DE102005021815A1 - Sicherheitsmerkmal und Gerät zum Überprüfen des Sicherheitsmerkmals - Google Patents

Sicherheitsmerkmal und Gerät zum Überprüfen des Sicherheitsmerkmals Download PDF

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Abstract

Sicherheitsmerkmale sind wesentlich zur Vermeidung von Fälschungen, insbesondere bei Banknoten. Mit dem Sicherheitsmerkmal kann Information einfach auslesbar z. B. in einen Geldschein integriert werden und mittels elektromagnetischer Strahlung im Radio- oder Mikrowellenbereich ausgelesen werden. Durch geeignete Wahl des Materials entsteht ein robustes Sicherheitsmerkmal, das nur unter sehr großem Aufwand zu fälschen ist.

Description

  • Sicherheitsmerkmal und Gerät zum Überprüfen des Sicherheitsmerkmals.
  • Die Erfindung betrifft den Anwendungsbereich der Produktsicherung bzw. Fälschungssicherung.
  • Sicherheitsmerkmale sind entscheidend, um Fälschungen, wie z. B. von Wertpapieren, zu vermeiden. Dabei sind die Ansprüche an solche Merkmale eine schwere Nachahmbarkeit, eine hohe Robustheit, insbesondere gegen Feuchtigkeit, Knicken und elektrostatische Aufladung, wie sie z. B. beim Benutzen eines Geldscheins vorkommen können, ein geringer Preis und eine einfache Erkennung. Herkömmliche Merkmale, wie Hologramme, Wasserzeichen oder speziell bedruckte Bereiche, wie z. B. bei Geldscheinen mit dem Stichdruck können jedoch mit zunehmender Technisierung immer einfacher gefälscht werden. Eine Gegenmaßnahme ist die kontinuierliche Weiterentwicklung von Sicherheitsmerkmalen, wie z. B. Hologrammen oder auf Nanotechnologie basierenden Kippbildern, welche nur unter großem Aufwand zu fälschen sind. Die zunehmende Häufigkeit der Fälschung solcher Merkmale verlangt nach ausgefeilten, schwer oder nur unter großem Kosten- und Zeitaufwand zu fälschenden Merkmalen. In der Diskussion sind in den letzten Jahren vor allen Dingen RFID-basierte Lösungen mit integrierten Schaltkreisen auf der Basis von Silizium. Diese weisen jedoch für die Umsetzung gravierende Nachteile auf: Sie sind oft recht groß, mechanisch häufig nicht sehr robust, nur bedingt resistent gegen elektrostatische Entladung und vor allen Dingen relativ teuer. So würden diese Sicherheitsmerkmale die Kosten für die Herstellung von Euro Banknoten nahezu verdoppeln. Auch ist speziell bei Banknoten die Möglichkeit der Verfolgung einzelner Banknoten unter anderem von den Notenbanken und unter Datenschutzaspekten unerwünscht. Preiswerte Lösungen mit ähnlichen Leistungsmerkmalen wie Silizium-basierte RFID Chips sind derzeit nicht in Sicht.
  • Die bislang bekannten Möglichkeiten von Sicherheitsmerkmalen sind entweder relativ einfach zu fälschen oder basieren im Wesentlichen auf integrierten Schaltkreisen bzw. mindestens mehreren elektrischen Bauteilen wie Kondensatoren und Spulen, die die Anfälligkeit insbesondere gegen elektrostatische Entladung erhöhen. Ist ein Sicherheitsmerkmal nicht zu 100 % ausfallsicher, kann es folglich nicht zur eindeutigen Identifikation dienen.
  • Die EP 1 363 233 A1 beschreibt z. B. eine einfach zu realisierende Sicherheitslösung basierend auf aufgedruckten Schwingkreisen. Diese haben außer dem Nachteil der Größe den Nachteil der mechanischen Stabilität, d. h. ein Brechen des Schwingkreises, z. B. durch häufiges Knicken des Papiers, macht das Merkmal unbrauchbar. Auch sind solche Schwingkreise relativ leicht nachzuahmen. Die US 5 757 521 kombiniert solche Schwingkreise mit Hologrammen und mittels durch induktiv erzeugten Strom mit einem integrierten Schaltkreis wie auch die EP 1 179 811 A1 . Zur Steigerung der Fälschungssicherheit wird bei der EP 1 134 694 A1 mit integrierten Schaltkreisen auf der Basis von organischen Halbleitermaterialien gearbeitet, welche drucktechnisch auf das Papier gebracht werden können. Nachteil hier ist, dass diese Technologie durch ihre rasante Entwicklung in Kürze weit verbreitet sein wird und die drucktechnische Aufbringung daher leicht nachgeahmt werden kann. Ein weiterer integrierter Schaltkreis mit einem zusätzlich visuell prüfbaren Effekt ist in der DE 100 32 128 A1 genannt. In einem integrierten Schaltkreis zur Fälschungssicherung kryptografisch gespeicherte Information wird nach der DE 196 01 358 C2 in einem sehr kleinen integrierten Schaltkreis gespeichert, was zumindest zu einer hohen mechanischen Robustheit führt. Hier ist durch den hohen technologischen Aufwand eine Fälschung sehr erschwert, abermals besteht aber die Gefahr der Zerstörung der gespeicherten Information durch elektrostatische Entladung und der im Fall von Banknoten ungewollte Effekt einer eindeutigen, für den Nutzer nicht unbedingt nachvollziehbaren Identifizierung, da in der kryptografisch gespeicherten Information mit einem anderen Schlüssel versteckt abgelegte Zeichen enthalten sein können.
