專利名稱：帶有發光元件的賦值和安全的產品的制作方法
技術領域：
本發明的內容是按權利要求1前序部分的帶有發光元件的賦值和安全的產品。
由現有技術狀況已知電致發光薄膜和元件的制造和應用。
在DE 43 10 082 A1中介紹了電致發光薄膜，它由無機的電致發光涂料和熱塑性塑料通過擠出或復合擠出(koextrusion)制造。基本上這類系統擠出或復合擠出成為安全紙是可以想象的，但是看來通過程序邏輯圖象造型的可能性受到限制。并且安全文件制造的總的制造過程和為此所需要的用于真實性檢驗的裝置費用非常昂貴。
在DE 43 15 244 A1中敘述了通過采用噴濺技術制造電致發光薄膜的方法。這種方法對于制造安全文件原則上也是可以考慮的，但是鑒于對于這種技術所需要的真空室這種制造方法表現出特別高的費用，而且很難集成在一個可能的生產流程中去，此外生產的薄膜層必須配備對于安全文件很高的機械要求的附加的特殊涂層。
在DE 41 26 051A1同樣介紹了一種帶有埋入的平面形的安全元件(安全纖維)的安全文件。它做成多層的，并具有電致發光性能。這種結構的缺點是不得不采用比較大的平面結構，因為對于激發電致發光物質所需要的電極相互重疊地設置。
在一種安全文件中設想一種例如通過紫外光激發的電致發光元件，其中在這種結構上加上其他真實性特征，這樣處于真實性特征下面的紫外光敏感層不再能夠激發。迄今為止，已知的真實性元件不可能配備相應的自發光的背景照明。
因此本發明的目的是這樣地改進開頭所述這一類賦值和安全的產品，使得創造一種帶有背景照明的真實性元件。
對于實現所提出的目的本發明的特征是權利要求1的技術內容。
本發明的主要特征是在做成真實性元件的一層之下設置一個發光元件形式的自發光結構，這主要通過一個電場或電子源使之發光。這個發光元件用作設置在它上面的真實性元件的背景照明。
這里有各種不同類型和結構的發光元件，它們都包括在本發明的構想內。
在第一種優選的結構形式中這個背景照明層做成電致發光層。也就是說按照本發明采用所謂的電致發光系統，其中優先地在橫向也就是平面地建立一個電場，這種結構的優點在于總的結構只在基體材料上加上很少一點。
但是在本發明的另一種結構中設想，用來激發電致發光層的電場由平面電極組成，它們相互重疊設置，然后電致發光層設置在電極之間。
對于電致發光-板式電容器結構(其中現在按本發明兩塊電容器-“板”基本上位于一個共同平面內)需要一個透明的導電層，它借助于所謂的ITO-膏(銦-錫(Tin)-氧化物)達到。此外也可以通過預先涂上透明薄膜或玻璃達到。典型地應用具有用噴敷技術或噴濺技術涂上的導電的氧化錫、銦-錫-氧化物(ITO)、或極其普通的透明的、導電的、金屬化表面的雙軸取向的熱穩定的聚酯薄膜，其表面電阻值在玻璃基質時在幾個歐姆/平方的范圍內、典型的在20歐姆/平方到300歐姆/平方甚至更高的范圍內。
高檔電致發光系統需要均勻的光密度和最大的采光量。玻璃基質由于在涂膜過程中很高的熱承受能力在較好的表面導電性的同時在一般情況下提供一種具有在可見光波長范圍內較高光通量的較高級的解決辦法。但是按本發明所采用的ITO印刷法的主要優點在于應用比較方便和幾乎任意的圖像造型的可能性，這特別是在復雜的系統時在電連接方面可能有好處。
因為這種ITO-絲網印刷油墨幾乎不允許表面電阻值低于300至400歐姆/平方，在本發明中采用所謂的母線(Bus-bars)，它是導電性能很好的邊界面。由此達到均勻的電場，從而達到均勻的光密度。其次用這種技術ITO-電極的連接可以功能有利地設計，最后為了較好的透明性ITO-電極-涂層厚度可以減小到最小的程度。按照本發明母線(Bus-bars)在印刷工藝方面借助于銀、碳、銅等等油墨印刷，或者借助于這些元素的組合的油墨印刷，這時表面電阻值達到幾十毫歐/平方。
