EP4323197A1 - Methode zur eindeutigen kennzeichnung und identifikation von produkten - Google Patents

Methode zur eindeutigen kennzeichnung und identifikation von produkten

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Publication number
EP4323197A1
EP4323197A1 EP22722218.9A EP22722218A EP4323197A1 EP 4323197 A1 EP4323197 A1 EP 4323197A1 EP 22722218 A EP22722218 A EP 22722218A EP 4323197 A1 EP4323197 A1 EP 4323197A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
product
production inaccuracies
printing
range
identification
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22722218.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Jochum
Waldemar Berchtold
Jan Niehaus
Bert Fischer
Christopher Krauß
Stephan Steglich
Martin Steinebach
Armin Wedel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP4323197A1 publication Critical patent/EP4323197A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B42D25/305—Associated digital information
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D2207/00—Paper-money testing devices
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
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    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G07D7/1205—Testing spectral properties
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    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/20—Testing patterns thereon
    • G07D7/202—Testing patterns thereon using pattern matching
    • G07D7/2033—Matching unique patterns, i.e. patterns that are unique to each individual paper

Definitions

  • the present invention is based on a method for the clear labeling and identification of products by identifying production inaccuracies in the spectral range up to 3000 nm.
  • Radio Frequency Identifiers or barcodes are mainly used as information storage. The former communicates via electromagnetic waves and the latter via light waves. In general, barcodes are widely used because they can be easily generated and read by anyone. A distinction is made between a 1-dimensional barcode (semicolon), 2-dimensional barcode (QR code), 3-dimensional barcode (colored barcode) and the 4-dimensional barcode (colored barcode that changes over time and is shown on a display becomes).
  • ID used to identify items or manufacturers (classes of entities), eg: QR code;
  • Secure and unique identity used to identify and authenticate entities e.g. QR code with a second factor that is inextricably linked to the entity, such as a physical characteristic of the entity.
  • the present invention describes a unique identity suitable for marking and identifying products and for document security, with which a large number of products and/or documents in quantities in the range of several million can be marked and identified on an acceptable area.
  • the unique identity is obtained by extracting production inaccuracies after printing an identification pattern on at least one surface of the product or document to be marked. A sufficient number of production inaccuracies to uniquely identify a single entity of product/document in a multitude of products/documents ranging from up to several
  • photoluminescent materials can be applied to at least one surface of the product or document to be marked, which under
  • NIR range up to a spectral range of up to 3000 nm. Due to the higher density of production inaccuracies per area, this extension allows the area to be reduced to the area where the identification pattern can be read out and stored using simple electronic and mobile smart devices, e.g. smartphones and tablets, using appropriate software.
  • the present invention relates to a method for uniquely identifying products/documents, comprising the following steps: defining an area on at least one surface of the product; - irradiating the defined area with photons;
  • the invention relates to a method for identifying products/documents that have been identified using the method for unique identification as described herein, the method including the following steps:
  • the invention also relates to a product with an optical security feature for the clear marking and identification, preferably for the clear and safe marking and identification, of products on at least one surface of the product, the security feature comprising a defined area, the defined area containing production inaccuracies , which are extracted in the range up to 3000 nm, preferably up to 1800 nm, more preferably up to 1400 nm, most preferably up to 1100 nm.
  • the invention relates to the use of the optical security feature as described herein as a unique identity, preferably as a unique and secure identity, for product authentication and/or for document authentication.
  • the invention also relates to a serialization and/or track & trace system that contains an optical security feature as described herein.
  • the invention relates to the use of an optical security feature as described herein.
  • unique identifier in the context of the present invention means that a sufficient number of individual identifiers are available to individualize each entity of a family of products to be identified. Each individual identifier differs from the other individual identifiers in at least one feature. For example, for a group of a total of 1 million products, at least 1 million individual identifiers must be available that differ from one another in at least one characteristic.
  • safe and unambiguous identification in the sense of the present invention includes a clear and unmistakable
  • Identification by means of a unique identifier as defined above (e.g. a unique serial number that is integrated into the product or document as inseparably as possible, e.g. by evaluating manufacturing inaccuracies), which is secured with cryptographic methods (e.g. a digital seal) so that at the transfer to another product or document fails to verify (check/read) the marking.
  • a unique identifier as defined above (e.g. a unique serial number that is integrated into the product or document as inseparably as possible, e.g. by evaluating manufacturing inaccuracies)
  • cryptographic methods e.g. a digital seal
  • products in the sense of the present invention includes the products themselves, insofar as they can be marked, their packaging, product labels (tags), barcode cards and barcode labels, as well as all other possibilities with which a product would normally be marked during the production process and/or transport.
  • Products include articles and their intermediates, commodities and documents. Some examples of articles and their intermediates or commodities are listed below: a branded product, a consumer product, a pharmaceutical product, a healthcare product, a nutritional product, a component, a hardware component, an electronic component, a computer chip, a book, a manual.
  • documents in the sense of the present invention as
  • Sub-unit of the term "Products” includes natural, cellulose-based substrates, artificial polymer-based substrates and mixtures of the same, in particular banknotes, ID cards, passports, birth certificates, driving licenses, entrance tickets and other tickets. Some other examples are listed below: a check, a bond, a bank card, a credit card, a
  • Debit card a currency, a debit card, an identification item, an identity item, an access item, a permit item, an identity card, a social security card, a driver’s license, a vaccination card, a test certificate, a health card, an insurance card, a personalized item, a Passport, a document, a paper document, a security document, a stamp, a personalized document, an ad hoc document, a certificate, a share certificate, a debt certificate, a contract, an insurance policy, a will, a parking ticket, a transport ticket or a ticket for admission to an event.
  • printing composition within the meaning of the present invention includes any composition that can be used, for example, as an ink formulation or toner in the printing methods mentioned below.
  • the printing composition can be a liquid printing composition, such as for example an ink formulation, or a solid or powdered printing composition such as a toner.
  • ink formulation within the meaning of the present invention includes any solvent and combinations thereof as well as typical additives that are suitable for producing a printable liquid.
  • developer within the meaning of the present invention includes any solid or powder composition and combinations from the same as well as typical additives that are suitable for the production of a printable solid or powder.
  • production inaccuracy within the meaning of the present invention includes all possible fluctuations in the production or manufacturing process of physical objects as well as fluctuations in printing processes, so that an individual feature image that is linked to a physical object is created.
  • designation within the meaning of the present invention includes unintentional and intrinsic deviations of the examined area of the physical object to the examined area of the same physical objects and to its digital archetype. These unintended and intrinsic variations can be variations in the surface of the product, document, and/or substrate itself, variations in a printed printing composition, or
  • Deviations in the printed image of an identification pattern printed with a printing composition include surface roughness, differences in fiber structure and/or fiber thickness, holes, bumps, scratches, jagged edges, granularity, roughness and blurriness.
  • Examples of deviations in the printed printing composition are deviations in viscosity, surface tension or particle size, particle agglomerations, etc.
  • Examples of deviations in the printed image of the identification pattern printed with the printing composition are printing inaccuracies and printing defects such as different line thicknesses, gradients, line preparation, edge gradients, Satellite drops, multiple ink drops on a surface, no ink drops due to individual printer errors and misadjustments, such as missing print pulse, clogged or misaligned print nozzles, or inconsistent guidance of the substrate and/or print head.
  • production inaccuracies does not include deviations that were intentionally introduced by the manufacturer or issuer on the surface of the product, document and/or substrate, in the printing composition or in the printed image, such as intentional manipulation of the surface of the product, document and/or or substrate, for example by adding foreign bodies or inserting cavities, added substances, such as pigments, in the printing composition or targeted defects or wrong colors in the printed image.
  • Products, documents and substrates are subject to production inaccuracies. These can be imperceptible to the human eye and therefore often require optical measuring devices such as a spectrometer, camera or smart devices.
  • the present invention designates these as production inaccuracies.
  • photoluminescence refers to the emission of photons after prior excitation by means of photons of higher energy, mostly in the ultraviolet but also in the visible range. The excitation raises an electron to a higher energy level. When falling back into a lower energy state, this energy is released again in the form of photons.
  • Figures 1 and 2 show examples of individual printing inaccuracies or printing defects of a single printer as an example
  • the present invention relates to a method for uniquely identifying products/documents, which includes the following steps:
  • an area is defined on at least one surface of the product to be marked.
  • This specified area can be an area on any type of surface associated with the product, such as directly at least one area of the surface of the product, to the extent that the physical nature of the product allows, at least one area of the surface of the packaging of the product, at least one face of a label, tag, barcode card, and/or barcode label adhered to or labeled on the surface of the product, or combinations thereof (e.g., part of the surface of the product or
  • the same area on the at least one surface of the product is preferably defined for each entity of the number of products to be marked.
  • the specified area may contain one or more patterns such as areas, stripes, lines, geometric figures such as circles, triangles, rectangles, polygons, etc., alphanumeric characters, characters, images or combinations thereof.
  • the minimum size of the specified area depends on the number of product entities to be marked. The larger the number of entities, the larger the minimum size of the specified area.
  • the specified area must be chosen so large that the number of extracted production inaccuracies is sufficient to individualize each entity.
  • the specified area is less than 10 cm 2 .
  • the specified area is irradiated with photons, preferably white or blue light.
  • a halogen lamp or LED lamp for example, preferably a blue or white LED lamp, is used as the light source.
  • a suitable light source for the irradiation is also an LED flash, such as the LED flash of a terminal device, such as a smartphone or tablet.
  • the photons can also contain shorter wavelength light such as UV light.
  • a suitable light source for this embodiment is a UV lamp.
  • Production inaccuracies in the spectral range up to 3000 nm, preferably up to 1800 nm, more preferably up to 1400 nm, most preferably 1100 nm are examined. These production inaccuracies are extracted from the specified area.
  • the lower end of the spectral range is usually at 380 nm, preferably at 390 nm, most preferably at 400 nm.
  • spectrometers industrial cameras, NIR cameras, but also smart devices such as smartphones or tablets that have a silicon-based image sensor in their camera systems that can detect incident photons up to a wavelength of approx. 1100 nm are suitable.
  • the detection can take place via appropriate software, for example an app.
  • the irradiation of the specified area with photons and the extraction of production inaccuracies from the specified area can be carried out using the same electronic device and corresponding software, such as a smart electronic device such as e.g. B. a smartphone or tablet with suitable software, such as an app.
  • a smart electronic device such as e.g. B. a smartphone or tablet with suitable software, such as an app.
  • production inaccuracies can be extracted from the specified area in a spectral range of at least 200 nm, preferably at least 225 nm, more preferably at least 250 nm as the lower limit.
  • the defined area preferably contains photoluminescent materials which, when excited by photons, emit radiation in the range up to 3000 nm, preferably up to 1800 nm, more preferably up to 1400 nm, most preferably up to 1100 nm.
  • photoluminescent materials are preferably contained in one or more printing compositions.
  • These printing composition(s) can be printed on at least one surface of the product, preferably in the form of an identification pattern.
  • the method according to the invention in the area of “identification of a product” preferably comprises the following additional steps:
  • one or more printing compositions containing one or more photoluminescent materials which, upon photon excitation, emit radiation in the range of up to 3000 nm, preferably up to 1800 nm, more preferably up to 1400 nm, most preferably up to 1100 nm;
  • printing composition(s) such as ink formulation(s) or toner, containing one or more photoluminescent materials which, under photon excitation, emit radiation in the range up to 3000 nm, preferably up to 1800 nm, more preferably up to 1400 nm, am most preferably emit up to 1100 nm.
  • the printing composition(s) is/are preferably commercially available printing composition(s) suitable for the deposition of pigments onto or into a solid substrate.
  • suitable printing compositions can be liquid printing compositions such as ink formulations or solid or powdered printing compositions such as toners. Typical examples include, but are not limited to, offset printing, digital printing, inkjet printing, screen printing, transfer printing, stamp printing, roll-to-roll, non-contact printing, laser printing, spray printing, spraying, and other methods.
  • the printing composition may already contain color pigments. This can result in the identification pattern printed with the printing composition being visible to the human eye.
  • the detection of production inaccuracies on the product/documents/packaging is carried out up to 3000 nm, preferably up to 800 nm, more preferably up to 1400 nm, most preferably up to 1100 nm, using electronic devices, e.g. spectrometers, smart devices or industrial cameras.
  • the printing composition contains, in addition to the photoluminescent materials, which emit radiation im under photon excitation
  • the identification pattern printed with the printing composition cannot be seen by the human eye because of concentration and print resolution effects
  • the identification pattern can therefore not be immediately apparent.
  • the detection of production inaccuracies on the product/documents/packaging is up to 3000 nm, preferably up to 800 nm, more preferably up to 1400 nm, most preferably up to 1100 nm using electronic devices as described above, e.g. spectrometers, smart devices.
  • an identification pattern is first printed on at least one surface of the
  • the printing composition according to the invention preferably does not contain any pigments, so that the identification pattern might not be visible to the human eye.
  • the printing composition(s) are preferably printed side-by-side to form a layer of dots of different dye compositions that form a pattern of the
  • the printing compositions are printed side by side and optionally one on top of the other to form one and/or multiple layers of dots of different colorant compositions that make up a pattern of the identification pattern.
  • Production inaccuracies on the product/documents/packaging is carried out up to 3000 nm, preferably up to 1800 nm, more preferably up to 1400 nm, most preferably up to 1100 nm using electronic devices as described above, e.g. spectrometer, camera, smart devices.
  • the identification pattern according to any of the previous embodiments is printed on at least one label, which is then stuck onto at least one surface of the product.
  • the identification pattern according to one of first three embodiments printed on product labels (tags), barcode cards and / or barcode labels.
  • the printing composition contains both at least two differently emitting photoluminescent materials which, under photon excitation, emit radiation in the range from 750 nm to 3000 nm, preferably from 780 nm to 1800 nm, more preferably from 800 nm to 1400 nm, most preferably from 850 emit nm to 1100 nm, as well as other color pigments.
  • the identification pattern printed with the printing composition can be perceived by human eyes. Both the different emission maxima and the respective (intensity) ratios can also be saved.
