authentication of this feature.
- a THz radiation source and a THz detector are used, which are arranged opposite one another.
- the security element 4 is located in between and is preferably irradiated approximately vertically.
- the radiation from the THz beam source is preferably linearly polarized and the detector is also sensitive to polarization.
- the security element 4 is arranged in such a way that TM polarization is present for at least one area of the bi-layer grating 16 and the THz radiation reaches the detector there almost unimpeded. In contrast, the transmission for the lattice areas is blocked in TE polarization.
- the polarization directions of radiation source and detector are perpendicular to one another.
- the trivial case of a hole in the security element can be excluded, through which the THz radiation would also pass unhindered.
- a perpendicularly polarized THz radiation is rotated as it passes through and the analyzer with horizontal polarization can receive the THz signal.
- the THz analysis can be carried out at a single frequency or in a single frequency band as well as for several frequencies or separate frequency bands. The latter two embodiments refine the authenticity check.
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Abstract
Description
Im THz-Bere ich wirkendes I work in THz-Bere
Sicherhe itselement und Verf ahr en zu Security element and procedure
de ssen Herstellung de ssen manufacture
Die Erfindung betrifft ein im THz-Bereich wirkendes Sicherheitselement zur Herstellung von ID- Ausweisen, Karten, Pässen oder Wertdokumenten, wie Banknoten, Schecks oder dergleichen, das eine mit dem bloßen Auge nicht erkennbare Gitterstruktur aufweist, die z.B. durch eine Metallschicht gebildet ist. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sicherheitselementes. Die Erfindung betrifft schließlich weiter ein Wertdo kument mit einem solchen Sicherheitselement. The invention relates to a security element acting in the THz area for the production of ID cards, cards, passports or documents of value, such as banknotes, checks or the like, which has a lattice structure which cannot be seen with the naked eye, e.g. is formed by a metal layer. The invention further relates to a method for producing such a security element. Finally, the invention further relates to a document of value with such a security element.
Zur Sicherung von Wertdokumenten, wie Banknoten, Schecks oder derglei- chen, gegen Fälschung werden Sicherheitselemente verwendet. Hierbei sind grundsätzlich zwei Arten von Sicherheitselementen zu unterscheiden, ver deckte Sicherheitselemente, die für einen Benutzer des Wertdokumentes nicht ohne Weiteres zu erkennen sind und in der Regel einer maschinellenSecurity elements are used to secure documents of value such as banknotes, checks or the like against counterfeiting. There are basically two types of security elements here: hidden security elements that are not easily recognizable for a user of the document of value and usually a mechanical one
Echtheitsprüfung unterzogen werden, und offene Sicherheitselemente, die , für einen Benutzer erkennbar sind. Ein Beispiel für offene Sicherheitselemen te sind Hologramme. Es ist aber auch bekannt, ein Sicherheitsmerkmal so auszubilden, dass es sowohl ein offenes Sicherheitsmerkmal, also einen von einem Benutzer erkennbares Sicherheitsmerkmal, als auch ein verdecktes Sicherheitsmerkmal, das mit dem unbewaffneten Auge in der Regel nur mit einer Maschine überprüfbar ist und einem Benutzer eventuell gar nicht auf fällt, aufweist. Neben Hologrammen werden im Stand der Technik gemäß DE 102015009584 Al beispielsweise offene Sicherheitsmerkmale auf Basis metallisierter Sägezahnstrukturen oder Color-Shift-Beschriftungen oder Prä gestrukturen, die mit einer dünnen Metallschicht überzogen sind, mit THz- Bereich wirkenden Gitterstrukturen kombiniert. Diese Gitterstrukturen ha ben eine Periode von ca.20 gm - 100 gm und bestehen aus metallisierten Streifen, welche durch schmale Schlitze beabstandet sind. Solche Strukturen können auch mit metallischen Reliefstrukturen überlagert werden. Nachteil haft ist, dass die schmalen Schlitze im Metallfilm durch einen zusätzlichen Ätzschritt oder durch Laserdemetallisierung realisiert werden müssen. Da diese Schlitze bevorzugt eine Breite von ca. 1 gm haben, ist dieser Arbeits gang in der industriellen Produktion herausfordernd. Subjected to authenticity checks and open security elements that are recognizable to a user. Holograms are an example of open security elements. However, it is also known to design a security feature in such a way that it is both an open security feature, i.e. a security feature that can be recognized by a user, and a concealed security feature that can usually only be checked with the machine by the unarmed eye and possibly by a user not even noticeable. In addition to holograms, the prior art according to DE 102015009584 A1, for example, combines open security features based on metallized sawtooth structures or color shift inscriptions or embossed structures, which are coated with a thin metal layer, with lattice structures acting in the THz region. These lattice structures have a period of approx. 20 gm - 100 gm and consist of metallized Strips spaced by narrow slits. Such structures can also be overlaid with metallic relief structures. The disadvantage is that the narrow slits in the metal film have to be realized by an additional etching step or by laser demetallization. Since these slots preferably have a width of approx. 1 gm, this process is challenging in industrial production.
Generell müssen Sicherheitselemente für Wertdokumente mehrere Anforde rungen erfüllen. Zum einen sollen sie mit einfachen Mitteln schwer oder gar nicht nachzubilden sein, d. h. der Aufwand für eine einmalige Herstellung sollte möglichst hoch liegen. Zum anderen sollte die Herstellung in der Seri enproduktion dagegen möglichst wenig Aufwand bereiten. In general, security elements for documents of value must meet several requirements. On the one hand, they should be difficult or impossible to reproduce with simple means, i. H. the effort for a one-off production should be as high as possible. On the other hand, production in series production, on the other hand, should involve as little effort as possible.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein mit THz-Strahlung erfassbares und somit verdecktes Sicherheitselement zu schaffen, welches noch günstigere Eigenschaften im THz-Bereich hat und wenig Zusatzauf wand in der Serienproduktion erfordert. Es sollte zudem mit offenen Sicher heitsmerkmalen besonders vorteilhaft kombiniert werden können. The invention is therefore based on the object to provide a THz radiation detectable and thus concealed security element which has even more favorable properties in the THz area and requires little additional effort in series production. It should also be particularly advantageous to combine with open security features.
Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Die abhängi gen Ansprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen. The invention is defined in the independent claims. The dependent claims relate to preferred further developments.
Es ist vorgesehen ein Sicherheitselement zur Herstellung von Wertdokumen ten, wie Banknoten, Schecks oder dergleichen, das eine mit dem bloßen Auge nicht erkennbare Gitterstruktur aufweist, die in einer in einem Dielektrikum angeordneten, für THz-Strahlung opaken, ersten Schicht, bevorzugt einer Metallschicht, gebildet ist, wobei die erste Schicht in einer ersten Ebene liegt und z.B. eine Schichtdicke zwischen 6 nm und 1 pm auf weist. In der ersten Schicht sind für THz-Strahlung transparente, nebeneinanderliegende Längs- schlitze ausgebildet. Die erste Schicht ist in ein für THz-Strahlung transpa rentes Dielektrikum eingebettet. Die Längsschlitze sind nebeneinander peri odisch oder quasiperiodisch mit einer Periode, z.B. zwischen 8 pm und 200 pm angeordnet. Die Breite der Längsschlitze ist nicht größer als 1/5, bevorzugt 1/10, der Periode. Bevorzugt sind die Schlitze mindestens 5-mal so lang wie die Periode. Im Dielektrikum ist weiter in einer zweiten Ebene, die zur ersten Ebene parallel ist, eine zweite Schicht angeordnet. Diese ist ebenfalls aus einem für THz-Strahlung opaken Schichtmaterial gebildet und weist eine zweite Liniengitterstruktur auf. Diese ist zur ersten Liniengitterstruktur in vertiert ausgestaltet und um eine halbe Periode versetzt. Dadurch bildet die zweite Liniengitterstruktur Längsstege, welche in Draufsicht exakt die Lü cken ausfüllen, welche von den ersten Längsschlitzen in der ersten Schicht gelassen werden. There is provided a security element for producing documents of value, such as bank notes, checks or the like, which has a lattice structure which cannot be seen with the naked eye and which is arranged in a dielectric, opaque layer for THz radiation, preferably a metal layer, is formed, the first layer lying in a first plane and having, for example, a layer thickness between 6 nm and 1 pm. In the first layer there are transparent, adjacent longitudinal slots formed. The first layer is embedded in a dielectric that is transparent to THz radiation. The longitudinal slots are arranged next to one another periodically or quasi-periodically with a period, for example between 8 pm and 200 pm. The width of the longitudinal slots is not greater than 1/5, preferably 1/10, of the period. The slots are preferably at least 5 times as long as the period. A second layer is further arranged in the dielectric in a second plane, which is parallel to the first plane. This is also formed from a layer material which is opaque for THz radiation and has a second line grating structure. This is designed vertically to the first line grid structure and offset by half a period. As a result, the second line grid structure forms longitudinal webs which, when viewed from above, exactly fill the gaps left by the first longitudinal slots in the first layer.