本發明包括各種不同的實施形式，其主要特征匯總如下·發光元件具有一個在賦值和安全產品上的橫向電極結構，·在橫向或面對面布局中的電極結構處于安全文件之外，也就是在閱讀器內，·橫向電極結構位于閱讀器內的一個透明的覆蓋基質上，·在安全文件背面上的導電涂層(在圖像成形工序以前)，電致發光安全元件涂在正面，并且形成一個帶有在朝向安全元件的一側上的導電涂層的透明覆蓋基質，·通過一個電磁交變場激發電致發光元件，·由建立在通過相應的光源，特別是紫外線波長區以內的光源光電激發，并應用合適的主要用錳激活的硅酸鹽、磷酸鹽、鎢酸鹽、鍺酸鹽、硼酸鹽等等為基，但是特別是以Zn2SiO4Mn為基的發光基質，和通過汞-低壓放電燈的253.65nm線(借助于短波濾波器消除產生的可見光)激發，和激發發射在可見的綠光區內的光線基礎上的系統進行激發，·發光系統通過一個三倍頻或四倍頻NdYAG激光形式的、波長為266nm和213nm的極窄帶光源激發，其次應用具有相應的兩倍頻或四倍頻的、波長為236nm的固體激光以及在紫外-B(320至260nm1t，USA-FDA)或者紫外-C(260至200nm)波長區內的激元激光(Excimerlaser)來激發專門的、與當時的波長相適應的發光材料，其中摻和附加的發光材料、或者所謂的熒光粉，類似于它在熒光管中的應用，使得可以由此產生在可見波長區域內的射線，并能夠被人的肉眼覺察到而不需要其他輔助裝置，·在一種可供選擇的實施結構形式中代替這些設置通過帶有適當波長的用于具有特殊的紅外線吸收和發射作用材料的在可見區內的紅外線激發裝置。除了電致發光涂料以外也可以采用或摻合OVI-涂料(光學可變涂料)或液晶。
在一種優選的結構形式中，賦值和安全的產品具有以所謂的微密封(mikroverkapselter)的、在元素周期表第II和VI組中的無機化合物(例如ZnS，Cds)為基的安全元件，這些無機化合物用金屬，如銅、錳、銀摻雜或激活，并適合于借助凹版印刷印刷成形。也可以在有機聚合物的基礎上制造電致發光化的安全元件。
電極借助于能導電的凹版印刷顏料橫向(也就是說平面形地相互并排設置)形成，其中在由此得到的、同樣大致布置成平面的電極之間的場縫隙內產生一個電磁交變場，它的場線至少部分穿過由電致發光物質產生的印刷圖形，并由此使電致發光安全元件發光，它可以用來肉眼地和機械地檢驗真實性。
在一種優選的結構形式中采用以碳和/或銀或者兩者的混合物或者含銀和/或含金的金屬涂料或輝光涂料為基的，加上以聚氨酯和/或脂肪族的聚酯和相應的連接劑為基的合適的結合劑的能導電的凹版印刷顏料，其中特別是兩個電極接頭做成不會氧化的表面形式。
作為電介質和絕緣層優選在安全文件-例如紙幣-未處理過的表面上在特有的圖形成形之前涂上一種含水的聚氨酯層，然后印上熒光油墨，以便達到具有極其良好表面穩定性的很好的和彈性的附著。
這里發光的安全特征優選地由單個點和線圖形成形。
其次在發光元件上/下/旁邊可以做上相應地圖形成形的、照透的顏色，并由此達到不同的顏色發光效應。
按本發明上述電致發光涂層用作真實性元件的背景照明。這一類真實性元件例如是一種可激光處理(laserfaehig)的聚碳酸酯薄膜，下面它也稱為PC-表面薄膜。這種薄膜可以例如通過激光處理用這樣的方式設置真實性特征，使得可以在這種薄膜的厚度范圍內有控制地和按照愿望地做得模糊不清和/或涂上顏色，由此設置在這層薄膜下面的背景照明相應地不同程度地透射真實性元件的這些不同區域。用這種方法可以在真實性元件的外觀面上看到有特征的真實性標記，例如一個護照照片、一微標、一個紋章、一個私人簽名等等等等。
在本發明的第二種結構形式中設想，可激光處理的表層薄膜層上加工出孔或缺口，它們同樣優選地通過激光處理產生。但是本發明并非局限于此；這類孔也可以通過腐蝕工序、沖制工序、壓制工序、通過電極射線作用、水束處理等等等等進行加工。
這里重要的是，對于本發明來說首先不是真實性元件的化學成分，而是給真實性元件附設了一個活性的背景照明，它實際上不需要很多裝備費用和外部器械，例如紫外線燈或者激光二極管以使背景照明發光。
當然同樣附設于真實性元件的真實性標記不僅可以通過激光處理或者上面說過的其他物理方法和處理方法加工，而且此外還可以進行這種薄膜的印刷。這里有各種極其不同的印刷方法，例如偏移印刷、絲網印刷、熱升華印刷、凹版印刷，以及一切非沖擊的印刷方法。