  • the printing composition contains at least two differently emitting photoluminescent materials which, under photon excitation, emit radiation in the range from 750 nm to 3000 nm, preferably from 780 nm to 1800 nm, more preferably from 800 nm to 1400 nm, most preferably 850 nm emit up to 1100 nm without additional color pigments.
  • the identification pattern printed with the printing composition cannot be seen by human eyes. Both the different emission maxima and the respective (intensity) ratios can also be saved.
  • the printing composition(s) contain one or more colored pigments which, when excited by photons, emit radiation in the range of 380 nm to 750 nm.
  • the colored pigments are preferably colored pigments commonly used in printing compositions, such as commercial printing compositions.
  • Commercial printing compositions can be used and these with the photoluminescent materials which, under photon excitation, emit radiation in the range from 750 nm to 3000 nm, preferably from 780 nm to 1800 nm, more preferably from 800 nm to 1400 nm, most preferably from 850 nm to 1100 nm, and if necessary, other dyes are added.
  • the printing composition(s) contain one or more
  • Photoluminescent materials which, when excited by photons, emit radiation in the range from 750 nm to 3000 nm, preferably from 780 nm to 1800 nm, more preferably from 800 nm to 1400 nm, most preferably from 850 nm to 1100 nm.
  • the photoluminescent materials emit radiation in the range up to 3000 nm, preferably up to 1800 nm, more preferably up to 1400 nm, most preferably up to 1100 nm.
  • photoluminescent materials are suitable which, under photon excitation, emit radiation starting at at least 200 nm, preferably at least 225 nm, more preferably at least 250 nm as the lower limit.
  • the photoluminescent materials emit radiation from at least 380 nm, preferably from at least 390 nm, most preferably from at least 400 nm, as the lower limit, under photon excitation.
  • the photoluminescent materials emit radiation from at least 750 nm, preferably from at least 780 nm, more preferably from at least 800 nm, most preferably from at least 850 nm, as the lower limit under photon excitation.
  • the photoluminescent materials are preferably selected from photoluminescent dyes and semiconducting inorganic nanocrystals.
  • the semiconducting inorganic nanocrystals preferably emit radiation in the range from 750 nm to 1800 nm, more preferably from 800 nm to 1400 nm, most preferably from 850 nm to 1100 nm under photon excitation. Examples of suitable semiconducting inorganic fluorescent (nuclear
  • Nanocrystals include Ag2S, Ag2Se, Ag2Te, CdS, CdSe, CdTe, PbS, PbSe, PbTe, SnTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, InP, InAs, Cu 2 S, In 2 S 3 , InSb, GaP, GaAs, GaN InN InGaN ZnSSe ZnSeTe ZnSTe CdSSe CdSeTe HgSSe HgSeTe HgSTe ZnCdS ZnCdSe ZnCdTe ZnHgS ZnHgSe ZnHgTe CdHgS CdHgSe CdHgTe ZnCdSSe ZnHgSe CdHgSeTe, CuInS 2 , CuInSe2, CuInGaSe2, CuInZnS2, CuZnSnSe2, CuIn(S,Se2,
  • perovskite materials with the general formula ABX 3 or A4BX6, where X can be selected from CI, Br, I, O and/or mixtures thereof, where A can be selected from Cs, CH 3 NH 3 ,
  • B can be selected from Pb, Sn, Sr, Ge, Mg, Ca, Bi, Ti, Mn, Fe and /or mixtures thereof.
  • core/shell and/or core/multishells are made of semiconducting inorganic nanocrystal architectures of II-VI, III-V, IV-VI, I-VI, I-III-VI
  • the crystal lattice of the semiconducting inorganic nanocrystals can additionally, but not exclusively, be coated with one or more metal ions, such as Cu + , Mg 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Fe 2+ , Mn 2+ and/or with one or more Rare earth metals, such as ytterbium, praseodymium or neodymium, be doped.
  • the semiconducting inorganic nanocrystals preferably have an average particle size from 1 nm to 100 nm, more preferably from 2 nm to 50 nm and most preferably from 3 nm to 15 nm in at least one dimension, preferably in all dimensions.
  • the average particle size can be increased/modified by various methods. Typical examples are, but not exclusively, a silica shell, a titanium oxide shell, a halogen shell and other methods for increasing stability, masking, biocompatibility,
  • the semiconducting inorganic nanocrystals are preferably photoluminescent substances which are brought into electronically excited energy states by absorbing light and then reach lower-lying energy states again by emitting light in the form of fluorescence.
  • the printing composition(s) can also contain one or more other photoluminescent dyes in addition to or in addition to the photoluminescent semiconducting inorganic nanocrystals.
  • the photoluminescent dyes preferably emit radiation in the range from 380 to 1800 nm under photon excitation, more preferably from 450 to 1400 nm, most preferably from 750 nm to 1100 nm.
  • the photoluminescent dyes can be selected from fluorescent dyes, phosphorescent dyes and mixtures thereof.
  • Fluorescent dyes are dyes that emit fluorescence radiation after photon excitation
  • phosphorescent dyes are dyes that which emit phosphorescence radiation after photon excitation.
  • Suitable phosphorescent dyes can exhibit both a "Stoke shift” and an "anti-Stoke shift” under photon excitation. Furthermore, phosphors can exhibit both fluorescence and phosphorescence behavior.
  • the phosphors used can be either organic or inorganic crystals/molecules.
  • Fluorescent dyes are usually selected from organic fluorescent dyes and inorganic fluorescent dyes or mixtures thereof.
  • Organic dyes can be selected from the classes of proteins and peptides, small organic molecules, synthetic oligomers and polymers, and multicomponent systems.
  • GFP Green Fluorescent Protein
  • YFP Yellow Fluorescent Protein
  • RFP Red Fluorescent Protein
  • Organic fluorescent dyes are usually commercially available in all emission spectral colors from blue (from 380 nm) to red (up to 1800 nm).
  • Suitable organic dyes with emission spectral colors from 800 nm are described, for example, in EP 0 933 407, US Pat. No. 5,282,894, US Pat.
  • Suitable inorganic dyes are preferably the semiconducting inorganic nanocrystals described above.
  • Phosphorescent dyes are typically selected from doped oxides, nitrides, oxynitrides, sulfides, selenides, halides, silicates and aluminates of calcium, strontium, barium, zinc, cadmium, manganese, silicon and rare earth metals and mixtures thereof. Usually, but not exclusively one uses sulfides of metals of the second main group of the periodic table and zinc as well as aluminates of metals of the second main group of the periodic table.
  • the dopants can be, for example, metals or metal salts.
  • Suitable examples of phosphorescent dyes are doped sulfides and aluminates of calcium, strontium, barium and zinc, such as calcium/strontium sulfide doped with bismuth, zinc sulfide doped with copper, and strontium aluminate doped with europium.
  • Photoluminescent dyes with a "Stoke-Stiff" behavior are preferably photoluminescent substances that are brought into electronically excited energy states by light absorption of a higher-energy photon and then reach energetically lower-lying energy states again by emitting light in the form of fluorescence or phosphorescence.
  • the photoluminescent materials are preferably excited by visible light, such as blue or white light, and higher-energy NIR radiation than the emission signal.
  • the photoluminescent materials when excited by photons, emit radiation having a wavelength in the range of 200 nm to 3000 nm in the broadest spectral range as discussed above.
  • the photoluminescent materials emit radiation having a wavelength in the range from 750 to 1800 nm, more preferably from 800 to 1400 nm, most preferably from 850 nm to 1100 nm under photon excitation. These wavelength ranges are in the non-visible near infrared ( NIR range).
  • the proportion of the photoluminescent materials in the printing composition is preferably 0.01 to 70.0% by weight, more preferably 0.05 to 40.0% by weight, most preferably 0.1 to 30.0% by weight, measured in total weight the pressure composition.
  • a range between 0.01 to 30.0% by weight is preferable.
  • the printing composition may contain photoluminescent materials that share at least one or all, preferably all, of the following properties: emission wavelength, emission distribution, emission maximum.
  • the printing composition may contain mixtures of photoluminescent materials that have different emission wavelength, emission distribution, and emission maximum values.
  • the printing composition can contain the color pigments of the commercial toners or inks.
  • Commercial printing compositions can be used and the photoluminescent materials added to them.
  • the radiation emitted by the printing composition can result in an individual fluorescence spectrum that depends on the type, amount and particle size of the photoluminescent materials, preferably the semiconducting inorganic nanocrystals.
  • the individual fluorescence spectrum can be detected with a spectrometer.
  • the detected individual fluorescence spectrum can then be compared with an already stored reference spectrum.
  • this individual fluorescence spectrum can be used as a further security feature for a printing composition that has been individually mixed by the manufacturer of the product.
  • the printing compositions for e.g. ink-jet printing preferably have a reciprocal OHN of less than 14, more preferably from 1 to 10, even more preferably from 1 to 8 and most preferably from 2 to 4.
  • the step "printing the printing composition(s) on at least one surface of the product in the form of an identification pattern" includes both printing the printing composition(s) directly on at least one surface of the product, insofar as the physical nature of the product allows this, as well as printing the printing composition(s) on at least one label in the form of said identification pattern and sticking/labeling the surface of the product with at least one printed label.
  • the step of "printing the printing composition(s) on at least one surface of the product in the form of an identification pattern" may also include printing the printing composition(s) directly on at least one Area of the surface of the packaging of the product or gluing / labeling the surface of the product with at least one printed label.
  • the identification pattern can also be printed on documents.
  • the printing compositions are printed by means of offset printing, digital printing, inkjet printing, screen printing, transfer printing, stamp printing, roll-to-roll printing, non-contact printing,
  • the identification pattern can be printed directly on the surface of the product or document, on the packaging of the product, as well as on labels, tags, barcode cards and/or barcode labels.
  • the identification pattern usually contains areas, stripes, lines, geometric figures such as circles, triangles, rectangles, polygons, etc., alphanumeric characters, characters, or combinations thereof.
  • the identification pattern can be one-dimensional or multi-dimensional.
  • Suitable dimensions for the multidimensional identification pattern are local dimensions, for example in the x and/or y direction, or color dimensions, for example the inherent color of the dyes in the printing compositions and/or the different emission spectra of the semiconducting inorganic nanocrystals.
  • the identification pattern can be a one-dimensional pattern such as a barcode, a two-dimensional pattern such as a QR code, or a three-dimensional pattern such as a colored barcode.
  • the identification pattern can also contain one or more patterns such as areas, stripes, lines, geometric figures such as circles, triangles, rectangles, polygons, etc., alphanumeric characters, characters, images or combinations thereof.
  • the identification pattern must be unique for each individual product to be marked. This means that the identification pattern of each entity of the products to be marked differs from the identification pattern of the other entities in at least one feature.
  • the identification pattern can also contain a unique code or be a unique code. In this case, the identification pattern is preferably unique for each individual product to be marked.
  • At least one reference variable, preferably several reference variables, of the product can be encrypted using a secure key.
  • Possible reference values are, for example, reference values for the type and nature of the product such as serial numbers, lot numbers, C AS number chemical products, the place of production, the time of production, the place of delivery, the producer, the supplier, the customer or similar.
  • the secure key can be provided to the producer or created by the producer himself.
  • a unique code for the product, preferably for the individual packaging unit of the product, is generated via the encryption.
  • the unique identifier of the present invention can be used as a secure and unique identifier.
  • the area defined on the surface of the product at least partially overlaps the area of the printed identification pattern.
  • the specified area can be larger, smaller or equal to the area of the printed identification pattern.
  • the specified area may, but need not, be congruent with the area of the printed identification pattern.
  • the designated area may or may not have the same shape as the identification pattern.
  • the specified area preferably at least partially overlaps the area of the printed identification pattern, for example in the range from 10% to 100%, preferably from 25% to 100%, more preferably from 50% to 100%, most preferably from 75% to 100% Overlap.
  • the specified area is irradiated with photons and the production imperfections are extracted.
  • the specified area preferably the photoluminescent materials in the printing composition of the printed identification pattern, emits radiation in the range of up to 3000 nm, preferably up to 1800 nm, more preferably up to 1400 nm, most preferably up to 1100 nm, more preferably the semiconducting inorganic nanocrystals in the printing composition of the printed identification pattern, radiation in the range from 750 to 1800 nm, preferably from 800 to 1400 nm, most preferably from 850 nm to 1100 nm.
  • spectrometers industrial cameras, NIR cameras, but also smart devices such as smartphones or tablets that have a silicon-based image sensor in their camera systems that can detect incident photons up to a wavelength of approx. 1100 nm are suitable. These smart devices can also be used to excite the photoluminescent materials via the camera flash.
  • minimum standards for the accuracy of the imaging method are preferably defined, which must be met by all devices that are used in the inventive methods for uniquely marking products/documents and for identifying products/documents as described herein.
  • the flash for excitation and detection can be controlled via a corresponding app, so that after excitation and detection, for example, a corresponding photo of the defined area appears on the screen of the smart device.
  • the production inaccuracies extracted from the specified area include all types of production inaccuracies, i.e. unintentional and intrinsic deviations of the surface of the product, document and/or substrate itself, unintentional and intrinsic deviations in the printed printing composition and unintentional and intrinsic
  • the unintended and intrinsic deviations of the surface of the product, document and/or substrate are the result of random, uncontrollable processes during the production of the product, document and/or substrate itself. These production inaccuracies are eliminated in the method according to the invention in the preferred method step of pressing the Printing composition extended to at least one area of the surface of the product by the deviations in the printed printing composition or deviations in the printed image of the identification pattern printed with the printing composition. These unintended and intrinsic deviations are the result of random, uncontrollable processes during the process step of printing the printing composition onto at least one area of the surface of the product and are dependent on the individual printing composition and the individual printer.
  • a printing composition which contains one or more photoluminescent materials which, under photon excitation, emit radiation in the range up to 3000 nm, preferably up to 800 nm, more preferably up to 1400 nm, am most preferably emit up to 1100 nm, which preferably contains one or more semiconducting inorganic nanocrystals which, under photon excitation, emit radiation in the range from 750 to 1800 nm, preferably from 800 to 1400 nm, most preferably from 850 nm to 1100 nm, extends this Spectrum of production inaccuracies to be extracted around the spectral range up to 3000 nm, preferably around the spectral range of NIR radiation up to 1800 nm, more preferably up to 1400 nm, most preferably up to 1100 nm 3000 nm), preferably up to 1800 nm, more preferably up to 1400 nm, most preferably up to 1100 nm extract a very high density of production
  • the specified area and especially the (print) print usually shows no production inaccuracies.