Damit ist es insbesondere vorgesehen, die zweite Liniengitterstruktur aus parallel verlaufenden Längsstegen zu bilden, wobei unter jedem der Längs schlitze der ersten Schicht einer der Längsstege der zweiten Schicht liegt. Die übereinanderliegenden Paare aus Längsschlitze und Längsstege haben je weils im Wesentlichen (d.h. im Rahmen von Fertigungstoleranzen, die z.B. 5- 10% betragen können) die gleiche Breite, so dass die erwähnte Lückenfüllung realisiert ist. It is thus particularly provided to form the second line grid structure from parallel longitudinal webs, one of the longitudinal webs of the second layer being underneath each of the longitudinal slots of the first layer. The superimposed pairs of longitudinal slots and longitudinal webs each have essentially the same width (i.e. within the scope of manufacturing tolerances, which can be 5-10%, for example), so that the gap filling mentioned is realized.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung beträgt der Abstand zwischen erster und zweiter Ebene zwischen 50 nm und 100 pm, besonders bevorzugt zwischen 500 nm und 5 pm. Im gleichen Intervall liegt weiter bevorzugt die Periode. In a particularly preferred embodiment, the distance between the first and second levels is between 50 nm and 100 pm, particularly preferably between 500 nm and 5 pm. The period is more preferably in the same interval.
Quasiperiodisch bedeutet, dass die Gitterperiode um einen Mittelwert schwankt. Bevorzugt kann diese Schwankung bis zu einer halben Periode, besonders bevorzugt bis zu 1/10 Periode betragen. Mit quasiperiodischer Anordnung sind insbesondere periodische Strukturen abgedeckt, bei denen die Periode fertigungsbedingt schwankt. Auch solche quasiperiodischen An ordnungen von Schlitz-Strukturen weisen eine erhöhte TM-Transmission in THz-Bereich auf. Quasi-periodic means that the grating period fluctuates around an average. This fluctuation can preferably last up to half a period, particularly preferably be up to 1/10 period. With quasi-periodic arrangement, periodic structures are covered in particular, in which the period fluctuates due to production. Such quasi-periodic arrangements of slit structures also have an increased TM transmission in the THz range.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die erste und/ oder die zweite Schicht eine Color-Shift-Beschichtung. Hierdurch wird eine visuelle Erkenn barkeit verbessert - zusätzlich zur Maschinenauswertbarkeit, die im THZ- Bereich erfolgt. In a preferred embodiment, the first and / or the second layer comprises a color shift coating. This improves visual recognition - in addition to the machine evaluability that takes place in the THZ area.
Weiter sind die aus der DE 102015009584 Al bekannten Kombinationen mit Sicherheitsmerkmalen, die mit dem bloßen Auge wahrnehmbar sind, mög lich. Hierbei kommen insbesondere in Frage, Hologrammstrukturen, Sub- wellenlängengitter mit Perioden zwischen 200 ran und 500 nm, Sägezahnstrukturen etc. Der Offenbarungsgehalt der DE 102015009584 Al wird dies bezüglich vollumfänglich hier eingebunden. Furthermore, the combinations known from DE 102015009584 Al with security features that are visible to the naked eye are possible. In particular, hologram structures, sub-wavelength gratings with periods between 200 ran and 500 nm, sawtooth structures etc. come into question here. The disclosure content of DE 102015009584 A1 is fully incorporated here with regard to this.
Das Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselementes erzeugt das be- schriebene Sicherheitselement. Dazu wird in einem für THz-Strahlung trans parentem Dielektrikum in einer ersten Ebene eine erste Schicht angeordnet, die aus einem für THz-Strahlung opaken Schichtmaterial gebildet wird. Sie weist eine mit dem bloßen Auge nicht erkennbare, periodische oder quasipe riodische, erste Liniengitterstruktur aus parallel verlaufenden Längsschlitzen auf, die in der ersten Schicht Längsschlitze erzeugen. Eine Breite der Längs schlitze ist nicht größer als 1/5 der Periode, bevorzugt nicht größer als 1/10 der Periode. Im Dielektrikum wird in einer zweiten Ebene, die zur ersten Ebene parallel ist, eine zweite Schicht angeordnet, die ebenfalls aus einem für THz-Strahlung opaken Schichtmaterial gebildet wird. In der zweiten Schicht wird eine zweite Liniengitterstruktur ausgebildet. Sie ist zur ersten Liniengit terstruktur invertiert und um eine halbe Periode versetzt. Hierdurch wird wiederum erreicht, dass die Längsstege, welche in der zweiten Schicht gebil det sind, in Draufsicht exakt die Längsschlitze füllen. The method for producing a security element generates the security element described. For this purpose, a first layer is arranged in a dielectric transparent to THz radiation in a first plane, which is formed from a layer material that is opaque for THz radiation. It has a periodic or quasi-periodic, first line grid structure made up of parallel longitudinal slots, which cannot be seen with the naked eye, and which produce longitudinal slots in the first layer. A width of the longitudinal slots is not greater than 1/5 of the period, preferably not greater than 1/10 of the period. A second layer is arranged in the dielectric in a second plane, which is parallel to the first plane, and is also formed from a layer material that is opaque for THz radiation. In the second shift a second line grid structure is formed. It is inverted to the first line grid structure and offset by half a period. This in turn ensures that the longitudinal webs, which are formed in the second layer, exactly fill the longitudinal slots in plan view.
Die bereits genannten Ausgestaltungen des Sicherheitselementes können natürlich auch in Weiterbildungen des Verfahrens realisiert werden. The configurations of the security element already mentioned can of course also be implemented in further developments of the method.
Schließlich ist weiter ein Wertdokument vorgesehen, das mit einem Sicher heitselement der genannten Eigenschaften versehen ist. Finally, a value document is also provided, which is provided with a security element of the properties mentioned.