在所述所有的方法和應用中重要的是，真實性元件可以在比較大的界限內變動和可以設置不同的真實性元件，但是每次都能夠給這個真實性元件附設背景照明。
開頭已經提到，作為這些自發光的背景照明的優選實施形式采用電致發光物質。
在本發明的另一種結構中設想，自發光物質通過電子源激發，這里有各種不同的結構形式在第一種結構形式中設想，電子源設置在位于真實性元件前面的表層薄膜上面，使電極射線穿過表層薄膜，并激發在它下面的、產生背景照明的層。
在另一種結構中設想，電子源設置在布局的反面一側，也就是表層薄膜的背面，使得存在的卡原則上受到來自背面的照射。
對于用電子源照射又有各種不同的可能性，它們全部包括在本發明范圍之內。
在第一種結構中設想，采用加熱的陽極作為電子源，它以眾所周知的方式向自發光層發射電極場，其中優先采用象在電子管技術中所知道的那種結構。
在另一種結構中設想，設置一個電極射線作為電子源，它逐行掃描整個自發光層或其中的一部分并使之發光。
在第三種結構中設想，設置一個方陣形的電極場，它以像素的形式控制自發光層以使之發光。
除采用電子源以外當然也可以采用倫琴射線源或其他的射線源，它們適合于相應地激發用作背景照明的層。
除通過相應的高能粒子輻射激發以外還有其他的激發機制，它們也包括在本發明之內。有所謂的通過聲輻射激發的聲致發光，以及摩擦發光，它通過機械變形、摩擦或晶體破裂同樣達到發光層的激發。
一般說關系到形成背景照明的電致發光物質，主要涉及到在電磁交變場中進行這些電致發光層的激發，其中優先采用平面電極結構。這類平面電極結構由指狀的相互嵌入的電極組成，它們在相互之間形成一個場隙、在這種場隙內產生交變電場、它激發位于其上的或在它們之間的電致發光層，并使之發光。
這里電致發光層可以直接涂在電極上，在另一種結構形式中電致發光層可以通過設置在電致發光層底面和電極面上側之間的絕緣層隔開。
對于首先通過絕緣層覆蓋，然后在它上面設置電致發光層的電極結構的情況，這個電致發光層優先選擇盡可能高的介電常數。這有這樣的優點作為電極之間的漏磁的場線以高的效率進入電致發光層，并使之發光。
在所有情況下關系到，電磁交變場以盡可能簡單和運行可靠的方式加到卡上。為此按本發明設有一種電容耦合裝置。這種電容耦合裝置優先通過至少兩個相互間隔一定距離和相互絕緣地設置在安全文件上的電極面進行，電極面構成板式電容器的一個面。板式電容器的另一個對置的面由閱讀器附設的電極面構成。
這種結構的優點是，電磁交變場的耦合無接觸地進行。因此發光元件的制造非常簡單，因為電極和電場所產生的電極結構(用于電致發光層的場激發)可以在一個單獨的工序中印刷或涂刷。
承擔將電磁交變場引到電極面上去的閱讀器可以特別方便地制造。這里閱讀器配備一個相應的電池，一個逆變器(Inverter)/振蕩器就足夠了，然后用它的連接裝置將它接在附設的電極裝置上，這個電極裝置一端是先前提到過的板式電容器的一面，另一端是設置在卡片上的電極裝置。
現在按本發明的背景照明連同簡單的閱讀器的優點在于安全和賦值的文件可以用特別簡單的方法檢驗。這種檢查或試驗也可以在晚上進行，因為背景照明考慮到了，自發光真實性元件可以在各種條件下使之發光。
也就是說在一個單獨的工序中既可以使真實性元件變得可以看見，它不必采取其他光學方法，同時也可以在這同一個工序中讀出這個真實性元件。
因此存在這樣的優點，也可以用簡單的方法使不可見的、輔助安全標記變得可以看見。
另一個優點是還可以給真實性元件(先前提到過的聚碳酸酯薄膜)附設另一個標記，例如以這樣的形式，在相應地設有缺口的激光處理過的薄膜上在缺口上裝上一個附加的微型透鏡(Mikrolinsen)。這種微型透鏡當然不僅能在一個后續工序中裝在預先加工好的缺口上，而是可以在表層薄膜的第一次激光處理時通過相應的處理工序就已經裝上。通過設置這類微型透鏡可以改善真實性標記的可讀性，因為可讀性的立體視角得到放大，并在觀察時減小對視角的依賴性。此外通過透鏡效應真實性標記也得到一般的放大。