  • an individual pattern is usually discernible. In ink-jet printing, for example, this can be caused by clogging of the printing nozzles, partial blocking of the printing nozzles, deflection of the ink droplets or a time-delayed settling of the ink droplet from the printing nozzle.
  • This unique pattern along with the random and unique patterns of the other manufacturing inaccuracies mentioned above, can be attributed to a single product as an overall unique pattern across IT applications, and can be stored.
  • a unique code can also be extracted from this unique overall pattern, as described above, which can also be stored in encrypted form on a storage medium, e.g. a database.
  • Production inaccuracies per area of the specified area a reduction in the area of the specified area in the range that the specified area can be read out using simple electronic and mobile smart devices, e.g. smartphones and tablets, but also spectrometers, NIR cameras or industrial cameras using appropriate software and can be saved.
  • a defined area with a maximum size of 10 cm 2 can be sufficient even for the identification of individual entities from a number of products in the range of several million.
  • a fixed area with a maximum size of 10 cm 2 can be sufficient for the identification of individual entities from a number of products in the range of more than 100 million.
  • a fixed area with a maximum size of 7 cm 2 can be sufficient for the identification of individual entities from a number of products in the range of up to 10 million.
  • a fixed area with a maximum size of 5 cm 2 can be sufficient for the identification of individual entities from a number of products in the range of up to 1 million.
  • a fixed area with a maximum size of 3 cm 2 can be sufficient for the identification of individual entities from a number of products in the range of up to 100,000.
  • an area of more than 10 cm 2 minimum size is usually necessary in order to extract enough production inaccuracies for an individualization of 100 million entities.
  • Any production inaccuracies detected with the electronic device used are preferably extracted.
  • the identified production inaccuracies are then usually partially or fully stored, usually on a storage medium such as a database.
  • the present invention relates to a method for identifying products/documents that have been marked with the method for unique identification as described herein, the method comprising the following steps:
  • the defined area is irradiated with photons, preferably with white or blue light, preferably white or blue LED light.
  • a halogen lamp or LED lamp for example, preferably a blue or white LED lamp, is used as the light source.
  • a suitable light source for the irradiation is also an LED flash, such as the LED flash of a terminal device such as a smartphone or tablet.
  • the photons can also contain shorter wavelength light such as UV light.
  • a suitable light source for this embodiment is a UV lamp.
  • the specified area preferably the photoluminescent materials in the printing composition of the printed identification pattern, emits radiation in the range of up to 3000 nm, preferably up to 1800 nm, more preferably up to 1400 nm, most preferably up to 1100 nm, more preferably the semiconducting inorganic nanocrystals in the printing composition of the printed identification pattern, radiation in the range from 750 to 1800 nm, preferably from 800 to 1400 nm, most preferably from 850 nm to 1100 nm.
  • spectrometers industrial cameras, NIR cameras, but also smart devices such as smartphones or tablets that have a silicon-based image sensor in their camera systems that can detect incident photons up to a wavelength of approx. 1100 nm are suitable. These smart devices can also be used to excite the photoluminescent materials via the camera flash/LED.
  • the flash/LED for excitation and detection can be controlled via a corresponding app, so that after excitation and detection, for example, a corresponding photo of the specified area appears on the smart device screen.
  • the specified area is examined for production inaccuracies in the spectral range up to 3000 nm, preferably up to 1800 nm, more preferably up to 1400 nm, most preferably 1100 nm. These production inaccuracies are extracted from the specified area.
  • the lower end of the range is usually at 380 nm, preferably at 390 nm, most preferably at 400 nm. Since the entire radiation range is not in the visible light, electronic equipment is also required for this step that the emitted radiation covers the entire spectral range up to 3000 nm, preferably up to 1800 nm, more preferably up to 1400 nm, most preferably up to 1100 nm.
  • the lower end of the spectral range is usually at 380 nm, preferably at 390 nm, most preferably at 400 nm.
  • spectrometers industrial cameras, NIR cameras, but also smart devices such as smartphones or tablets that have a silicon-based image sensor in their camera systems that can detect incident photons up to a wavelength of approx. 1100 nm would be suitable.
  • the detection can take place via appropriate software, for example an app. It is preferred that the irradiation of the specified area with photons and the extraction of production inaccuracies from the specified area follow the same steps and scales as described above for the extraction of production inaccuracies from the specified area during marking of the products/documents.
  • minimum standards for the accuracy of the imaging method are preferably defined, which must be met by all devices used in the methods according to the invention for the unique marking of products/documents and for the identification of products/documents as described herein .
  • the irradiation of the specified area with photons and the extraction of production inaccuracies from the specified area is preferably carried out with the same electronic device and corresponding software, such as an electronic smart device such.
  • a smartphone or tablet with suitable software, such as an app is preferably carried out with the same electronic device and corresponding software, such as an electronic smart device such.
  • production inaccuracies can be extracted from the specified area in a spectral range of at least 200 nm, preferably at least 225 nm, more preferably at least 250 nm as the lower limit.
  • This requires special electronic detectors, such as UV detectors.
  • the production inaccuracies that are extracted from the specified area include all types of production inaccuracies, i.e. unintentional and intrinsic deviations of the surface of the product, document and/or substrate itself, unintentional and intrinsic deviations in the printed printing composition or unintentional and intrinsic deviations in the printed image of the identification pattern printed with the printing composition as described above. All production inaccuracies that are recorded with the electronic device used are preferably extracted and compared with the stored production inaccuracies in the next step.
  • the extracted production inaccuracies are then compared with the stored production inaccuracies and assigned to an individual product.
  • an entity can be clearly assigned from a number of products/documents.
  • a possible additional encryption with a secure key for example in the form of a unique code, as described above, can make the unique identification additionally secure.
  • each entity can be assigned an individual pattern of production inaccuracies caused by non-copyable random processes during the production of the product and the pressing of the
  • the production inaccuracies therefore serve as a physically unclonable function (PUF) as a second factor for a secure identity.
  • the method according to the invention is therefore suitable for generating a physically unclonable function (PUF) for a secure and unique identity of products and can therefore be used together with encryption in serialization systems, track and trace applications or for document authentication.
  • the invention also relates to a product with an optical security feature for the clear marking and identification, preferably for the clear and safe marking and identification, of products on at least one surface of the product, the security feature comprising a defined area, the defined area containing production inaccuracies , which are extracted in the range up to 3000 nm, preferably up to 1800 nm, more preferably up to 1400 nm, most preferably up to 1100 nm.
  • optical security feature is preferably applied to the product using the method according to the invention described herein and is used to label and identify the individual product.
  • the invention relates to the use of the optical security feature as described herein as a unique identity, preferably as a unique and secure identity, for product authentication and/or for document authentication.
  • the invention also relates to a serialization and/or track & trace system that contains an optical security feature as described herein. Finally, the invention relates to the use of an optical
  • Photoluminescent materials, the specified area and the production inaccuracies are also applicable to the optical security feature according to the invention, the serialization and/or track & trace system according to the invention and the uses according to the invention.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung beruht auf einer Methode zur eindeutigen Kennzeichnung und eine Methode zur Identifizierung von Produkten durch Identifikation von Produktionsungenauigkeiten im Spektralbereich bis 3000 nm und auf der Verwendung dieser Methode zur eindeutigen Identifizierung von Produkten/ Dokumenten in Serialisierungs- und/oder Track & Tracesystemen und zur Dokumentenauthentifizierung. Um die Anzahl von Produktionsungenauigkeiten bis zu einem Spektralbereich von bis zu 3000 nm zu vergrößern, können Photolumineszenzmaterialien verwendet werden, die unter Photonenanregung eine Strahlung im Bereich bis 3000 nm emittieren, bevorzugt von 750 bis 1800 nm, am stärksten bevorzugt von 800 nm bis 1100 nm. Diese Photolumineszenzmaterialien erlauben es, Produktionsungenauigkeiten vom Spektralbereich des sichtbaren Lichts (380 nm bis 750 nm) über den Nahinfrarot-(NIR-) Bereich bis zu einem Spektralbereich von bis zu 3000 nm erfassen zu können.

Description

Methode zur eindeutigen Kennzeichnung und Identifikation von Produkten
Die vorliegende Erfindung beruht auf eine Methode zur eindeutigen Kennzeichnung und Identifizierung von Produkten durch Identifikation von Produktionsungenauigkeiten im Spektralbereich bis 3000 nm.
Technischer Hintergrund
Produktfälschungen verursachen einen weltweiten wirtschaftlichen Schaden von mehreren hundert Milliarden US-Dollar. Alleine in Europa entsteht durch Produktfälschungen ein wirtschaftlicher Schaden von mehr als 80 Milliarden Euro. Die Bandbreite der gefälschten Produkte ist immens. Es werden vermehrt Kosmetika, Uhren, Tabak und medizinische Produkte gefälscht. Die Pharma- und Tabakindustrie - bedingt durch EU-Vorgaben (2011/62/EU und 2014/40 EU) - haben im Jahr 2019 ein Serialisierungssystem zur Überwachung ihrer Produkte eingeführt. Der Produktschutz lässt sich mittels eindeutiger und sicherer Identität nur durch ein Ende-zu-Ende System (vom Erzeuger bis zum Endnutzer) gewährleisten.
Im Kampf gegen Produktfälschungen haben sich weltweit verschiedene Technologien etabliert, welche unterschiedliche Lösungsansätze anbieten. Marktdominierend sind Lösungsansätze aus der Serialisierung und Track & Trace zu nennen. Sie werden genutzt, um die eindeutige Verfolgung (Track) und Rückverfolgung (Trace) von Prozessschritten in der Produktionskette zu erfassen. Außerdem können hier (weiterführende) Produktinformationen übertragen werden. Hierfür werden Informationsspeicher/-träger benötigt. Hauptsächlich kommen als Informationsspeicher Radio Frequency Identifier (RFID) oder Barcodes zum Einsatz. Mit ersterem wird über elektromagnetische Wellen kommuniziert und bei letzterem über Lichtwellen. Barcodes sind im Allgemeinen weit verbreitet, da sie von jedem einfach erzeugt und auch gelesen werden können. Dabei unterscheidet man zwischen einem 1 -dimensionalen Barcode (Strichpunkt), 2-dimensionalen Barcode (QR- Code), 3 -dimensionalen Barcode (Farbiger Barcode) und den 4-dimensionalen Barcode (Farbiger Barcode, der über die Zeit verändert auf einem Display angezeigt wird).
Bei der Serialisierung und Track&Trace bekommt jedes Produkt eine Identität. Dabei werden 3 Typen von Identitäten unterschieden. - Identität (ID): wird zur Identifikation von Artikeln oder Herstellern (Klassen von Entitäten) genutzt, z.B.: QR-Code;
- Eindeutige Identität: wird zur Identifikation von individuellen Entitäten genutzt, z.B.: QR-Code mit individueller Seriennummer - Sichere und eindeutige Identität: wird zur Identifikation und Authentifikation von Entitäten genutzt z.B. QR-Code mit zweitem Faktor, der untrennbar mit der Entität verknüpft ist, wie beispielsweise ein physikalisches Merkmal der Entität.
Aktuelle Track&Trace-Technologien weisen eine eindeutige Identität auf Basis von Barcodes auf. Barcodes sind im Allgemeinen leicht kopier- und übertragbar. Eine Erweiterung hin zu einer sicheren Identität löst das Problem der leichten Kopierbarkeit. Es erfordert ein Hinzunehmen eines zweiten Faktors, der als Sicherheitsanker dient. Dieser Sicherheitsanker wird oftmals in Form einer physikalisch unklonbaren Funktion (PUF) in Kombination mit Verschlüsselung durch kryptografische Verfahren umgesetzt. PUF -Funktionen sind z.B. Produktionsungenauigkeiten.
Das Problem bei global vernetzen Lieferketten ist die Vielzahl an Produkten. Für eine sichere und eindeutige Identität muss für jedes Produkt eine unverkennbare PUF vorliegen. Mit dem derzeitigen Stand der Technik werden Produktions- und/oder Druckungenauigkeiten über kommerzielle Kamerasysteme im Bereich des sichtbaren Lichtes (400 - 750 nm) ausgewertet und detektiert. Je größer die Zahl der Produkte, welche mittels PUF-Funktion sicherund eindeutig unterschieden werden sollen, desto größer muss entweder die Auflösung des Aufnahmegeräts, oder die Druckfläche sein, damit jedes Produkt eine einzigartige Anordnung der Produktionsungenauigkeiten erhält. Bei einer Zahl von Produkten im Bereich von mehreren Millionen müsste daher die bedruckte Fläche 10 cm2 und größer sein, wenn man mit einem handelsüblichen Smartphone - bei einem Abstand von 10-30 cm von der Kamera zum Substrat - nur die Abweichungen im sichtbaren Wellenlängenbereich detektiert. Die vorliegende Erfindung beschreibt eine eindeutige Identität geeignet zur Kennzeichnung und Identifizierung von Produkten und zur Dokumentensicherheit mit dem eine Vielzahl von Produkten und /oder Dokumenten in Stückzahlen im Bereich mehrerer Millionen auf einer akzeptablen Fläche gekennzeichnet und identifiziert werden können. Die eindeutige Identität wird erhalten durch die Extraktion von Produktionsungenauigkeiten nach dem Drucken eines Identifikationsmusters auf mindestens eine Oberfläche des zu kennzeichnenden Produkts oder Dokuments. Eine genügende Anzahl von Produktionsungenauigkeiten zur eindeutigen Identifizierung einer einzelnen Entität eines Produkts/Dokuments in einer Vielzahl von Produkten/Dokumenten im Bereich von bis zu mehreren
Millionen Entitäten wird durch die Erfassung von Produktionsungenauigkeiten über einen Bereich von bis zu 3000 nm gewährleistet. Um die Anzahl von Produktionsungenauigkeiten bis zu einem Spektralbereich von bis zu 3000 nm zu vergrößern, können Photolumineszenzmaterialien auf mindestens eine Oberfläche des zu kennzeichnenden Produkts oder Dokuments aufgebracht werden, die unter
Photonenanregung eine Strahlung im Bereich bis 3000 nm emittieren, bevorzugt von 750 bis 1800 nm, am stärksten bevorzugt von 800 nm bis 1100 nm. Diese Photolumineszenzmaterialien erlauben es, Produktionsungenauigkeiten vom Spektralbereich des sichtbaren Lichts (380 nm bis 750 nm) über den Nahinfrarot- (NIR-) Bereich bis zu einem Spektralbereich von bis zu 3000 nm erfassen zu können. Diese Erweiterung erlaubt aufgrund der höheren Dichte an Produktionsungenauigkeiten pro Fläche eine Verringerung der Fläche in den Bereich, dass das Identifikationsmuster über einfache elektronische und mobile Smart Devices, z.B. Smartphones und Tablets, unter Verwendung einer entsprechenden Software ausgelesen und gespeichert werden kann.
Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Methode zur eindeutigen Kennzeichnung von Produkten/Dokumenten, die folgende Schritte enthält: - Festlegen einer Fläche auf mindestens einer Oberfläche des Produkts; - Bestrahlen der festgelegten Fläche mit Photonen;
- Extraktion von Produktionsungenauigkeiten aus der festgelegten Fläche im Bereich bis 3000 nm, bevorzugt bis 1800 nm. Stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm; - Speichern von aus der festgelegten Fläche extrahierten
Produktionsungenauigkeiten.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Methode zur Identifizierung von Produkten/Dokumenten, die mit der Methode zur eindeutigen Kennzeichnung wie hierin beschrieben gekennzeichnet wurden, wobei die Methode die folgenden Schritte enthält:
- Bestrahlen der festgelegten Fläche mit Photonen;
- Extraktion von Produktionsungenauigkeiten aus der festgelegten Fläche im Bereich von bis 3000 nm, bevorzugt bis 1800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm;
- Abgleich der extrahierten Produktionsungenauigkeiten mit den gespeicherten Produktionsungenauigkeiten.
Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Produkt mit einem optischen Sicherheitsmerkmal zur eindeutigen Kennzeichnung und Identifizierung, vorzugsweise zur eindeutigen und sicheren Kennzeichnung und Identifizierung, von Produkten auf mindestens einer Fläche der Oberfläche des Produktes, wobei das Sicherheitsmerkmal eine festgelegte Fläche umfasst, wobei die festgelegte Fläche Produktionsungenauigkeiten enthält, die im Bereich bis 3000 nm, bevorzugt bis 1800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm extrahiert werden.
Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung des optischen Sicherheitsmerkmals wie hierin beschrieben als eindeutige Identität, vorzugsweise als eindeutige und sichere Identität, zur Produktauthentifizierung und/oder zur Dokumentenauthentifizierung. Außerdem betrifft die Erfindung ein Serialisierungs- und/oder Track & Tracesystem, das ein optisches Sicherheitsmerkmal wie hierin beschrieben enthält. Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung eines optischen
Sicherheitsmerkmals wie hierin beschrieben in einem Serialisierungs- und/oder Track & Tracesystem und/oder zur Dokumentenauthentifizierung.
Definitionen Die Bezeichnung „eindeutige Kennzeichnung“ im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass eine genügende Anzahl von individuellen Kennzeichen zur Verfügung steht, um jede Entität einer zu kennzeichnenden Schar an Produkten zu individualisieren. Jedes individuelle Kennzeichen unterscheidet sich dabei von den anderen individuellen Kennzeichen in mindestens einem Merkmal. So müssen beispielsweise für eine Schar von insgesamt 1 Million Produkten mindestens 1 Million individuelle Kennzeichen zur Verfügung stehen, die sich in mindestens einem Merkmal voneinander unterscheiden.
Die Bezeichnung „sichere und eindeutigen Kennzeichnung“ im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst eine eindeutige und unverwechselbare
Kennzeichnung, durch eine eindeutige Kennzeichnung, wie oben definiert (z.B. eine eindeutige Seriennummer, die in das Produkt oder Dokument möglichst untrennbar integriert ist, z.B. durch Auswerten von Herstellungsungenauigkeiten), die mit kryptografi sehen Verfahren (z.B. einem digitalen Siegel) abgesichert ist, sodass bei der Übertragung auf ein weiteres Produkt oder Dokument das Verifizieren (Überprüfung/Lesen) der Kennzeichnung fehlschlägt.
Die Bezeichnung „Produkte“ in Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst die Produkte selbst, soweit kennzeichnungsfähig, deren Verpackungen, Produktschilder (Tags), Barcode-Karten und Barcode-Etiketten, sowie alle anderen Möglichkeiten, mit denen ein Produkt üblicherweise während des Produktionsprozesses und/oder des Transports gekennzeichnet würden. Produkte umfassen Erzeugnisse und deren Zwischenstufen, Handelsgüter sowie Dokumente. Einige Beispiele für Erzeugnisse und deren Zwischenstufen oder Handelsgüter sind im Folgenden aufgeführt: ein Markenprodukt, ein Verbraucherprodukt, ein pharmazeutisches Produkt, ein Gesundheitsprodukt, ein Ernährungsprodukt, eine Komponente, eine Hardwarekomponente, eine elektronische Komponente, ein Computerchip, ein Buch, ein Handbuch. Die Bezeichnung „Dokumente“ im Sinne der vorliegenden Erfindung als
Untereinheit der Bezeichnung „Produkte“ umfasst natürliche, zellulose-basierte Substrate, künstliche polymer-basierte Substrate und Mischungen aus selbigen, insbesondere Banknoten, Ausweise, Pässe, Geburtsurkunden, Fahrausweise, Eintrittskarten und andere Tickets. Einige weitere Beispiele sind im Folgenden aufgeführt: einen Scheck, eine Anleihe, eine Bankkarte, eine Kreditkarte, eine
Scheckkarte, eine Währung, eine Geldkarte, einen Identifikationsgegenstand, einen Identitätsgegenstand, einen Zugangsgegenstand, einen Gegenstand zur Erteilung einer Erlaubnis, ein Personalausweis, ein Sozialversicherungsnachweis, ein Führerschein, ein Impfpass, eine Testbescheinigung, eine Gesundheitskarte, eine Versichertenkarte, ein personalisierter Gegenstand, ein Reisepass, ein Dokument, ein Papierdokument, ein Sicherheitsdokument, eine Briefmarke, ein personalisiertes Dokument, ein Adhoc-Dokument, ein Zertifikat, ein Aktienzertifikat, ein Schuldzertifikat, ein Vertrag, eine Versicherungspolice, ein Testament, ein Parkticket, ein Transportticket oder ein Ticket für die Zulassung zu einer Veranstaltung.
Die Bezeichnung „Druckzusammensetzung" im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst jede beliebige Zusammensetzung, die z.B. als Tintenformulierung oder Toner in den unten genannten Druckmethoden eingesetzt werden kann. Die Druckzusammensetzung kann eine flüssige Druckzusammensetzung sein, wie beispielsweise eine Tintenformulierung, oder eine feste oder pulverförmige Druckzusammensetzung, wie beispielsweise ein Toner.
Die Bezeichnung „Tintenformulierung" im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst jedes beliebige Lösungsmittel sowie Kombinationen aus selbigen sowie typische Additive, die zur Herstellung einer druckfähigen Flüssigkeit geeignet sind. Die Bezeichnung „Toner" im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst jede beliebige Feststoff- oder Pulverzusammensetzung sowie Kombinationen aus selbigen sowie typische Additive, die zur Herstellung eines druckfähigen Feststoffs oder Pulvers geeignet sind.
Die Bezeichnung „Produktionsungenauigkeit“ im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst alle möglichen Schwankungen im Produktions- bzw. Herstellungsprozess von physischen Objekten sowie Schwankungen in Druckprozessen, sodass ein individuelles Merkmalsbild, welches an ein physisches Objekt gebunden ist, entsteht. Des Weiteren umfasst die Bezeichnung in Sinne der vorliegenden Erfindung unbeabsichtigte und intrinsische Abweichungen der untersuchten Fläche des physischen Objekts zur untersuchten Fläche gleicher physischer Objekte und zu seinem digitalen Urbild. Diese unbeabsichtigten und intrinsischen Abweichungen können Abweichungen der Oberfläche des Produkts, Dokuments und/oder Substrats selbst, Abweichungen in einer aufgedruckten Druckzusammensetzung oder
Abweichungen im Druckbild eines mit einer Druckzusammensetzung aufgedruckten Identifikationsmusters sein. Beispiele für Abweichungen der Oberfläche des Produkts, Dokuments und/oder Substrats sind Oberflächenunebenheit, Unterschiede in der Faserstruktur und/oder Faserdicke, Löcher, Erhebungen, Kratzer, Kantenverläufe, Körnigkeit, Rauigkeit und Unschärfe. Beispiele für Abweichungen in der aufgedruckten Druckzusammensetzung sind Abweichung in Viskosität, Oberflächenspannung oder Partikelgröße, Partikelagglomerationen, usw. Beispiele für Abweichungen im Druckbild des mit der Druckzusammensetzung aufgedruckten Identifikationsmusters sind Druckungenauigkeiten und Druckfehlstellen wie unterschiedliche Liniendicken, -Verläufe, Linienausbereitung, Kantenverläufe, Satellitentropfen, mehrere Tintentropfen auf einer Fläche, keine Tintentropfen, die auf individuelle Fehler und Fehleinstellungen des Druckers zurückzuführen sind, wie beispielsweise fehlender Druckimpuls, Verstopfung oder Fehlstellung der Druckdüsen oder uneinheitliche Führung des Substrats und/oder Druckkopfs. Nicht unter die Bezeichnung „Produktionsungenauigkeiten“ fallen Abweichungen, die vom Hersteller oder Aussteller bewusst auf die Oberfläche des Produkts, Dokuments und/oder Substrats, in die Druckzusammensetzung oder in das Druckbild eingebracht wurden, wie beispielsweise beabsichtigte Manipulationen der Oberfläche des Produkts, Dokuments und/oder Substrats beispielsweise durch Zusatz von Fremdkörpern oder Einfügen von Kavitäten, zugesetzte Stoffe, wie Pigmente, in die Druckzusammensetzung oder gezielte Fehlstellen oder Fehlfarben im Druckbild.
Die Bezeichnung „Extrahieren der Produktionsungenauigkeiten“ im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst das Messen und Bewerten von Abweichungen zu seinem „perfekten“ digitalen Original. Denn in der Realität weisen nahezu alle
Produkte, Dokumente und Substrate Produktionsungenauigkeiten auf. Diese können für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar sein und benötigen deshalb oft optische Messapparate wie z.B. ein Spektrometer, Kamera oder Smart Devices.
Sind Abweichungen messbar bei einer Aufnahme mit einem optischen Messapparat, wie z.B. ein Spektrometer, Kamera oder Smart Devices, bezeichnet die vorliegende Erfindung diese als Produktionsungenauigkeit.
Die Bezeichnung „Drucken" in Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst die Abscheidung von Pigmenten auf oder in ein festes Substrat. Typische Beispiele sind, aber nicht ausschließlich, Offsetdruck, Digitaldruck, Tintenstrahldruck, Siebdruck, Transferdruck, Stempeldruck, Rolle zu Rolle, Druck ohne Kontakt, Laserdruck, Sprühdruck, Sprühverfahren, Thermodruck, Thermotransferdruck sowie weitere Verfahren. Photolumineszenz bezeichnet die Emission von Photonen nach vorheriger Anregung mittels Photonen höherer Energie, meist im ultravioletten, aber auch sichtbaren Bereich. Durch die Anregung wird ein Elektron in einen höheren Energiezustand gehoben. Beim Zurückfallen in einen niedrigeren Energiezustand wird diese Energie in Form von Photonen wieder abgegeben. In einem lumineszierenden Stoff unterscheidet man grob zwei Arten der Anregung: bei der Fluoreszenz fällt das Elektron aus einem höheren Singulett-Zustand in den niedrigeren Energiezustand zurück, während bei der Phosphoreszenz das angeregte Elektron in einen erhöhten durch einen nach der Spinauswahl verbotenen Übergang in einen erhöhten Triplett- Zustand übergeht, aus dem es wiederum durch einen nach der Spinauswahl verbotenen Übergang in den niedrigeren Energiezustand zurückfällt.
Figuren
Die Figuren 1 und 2 zeigen Beispiele von individuellen Druckungenauigkeiten bzw. Druckfehlstellen eines einzelnen Druckers als Beispiel für
Produktionsungenauigkeiten, die als individuelles und einzigartiges Muster als physikalisch unklonbaren Funktion (PUF) für eindeutige Identitäten herangezogen werden können. Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Kennzeichnung eines Produkts:
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Methode zur eindeutigen Kennzeichnung von Produkten/Dokumenten, die folgende Schritte enthält:
- Festlegen einer Fläche auf mindestens einer Oberfläche des Produkts; - Bestrahlen festgelegten Fläche mit Photonen;
- Extraktion von Produktionsungenauigkeiten aus der festgelegten Fläche im Bereich bis 3000 nm, bevorzugt bis 1800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm;
Speichern von aus der festgelegten Fläche extrahierten Produktionsungenauigkeiten. In einem ersten Schritt wird eine Fläche auf mindestens einer Oberfläche des zu kennzeichnenden Produkts festgelegt.
Diese festgelegte Fläche kann eine Fläche auf jeglicher Art von Oberfläche sein, die mit dem Produkt assoziiert ist, wie beispielsweise direkt mindestens eine Fläche der Oberfläche des Produktes sein, soweit die Gegenständlichkeit des Produktes dies zulässt, mindestens eine Fläche der Oberfläche der Verpackung des Produktes, mindestens eine Fläche eines Etiketts, Tags, Barcode-Karte und/oder Barcode- Etikett, mit dem die Oberfläche des Produkts beklebt oder etikettiert wird, oder Kombinationen daraus (z.B. einen Teil der Oberfläche des Produkts oder
Verpackung des Produkt kombiniert mit mindestens einem Teil der Fläche eines Etiketts, Tags, Barcode-Karte und/oder Barcode-Etikett).