Das erfindungsgemäße Sicherheitselement ist im THz-Bereich überprüfbar, da die Schlitz-Struktur für THz-Strahlung mit TM-Polarisation transparent, für TE-Polarisation hingegen opak ist oder umgekehrt. Das Sicherheits merkmal wirkt auf Grund der Schlitz-Struktur als Polarisator, der THz- Strahlung mit einer Polarisation durchlässt. Ist die einfallende THz- Strahlung entsprechend polarisiert, tritt ein großer Anteil dieser Polarisati onskomponente durch das Sicherheitselement hindurch. Das Sicherheitsele ment lässt sich somit sehr einfach einer maschinellen Echtheitsüberprüfung unterziehen. Dazu werden eine THz-Strahlungsquelle und ein THz-Detektor verwendet. Idealerweise ist die THz-Strahlung polarisiert, wobei das Sicher heitselement auch mit unpolarisierter THz-Strahlung erkannt werden kann. In diesem Fall ist dann zwingend vor dem Detektor ein Polarisator angeord net, der als Analysator wirkt. Die Echtheitsüberprüfung lässt sich sowohl mit einer Messung in Transmission als auch in Reflexion durchführen. Im bei spielhaften Fall der Transmission wirkt das Sicherheitselement als Polarisator, der die THz-Strahlung mit TM-Polarisation durchlässt. Ist die THz- Strahlung entsprechend linear polarisiert, so tritt diese Komponente zum Großteil durch das Sicherheitselement hindurch und wird bei gleicher Pola- risation des Analysators vollständig detektiert. Stehen die Polarisationsrich tungen von Strahlungsquelle und Detektor senkrecht aufeinander, so kann der triviale Fall eines Loches im Sicherheitselement ausgeschlossen werden. Dieser wäre auch visuell überprüfbar. Bei einer verdrehten Anordnung des Sicherheitsmerkmals wird eine senkrecht polarisierte THz-Strahlung beim Hindurchtreten durch das Sicherheitselement gedreht und der Analysator mit waagerechter Polarisierung kann das THz-Signal empfangen. Durch die Aufnahme bei zwei oder mehreren unterschiedlichen Polarisationsrichtun gen kann der Kontrast verstärkt werden. Die maschinelle Echtheitsüberprüfung kann damit sowohl bei paralleler Orientierung der Polarisation von Strahlquelle und Detektor als auch bei gekreuzter Orientierung ausgeführt werden. Die Verdrehung des Sicherheitsmerkmals ist eine Rotation des Si cherheitsmerkmals in der Ebene, die von den periodisch bzw. quasiperiodisch nebeneinanderliegenden Längsschlitzen definiert wird. The security element according to the invention can be checked in the THz range, since the slot structure is transparent for THz radiation with TM polarization, but opaque for TE polarization or vice versa. Due to the slit structure, the security feature acts as a polarizer that transmits THz radiation with one polarization. If the incident THz radiation is appropriately polarized, a large proportion of this polarization component passes through the security element. The security element can therefore be subjected to a machine authenticity check very easily. A THz radiation source and a THz detector are used for this. Ideally, the THz radiation is polarized, and the security element can also be recognized with unpolarized THz radiation. In this case, a polarizer that acts as an analyzer is then mandatory in front of the detector. The authenticity check can be carried out with a measurement in transmission as well as in reflection. In the exemplary case of transmission, the security element acts as a polarizer, which transmits the THz radiation with TM polarization. If the THz radiation is correspondingly linearly polarized, this component largely passes through the security element and is rization of the analyzer completely detected. If the polarization directions of the radiation source and detector are perpendicular to each other, the trivial case of a hole in the security element can be excluded. This could also be checked visually. If the security feature is rotated, a vertically polarized THz radiation is rotated as it passes through the security element and the analyzer with horizontal polarization can receive the THz signal. By taking two or more different polarization directions, the contrast can be enhanced. The machine authenticity check can thus be carried out both with a parallel orientation of the polarization of the beam source and detector and with a crossed orientation. The rotation of the security feature is a rotation of the security feature in the plane, which is defined by the longitudinal slots lying next to one another periodically or quasi-periodically.
Die Schlitz-Struktur ist mit dem bloßen Auge zumindest für einen ungeübten Betrachter und/ oder in bloßer Draufsicht nicht erkennbar, da die Breite der Längsschlitze nicht größer als 1/5 der Periode ist. Senkt man diese Ober grenze, wird die Schlitz-Struktur auch für einen geübten Beobachter, der nach der Schlitz-Struktur sucht und/ oder bei der Anwendung besonderer Betrachtungstechniken (beispielsweise bestimmtes Kippen und Drehen des Sicherheitselementes), nur sehr schwer oder gar nicht mehr erkennbar. Es ist besonders bevorzugt, dass die Breite der Längsschlitze nicht größer ist als 1/10 der Periode, da dann die Schlitz-Struktur ein besonders gut verdecktes Sicherheitsmerkmal erzeugt. The slit structure cannot be seen with the naked eye, at least for an inexperienced observer and / or in a mere plan view, since the width of the longitudinal slits is not greater than 1/5 of the period. If you lower this upper limit, the slit structure is very difficult or even impossible for an experienced observer who is looking for the slit structure and / or when using special viewing techniques (for example, certain tilting and turning of the security element) . It is particularly preferred that the width of the longitudinal slots is not greater than 1/10 of the period, since the slot structure then creates a particularly well-concealed security feature.
Durch die Doppelstruktur, welche unter den Schlitzen, die in der ersten Schicht ausgebildet sind, exakt zur Schlitzbreite passende Längsstege vor- sieht, sind die Transmissions- und Reflexionseigenschaften im THz-Bereich verbessert. Due to the double structure, which under the slots that are formed in the first layer, longitudinal webs that exactly match the slot width see, the transmission and reflection properties are improved in the THz range.
In einer Weiterbildung ist das Sicherheitselement so ausgebildet, dass die Schicht mehrere Felder umfasst, zwischen denen sich eine Längsrichtung der Längsschlitze unterscheidet. Die Felder haben also eine individuelle Winkelorientierung ihrer Richtungen der Längsschlitze. Solche einzelnen Felder er scheinen in Abhängigkeit von der Drehlage und/ oder Orientierung zum THz-Detektor dann unterschiedlich hell. In a further development, the security element is designed such that the layer comprises a plurality of fields, between which a longitudinal direction of the longitudinal slots differs. The fields therefore have an individual angular orientation of their directions of the longitudinal slots. Such individual fields appear differently bright depending on the rotational position and / or orientation to the THz detector.
Die Ausgestaltung der Gitterstruktur in der Schicht ist für das bloße Auge so gut wie nicht wahrnehmbar. Somit erhält ein potentieller Fälscher kein Indiz für das Vorhandensein eines solchen Sicherheitsmerkmals. Die Schicht un terscheidet sich in Reflexion und Transmission so gut wie nicht von einer Schicht, die ohne die Längsschlitze ausgebildet ist. Insbesondere ist es mög lich, das Sicherheitselement mit einer visuell sichtbaren Struktur kombiniert, z.B. indem die zwischen den Längsschlitzen liegenden Bereiche der Schicht zusätzlich mit einem weiteren Sicherheitsmerkmal versehen werden, das mit dem bloßen Auge wahrnehmbar ist. Auf diese Weise hat das Sicherheitsele ment verdeckte Eigenschaften, die mit THz-Strahlung erkennbar sind, und zusätzliche, mit dem bloßen Auge erkennbare, d. h. offene Sicherheitseigenschaften. Das mit dem bloßen Auge wahrnehmbare weitere Sicherheits merkmal kann insbesondere ein metallisiertes Hologramm, ein Subwellen längengitter mit Perioden von 200 nm bis 500 nm, eine Sägezahnstruktur und/ oder eine Color-Shift-Beschichtung sein. The design of the lattice structure in the layer is practically imperceptible to the naked eye. Thus, a potential counterfeiter receives no indication of the presence of such a security feature. The layer differs in reflection and transmission from a layer that is formed without the longitudinal slots. In particular, it is possible to combine the security element with a visually visible structure, e.g. in that the areas of the layer lying between the longitudinal slots are additionally provided with a further security feature which is visible to the naked eye. In this way, the security element has hidden properties that can be seen with THz radiation and additional properties that can be seen with the naked eye, i. H. open security features. The additional security feature perceptible to the naked eye can be, in particular, a metallized hologram, a subwavelength grating with periods from 200 nm to 500 nm, a sawtooth structure and / or a color shift coating.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren kann so ausgebildet werden, dass die beschriebenen bevorzugten Ausbildungen und Ausführungsformen des Sicherheitselementes hergestellt werden. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. The manufacturing method according to the invention can be designed in such a way that the described preferred configurations and embodiments of the security element are manufactured. It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the specified combinations but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielshalber anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert ist. Es zeigen: The invention is explained in more detail below by way of example with reference to the accompanying drawings, which also disclose features essential to the invention. Show it:
Fig. 1 eine Schemadarstellung einer Banknote mit einem Sicherheitselement, 1 is a schematic representation of a banknote with a security element,
Fig. 2A bis 2D Schnittdarstellungen durch das Sicherheitselement der Fig. 2A to 2D sectional views through the security element of FIG.