微型透鏡優選通過高熔玻璃纖維層壓增強工藝(Hochschmelzlaminierprozess)加工在激光處理的薄膜上。同樣也可以通過光電聚合作用將相應的聚合物涂在薄膜上。表層薄膜也可以做成全息攝影調制的光(電)折射聚合物層。
優先選擇約1～10KHZ的頻率范圍和約100～1500V范圍內的電壓作為電致發光層電磁交變場的優選頻率。
本發明的發明內容不僅從各個權利要求的內容中得到，而且也從各項權利要求的相互組合中得到。
所有在材料中，包括摘要中公開的數據和特征，特別是在附圖中所示的空間結構都是本發明所要求的，只要它單獨地或它們的組合相對于現有技術水平是新的。
下面借助于只表示一種結構方案的附圖對本發明作較詳細的說明。這里由附圖和對它們的說明得出本發明的其他主要的特征和優點。
其中表示
圖1本發明第一種結構形式的賦值和安全文件的頂視圖，帶一個附設的閱讀器；圖2按圖1的裝置的側視圖；圖3按圖1的賦值和安全文件的示意表示的剖面，附加本發明的其他結構形式；圖4通過另一種結構形式的賦值和安全文件的另一個剖視圖。
圖1中總體以符號1表示一個賦值文件，它由一種塑料基質、紙質基質或其他基體材料組成。這里不管賦值文件1做成單層還是多層的，都同樣適用。
在賦值文件1上設置一個電極裝置2，它由許多指狀的相互嵌入的電極2a，2b組成，它們相互之間形成一個曲折的場隙3，在場隙內作用著電磁交變場。
現在在電極裝置2上或電極裝置2之間涂上或加工出電致發光層13，它至少局部被場隙3內產生的交變電場穿過。
電極裝置2通過做在賦值文件1上的附設的輸入線4、5接觸，輸入線與附設的電極表面6、7導電連接。
電磁交變場通過閱讀器8的電極裝置9電容耦合到這些電極面6、7上，閱讀器具有與電極面6、7面對面的電極面，它們共同形成電極裝置9(圖2)。
這里在閱讀器8內設有一個或幾個電源，例如電池10，它們和逆變器/振蕩器11相連，它又通過一個連接裝置12與閱讀器8的電極裝置9連接。
因此在電極6、7和閱讀器8的電極裝置9之間形成一個耦合面17，交變電磁場通過它耦合到電極面6、7上。
由圖2～4得到本發明的其他細節。首先在圖2中可以看出，在電致發光層13之上設有一層表層薄膜14，它可以由各種不同的材料組成。雖然優先采用聚碳酸酯薄膜，但是也可以采用任何其他的材料，也就是那些適合于在它里面或上面加上，或在它里面做上相應的真實性標記的材料，其中可以應用次級耦合機制。
所述的層甚至可以由一種導電金屬膜組成，它相應地帶有真實性標記。這種真實性標記可以例如通過在這種表層薄膜14上/內加上相應的結構花紋15實現。這種結構花紋-根據一般說明部分-例如通過激光處理、倫琴射線處理或電極射線處理作為弄模糊或者上色做在表層薄膜14的結構花紋內。
在另一種結構中也可以將這種結構花紋做成缺口16，如圖3中右側所示。這種缺口16不一定要是通孔，而可以是盲孔或不規則的開口，例如菱形、正方形或矩形開口。
同樣當然可以由這些缺口直接形成編碼順序。特別地通過這些缺口可以形成一種數字化的簽名作為編碼順序。
其次圖3中表示電致發光層13通過電子源19激發。這里電子源19由一個發生器18控制，并通過一個聚焦裝置20向賦值文件1發射電子云21。這里預計，有足夠數量的電子穿過表層薄膜并激發在它下面的電致發光層13發光。
當然設想，整個激發裝置可以安裝在圖3的相對一側，使得電致發光層13也可以受到來自賦值文件1底面的激發。
這種電子云21的產生是眾所周知的，不是本發明的內容。僅僅關系到，電致發光層不僅通過交變電磁場激發，而且也通過前面已經提到過的其他機制激發。
此外圖4還表示一種結構形式，它做得和圖3(右側)相似。其表層薄膜14設有缺口16，其中在缺口16上附加地放上透鏡22。這些透鏡的功能和制造方法已經在總體說明部分詳細地說明過。
本發明的另一種結構形式是電極面6、7用作脈沖轉發器線圈(Transponderspule)，或者鑲入一個附加的脈沖轉發器線圈，以便可以形成一個交變電磁場的非接觸感應耦合。