Vorzugsweise wird für jede Entität der zu kennzeichnenden Anzahl der Produkte die gleiche Fläche auf der mindestens einen Oberfläche des Produkts festgelegt.
Die festgelegte Fläche kann ein oder mehrere Muster, wie beispielsweise Flächen, Streifen, Linien, geometrische Figuren, wie Kreise, Dreiecke, Rechtecke, Vielecke etc, alphanummerische Zeichen, Schriftzeichen, Bilder oder Kombinationen daraus, enthalten.
Die Mindestgröße der festgelegten Fläche ist abhängig von der Anzahl der zu kennzeichnenden Entitäten eines Produkts. Je größer die Anzahl der Entitäten, desto größer die Mindestgröße der festgelegten Fläche. Die festgelegte Fläche muss so groß gewählt werden, dass die Anzahl der extrahierten Produktionsungenauigkeiten ausreicht, jede Entität zu individualisieren.
Üblicherweise hat die festgelegte Fläche eine Größe von weniger als 10 cm2.
Die festgelegte Fläche wird mit Photonen bestrahlt, vorzugsweise mit weißem oder blauem Licht. Als Lichtquelle dient beispielsweise eine Halogenlampe oder LED Lampe, bevorzugt eine blaue oder weiße LED Lampe. Eine geeignete Lichtquelle für die Bestrahlung ist zudem ein LED-Blitz, wie beispielsweise der LED-Blitz eines Endgerätes, wie z.B. eines Smartphones oder Tablets.
In einer spezifischen Ausführungsform können die Photonen auch kürzerwelliges Licht wie UV Licht enthalten. Eine geeignete Lichtquelle für diese Ausführungsform ist eine UV-Lampe. Während und/oder nach der Bestrahlung wird die festgelegte Fläche auf
Produktionsungenauigkeiten im Spektralbereich bis 3000 nm, bevorzugt bis 1800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt 1100 nm hin untersucht. Diese Produktionsungenauigkeiten werden aus der festgelegten Fläche extrahiert.
Das untere Ende des Spektralbereichs liegt üblicherweise bei 380 nm, bevorzugt bei 390 nm, am stärksten bevorzugt bei 400 nm.
Da nicht der gesamte Spektralbereich im sichtbaren Licht liegt, ist auch für diesen Schritt elektronisches Gerät notwendig, dass die emittierte Strahlung im gesamten Spektralbereich bis 3000 nm, bevorzugt bis 1800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm detektieren kann. Geeignet sind beispielsweise Spektrometer, Industriekameras, NIR-Kameras, aber auch Smart Devices, wie Smartphones oder Tablets, die in ihren Kamerasystemen einen Bildsensor auf Siliziumbasis haben, der einfallende Photonen bis zu einer Wellenlänge von ca. 1100 nm detektieren kann.
Die Detektion kann über eine entsprechende Software, beispielsweise einer App, erfolgen.
Es ist bevorzugt, dass die Bestrahlung der festgelegten Fläche mit Photonen und die Extraktion von Produktionsungenauigkeiten aus der festgelegten Fläche auf mit dem gleichen elektronischen Gerät und entsprechender Software, wie beispielsweise einem elektronischen Smart Device, wie z. B. ein Smartphone oder Tablet mit geeigneter Software, beispielsweise einer App, erfolgt. In einer speziellen Ausführungsform können Produktionsungenauigkeiten aus der festgelegten Fläche in einem Spektralbereich von mindestens 200 nm, bevorzugt mindestens 225 nm, stärker bevorzugt mindestens 250 nm als untere Grenze extrahiert werden. Hierfür sind spezielle elektronische Detektoren notwendig, wie beispielsweise UV Detektoren.
Die festgelegte Fläche enthält vorzugsweise Photolumineszenzmaterialien, die unter Photonenanregung eine Strahlung im Bereich bis 3000 nm, bevorzugt bis 1800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm emittieren.
Diese Photolumineszenzmaterialien sind vorzugsweise in einer oder mehreren Druckzusammensetzung(en) enthalten.
Diese Druckzusammensetzung(en) können auf mindestens eine Oberfläche des Produkts, vorzugsweise in Form eines Identifikationsmusters, aufgedruckt werden.
In dieser hier beschriebenen Ausführungsform umfasst die erfmdungsgemäße Methode im Bereich „Kennzeichnung eines Produkts“ vorzugsweise folgende weitere Schritte:
- Bereitstellung einer oder mehrerer Druckzusammensetzung(en), die ein oder mehrere Photolumineszenzmaterialien enthalten, die unter Photonenanregung eine Strahlung im Bereich von bis 3000 nm, vorzugsweise bis 1800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm emittieren;
- Drucken der Druckzusammensetzung(en) auf mindestens eine Fläche der Oberfläche des Produktes in Form eines Identifikationsmusters.
Es werden vorzugsweise eine oder mehrere Druckzusammensetzung(en), wie beispielsweise Tintenformulierung(en) oder Toner bereitgestellt, die ein oder mehrere Photolumineszenzmaterialien enthalten, die unter Photonenanregung eine Strahlung im Bereich bis 3000 nm, vorzugsweise bisl800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm emittieren. Die Dmckzusammensetzung(en) ist/sind vorzugsweise handelsübliche Druckzusammensetzung(en) geeignet für die Abscheidung von Pigmenten auf oder in ein festes Substrat. Geeignete Druckzusammensetzungen können je nach Druckart flüssige Druckzusammensetzungen wie Tintenformulierungen oder feste oder pulverförmige Druckzusammensetzungen wie Toner sein. Typische Beispiele sind, aber nicht ausschließlich, Offsetdruck, Digitaldruck, Tintenstrahldruck, Siebdruck, Transferdruck, Stempeldruck, Rolle zu Rolle, Druck ohne Kontakt, Laserdruck, Sprühdruck, Sprühverfahren sowie weitere Verfahren.
Die Druckzusammensetzung kann bereits Farbpigmente enthalten. Dies kann dazu führen, dass das mit der Druckzusammensetzung aufgedruckte Identifikationsmuster mit menschlichem Auge sichtbar ist. Die Detektion der Produktionsungenauigkeiten am Produkt/Dokumente/Verpackung wird bis 3000 nm, vorzugsweise bist 800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm, mithilfe von elektronischen Geräte, z.B. Spektrometer, Smart Devices oder Industriekameras durchgeführt.
In einer anderen Ausführungsform enthält die Druckzusammensetzung außer den Photolumineszenzmaterialien, die unter Photonenanregung eine Strahlung im
Bereich von 750 nm bis 3000 nm, vorzugsweise von 780 nm bisl800 nm, stärker bevorzugt von 800 nm bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt von 850 nm bis 1100 nm emittieren, keine weiteren Farbpigmente. In dieser Ausführungsform kann der mit der Druckzusammensetzung aufgedrucktes Identifikationsmuster mit menschlichem Auge wegen Konzentrations- und Druckauflösungseffekte der
Druckzusammensetzung nicht sichtbar sein. Das Identifikationsmuster kann somit nicht sofort ersichtlich sein. Die Detektion der Produktionsungenauigkeiten am Produkt/Dokumente/Verpackung wird bis 3000 nm, vorzugsweise bisl800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm mithilfe von elektronischen Geräte wie oben beschrieben, z.B. Spektrometer, Smart Devices, durchgeführt.
In einer dritten Ausführungsform wird zunächst ein Identifikationsmuster mit einer handelsüblichen Druckzusammensetzung auf mindestens eine Oberfläche des
Produkts gedruckt. In einem zweiten Schritt wird dann die Druckzusammensetzung, die die Photolumineszenzmaterialien, die unter Photonenanregung eine Strahlung im Bereich von 750 nm bis 3000 nm, vorzugsweise von 780 nm bis 1800 nm, stärker bevorzugt von 800 nm bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt von 850 nm bis 1100 nm emittieren, enthält, ein weiteres Identifikationsmuster gedruckt. In dieser Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Druckzusammensetzung vorzugsweise keine Pigmente, so dass das Identifikationsmuster ggf. für das menschliche Auge nicht sichtbar sein könnte. Die Druckzusammensetzung(en) werden vorzugsweise nebeneinander gedruckt und bilden so eine Schicht aus Punkten unterschiedlicher Farbstoffzusammensetzung, die ein Muster des
Identifikationsmusters ergeben.
In manchen Ausführungsformen werden die Druckzusammensetzungen nebeneinander und optional übereinander gedruckt und bilden so eine und/oder mehrere Schichten aus Punkten unterschiedlicher Farbstoffzusammensetzung, die ein Muster des Identifikationsmusters ergeben. Die Detektion der
Produktionsungenauigkeiten am Produkt/Dokumente/Verpackung wird bis 3000 nm, vorzugsweise bisl800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm mithilfe von elektronischen Geräten wie oben beschrieben, z.B. Spektrometer, Kamera, Smart Devices, durchgeführt.
In einer vierten Ausführungsform wird das Identifikationsmuster nach einer der vorhergegangenen Ausführungsformen auf mindestens ein Etikett gedruckt, das anschließend auf mindestens eine Oberfläche des Produkts geklebt wird. In einer fünften Ausführungsform wird das Identifikationsmuster nach einer der ersten drei Ausführungsformen auf Produktschilder (Tags), Barcode-Karten und/oder Barcode-Etiketten gedruckt.
In einer sechsten Ausführungsform enthält die Druckzusammensetzung sowohl mindestens zwei unterschiedlich emittierende Photolumineszenzmaterialien, die unter Photonenanregung eine Strahlung im Bereich von 750 nm bis 3000 nm, vorzugsweise von 780 nm bis 1800 nm, stärker bevorzugt von 800 nm bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt von 850 nm bis 1100 nm emittieren, als auch weitere Farbpigmente. In dieser Ausführungsform kann das mit der Druckzusammensetzung aufgedruckte Identifikationsmuster mit menschlichem Auge wahrgenommen werden. Sowohl die unterschiedlichen Emissionsmaxima als auch die jeweiligen (Intensitäts- )Verhältnisse können ebenfalls gespeichert werden.
In einer siebten Ausführungsform enthält die Druckzusammensetzung mindestens zwei unterschiedlich emittierende Photolumineszenzmaterialien, die unter Photonenanregung eine Strahlung im Bereich von 750 nm bis 3000 nm, vorzugsweise von 780 nm bis 1800 nm, stärker bevorzugt von 800 nm bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt von 850 nm bis 1100 nm emittieren, ohne weitere Farbpigmente. In dieser Ausführungsform kann das mit der Druckzusammensetzung aufgedruckte Identifikationsmuster mit menschlichem Auge nicht wahrgenommen werden. Sowohl die unterschiedlichen Emissionsmaxima als auch die jeweiligen (Intensitäts-)Verhältnisse können ebenfalls gespeichert werden.
In der achten Ausführungsform enthalten die Druckzusammensetzung(en) ein oder mehrere Farbpigmente, die unter Photonenanregung eine Strahlung im Bereich von 380 nm bis 750 nm emittieren. Somit ist das mit der/den Druckzusammensetzung(en) aufgedruckte Identifikationsmuster für das menschliche Auge sichtbar. Die Farbpigmente sind vorzugsweise Farbpigmente, die üblicherweise in Druckzusammensetzungen, wie kommerziellen Druckzusammensetzungen, eingesetzt werden. Es können kommerzielle Druckzusammensetzungen genutzt werden und diese mit den Photolumineszenzmaterialien, die unter Photonenanregung eine Strahlung im Bereich von 750 nm bis 3000 nm, vorzugsweise von 780 nm bis 1800 nm, stärker bevorzugt von 800 nm bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt von 850 nm bis 1100 nm emittieren, und ggf. anderen Farbstoffen versetzt werden. Weiterhin enthalten die Druckzusammensetzung(en) ein oder mehrere
Photolumineszenzmaterialien, die unter Photonenanregung eine Strahlung im Bereich von 750 nm bis 3000 nm, vorzugsweise von 780 nm bis 1800 nm, stärker bevorzugt von 800 nm bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt von 850 nm bis 1100 nm emittieren.
Die Photolumineszenzmaterialien emittieren unter Photonenanregung eine Strahlung im Bereich bis 3000 nm, vorzugsweise bis 1800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm.
Generell sind Photolumineszenzmaterialien geeignet, die unter Photonenanregung eine Strahlung ab mindestens 200 nm, bevorzugt mindestens 225 nm, stärker bevorzugt mindestens 250 nm als untere Grenze emittieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform emittieren die Photolumineszenzmaterialien unter Photonenanregung eine Strahlung ab mindestens 380 nm, bevorzugt ab mindestens 390 nm, am stärksten bevorzugt ab mindestens 400 nm als untere Grenze.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform emittieren die Photolumineszenzmaterialien unter Photonenanregung eine Strahlung ab mindestens 750 nm, bevorzugt ab mindestens 780 nm, stärker bevorzugt ab mindestens 800 nm, am stärksten bevorzugt ab mindestens 850 nm als untere Grenze.
Die Photolumineszenzmaterialien sind vorzugsweise ausgewählt aus Photolumineszenzfarbstoffen und halbleitenden anorganischen Nanokristallen. Die halbleitenden anorganischen Nanokristalle emittieren unter Photonenanregung vorzugsweise eine Strahlung im Bereich von 750 nm bis 1800 nm, stärker bevorzugt von 800 nm bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt von 850 nm bis 1100 nm. Beispiele für geeignete halbleitende anorganische fluoreszierende (Kern-
)Nanokristalle sind unter anderem Ag2S, Ag2Se, Ag2Te, CdS, CdSe, CdTe, PbS, PbSe, PbTe, SnTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, InP, InAs, Cu2S, In2S3, InSb, GaP, GaAs, GaN, InN, InGaN,ZnSSe, ZnSeTe, ZnSTe, CdSSe, CdSeTe, HgSSe, HgSeTe, HgSTe, ZnCdS, ZnCdSe, ZnCdTe, ZnHgS, ZnHgSe, ZnHgTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, ZnCdSSe, ZnHgSSe, ZnCdSeTe, ZnHgSeTe, CdHgSSe, CdHgSeTe, CuInS2, CuInSe2, CuInGaSe2, CuInZnS2, CuZnSnSe2, CuIn(S,Se)2, CuInZn(S,Se)2, AgIn(S,Se)2.