1 in verschiedenen Ausführungsformen, 1 in various embodiments,
Fig. 3A bis 7B Kurven zur Veranschaulichung der Wirkung des Sicher heitselementes der Fig. 2A bis 2D auf Strahlung im THz- Bereich, 3A to 7B curves to illustrate the effect of the security element of FIGS. 2A to 2D on radiation in the THz range,
Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Sicherheits elementes mit Feldern unterschiedlicher Längsausrichtung einer THz-Strahlung beeinflussenden Struktur und Fig. 9 verschiedene Ausführungsformen eines Feldes zur Codierung verdeckter Informationen mit einem der Sicherheits elemente der Figuren 2A bis 2D. Fig. 1 zeigt in Draufsicht eine Banknote 2, die mit einem Sicherheitselement 4 versehen ist. Das Sicherheitselement 4 ist in allen Ausführungsformen so ausgestaltet, dass es Strahlung im THz-Bereich auf bestimmte Art und Weise filtert und zugleich so ausgebildet ist, dass es mit dem unbewaffneten Auge nicht erkennbar ist. Das Sicherheitselement 4 stellt somit ein verdecktes Si cherheitsmerkmal bereits, das mit einem entsprechenden Detektor ausgele sen werden kann. Damit das Sicherheitselement 4 hinsichtlich der Strukturen, die die Wirkung im THz-Bereich wirksam machen, visuell möglichst nicht wahrgenommen werden kann, um einem potentiellen Fälscher kein Indiz für das Vorhandensein einer im THz-Bereich wirksamen Struktur zu geben, ist die THz-Struktur im sichtbaren Wellenlängenbereich annähernd opak oder mindestens nicht zu erkennen. Dies schließt nicht aus, dass die Struktur mit einer visuell transparenten Struktur kombiniert oder überlagert ist, wie dies in den Ausführungsformen der Figuren 2B bis 2D der Fall ist. Das Sicherheitselement 4 kann sowohl beidseitig offenliegend sein (z.B. bei der Verwendung als ein Fester überspannendes Element) als auch einseitig. Es kann zudem komplett in das für THz-Strahlung transparente Substrat eingebettet sein. Beispiele für das Substrat oder das Dielektrikum sind Papier oder Kunststoff. 8 shows a plan view of an embodiment of the security element with fields of different longitudinal orientation of a structure influencing THz radiation, and FIG. 9 shows various embodiments of a field for coding hidden information with one of the security elements of FIGS. 2A to 2D. 1 shows a top view of a bank note 2 which is provided with a security element 4. In all embodiments, the security element 4 is designed in such a way that it filters radiation in the THz range in a certain way and at the same time is designed such that it cannot be seen by the unarmed eye. The security element 4 thus already provides a covert Si security feature that can be read out with a corresponding detector. So that the security element 4 cannot be perceived visually as far as possible with regard to the structures that make the effect effective in the THz area, so as not to give a potential counterfeiter an indication of the presence of a structure effective in the THz area, the THz structure is in the visible wavelength range almost opaque or at least not recognizable. This does not rule out that the structure is combined or overlaid with a visually transparent structure, as is the case in the embodiments of FIGS. 2B to 2D. The security element 4 can be exposed on both sides (for example when used as a fixed element spanning) and also on one side. It can also be completely embedded in the substrate transparent to THz radiation. Examples of the substrate or the dielectric are paper or plastic.
Die Figuren 2A bis 2D zeigen in Schnittdarstellung das Sicherheitselement 4, das ein auf einem nicht näher bezeichneten Träger angeordnetes Dielektri kum 6 hat. In das für THz-Strahlung transparente Dielektrikum 6 ist eine erste Liniengitterstruktur 8 eingebettet, die aus einer THz-Strahlung absor bierenden Beschichtung auf gebaut ist, welche sich in einer ersten Ebene 10 befindet. In einer parallel dazu um einen Abstand h tiefer liegenden zweiten Ebene 12 befindet sich im Dielektrikum 6 eine zweite Liniengitterstruktur 14, die ebenfalls aus einem THz-Strahlung absorbierenden Material aufgebaut ist, bevorzugt aus demselben Material, wie die erste Liniengitterstruktur 8. Die erste und die zweite Liniengitterstruktur 8, 14 bilden ein Bi-Layer-Gitter 16. Die erste und die zweite Liniengitterstruktur 8, 14 sind invertiert zuei nander ausgebildet. Die erste Liniengitterstruktur 8 besteht aus metallischen Streifen 18, die durch Längsschlitze 20 voneinander beabstandet sind. Diese Struktur ist gemäß einer Periode p angeordnet. Die zweite Liniengitterstruk tur 14 ist dazu invertiert ausgebildet. Sie hat an denjenigen Stellen, in denen die erste Liniengitterstruktur 8 die Streifen 18 hat, Längsschlitze 24 und an den Stellen der Längsschlitze 20 Streifen 22. Die Schicht, welche die Streifen 18 ausbildet, hat beispielsweise eine Dicke tl, die Schicht, welche die Streifen 22 ausbildet, eine Dicke t2. Die Streifen 18, 22, und damit die Liniengit terstrukturen 8, 14, haben einen Brechungsindex n und sind vollständig von dem Dielektrikum 6 umgeben, das bevorzugt und optional oberhalb und unterhalb der Liniengitterstrukturen 8, 14 denselben Brechungsindex n hat. Die Brechungsindices im Dielektrikum 6 können auch variieren. FIGS. 2A to 2D show a sectional view of the security element 4, which has a dielectric 6 arranged on a carrier (not designated in more detail). In the dielectric 6 transparent for THz radiation, a first line grating structure 8 is embedded, which is constructed from a THz radiation-absorbing coating, which is located in a first plane 10. A second line grating structure 14 is located in the dielectric 6 in a second plane 12 lying parallel to it by a distance h, which is also constructed from a material absorbing THz radiation, preferably from the same material as the first line grating structure 8. The first and the second line grating structure 8, 14 form a bi-layer grating 16. The first and the second line grating structure 8, 14 are formed inverted to each other. The first line grid structure 8 consists of metallic strips 18 which are spaced apart from one another by longitudinal slots 20. This structure is arranged according to a period p. For this purpose, the second line grid structure 14 is inverted. It has longitudinal slots 24 at those locations in which the first line grid structure 8 has the strips 18 and strips 22 at the locations of the longitudinal slots 20. The layer which forms the strips 18 has, for example, a thickness T1, the layer which the strips 22 forms a thickness t2. The strips 18, 22, and thus the line grating structures 8, 14, have a refractive index n and are completely surrounded by the dielectric 6, which preferably and optionally above and below the line grating structures 8, 14 has the same refractive index n. The refractive indices in the dielectric 6 can also vary.
Wie zu sehen ist, hat die invertierte Form, die die zweite Liniengitter Struktur 14 zur ersten Liniengitterstruktur 8 hat, zur Folge, dass die Breite d der Strei fen 18 der ersten Liniengitterstruktur 8 exakt der Breite der Längsschlitze 24 der zweiten Liniengitterstruktur 14 entspricht. Analoges gilt für die Breite s der Längsschlitze 20 der ersten Liniengitterstruktur 8 und der Streifen 22 der zweiten Liniengitterstruktur 14. Die invertierten Liniengitter sind darüber hinaus so um eine halbe Periode in der Ebene 10 bzw. 12 relativ verschoben, dass in Draufsicht auf das Sicherheitselement 4 (entsprechend der Sichtrich tung in Fig. 2A von oben nach unten) eine lückenlose Schicht durch die Strei fen 18 und 22 gebildet wird. As can be seen, the inverted shape which the second line grid structure 14 has for the first line grid structure 8 has the consequence that the width d of the strips 18 of the first line grid structure 8 corresponds exactly to the width of the longitudinal slots 24 of the second line grid structure 14. The same applies analogously to the width s of the longitudinal slots 20 of the first line grating structure 8 and the strips 22 of the second line grating structure 14. The inverted line grids are also relatively shifted by half a period in the plane 10 or 12 in such a way that a top view of the security element 4 2A (according to the direction of sight in Fig. 2A from top to bottom) a gap-free layer by the stripes fen and 22 is formed.
In Fig. 2A ist gezeigt, dass eine ebene Welle unter einem Azimutwinkel ph und einem Elevationswinkel th auf das Sicherheitselement 4 fällt. Diese ein fallende Strahlung S wird teilweise als transmittierte Strahlung T transmit- tiert und teilweise als reflektierte Strahlung R reflektiert. Die Eigenschaften dieser Wirkung auf Strahlung im THz-Bereich werden nachfolgend anhand der Figuren 3 bis 7 noch näher erläutert. 2A shows that a plane wave falls on the security element 4 at an azimuth angle ph and an elevation angle th. This incident radiation S is partly transmitted as transmitted radiation T tiert and partially reflected as reflected radiation R. The properties of this effect on radiation in the THz range are explained in more detail below with reference to FIGS. 3 to 7.