賦值文件的這種結構特別優先地應用于脈沖轉發器-芯片卡中，因為它給出了一種可以特別方便地閱讀的附加的真實性標記。
當然可以，電致發光層不僅作為單獨的一層涂在賦值文件1上，而且DE 43 10 082的意義上也可以，把這個電致發光層做成電致發光薄膜，其中在擠出的或復合擠出的薄膜內加入相應的電致發光-活性涂料成分。
圖例說明1.賦值文件13.電致發光層2.電極裝置，2a.電極，2b.電極 14.表層薄膜3.場隙15.表面結構(紋理)4.輸入線 16.缺口5.輸入線 17.耦合表面6.電極面 18.發生器7.電極面 19.電子源8.閱讀器 20.聚焦裝置9.電極裝置(閱讀器)21.電子云10.電池 22.透鏡11.逆變器/振蕩器12.連接裝置
權利要求
1.帶有發光元件的賦值和安全產品，由一種單層或多層的基體材料組成，其中在這種基體材料的一層上或內至少設有一個真實性元件，其特征在于在做成真實性元件的這一層(14)之下設有發光元件，它可以通過從外面施加的電的、光的或機械的能源的作用發光。
2.按權利要求1的賦值和安全產品，其特征在于發光元件是電致發光元件(2、13)。
3.按權利要求1或2的賦值和安全產品，其特征在于電致發光元件由一個絕緣地設置在電極裝置(2)之間的發光層(13)組成。
4.按權利要求1或2的賦值和安全產品，其特征在于電致發光元件由一個帶有相互并排設置的電極(2a，2b)的平面形電極裝置(2)和一個絕緣地涂在它上面或下面的發光層(13)組成。
5.按權利要求1至4之任一項的賦值和安全產品，其特征在于至少一個電極由一個導電的和透明的氧化錫或銦-錫-氧化物層組成。
6.按權利要求1至5之任一項的賦值和安全產品，其特征在于用來激發發光層的電極裝置設置在安全文件之外的一個合適的閱讀器(8)內。
7.按權利要求1至5之任一項的賦值和安全產品，其特征在于用來激發發光層的電極裝置設置在閱讀器(8)內透明的覆蓋基質上。
8.按權利要求1至7之任一項的賦值和安全產品，其特征在于絕緣層具有盡可能大的介電常數。
9.按權利要求1至8之任一項的賦值和安全產品，其特征在于連接電極(4，5；6，7)由良導電金屬和/或石墨膏組成。
10.按權利要求1至9之任一項的賦值和安全產品，其特征在于電致發光元件(2，13)的激發通過電容或電感耦合的交變電電場進行。
11.按權利要求1的賦值和安全產品，其特征在于發光元件是一種光電發光元件。
12.按權利要求1或11的賦值和安全產品，其特征在于光電發光元件通過一定波長的電磁射線源激發使之發光。
13.按權利要求1至12之任一項的賦值和安全產品，其特征在于真實性元件由一種涂在基體材料(1)上的、其結構花紋(15)和/或顏色可以改變的塑料或金屬薄膜(14)組成。
14.按權利要求1至13之任一項的賦值和安全產品，其特征在于在塑料或金屬薄膜(14)內設有凹坑和/或孔(16)，由它們拼組成真實性標記。
15.按權利要求1至14之任一項的賦值和安全產品，其特征在于在凹坑和/或孔(16)上或內裝入微型透鏡(22)。
16.按權利要求1至15之任一項的賦值和安全產品，其特征在于真實性元件本身具有發光性能。
17.按權利要求1至16之任一項的賦值和安全產品，其特征在于真實性標記印刷在塑料或金屬薄膜(14)上。
全文摘要
本發明涉及一種帶有發光元件的賦值和安全產品,它由一種單層或多層的基體材料組成。在這個基體材料的上面或內部設有一個真實性元件。按照本發明發光元件設置在作為真實性元件這一層的下面。這樣就可以在任何光線條件下用簡單的肉眼觀察或機械方法檢驗安全文件的真實性。所述發光元件通過外部的電、光或機械能源發光。發光元件為設置于其上的真實性元件提供背景照明。
文檔編號H01S3/00GK1271310SQ98807588
公開日2000年10月25日 申請日期1998年8月4日 優先權日1997年8月14日
發明者貝內迪克特·阿勒斯, 羅蘭·古特曼, 阿尼姆·弗朗茨-布格霍爾茨, 弗蘭克·卡佩 申請人:聯邦印刷有限公司