Weitere geeignete Beispiele, aber nicht ausschließlich, sind Perovskite-Materialien mit der allgemeinen Formel ABX3 oder A4BX6, wobei X ausgewählt aus CI, Br, I, O und/oder Mischungen daraus sein kann, wobei A ausgewählt aus Cs, CH3NH3,
CH(NH2)2, Ca, Sr, Bi, La, Ba, Mg und/oder Mischungen daraus sein kann, wobei B ausgewählt aus Pb, Sn, Sr, Ge, Mg, Ca, Bi, Ti, Mn, Fe und/oder Mischungen daraus sein kann.
Des Weiteren sind Kern/Schale und/oder Kern/Multischalen aus halbleitenden anorganischen Nanokristalle-Architekturen aus II- VI, III- V, IV- VI, I-VI, I-III-VI
Halbleitern oder Mischungen daraus sowie Kern/Schale und/oder Kern/Multischalen aus Perovskite-Materialien, weitere geeignete Beispiele.
Das Kristallgitter der halbleitenden anorganischen Nanokristalle kann zusätzlich, aber nicht ausschließlich, mit einem oder mehreren Metallionen, wie beispielsweise Cu+, Mg2+, Co2+, Ni2+, Fe2+, Mn2+ und/oder mit einem oder mehreren Seltenerdmetallen, wie beispielsweise Ytterbium, Praseodym oder Neodym, dotiert sein. Die halbleitenden anorganischen Nanokristalle haben bevorzugt eine durchschnittliche Partikelgröße von 1 nm bis 100 nm, stärker bevorzugt von 2 nm bis 50 nm und am stärksten bevorzugt von 3 nm bis 15 nm in mindestens eine Dimension, vorzugsweise in alle Dimensionen. Die durchschnittliche Partikelgröße kann durch verschiedene Methoden noch vergrößert/modifiziert werden. Typische Beispiele sind, aber nicht ausschließlich, eine Silica-Schale, eine Titanoxid-Schale, eine Halogen- Schale sowie weiteren Verfahren zur Stabilitätserhöhung, Maskierung, Bioverträglichkeit,
Wasserlöslichkeit und/oder Umhüllung.
Eine interessante Eigenschaft der bevorzugten halbleitenden anorganischen Nanokristalle ist, dass deren Anregungs- und Emissionsspektrum unter anderem abhängig von deren Partikelgröße ist. Die halbleitenden anorganischen Nanokristalle sind vorzugsweise photolumineszierende Substanzen, die durch Lichtabsorption in elektronisch angeregte Energiezustände gebracht werden, und daraufhin unter Aussenden von Licht in Form von Fluoreszenz wieder energetisch tiefer liegende Energiezustände erreichen.
Die Druckzusammensetzung(en) können neben oder zusätzlich zu den photolumineszierenden halbleitenden anorganischen Nanokri stallen auch ein oder mehrere weitere Photolumineszenzfarbstoffe enthalten.
Die Photolumineszenzfarbstoffe emittieren unter Photonenanregung vorzugsweise eine Strahlung im Bereich von 380 bis 1800 nm emittieren, stärker bevorzugt von 450 bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt von 750 nm bis 1100 nm.
Die Photolumineszenzfarbstoffe können ausgewählt werden aus Fluoreszenzfarbstoffen, Phosphoreszenzfarbstoffen und Mischungen daraus. Fluoreszenzfarbstoffe sind Farbstoffe, die nach Photonenanregung eine Fluoreszenzstrahlung emittieren, während Phosphoreszenzfarbstoffe Farbstoffe sind, die nach Photonenanregung eine Phosphoreszenzstrahlung emittieren.
Geeignete Phosphoreszenzfarbstoffe können unter Photonenanregung sowohl einen „Stoke-Shift“, als auch einen „Anti-Stoke-Shift“ aufweisen. Des Weiteren können Leuchtstoffe sowohl Fluoreszenz-, als auch Phosphoreszenz- Verhalten aufweisen. Die verwendeten Leuchtstoffe können sowohl organische, als auch anorganische Kristalle/Molekülen sein.
Fluoreszenzfarbstoffe sind üblicherweise ausgewählt aus organischen Fluoreszenzfarbstoffen und anorganischen Fluoreszenzfarbstoffen oder Mischungen daraus. Organische Farbstoffe können aus den Klassen der Proteine und Peptide, kleinen organischen Moleküle, synthetischen Oligomere und Polymere sowie Multikomponentensystemen ausgewählt werden.
Typische Beispiele für Polymere und Peptide sind Green Fluorescent Protein (GFP), Yellow Fluorescent Protein (YFP) oder Red Fluorescent Protein (RFP). Nicht-proteinische organische Fluoreszenzfarbstoffe gehören üblicherweise den
Klassen der Xanthenderivate, Cyaninderivate, Squarainderivate, Squarain- Rotaxanderivate, Naphathalenderivate, Cumarinderivate, Oxadiazolderivate, Anthrazenderivate, Pyrenderivate, Oxazinderivate, Acridinderivare, Arylmethinderivare, Tetrapyrrolderivate und Dipyrromethanderivate an. Organische Fluoreszenzfarbstoffe sind üblicherweise käuflich erwerblich in allen Emissionsspektralfarben von blau (ab 380 nm) bis rot (bis 1800 nm).
Geeignete organische Farbstoffe mit Emissionsspektralfarben ab 800 nm sind dabei beispielsweise beschrieben in EP 0 933 407, US 5,282,894, US 5,665,151, WO 1998/018871, WO 2003/038003, US 10,119,071 und US 5,542,971. Geeignete anorganische Farbstoffe sind vorzugsweise die oben beschriebenen halbleitenden anorganischen Nanokristalle.
Phosphoreszenzfarbstoffe sind üblicherweise ausgewählt aus dotierten Oxiden, Nitriden, Oxynitriden, Sulfiden, Seleniden, Haliden, Silikaten und Aluminaten von Calcium, Strontium, Barium, Zink, Cadmium, Mangan, Silizium und Seltenerdmetallen und Mischungen daraus. Meistens, aber nicht ausschließlich verwendet man Sulfide von Metallen der zweiten Hauptgruppe des Periodensystems und Zink sowie Aluminate von Metallen der zweiten Hauptgruppe des Periodensystems. Die Dopenden können z.B. Metalle oder Metallsalze darstellen. Geeignete Beispiele für Phosphoreszenzfarbstoffe sind dotierte Sulfiden und Aluminate von Calcium, Strontium, Barium und Zink, wie beispielsweise mit Bismut dotiertes Calcium/ Strontiumsulfid, mit Kupfer dotiertes Zinksulfid, sowie mit Europium dotiertes Strontiumaluminat.
Photolumineszenzfarbstoffe mit einem „Stoke-Stiff ‘-Verhalten sind vorzugsweise photolumineszierende Substanzen, die durch Lichtabsorption eines höher energetischen Photons in elektronisch angeregte Energiezustände gebracht werden, und daraufhin unter Aussenden von Licht in Form von Fluoreszenz oder Phosphoreszenz wieder energetisch tiefer liegende Energiezustände erreichen.
Die Photolumineszenzmaterialien werden bevorzugt von sichtbarem Licht, wie blauem oder weißem Licht, sowie höherer energetischer NIR-Strahlung als das Emissionssignal angeregt.
Die Photolumineszenzmaterialien emittieren unter Photonenanregung eine Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 200 nm bis 3000 nm im breitesten Spektralbereich wie oben diskutiert.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform emittieren die Photolumineszenzmaterialien unter Photonenanregung eine Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 750 bis 1800 nm, stärker bevorzugt von 800 bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt von 850 nm bis 1100 nm. Diese Wellenlängenbereiche befinden sich im nicht sichtbaren Nahinfrarotbereich (NIR-Bereich).
Der Anteil der Photolumineszenzmaterialien in der Druckzusammensetzung beträgt bevorzugt 0,01 bis 70,0 Gewichts-%, stärker bevorzugt 0,05 bis 40,0 Gewichts-%, am stärksten bevorzugt 0,1 bis 30,0 Gewichts-%, gemessen am Gesamtgewicht der Dmckzusammensetzung. Für Digital- und Inkjetdruck ist ein Bereich zwischen 0,01 bis 30,0 Gewichts-% zu bevorzugen.
Die Druckzusammensetzung kann Photolumineszenzmaterialien enthalten, die mindestens einen oder alle, vorzugsweise alle, der folgenden Eigenschaften gemeinsam haben: Emissionswellenlänge, Emissionsverteilung, Emissionsmaximum. In einer anderen Ausführungsform kann die Druckzusammensetzung Mischungen von Photolumineszenzmaterialien enthalten, die unterschiedliche Werte haben bei Emissionswellenlänge, Emissionsverteilung und Emissionsmaximum.
Weiterhin kann die Druckzusammensetzung die Farbpigmente der kommerziellen Toner bzw. Tinten enthalten. Es können kommerzielle Druckzusammensetzungen genutzt werden und diese mit den Photolumineszenzmaterialien versetzt werden. Die emittierte Strahlung der Druckzusammensetzung kann ein individuelles Fluoreszenzspektrum ergeben, das abhängig ist von der Art, Menge und Partikelgröße der Photolumineszenzmaterialien, bevorzugt der halbleitenden anorganischen Nanokristalle.
Dabei kann das individuelle Fluoreszenzspektrum mit einem Spektrometer detektiert werden. Das detektierte individuelle Fluoreszenzspektrum kann dann mit einem bereits gespeicherten Referenzspektrum verglichen werden.
Zusätzlich kann dieses individuelle Fluoreszenzspektrum als weiteres Sicherheitsmerkmal für eine vom Produzenten des Produkts individuell gemischte Druckzusammensetzung eingesetzt werden.
Die Druckzusammensetzungen für beispielsweise Ink-Jet Druck haben vorzugsweise eine reziproke Ohnesorgzahl von weniger als 14, stärker bevorzugt von 1 bis 10, noch stärker bevorzugt von 1 bis 8 und am stärksten bevorzugt von 2 bis 4. Der Schritt „Drucken der Druckzusammensetzung(en) auf mindestens eine Fläche der Oberfläche des Produktes in Form eines Identifikationsmusters“ umfasst dabei sowohl den Druck der Druckzusammensetzung(en) direkt auf mindestens eine Fläche der Oberfläche des Produktes, soweit die Gegenständlichkeit des Produktes dies zulässt, als auch das Drucken der Druckzusammensetzung(en) auf mindestens ein Etikett in Form dieses Identifikationsmusters und Bekleben/Etikettieren der Oberfläche des Produkts mit mindestens einem bedruckten Etikett.
Falls die Form und/oder Gegenständlichkeit des Produktes eine direkte Kennzeichnung nicht zulässt, kann der Schritt „Drucken der Druckzusammensetzung(en) auf mindestens eine Fläche der Oberfläche des Produktes in Form eines Identifikationsmusters“ auch den Druck der Druckzusammensetzung(en) direkt auf mindestens eine Fläche der Oberfläche der Verpackung des Produktes oder Bekleben/Etikettieren der Oberfläche des Produkts mit mindestens einem bedruckten Etikett umfassen. Das Identifikationsmuster kann auch auf Dokumente gedruckt werden.
Hierzu sind die üblichen Druckmethoden abhängig von der Art der Druckzusammensetzungen anwendbar. Vorzugsweise werden die Druckzusammensetzungen mittels Offsetdruck, Digitaldruck, Tintenstrahldruck, Siebdruck, Transferdruck, Stempeldruck, Rolle zu Rolle, Druck ohne Kontakt,
Laserdruck, Sprühdruck, Sprühverfahren, Thermodruck, Thermotransferdruck sowie weitere Verfahren auf mindestens eine Fläche der Oberfläche des Produktes oder Dokuments gedruckt. Abhängig von der Art des Produkts kann das Identifikationsmuster direkt auf die Oberfläche des Produkts oder Dokuments, auf die Verpackung des Produkts sowie auf Etiketten, Schilder, Barcode-Karten und/oder Barcode-Etiketten gedruckt werden. Das Identifikationsmuster enthält üblicherweise Flächen, Streifen, Linien, geometrische Figuren, wie Kreise, Dreiecke, Rechtecke, Vielecke etc., alphanummerischen Zeichen, Schriftzeichen, oder Kombinationen daraus. Das Identifikationsmuster kann ein- oder mehrdimensional sein.
Geeignete Dimensionen für das mehrdimensionale Identifikationsmuster sind örtliche Dimensionen, beispielsweise in x- und/oder y-Richtung, oder farbliche Dimensionen, beispielsweise die Eigenfarbe der Farbstoffe in den Druckzusammensetzungen und/oder die unterschiedlichen Emissionsspektren der halbleitenden anorganischen Nanokristalle.
Das Identifikationsmuster kann ein eindimensionales Muster, wie beispielsweise ein Strichcode, ein zweidimensionales Muster, wie beispielsweise ein QR-Code, sein, oder ein dreidimensionales Muster, wie beispielsweise ein farbiger Barcode.
Das Identifikationsmuster kann auch ein oder mehrere Muster, wie beispielsweise Flächen, Streifen, Linien, geometrische Figuren, wie Kreise, Dreiecke, Rechtecke, Vielecke etc, alphanummerische Zeichen, Schriftzeichen, Bilder oder Kombinationen daraus, enthalten.
Das Identifikationsmuster für jedes individuelle zu kennzeichnende Produkt einzigartig sein. Dies bedeutet, dass das Identifikationsmuster jeder Entität der zu kennzeichnenden Produkte sich von den Identifikationsmustem der anderen Entitäten in mindestens einem Merkmal unterscheiden.
Das Identifikationsmuster kann auch einen einzigartigen Code enthalten oder ein einzigartiger Code sein. Dabei ist das Identifikationsmuster für jedes individuelle zu kennzeichnende Produkt vorzugsweise einzigartig.