Die Ausführungsformen der Figuren 2B bis 2D unterscheiden sich von denen der Fig. 2A durch die Ausgestaltung der Streifen 18. Sie werden dazu ge nutzt, um zusätzlich einen visuell wahrnehmbaren Effekt zu erzeugen. Trotz dieses visuell wahrnehmbaren Effekts ist die im THz-Bereich wirksame Struktur nicht zu erkennen. Die verdeckte Sicherheitseigenschaft bleibt also erhalten. In diesem Zusammenhang wird ausdrücklich auf die The embodiments of FIGS. 2B to 2D differ from those of FIG. 2A by the configuration of the strips 18. They are used to additionally generate a visually perceptible effect. Despite this visually perceptible effect, the structure effective in the THz area cannot be recognized. The covert security feature is therefore retained. In this context it is expressly referred to
DE 102015009584 Al verwiesen, deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich der Kombination einer im THz-Bereich wirksamen Struktur und einer visuell wahrnehmbaren Struktur hier vollumfänglich eingebunden wird. Reference is made to DE 102015009584 A1, the disclosure content of which is fully incorporated here with regard to the combination of a structure effective in the THz range and a visually perceptible structure.
Die oben beschriebene Struktur zur Echtheitserkennung im THz-Bereich wird bevorzugt auf Folien-Substraten her gestellt und kann dann beispiels weise auf Banknoten 2 aufgebracht werden. Jedoch ist eine metallisch spie gelnde Fläche wenig attraktiv für einen Betrachter. Es ist zwar möglich, diese Fläche zu Überdrucken. Jedoch ist es vorteilhaft, diese Struktur mit anderen auf Folien-Elementen basierenden Sicherheitsmerkmalen zu überlagern.The structure described above for authenticity detection in the THz area is preferably produced on film substrates and can then be applied, for example, to bank notes 2. However, a metallic reflecting surface is not very attractive to an observer. It is possible to overprint this area. However, it is advantageous to overlay this structure with other security features based on film elements.
Denn es handelt sich bei bekannten metallisierten Sicherheitsfeatures, wie Hologrammen, Mikrospiegelanordnungen bzw. metallischen Subwellenlän gengittern in erster Linie um Humanmerkmale, die sich nur schwierig ma schinell auf Echtheit überprüfen lassen. Durch die Überlagerung dieser Strukturen mit dem oben beschriebenen THz-Feature ist eine maschinelle Überprüfung dieser Strukturen im THz-Bereich möglich. Known metallized security features, such as holograms, micromirror arrangements or metallic sub-wavelength grids, are primarily human features that are difficult to check authentically by machine. By superimposing these structures with the THz feature described above, a mechanical check of these structures in the THz area is possible.
Eine Überlagerung mit verschiedenen, für sich bekannten metallisierten Si cherheitsfeatures ist deshalb vorteilhaft. Eine derartige Überlagerung kann mit Präge-Hologrammen erfolgen, wie in Fig. 2B schematisch dargestellt ist. In Fig. 2B bestehen die Streifen der ersten Liniengitterstruktur 8 aus einer Hologrammstruktur 26. Sie ist für THz-Strahlung opak, so dass die verdeckte Sicherheitseigenschaft des Sicherheitselementes 4 erhalten bleibt. Solche Ho logramme bestehen aus Gitteranordnungen mit Perioden von etwa 500 nm bis 1500 nm. Bei bekannten Präge-Hologrammen hat das Gitterprofil eine Sinusform oder eine Rechteckform mit Ganghöhen von etwa 100 nm bis 300 nm. Die Struktur ist vollflächig metallisiert. Als Metalle werden bevor zugt Aluminium, Silber oder Kupfer mit Schichtdicken von ca. 30 nm bis 80 nm verwendet. Die Überlagerung mit der oben beschriebenen THz- Struktur bedeutet in diesem Fall, dass schmale periodisch Bereiche des Prä- ge-Hologramms oder Spiegelstreifen auf der tieferen Ebene 12 liegen. Da die Periode der Hologramm-Gitter wesentlich kleiner als die Gitterperiode der THz-Struktur ist, tritt keine zusätzliche Wechselwirkung im THz-Bereich mit dieser Struktur auf. Denn die Periode des Hologramms ist um Größenord nungen kleiner als die Wellenlänge der THz-Strahlung. Es liegt daher eine vergleichbare Transmission im THz-Bereich wie bei dem oben beschriebenen Bi-Layer-Gitter 16 vor. An overlay with various known metallized Si security features is therefore advantageous. Such an overlay can with embossed holograms, as shown schematically in Fig. 2B. 2B, the strips of the first line grating structure 8 consist of a hologram structure 26. It is opaque for THz radiation, so that the hidden security property of the security element 4 is retained. Such holograms consist of grating arrangements with periods of approximately 500 nm to 1500 nm. In known embossed holograms, the grating profile has a sinusoidal shape or a rectangular shape with pitch of approximately 100 nm to 300 nm. The structure is metallized over the entire surface. Aluminum, silver or copper with layer thicknesses of approximately 30 nm to 80 nm are preferably used as metals. In this case, the overlay with the THz structure described above means that narrow periodic regions of the embossed hologram or mirror strip lie on the lower level 12. Since the period of the hologram grating is significantly smaller than the grating period of the THz structure, there is no additional interaction in the THz area with this structure. Because the period of the hologram is orders of magnitude smaller than the wavelength of the THz radiation. There is therefore a comparable transmission in the THz range as in the bi-layer grating 16 described above.
In Fig. 2C umfassen die Streifen eine Color-Shift-Beschichtung 28, die optio nal zusätzlich auch auf den Streifen der zweiten Liniengitterstruktur 14 auf gebracht werden kann. Die Color-Shift-Beschichtungen 28, 30 erzeugen einen visuell wahrnehmbaren Effekt. Da sie eine Metallschicht oder eine andere für THz-Strahlung opake Beschichtung umfassen, ist auch hier die Wirkung des Sicherheitselementes 4 als verdecktes Sicherheitsmerkmal erhalten. Der Co- lor-Shift- Aufbau besteht beispielsweise aus einer halbtransparenten Chrom schicht, einer dielektrischen Abstandsschicht bevorzugt aus Siliziumdioxid und einer darunter befindlichen, metallischen Spiegelschicht, z. B. Alumini um. Dieser Schichtaufbau wird schließlich als Bi-Layer-Struktur 16 ausgebil- det. Der Flächenanteil der tieferliegenden Struktur ist klein im Vergleich zur Gesamtfläche. Daher wird der visuelle Eindruck dieser Sicherheitsfeatures durch die Überlagerung mit der THz Struktur kaum beeinträchtigt. In Fig. 2C, the stripes include a color shift coating 28, which can optionally also be applied to the stripes of the second line grid structure 14. The color shift coatings 28, 30 produce a visually perceptible effect. Since they comprise a metal layer or another coating opaque for THz radiation, the effect of the security element 4 as a concealed security feature is also preserved here. The color shift structure consists, for example, of a semi-transparent chrome layer, a dielectric spacer layer, preferably made of silicon dioxide, and a metallic mirror layer located underneath, e.g. B. aluminum. This layer structure is finally designed as a bi-layer structure 16. det. The area of the underlying structure is small compared to the total area. Therefore, the visual impression of these security features is hardly affected by the overlay with the THz structure.
In Fig. 2D sind die Streifen der ersten Liniengitterstruktur 8 als Sägezahnstruktur 32 ausgebildet. Es erfolgt also eine Überlagerung mit einer Säge zahnstruktur wie z. B. Fresnelstrukturen. Bekannte Sägezahnanordnungen haben eine laterale Ausdehnung zwischen 1 mhi und 10 mha bei einer Höhe zwischen ca. 0.3 mih und 4 mih. Solche Anordnungen werden benutzt, um Bewegungs- und räumliche Effekte in Reflexion zu erzeugen. Sie sind ent weder mit einer einfachen Metallschicht überzogen oder sie sind mit einem sogenannten Color-Shift- Aufbau bedampft, um zusätzlich einen Farbeffekt zu erzeugen. Die metallisierte Struktur ist durch die periodische Anordnung der Längsschlitze 20 unterbrochen, unter denen die Streifen 22 auf der tiefe ren Ebene liegen. Im THz-Bereich wirkt sich nur diese Kombination auf die Transmission aus, da die Wechselwirkung mit der Sägezahnstruktur 32 selbst gering ist. In FIG. 2D, the strips of the first line grid structure 8 are designed as a sawtooth structure 32. So there is an overlay with a saw tooth structure such. B. Fresnel structures. Known sawtooth arrangements have a lateral extent between 1 mhi and 10 mha at a height between approximately 0.3 mih and 4 mih. Such arrangements are used to create movement and spatial effects in reflection. They are either covered with a simple metal layer or they are vapor-coated with a so-called color shift structure in order to additionally create a color effect. The metallized structure is interrupted by the periodic arrangement of the longitudinal slots 20, below which the strips 22 lie on the lower plane. In the THz range, only this combination has an effect on the transmission, since the interaction with the sawtooth structure 32 itself is low.