Hierzu kann vorzugsweise zunächst mindestens eine Bezugsgröße, bevorzugt mehrere Bezugsgrößen des Produkts mithilfe eines sicheren Schlüssels verschlüsselt werden.
Mögliche Bezugsgrößen sind dabei beispielsweise Bezugsgrößen zu Art und Beschaffenheit des Produkts wie Seriennummem, Lot-Nummern, C AS-Nummer bei chemischen Produkten, zum Produktionsort, zum Produktionszeitpunkt, zum Lieferort, zum Produzenten, zum Lieferanten, zum Abnehmer oder ähnliche.
Der sichere Schlüssel kann dem Produzenten zur Verfügung gestellt oder vom Produzenten selbst erstellt sein. Über die Verschlüsselung wird ein für das Produkt, vorzugsweise für die individuelle Packungseinheit des Produkts, einzigartiger Code generiert.
Über die Verschlüsselung mit Hilfe des sicheren Schlüssels kann die eindeutige Kennzeichnung der vorliegenden Erfindung als sichere und eindeutige Kennzeichnung verwendet werden.
Es ist bevorzugt, dass die auf der Oberfläche des Produkts festgelegte Fläche zumindest teilweise mit der Fläche des gedruckten Identifikationsmusters überlappt. Die festgelegte Fläche kann größer, kleiner oder gleich groß wie die Fläche des gedruckten Identifikationsmusters sein. Die festgelegte Fläche kann, muss aber nicht, kongruent mit der Fläche des gedruckten Identifikationsmusters sein.
Die festgelegte Fläche kann, muss aber nicht die gleiche Form wie das Identifikationsmuster haben.
Die festgelegte Fläche überlappt vorzugsweise zumindest teilweise mit der Fläche des gedruckten Identifikationsmusters, beispielsweise im Bereich von 10% bis 100%, bevorzugt von 25% bis 100%, stärker bevorzugt von 50% bis 100%, am stärksten bevorzugt von 75% bis 100% Überlappung.
Durch diese Überlappung können bei der späteren Extraktion von Produktionsungenauigkeiten aus der festgelegten Fläche auch Produktionsungenauigkeiten erfasst werden, die sich aus Abweichungen in der aufgedruckten Druckzusammensetzung oder Abweichungen im Druckbild des mit der Druckzusammensetzung aufgedruckten Identifikationsmusters ergeben.
Wie oben beschrieben, wird die festgelegte Fläche mit Photonen bestrahlt und die Produktionsungenauigkeiten extrahiert. Nach Bestrahlung emittiert die festgelegte Fläche, bevorzugt die Photolumineszenzmaterialien in der Druckzusammensetzung des aufgedruckten Identifikationsmusters, eine Strahlung im Bereich von bis 3000 nm, bevorzugt bis 1800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm, stärker bevorzugt die halbleitenden anorganischen Nanokristalle in der Druckzusammensetzung des aufgedruckten Identifikationsmusters, eine Strahlung im Bereich von 750 bis 1800 nm, bevorzugt von 800 bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt von 850 nm bis 1100 nm. Strahlung im Bereich ab 750 nm, wie z.B. von 750 nm bis 1800 nm (NIR- Strahlung) kann mit dem menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden. Zur Detektion ist stattdessen ein elektronisches Gerät notwendig, dass die emittierte Strahlung im gesamten Bereich von bis zu 3000 nm, beispielsweise von 750 bis 1800 nm, bevorzugt von 800 bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt von 850 nm bis 1100 nm detekti eren kann .
Geeignet sind beispielsweise Spektrometer, Industriekameras, NIR-Kameras, aber auch Smart Devices, wie Smartphones oder Tablets, die in ihren Kamerasystemen einen Bildsensor auf Siliziumbasis haben, der einfallende Photonen bis zu einer Wellenlänge von ca. 1100 nm detektieren können. Diese Smart Devices können über den Kamerablitz auch zur Anregung der Photolumineszenzmaterialien verwendet werden.
Es erfolgt üblicherweise eine Absprache über die Genauigkeit des bildgebenden Verfahrens, um für alle Schritte eine vergleichbare Extraktion zu erhalten.
Hierzu werden vorzugsweise Mindeststandards für die Genauigkeit des bildgebenden Verfahrens festgelegt, die von allen Geräten erfüllt werden müssen, die in den erfmdungsgemäßen Methoden zur eindeutigen Kennzeichnung von Produkten/Dokumenten und zur Identifizierung von Produkten/Dokumenten wie hierin beschrieben verwendet werden. Die Steuemng des Blitzes zur Anregung und die Detektion kann über eine entsprechende App erfolgen, so dass nach Anregung und Detektion beispielsweise ein entsprechendes Foto der festgelegten Fläche auf dem Bildschirm des Smart Device erscheint.
Die Produktionsungenauigkeiten, die aus der festgelegten Fläche extrahiert werden, umfassen dabei alle Arten von Produktionsungenauigkeiten, also unbeabsichtigte und intrinsische Abweichungen der Oberfläche des Produkts, Dokuments und/oder Substrats selbst, unbeabsichtigte und intrinsische Abweichungen in der aufgedruckten Druckzusammensetzung und unbeabsichtigte und intrinsische
Abweichungen im Druckbild des mit der Druckzusammensetzung aufgedruckten Identifikationsmusters wie oben beschrieben.
Die unbeabsichtigten und intrinsischen Abweichungen der Oberfläche des Produkts, Dokuments und/oder Substrats sind das Resultat von zufälligen, nicht steuerbaren Prozessen während der Produktion des Produkts, Dokuments und/oder Substrats selbst. Diese Produktionsungenauigkeiten werden im erfindungsgemäßen Verfahren in dem bevorzugten Verfahrensschritts des Drückens der Druckzusammensetzung auf mindestens eine Fläche der Oberfläche des Produktes um die Abweichungen in der aufgedruckten Druckzusammensetzung oder Abweichungen im Druckbild des mit der Druckzusammensetzung aufgedruckten Identifikationsmusters erweitert. Diese unbeabsichtigten und intrinsischen Abweichungen sind das Resultat von zufälligen, nicht steuerbaren Prozessen während des Verfahrensschritts des Drückens der Druckzusammensetzung auf mindestens eine Fläche der Oberfläche des Produktes und abhängig von der individuellen Druckzusammensetzung und des individuellen Druckers.
Diese Produktionsungenauigkeiten eignen sich daher gut für eine Individualisierung eines Produkts aus einer Vielzahl gleicher Produkte.
Speziell die Verwendung einer Druckzusammensetzung, die ein oder mehrere Photolumineszenzmaterialien enthält, die unter Photonenanregung eine Strahlung im Bereich bis 3000 nm, vorzugsweise bis!800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm emittieren, die bevorzugt ein oder mehrere halbleitende anorganische Nanokristalle enthält, die unter Photonenanregung eine Strahlung im Bereich von 750 bis 1800 nm emittieren, bevorzugt von 800 bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt von 850 nm bis 1100 nm, erweitert das Spektrum zu extrahierender Produktionsungenauigkeiten um den Spektralbereich bis 3000 nm, bevorzugt um den Spektralbereich der NIR- Strahlung bis 1800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm. Somit lässt sich bei Erfassung aller Produktionsungenauigkeiten aus der festgelegten Fläche im Spektralbereich bis 3000 nm), bevorzugt bis 1800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm eine sehr hohe Dichte an Produktionsgenauigkeiten pro festgelegter Fläche extrahieren. Die Mindestgröße der festgelegten Fläche kann somit sehr gering gehalten werden.
Oberflächlich betrachtet zeigt die festgelegte Fläche und speziell der (Aus-)Druck üblicherweise keinerlei Produktionsungenauigkeiten. Betrachtet man allerdings den Mikrometer-Maßstab ist normalerweise ein individuelles Muster erkennbar. Dieses kann z.B. beim Ink-Jet Druck durch Verstopfungen der Druckdrüsen, teilweise Verstopfung der Druckdrüsen, Ablenkung der Tintentropfen oder zeitverzögertes Absetzen des Tintentropfens aus der Druckdrüse entstehen. Dadurch entsteht ein zufälliges Muster auf Mikrometer-Ebene, welches für jeden Druckprozess einzigartig ist. Dieses ist als Beispiel in den Figuren 1 und 2 visualisiert. Dieses einzigartige Muster lässt sich zusammen mit den zufälligen und einzigartigen Mustern der anderen oben genannten Produktionsungenauigkeiten als einzigartiges Gesamtmuster über IT- Anwendungen einem einzelnen Produkt zuordnen, und kann gespeichert werden. Aus diesem einzigartigen Gesamtmuster kann auch ein einzigartiger Code extrahiert werden, wie oben beschrieben, welcher auch verschlüsselt auf einem Speichermedium, z.B. einer Datenbank, abgespeichert werden kann.
Um wirkliche Individualisierung zu gewährleisten ist je nach Anzahl der zu individualisierenden Entitäten eines Produkts eine entsprechende Anzahl von Produktionsungenauigkeiten zu identifizieren und der einzelnen Entität zuzuordnen. Da statistisch in jeder festgelegten Fläche jeweils nur eine bestimmte Anzahl von Produktionsungenauigkeiten pro Quadratzentimeter der festgelegten Fläche zu erwarten ist, ist die Anzahl der individualisierbaren Entitäten abhängig von der Fläche der festgelegten Fläche. In der vorliegenden Erfindung war es möglich die Anzahl der
Produktionsungenauigkeiten pro Fläche der festgelegten Fläche zu erhöhen durch Erweiterung der Auswahl der Produktionsungenauigkeiten um Produktionsungenauigkeiten, die im Spektralbereich bis 3000 nm zu detektieren sind, insbesondere um die Abweichungen in der aufgedruckten Druckzusammensetzung oder Abweichungen im Druckbild des mit der Druckzusammensetzung aufgedruckten Identifikationsmusters und die mit der verwendeten Druckzusammensetzung mögliche Erweiterung des Detektionsspektrums von Emissionen im sichtbarem Licht (380 bis 750 nm) der üblichen handelsüblichen Photolumineszenzmaterialien auf Emissionen im sichtbaren Licht und längerwelligem Spektralbereich bis 3000 nm, speziell im Nahinfrarotbereich (bis 1800 nm, bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm).
Die Erhöhung der Anzahl der Produktionsungenauigkeiten pro Fläche der festgelegten Fläche erlaubt aufgrund der höheren Dichte an
Produktionsungenauigkeiten pro Fläche der festgelegten Fläche eine Verringerung der Fläche der festgelegten Fläche in den Bereich, dass die festgelegte Fläche über einfache elektronische und mobile Smart Devices, z.B. Smartphones und Tablets, aber auch Spektrometer, NIR-Kameras oder Industriekameras unter Verwendung einer entsprechenden Software ausgelesen und gespeichert werden kann.
Selbst für die Identifikation von individuellen Entitäten aus einer Produktanzahl im Bereich von mehreren Millionen kann so eine festgelegte Fläche mit einer maximalen Größe von 10 cm2 ausreichen.
Beispielsweise kann für die Identifikation von individuellen Entitäten aus einer Produktanzahl im Bereich von über 100 Millionen eine festgelegte Fläche mit einer maximalen Größe von 10 cm2 ausreichen. Für die Identifikation von individuellen Entitäten aus einer Produktanzahl im Bereich von bis zu 10 Millionen kann eine festgelegte Fläche mit einer maximalen Größe von 7 cm2 ausreichen.
Für die Identifikation von individuellen Entitäten aus einer Produktanzahl im Bereich von bis zu 1 Millionen kann eine festgelegte Fläche mit einer maximalen Größe von 5 cm2 ausreichen.
Für die Identifikation von individuellen Entitäten aus einer Produktanzahl im Bereich von bis zu 100000 kann eine festgelegte Fläche mit einer maximalen Größe von 3 cm2 ausreichen. Üblicherweise ist im Stand der Technik eine Fläche von über 10 cm2 Mindestgröße notwendig, um genügend Produktionsungenauigkeiten für eine Individualisierung von 100 Million Entitäten zu extrahieren.
Es werden vorzugsweise alle Produktionsungenauigkeiten, die mit dem verwendeten elektronischen Gerät erfasst werden, extrahiert.
Es ist auch verfahrensgemäß, wenn nur ein Teil der Produktionsungenauigkeiten, die mit dem verwendeten elektronischen Gerät erfasst werden, extrahiert wird.
Die identifizierten Produktionsungenauigkeiten werden anschießend üblicherweise teilweise oder vollständig gespeichert, üblicherweise auf einem Speichermedium, wie einer Datenbank.
Identifizierung des gekennzeichneten Produkts:
Die vorliegende Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt eine Methode zur Identifizierung von Produkten/Dokumenten, die mit der Methode zur eindeutigen Kennzeichnung wie hierin beschrieben gekennzeichnet wurden, wobei die Methode die folgenden Schritte enthält:
- Bestrahlen der festgelegten Fläche mit Photonen; - Extraktion von Produktionsungenauigkeiten aus der festgelegten Fläche im Spektralbereich von bis 3000 nm, bevorzugt bis 1800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm;
- Abgleich der extrahierten Produktionsungenauigkeiten mit den gespeicherten Produktionsungenauigkeiten.
Die festgelegte Fläche wird mit Photonen bestrahlt, vorzugsweise mit weißem oder blauem Licht, vorzugsweise weißem oder blauem LED Licht.
Als Lichtquelle dient beispielsweise eine Halogenlampe oder LED Lampe, bevorzugt eine blaue oder weiße LED Lampe. Eine geeignete Lichtquelle für die Bestrahlung ist zudem ein LED-Blitz, wie beispielsweise der LED-Blitz eines Endgerätes, wie z.B. eines Smartphones oder Tablets.
In einer spezifischen Ausführungsform können die Photonen auch kürzerwelliges Licht wie UV Licht enthalten. Eine geeignete Lichtquelle für diese Ausführungsform ist eine UV-Lampe.