Die Überlagerung kann auch mit (optischen) Subwellenlängen-Strukturen vorgenommen werden. Hier handelt es sich um 1 -dimensionale oder 2-di- mensionale periodische Gitter mit Perioden zwischen 100 nm und 500 nm, welche metallisch bedampft sind. Es bleibt zu erwähnen, dass auch soge nannte metallische Mottenaugenstrukturen, die als absorbierender Unter grund dienen können, ebenfalls mit der oben erläuterten Struktur überlagert werden können. Außerdem die metallisierten Stege erhöht anstelle wie in den obigen Zeichnungen vertieft sein. Die Transmission im THz-Bereich ist bei dieser vertikal gespiegelten Anordnung identisch. Ferner sind die oben genannten, THz-Strahlung absorbierenden Beschich tungen nicht auf eine einfache Metallschicht oder Color-Shift- Aufbauten ein geschränkt. Es sind auch andere Multilayerschichten verwendbar, solange diese für THz-Strahlung opak sind - entweder in Kombination, oder auf Grund eines absorbierenden Bestandteils oder einer Schicht. The superimposition can also be carried out with (optical) sub-wavelength structures. These are 1-dimensional or 2-dimensional periodic gratings with periods between 100 nm and 500 nm, which are metallized. It should be mentioned that so-called metallic moth eye structures, which can serve as an absorbent background, can also be overlaid with the structure explained above. In addition, the metallized ridges are raised instead of recessed as in the above drawings. The transmission in the THz range is identical in this vertically mirrored arrangement. Furthermore, the above-mentioned THz radiation-absorbing coatings are not restricted to a simple metal layer or color shift structures. Other multilayer layers can also be used, as long as they are opaque to THz radiation - either in combination or due to an absorbent component or a layer.
Nachfolgend wird die Wirkung des Sicherheitselementes 4 auf Strahlung im THz-Bereich, also auf Strahlungen zwischen beispielsweise 1 und 12 THz, am Beispiel des Sicherheitselementes der Fig. 2A erläutert. Da die visuell wahrnehmbaren Strukturen der Streifen der ersten Liniengitterstruktur 8 in den Ausführungsformen gemäß Fig. 2B bis 2D keine Auswirkung auf die Wirkung im THz-Bereich haben, gelten die Ausführungsformen analog auch hierfür. The effect of the security element 4 on radiation in the THz range, that is to say on radiation between, for example, 1 and 12 THz, is explained below using the example of the security element in FIG. 2A. Since the visually perceptible structures of the stripes of the first line grid structure 8 in the embodiments according to FIGS. 2B to 2D have no effect on the effect in the THz range, the embodiments also apply analogously to this.
Die folgenden Berechnungen beziehen sich auf ein Aluminium-Gitter mit rechteckigem Querschnitt. Der Brechungsindex des umgebenden Dielektri kums ist n=l,4. Fig. 3A-C zeigen die spektrale Transmission für TM- (Fig.The following calculations refer to an aluminum grid with a rectangular cross-section. The refractive index of the surrounding dielectric is n = 1.4. 3A-C show the spectral transmission for TM- (Fig.
3A) und TE-Polarisationen (Fig. 3B) sowie den Polarisationsgrad für ein Bi- Layer-Gitter 16 mit unterschiedlich breiten Stegen s=2; 4; 6 gm bei konstanter Periode d=50 gm. Für die Frequenz 1 THz beträgt die Transmission bei TM- Polarisation 32%, 43% bzw. 49% für die Stegbreite s= 2 gm, 4 gm bzw. 6 gm. Für TE-Polarisation ist die Transmission für diese Stegbreiten annährend Null. Die Dicke tl = t2 der Beschichtung betrug 50 nm, der Abstand der Ebe nen h = 2 gm. Der Kontrast der Transmission zwischen TM- und TE- Polarisation ist in Fig. 3C) dargestellt. Hier ist jeweils der berechnete Polarisationsgrad (TTM - TTE) / (TTM + TTE) als Funktion der Frequenz aufgetragen.3A) and TE polarizations (FIG. 3B) and the degree of polarization for a bi-layer grating 16 with webs of different widths s = 2; 4; 6 gm with constant period d = 50 gm. For the frequency 1 THz the transmission with TM polarization is 32%, 43% and 49% for the web width s = 2 gm, 4 gm and 6 gm. For TE polarization the transmission for these web widths is almost zero. The thickness tl = t2 of the coating was 50 nm, the distance between the planes h = 2 gm. The contrast of the transmission between TM and TE polarization is shown in FIG. 3C). The calculated degree of polarization (TTM - TTE) / (TTM + TTE) is plotted here as a function of frequency.
Je stärker diese Werte von Null verschieden sind, umso stärker ist die Polarisationswirkung des Bi-Layer-Gitters 16. Es zeigt sich, dass das Gitter im ge- samten dargestellten Frequenzbereich ausgeprägte Polarisationseigenschaf ten aufweist. The more these values differ from zero, the stronger the polarization effect of the bi-layer grating 16. It can be seen that the grating in the entire frequency range shown has pronounced polarization properties.
Nun wird der Einfluss des Höhenabstands h auf das Transmissionsverhalten im THz-Bereich erläutert. Fig. 4A-C zeigen die Transmission bei senkrech tem Einfall für ein Aluminiumgitter mit einer Periode d= 50 gm, s=2 pm, f=50 nm für die Höhenabstände 0,5 gm, 1 gm, 1,5 gm und 2 gm. Die übrigen Parameter sind identisch mit denen von Fig. 3A-C. Wiederum zeigt die mit A bezeichnete Figur die Transmission für TM-Polarisation, die mit B be- zeichnete Figur die Transmission für TE-Polarisation und die mit C bezeich nete Figur den Kontrast. Hier zeigt sich, dass eine Variation des Höhenab stands h sich nicht wesentlich auf das Tr ansmissionsver halten im THz- Bereich auswirkt. Die Polarisationseigenschaften werden kaum beeinflusst. Dies bedeutet, dass das Prozessfenster bei einer Serienfertigung hinsichtlich dieses Parameters unkritisch ist. The influence of the height distance h on the transmission behavior in the THz range is now explained. 4A-C show the transmission with perpendicular incidence for an aluminum grid with a period d = 50 gm, s = 2 pm, f = 50 nm for the height spacings 0.5 gm, 1 gm, 1.5 gm and 2 gm The other parameters are identical to those of Figures 3A-C. Again, the figure labeled A shows the transmission for TM polarization, the figure labeled B shows the transmission for TE polarization, and the figure labeled C shows the contrast. Here it can be seen that a variation in the height distance h does not have a significant effect on the transmission behavior in the THz range. The polarization properties are hardly influenced. This means that the process window in series production is not critical with regard to this parameter.
Nun wird der Einfluss der Gitterperiode auf die Transmission im THz- Bereich untersucht. In Fig. 5A-C ist die Transmission für Gitter mit den Peri oden d= 25 gm, 50 gm, 75 gm und 100 gm dargestellt. Das Verhältnis der Spaltbreite zur Periode ist dabei konstant und beträgt s=0.04 * d. Aus Fig. 5A und 5B ist ersichtlich, dass die spektrale Charakteristik der Transmission für zunehmende Perioden zu niedrigen Frequenzen hin verschoben wird. Fig.Now the influence of the grating period on the transmission in the THz range is examined. 5A-C shows the transmission for gratings with the periods d = 25 gm, 50 gm, 75 gm and 100 gm. The ratio of the gap width to the period is constant and is s = 0.04 * d. 5A and 5B that the spectral characteristic of the transmission is shifted towards low frequencies for increasing periods. Fig.
5C kann entnommen werden, dass sich die polarisierende Wirkung des Git ters für diese Perioden im gesamten dargestellten Spektralbereich sehr gut ist. Dies zeigt, dass die Transmissions-Charakteristik durch die entsprechen de Wahl der Gitterperiode für das gewünschte Frequenzband angepasst werden kann. Es ist noch zu erwähnen, dass die hier dargestellten Transmis sions- bzw. Polarisationseigenschaften kaum beeinflusst werden, wenn das Gitterprofil von der idealen Rechteckform abweicht. Daher sind bei der Her- Stellung solcher Gitter keine hohen Anforderungen zu erfüllen, um den ge wünschten Transmissions- bzw. Polarisations-Effekt im THz-Bereich zu er füllen. Den Figuren liegt hier eine Höhe von h=l,8 pm und eine Dicke der Metallschicht (hier Al) von t=50 nm zugrunde. 5C it can be seen that the polarizing effect of the grating is very good for these periods in the entire spectral range shown. This shows that the transmission characteristic can be adjusted for the desired frequency band by the appropriate choice of the grating period. It should also be mentioned that the transmission or polarization properties shown here are hardly influenced if the lattice profile deviates from the ideal rectangular shape. Therefore, Position of such grids does not have to meet high requirements in order to fulfill the desired transmission or polarization effect in the THz range. The figures here are based on a height of h = 1.8 pm and a thickness of the metal layer (here Al) of t = 50 nm.
Fig. 6 zeigt die berechnete spektrale Reflexion eines Bi-Layer-Gitters 16, eines einfachen Drahtgitters und eines glatten 60 nm dicken Aluminiumfilmes - im sichtbaren Spektralbereich. Alle Strukturen sind ein Dielektrikum mit Brechungsindex 1,52 eingebettet. Das senkrecht einfallende Licht ist unpola- risiert. Die Reflexion in der nullten Ordnung beträgt für beide Gittertypen im Mittel ca. 73% gegenüber 82% einer glatten 60 nm dicken Aluminiumschicht, welche ebenfalls in ein Dielektrikum mit n=l,52 eingebettet ist. Für größere Perioden verringert sich der Unterschied zwischen der Reflexion am Bi- Layer -Gitter 16 und einer glatten Oberfläche zunehmend. Dies bedeutet, dass ein Bi-Layer-Gitter 16 mit Perioden d>50 pm kaum mehr von einem Betrach ter von einer glatten metallischen Oberfläche unterschieden werden kann. Dies ist umso weniger der Fall, wenn solche Bi-Layer-Gitter 16 mit anderen Strukturen wie Hologrammgitter überlagert sind. 6 shows the calculated spectral reflection of a bi-layer grating 16, a simple wire grating and a smooth 60 nm thick aluminum film - in the visible spectral range. All structures are embedded in a dielectric with a refractive index of 1.52. The vertically incident light is unpolarized. The zero-order reflection for both grating types averages around 73% compared to 82% of a smooth 60 nm thick aluminum layer, which is also embedded in a dielectric with n = 1.52. For larger periods, the difference between the reflection on the bilayer grating 16 and a smooth surface is increasingly reduced. This means that a bi-layer grating 16 with periods d> 50 pm can hardly be distinguished from a viewer by a smooth metallic surface. This is all the less the case when such bi-layer gratings 16 are overlaid with other structures such as hologram gratings.
Schließlich wurde ein metallisiertes Prägehologramm, das mit einem Bi- Layer-Gitter 16 überlagert ist, experimentell analysiert. Die Struktur ent spricht schematisch der Zeichnung von Fig. 2B. Die Struktur umfasst einen 60 nm dicken Aluminiumfilm, der in UV-Lack zwischen zwei PET Folien eingebettet ist. Das Prägehologramm besteht aus Gittern unterschiedlicher azimutaler Orientierung mit Perioden zwischen 500 nm und 2 pm. Die Profil form ist sinusförmig. Die Parameter des Bi-Layer Gitters sind: d= 50 pm, h=l,8 pm, s=2 pm und 1=60 nm. Fig. 7A zeigt die spektrale Transmission im Bereich von 0,1 bis 3 THz für TM- und TE-Polarisation. Daraus wurde der Polarisationsgrad berechnet und in Fig. 7B dar gestellt. Die Struktur ist hier in einen UV-aushärtbaren Prägelack mit Brechungsindex von 1,4 eingebettet. Die Messung bestätigt die davor präsentierten Eigenschaften der Bi-Layer- Gitter 16. Die unerwartete hohe Transmission ist auch für überlagerte Git terstrukturen vorhanden. Die Sperrwirkung für TE-Polarisation ist dieser Probe etwas geringer. Dies liegt jedoch an kleinen Defekten der Probe, durch die die THz-Strahlung ungehindert hindurchdringt. Trotzdem ist der Polari sationsgrad der Probe hoch. Eine Detektion des im Hologramm überlagerten Bi-Layer-Gitters 16 kann zuverlässig erfolgen. Finally, a metallized embossed hologram, which is overlaid with a bi-layer grating 16, was experimentally analyzed. The structure corresponds schematically to the drawing of Fig. 2B. The structure comprises a 60 nm thick aluminum film, which is embedded in UV lacquer between two PET films. The embossed hologram consists of grids of different azimuthal orientations with periods between 500 nm and 2 pm. The profile shape is sinusoidal. The parameters of the bi-layer grating are: d = 50 pm, h = 1.8 pm, s = 2 pm and 1 = 60 nm. FIG. 7A shows the spectral transmission in the range from 0.1 to 3 THz for TM and TE polarization. The degree of polarization was calculated from this and shown in FIG. 7B. The structure is in here embedded a UV-curable embossing lacquer with a refractive index of 1.4. The measurement confirms the previously presented properties of the bi-layer grating 16. The unexpected high transmission is also present for superimposed grating structures. The blocking effect for TE polarization is slightly lower for this sample. However, this is due to small defects in the sample through which the THz radiation penetrates unhindered. Nevertheless, the degree of polarization of the sample is high. The bi-layer grating 16 superimposed in the hologram can be reliably detected.
Wie bereits erwähnt, kommen die Überlagerungen, die aus der As mentioned earlier, the overlays come from the
DE 102015009584 Al (dort für ein anderes verdecktes Sicherheitsmerkmal) auch hier in Frage. Die Überlagerung eines Motivs mit der oben beschriebe nen THz-Struktur wird anhand des Beispiels von Fig. 8 erläutert. Das Motiv „Schmetterling" mit Zahl„25" ist vor einem Hintergrund durch ein metallisches Prägehologramm ausgebildet. Hier ist die gesamte Fläche mit einem Bi-Layer-Gitter 16 überlagert. Die Längsschlitze 20, 24 sind im Hintergrund 34 horizontal und in den Flächen 36-42 vertikal orientiert. Dieses Sicherheit selement 4 zeigt im THz-Bereich eine unterschiedliche Transmission in den Bereichen 34 einerseits und 36-42 andererseits. Mit einem ortauflösenden Detektor kann das Motiv im THz-Bereich entsprechend nachgewiesen wer den. DE 102015009584 Al (there for another concealed security feature) also comes into question here. The superimposition of a motif with the THz structure described above is explained using the example of FIG. 8. The motif "butterfly" with the number "25" is formed against a background by a metallic embossed hologram. Here, the entire area is overlaid with a bi-layer grid 16. The longitudinal slots 20, 24 are oriented horizontally in the background 34 and vertically in the surfaces 36-42. This security element 4 shows in the THz area a different transmission in the areas 34 on the one hand and 36-42 on the other. The subject in the THz range can be detected accordingly with a location-resolving detector.
Des Weiteren kann dieser Ansatz genutzt werden, um Informationen zu kodieren, welche im THz-Bereich maschinell ausgewertet werden können. Ein Beispiel ist die Kodierung der Stückelung bzw. der Wert von Banknoten, z. B. 5, 10, 20, 50 und 100. Diese Zahlenwerte (oder andere Werte) können durch unterschiedlich orientierte Bereiche von Bi-Layer-Gittern, bevorzugt mit um 90° verdrehten Bereichen kodiert werden. Ein Beispiel mit vier Feldern 46, welche vor einem Hintergrund 48 mit horizontaler Längsschlitzrich- tung mehrere Kodier -Felder 50-56 mit vertikaler Längsschlitzrichtung haben, zeigt Fig. 9. Furthermore, this approach can be used to encode information that can be automatically evaluated in the THz area. An example is the coding of the denomination or the value of banknotes, e.g. B. 5, 10, 20, 50 and 100. These numerical values (or other values) can be encoded by differently oriented areas of bi-layer gratings, preferably with areas rotated by 90 °. An example with four fields 46, which are set against a background 48 with a horizontal longitudinal slot direction. FIG. 9 shows a plurality of coding fields 50-56 with a vertical longitudinal slot direction.