Nach Bestrahlung emittiert die festgelegte Fläche, bevorzugt die Photolumineszenzmaterialien in der Druckzusammensetzung des aufgedruckten Identifikationsmusters, eine Strahlung im Bereich von bis 3000 nm, bevorzugt bis 1800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm, stärker bevorzugt die halbleitenden anorganischen Nanokristalle in der Druckzusammensetzung des aufgedruckten Identifikationsmusters, eine Strahlung im Bereich von 750 bis 1800 nm, bevorzugt von 800 bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt von 850 nm bis 1100 nm.
Strahlung im Bereich ab 750 nm, z.B. von 750 nm bis 1800 nm (NIR- Strahlung) kann mit dem menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden. Zur Detektion ist stattdessen ein elektronisches Gerät notwendig, dass die emittierte Strahlung im gesamten Bereich von bis zu 3000 nm, beispielsweise von 750 bis 1800 nm, bevorzugt von 800 bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt von 850 nm bis 1100 nm detektieren kann.
Geeignet sind beispielsweise Spektrometer, Industriekameras, NIR-Kameras, aber auch Smart Devices, wie Smartphones oder Tablets, die in ihren Kamerasystemen einen Bildsensor auf Siliziumbasis haben, der einfallende Photonen bis zu einer Wellenlänge von ca. 1100 nm detektieren kann. Diese Smart Devices können über den Kamerablitz/LED auch zur Anregung der Photolumineszenzmaterialien verwendet werden.
Die Steuerung des Blitzes/LED zur Anregung und die Detektion kann über eine entsprechende App erfolgen, so dass nach Anregung und Detektion beispielsweise ein entsprechendes Foto der festgelegten Fläche auf dem Bildschirm des Smart Device erscheint.
Die festgelegte Fläche wird auf Produktionsungenauigkeiten im Spektralbereich bis 3000 nm, bevorzugt bis 1800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt 1100 nm hin untersucht. Diese Produktionsungenauigkeiten werden aus der festgelegten Fläche extrahiert.
Das untere Ende des Bereichs liegt üblicherweise bei 380 nm, bevorzugt bei 390 nm, am stärksten bevorzugt bei 400 nm. Da nicht der gesamte Strahlungsbereich im sichtbaren Licht liegt, ist auch für diesen Schritt elektronisches Gerät notwendig, dass die emittierte Strahlung im gesamten Spektralbereich bis 3000 nm, bevorzugt bis 1800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm detektieren kann. Das untere Ende des Spektralbereichs liegt üblicherweise bei 380 nm, bevorzugt bei 390 nm, am stärksten bevorzugt bei 400 nm.
Geeignet wären beispielsweise Spektrometer, Industriekameras, NIR-Kameras, aber auch Smart Devices, wie Smartphones oder Tablets, die in ihren Kamerasystemen einen Bildsensor auf Siliziumbasis haben, der einfallende Photonen bis zu einer Wellenlänge von ca. 1100 nm detektieren kann. Die Detektion kann über eine entsprechende Software, beispielsweise einer App, erfolgen. Es ist bevorzugt, dass die Bestrahlung der festgelegten Fläche mit Photonen und die Extraktion von Produktionsungenauigkeiten aus der festgelegten Fläche die gleichen Schritte und Maßstäbe angelegt werden wie oben für die Extraktion von Produktionsungenauigkeiten aus der festgelegten Fläche während der Kennzeichnung der Produkte/Dokumente beschrieben.
Hierzu werden -wie bereits oben beschrieben - vorzugsweise Mindeststandards für die Genauigkeit des bildgebenden Verfahrens festgelegt, die von allen Geräten erfüllt werden müssen, die in den erfindungsgemäßen Methoden zur eindeutigen Kennzeichnung von Produkten/Dokumenten und zur Identifizierung von Produkten/Dokumenten wie hierin beschrieben verwendet werden.
Beispielsweise erfolgt die Bestrahlung der festgelegten Fläche mit Photonen und die Extraktion von Produktionsungenauigkeiten aus der festgelegten Fläche vorzugsweise mit dem gleichen elektronischen Gerät und entsprechender Software, wie beispielsweise ein elektronisches Smart Device, wie z. B. ein Smartphone oder Tablet mit geeigneter Software, beispielsweise einer App.
In einer speziellen Ausführungsform können Produktionsungenauigkeiten aus der festgelegten Fläche in einem Spektralbereich von mindestens 200 nm, bevorzugt mindestens 225 nm, stärker bevorzugt mindestens 250 nm als untere Grenze extrahiert werden. Hierfür sind spezielle elektronische Detektoren notwendig, wie beispielsweise UV Detektoren.
Die Produktionsungenauigkeiten, die aus der festgelegten Fläche extrahiert werden umfassen dabei alle Arten von Produktionsungenauigkeiten, also unbeabsichtigte und intrinsische Abweichungen der Oberfläche des Produkts, Dokuments und/oder Substrats selbst, unbeabsichtigte und intrinsische Abweichungen in der aufgedruckten Druckzusammensetzung oder unbeabsichtigte und intrinsische Abweichungen im Druckbild des mit der Druckzusammensetzung aufgedruckten Identifikationsmusters wie oben beschrieben. Es werden vorzugsweise alle Produktionsungenauigkeiten, die mit dem verwendeten elektronischen Gerät erfasst werden, extrahiert und im nächsten Schritt mit den gespeicherten Produktionsungenauigkeiten abgeglichen.
Es ist auch verfahrensgemäß, wenn nur ein Teil der Produktionsungenauigkeiten, die mit dem verwendeten elektronischen Gerät erfasst werden, extrahiert und im nächsten Schritt mit den gespeicherten Produktionsungenauigkeiten abgeglichen wird.
Die extrahierten Produktionsungenauigkeiten werden dann mit den gespeicherten Produktionsungenauigkeiten ab geglichen und einem individuellen Produkt zugeordnet.
Mit der erfmdungsgemäßen Methode lässt sich eine Entität aus einer Anzahl von Produkten/Dokumenten eindeutig zuordnen. Durch eine mögliche zusätzliche Verschlüsselung mit einem sicheren Schlüssel beispielsweise in Form eines einzigartigen Codes, wie oben beschrieben, kann die eindeutige Kennzeichnung zusätzlich sicher gemacht werden.
Eindeutig dadurch, dass jeder Entität ein individuelles Muster aus Produktionsungenauigkeiten zugeordnet werden kann, das durch nicht kopierbare Zufallsprozesse während der Produktion des Produkts und des Drückens des
Identifikationsmusters entstanden ist. Die Produktionsungenauigkeiten dienen daher als physikalisch unklonbare Funktion (PUF) als zweiter Faktor für eine sichere Identität. Die erfindungsgemäße Methode eignet sich daher zur Erzeugung einer physikalisch unklonbaren Funktion (PUF) einer sicheren und eindeutigen Identität von Produkten und kann daher zusammen mit einer Verschlüsselung eingesetzt werden in Serialisierungssystemen, Track-und Trace Anwendungen oder zur Dokumentenauthentifizierung. Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Produkt mit einem optisches Sicherheitsmerkmal zur eindeutigen Kennzeichnung und Identifizierung, vorzugsweise zur eindeutigen und sicheren Kennzeichnung und Identifizierung, von Produkten auf mindestens einer Fläche der Oberfläche des Produktes, wobei das Sicherheitsmerkmal eine festgelegte Fläche umfasst, wobei die festgelegte Fläche Produktionsungenauigkeiten enthält, die im Bereich bis 3000 nm, bevorzugt bis 1800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm extrahiert werden.
Das optisches Sicherheitsmerkmal wird dabei vorzugsweise mit der hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Methode auf das Produkt aufgebracht und zur Kennzeichnung und Identifizierung des individuellen Produkts verwendet.
Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung des optischen Sicherheitsmerkmals wie hierin beschrieben als eindeutige Identität, vorzugsweise als eindeutige und sichere Identität, zur Produktauthentifizierung und/oder zur Dokumentenauthentifizierung.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Serialisierungs- und/oder Track & Tracesystem, das ein optisches Sicherheitsmerkmal wie hierin beschrieben enthält. Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung eines optischen
Sicherheitsmerkmals wie hierin beschrieben in einem Serialisierungs- und/oder Track & Tracesystem und/oder zur Dokumentenauthentifizierung.
Die hierin beschriebenen Merkmale erfindungsgemäßen Methode, des Identifikationsmusters, der Druckzusammensetzungen, der
Photolumineszenzmaterialien, der festgelegten Fläche und der Produktionsungenauigkeiten sind auch auf das erfindungsgemäße optische Sicherheitsmerkmal, das erfmdungsgemäße Serialisierungs- und/oder Track & Tracesystem sowie die erfindungsgemäßen Verwendungen anzuwenden.

Claims

Ansprüche
1. Methode zur eindeutigen Kennzeichnung von Produkten/Dokumenten, die folgende Schritte enthält: - Festlegen einer Fläche auf mindestens einer Oberfläche des Produkts;
- Bestrahlen der festgelegten Fläche mit Photonen;
- Extraktion von Produktionsungenauigkeiten aus der festgelegten Fläche im Spektralbereich bis 3000 nm, bevorzugt bis 1800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm; - Speichern von aus der festgelegten Fläche extrahierten
Produktionsungenauigkeiten.
2. Die Methode gemäß Anspruch 1, wobei die festgelegte Fläche Photolumineszenzmaterialien enthält, die unter Photonenanregung eine Strahlung im Bereich bis 3000 nm emittieren, bevorzugt bis 1800nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm.
3. Die Methode gemäß Anspruch 2, wobei die Photolumineszenzmaterialien halbleitenden anorganischen Nanokristalle umfassen.
4. Die Methode gemäß Anspruch 3, wobei die halbleitenden anorganischen Nanokristalle ausgewählt sind aus der Gruppe der Perovskite, I-VI-Halbleiter, II-VI-Halbleiter, III-V-Halbleiter, IV-VI-Halbleiter, I-III-VI-Halbleiter, Carbon dots und Mischungen daraus.
5. Die Methode gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Photolumineszenzmaterialien in einer Druckzusammensetzung enthalten sind und diese Druckzusammensetzung auf mindestens eine Oberfläche des Produkts gedruckt wird.
6. Die Methode gemäß Anspruch 5, wobei die Druckzusammensetzung in Form eines Identifikationsmusters auf mindestens eine Oberfläche des Produkts aufgedruckt wird.
7. Die Methode gemäß Anspruch 6, wobei das Identifikationsmuster für jedes individuelle Produkt einzigartig ist.
8. Die Methode gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei das Identifikationsmuster einen einzigartigen Code enthält und die Methode zur eindeutigen und sicheren Kennzeichnung und Identifizierung von Produkten dient.
9. Die Methode gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Identifikationsmuster ein- oder mehrdimensional ist, bevorzugt eindimensional, zweidimensional oder dreidimensional.
10. Die Methode gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Identifikationsmuster ein oder mehrere Muster, wie beispielsweise Flächen, Streifen, Linien, geometrische Figuren, wie Kreise, Dreiecke, Rechtecke, Vielecke etc., alphanummerische Zeichen, Schriftzeichen oder Kombinationen daraus, enthält.
11 Die Methode gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die festgelegte Fläche mit der Fläche des gedruckten Identifikationsmusters überlappt, vorzugsweise im Bereich von 10% bis 100%, bevorzugt von 25% bis 100%, stärker bevorzugt von 50% bis 100%, am stärksten bevorzugt von 75% bis 100%.
12. Die Methode gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die
Produktionsungenauigkeiten Abweichungen der Oberfläche des Produkts, Dokuments und/oder Substrats selbst, Abweichungen in einer aufgedruckten Dmckzusammensetzung und Abweichungen im Druckbild eines mit der Druckzusammensetzung aufgedruckten Identifikationsmusters umfassen.
13. Methode zur Identifizierung von Produkten/Dokumenten, die mit der Methode zur eindeutigen Kennzeichnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 gekennzeichnet wurden, wobei die Methode die folgenden Schritte enthält:
- Bestrahlen der festgelegten Fläche mit Photonen;
- Extraktion von Produktionsungenauigkeiten aus der festgelegten Fläche im Bereich von bis 3000 nm, bevorzugt bis 1800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm;
- Abgleich der extrahierten Produktionsungenauigkeiten mit den gespeicherten Produktionsungenauigkeiten.
14. Die Methode gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die festgelegte Fläche zur Anregung mit blauem oder weißen Licht bestrahlt wird.
15. Die Methode gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei zur Bestrahlung ein elektronisches Smart Device, wie z. B. ein Smartphone oder Tablet, ein Spektrometer oder eine Industriekamera verwendet wird.
16. Die Methode gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei zur Extraktion der Produktionsungenauigkeiten und Speichern der extrahierten Produktionsungenauigkeiten und/oder zur Extraktion der Produktionsungenauigkeiten und Abgleich der extrahierten Produktionsungenauigkeiten mit den gespeicherten
Produktionsungenauigkeiten ein elektronisches Smart Device, wie z. B. ein Smartphone oder Tablet, mit geeigneter Software, beispielsweise in Form einer App, verwendet wird.
17. Ein Produkt mit einem optischen Sicherheitsmerkmal zur eindeutigen Kennzeichnung und Identifizierung, vorzugsweise zur eindeutigen und sicheren Kennzeichnung und Identifizierung, von Produkten auf mindestens einer Fläche der Oberfläche des Produktes, wobei das Sicherheitsmerkmal eine festgelegte Fläche umfasst, wobei die festgelegte Fläche
Produktionsungenauigkeiten enthält, die im Bereich bis 3000 nm, bevorzugt bis 1800 nm, stärker bevorzugt bis 1400 nm, am stärksten bevorzugt bis 1100 nm extrahiert werden.
18. Verwendung des optischen Sicherheitsmerkmals gemäß Anspruch 17 als eindeutige Identität, vorzugsweise als eindeutige und sichere Identität, zur Produktauthentifizierung und/oder zur Dokumentenauthentifizierung.
19. Serialisierungs- und/oder Track & Tracesystem, das ein optisches Sicherheitsmerkmal gemäß Anspruch 17 enthält.
20. Verwendung eines optischen Sicherheitsmerkmals gemäß Anspruch 17 in einem Serialisierungs- und/oder Track & Tracesystem und/oder zur Dokumentenauthentifizierung.
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