Das Sicherheitselement 4 kann durch bekannte Verfahren großtechnisch her- gestellt werden. Dabei sind die wesentlichen Schritte in der Fierstellung: a) Prägen der Struktur in UV-Lack auf Folien, The security element 4 can be manufactured on an industrial scale by known methods. The essential steps in the positioning are: a) embossing the structure in UV varnish on foils,
b) vollflächige gerichtete Metall-Bedampfung, wobei die Flanken der Stege nicht mit Metall bedeckt werden, b) full-surface directional metal vapor deposition, the flanks of the webs not being covered with metal,
c) Kaschierung mit Deckfolie. c) lamination with cover film.
Das Grundprinzip entspricht insofern dem aus der genannten The basic principle corresponds to that of the above
DE 102015009584 Al, wobei nun der Vorteil erreicht ist, dass in den vertieft geprägten Längsschlitze 20 kein Metall entfernt werden muss. Die Längs schlitze 20 entstehen durch die entsprechende Prägestruktur als Vertiefungen, und auch in den Vertiefungen wird das Metall abgeschieden, um dort die Streifen 22 auszubilden. DE 102015009584 Al, the advantage now being achieved that no metal has to be removed in the recessed longitudinal slots 20. The longitudinal slots 20 are formed by the corresponding embossed structure as depressions, and the metal is also deposited in the depressions in order to form the strips 22 there.
Wie bereits im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert, kann das Sicherheitselement einfach einer Echtheitsüberprüfung unterzogen werden, indem seine Polarisationseigenschaften auf Strahlung im THz-Spektralbereich un- tersucht werden. Mögliche Vorrichtungen zeigen die Fig. 13 und Fig. 14 der DE 102015009584 Al. Das Sicherheitsmerkmal 4 wirkt dabei als Polarisator, der THz-Strahlung mit TM-Polarisation durchlässt. Ist die THz-Strahlung entsprechend linear polarisiert, so tritt diese Komponente zum Großteil hin durch. Um linear polarisierte Strahlung mit TM-Polarisation auf das Sicher- heitselement 4 zu richten, kann der THz-Quelle ein Polarisator nachgeordnet sein; dieser kann entfallen, wenn die THz-Quelle bereits die entsprechende polarisierte Strahlung abgibt. Nach Durchtritt durch das Sicherheitselement 4 ist z. B. ein Analysator vorgesehen, der die Polarisationsrichtung entspre chend für den THz-Detektor filtert. Durch die Aufnahme eines Signals aus zwei oder mehreren unterschiedlichen Polarisationsrichtungen kann der Kontrast verstärkt werden, d. h. die Vorrichtung ist zuerst in die Konfigura tion mit gleicher Ausrichtung von Quellstrahlung und Detektor und dann mit zueinander orthogonaler Ausrichtung eingestellt. Hat das Sicherheitselement 4 Bereiche mit unterschiedlich orientierten Schlitz-Strukturen, misst ein ortsauflösender Detektor unterschiedliche Intensitäten für die einzelnen Bereiche. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Authentifizierung dieses Merkmals. As already explained in the general part of the description, the security element can simply be subjected to an authenticity check by examining its polarization properties for radiation in the THz spectral range. Possible devices are shown in FIGS. 13 and 14 of DE 102015009584 A1. The security feature 4 acts as a polarizer that transmits THz radiation with TM polarization. If the THz radiation is correspondingly linearly polarized, this component largely passes through. In order to direct linearly polarized radiation with TM polarization onto the security element 4, the THz source can be followed by a polarizer; this can be omitted if the THz source already emits the corresponding polarized radiation. After passing through the security element 4 z. B. an analyzer is provided, which filters the direction of polarization accordingly for the THz detector. By picking up a signal The contrast can be enhanced in two or more different polarization directions, ie the device is first set in the configuration with the same orientation of source radiation and detector and then with an orthogonal orientation to one another. If the security element has 4 areas with differently oriented slot structures, a spatially resolving detector measures different intensities for the individual areas. This increases the reliability of the authentication of this feature.
Zur Echtheitsprüfung des oben beschriebenen Sicherheitselementes 4 wird also eine THz-Strahlungsquelle und ein THz-Detektor verwendet, welche gegenüberliegend angeordnet sind. Das Sicherheitselement 4 befindet sich dazwischen und wird bevorzugt annährend senkrecht bestrahlt. Bevorzugt ist die Strahlung der THz-Strahlquelle linear polarisiert und der Detektor ist ebenfalls polarisationsempfindlich. Das Sicherheitselement 4 ist so angeord net, dass für mindestens einen Bereich des Bi-Layer-Gitters 16 TM- Polarisation vorliegt und dort die THz-Strahlung annährend ungehindert zum Detektor gelangt. Dagegen wird die Transmission für die Gitterbereiche in TE-Polarisation blockiert. In einer alternativen Anordnung stehen die Po larisationsrichtungen von Strahlungsquelle und Detektor senkrecht aufeinander. So kann der triviale Fall eines Loches im Sicherheitselement ausge schlossen werden, durch das die THz-Strahlung ebenfalls ungehindert passieren würde. Bei einer verdrehten Anordnung des THz-Gitters wird eine senkrecht polarisierte THz-Strahlung beim Hindurchtreten gedreht und der Analysator mit waagerechter Polarisation kann das THz-Signal empfangen. Durch die Aufnahme eines Signals bei zwei oder mehreren unterschiedlichen Polarisationsrichtungen kann der Kontrast noch verstärkt werden. Die THz- Analyse kann sowohl bei einer einzigen Frequenz oder in einem einzigen Frequenzband als auch für mehrere Frequenzen oder getrennte Fre quenzbänder erfolgen. Die beiden letzteren Ausführungsformen verfeinern die Echtheitsüberprüfung. For the authenticity check of the security element 4 described above, a THz radiation source and a THz detector are used, which are arranged opposite one another. The security element 4 is located in between and is preferably irradiated approximately vertically. The radiation from the THz beam source is preferably linearly polarized and the detector is also sensitive to polarization. The security element 4 is arranged in such a way that TM polarization is present for at least one area of the bi-layer grating 16 and the THz radiation reaches the detector there almost unimpeded. In contrast, the transmission for the lattice areas is blocked in TE polarization. In an alternative arrangement, the polarization directions of radiation source and detector are perpendicular to one another. So the trivial case of a hole in the security element can be excluded, through which the THz radiation would also pass unhindered. If the THz grating is rotated, a perpendicularly polarized THz radiation is rotated as it passes through and the analyzer with horizontal polarization can receive the THz signal. By recording a signal in two or more different directions of polarization, the contrast can be further enhanced. The THz analysis can be carried out at a single frequency or in a single frequency band as well as for several frequencies or separate frequency bands. The latter two embodiments refine the authenticity check.
Bezugszeichenliste Reference list
2 Banknote 2 banknote
4 Sicherheitselement 4 security element
6 Dielektrikum 6 dielectric
8 erste Liniengitterstruktur8 first line grid structure
10 erste Ebene 10 first level
12 zweite Ebene 12 second level
14 zweite Liniengitterstruktur14 second line grid structure
16 Bi-Layer-Gitter 16 bi-layer grids
18, 22 Streifen 18, 22 strips
20, 24 Längsschlitze 20, 24 longitudinal slots
26 Hologramm 26 hologram
28, 30 Color-Shift-Schicht 28, 30 color shift layer
32 Sägezahnstruktur 32 sawtooth structure
34, 56 Hintergrund 34, 56 background
36-44, 46, 50-56 Feld 36-44, 46, 50-56 box
S, T, R Strahlung S, T, R radiation
h Abstand h distance
P Periode P period
tl, t2 Dicke tl, t2 thickness
n, nM Brechungsindex n, nM refractive index
th Elevationswinkel th elevation angle
ph Azimutwinkel ph azimuth angle
s, d Breite s, d width
Claims
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|---|---|---|---|
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