  • Die genannten Nachteile der Empfindlichkeit, einfachen Nachahmung und eindeutigen Zuordnungsmöglichkeit des Wertpapiers können nun nach einem Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 1 gelöst werden.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand des Beispiels eines Wertpapiers erläutert. Das Sicherheitsmerkmal ist aber universell für viele zu sichernde Gegenstände, also unter anderem für Sicherheitspapiere, Waren und Wertsachen, insbesondere zur Fälschungsvermeidung, aber auch zur eindeutigen Identifikation einsetzbar.
  • Die Erfindung löst das Problem der preiswerten und sicheren Produkt- bzw. Fälschungssicherung nach Anspruch 1, indem ein auf einem piezoelektrischen Material beruhender passiver Chip in das Papier eingebracht wird, in dem eine Information zum Beispiel durch eine spezifische Anordnung von metallischen Reflektoren oder durch eine dreidimensionale Oberflächenstrukturierung auf der Chipoberfläche eingebracht wird, die z. B. durch die Erzeugung von Oberflächenwellen in dem Piezomaterial nach Anspruch 3 mittels Funkwellen ausgelesen werden kann. Dabei unterscheidet es sich im Wesentlichen von den meisten der vorgenannten Erfindungen in der einfachsten Ausführung durch den Verzicht auf integrierte Schaltkreise bzw. jegliche Form elektronischer Bauelemente, was es sehr robust macht. Die Integration in das Wertpapier erfolgt idealer- aber nicht notwendigerweise bei der Papierherstellung, entweder separat oder zusammen mit dem bei Banknoten üblichen Sicherheitsstreifen, welcher nach Anspruch 2 auch als Antenne dienen kann. Dadurch ist eine Beschädigung und eine Entnahme des Sicherheitsmerkmals zu Fälschungszwecken anderer Banknoten stark erschwert. Alternativ ist auch die Applikation, z. B. zusammen mit einem Sicherheitsaufkleber wie z. B. einem heutzutage häufig verwendeten Hologramm, sinnvoll. Die auf dem Sicherheitsmerkmal kodierte Information kann zusätzlich z. B. mit der Seriennummer des Geldscheins verknüpft sein und es lässt sich so entweder direkt oder über eine Datenbank eine Eindeutigkeit herstellen, die das Fälschen weiter erschwert, wie in Anspruch 14 dargelegt. Wesentlicher Vorteil dieses passiven Bauelements gegenüber herkömmlichen RFID-Lösungen ist die Unempfindlichkeit gegen Umwelteinflüsse und elektrostatische Aufladung. Zusätzlich kann nach Anspruch 4 ein Material verwendet werden, welches durch Bestrahlen mit Licht einer speziellen Wellenlänge oder nach Anspruch 5 durch z. B. die induktive Erzeugung von Strom, oder mittels integrierter oder mit dem Sicherheitsmerkmal verbundener photovoltaischer Elemente oder das direkte Kontaktieren nach Anspruch 6, z. B. über die Antennenzuführungen, zur Elektrolumineszenz angeregt wird. Dieses Leuchten ist charakteristisch für das Material und z. B. durch eine wellenlängenselektive Detektion kann damit eine Eindeutigkeit, z. B. zum Banknotenwert, hergestellt werden. Denkbar ist nach Anspruch 7 auch die Emission bei mehr als einer Wellenlänge, z. B. durch die Herstellung einer Multiquantumwellstruktur oder LED-Struktur mit bei verschiedenen, dominanten Wellenlängen emittierenden Quantumwells. Dies ist am besten in der Ausführung eines Teils der Struktur als Leuchtdiode möglich. Damit kann zusätzlich bzw. alternativ zur funkbasierten Prüfung eine optische Prüfung des Sicherheitsmerkmals erfolgen. Dabei ist auch diese Lösung bei der Verwendung geeigneter, insbesondere in Anspruch 16 genannter Materialien sehr robust gegenüber elektrostatischer Entladung und anderen Störeinflüssen. Auch kann einfach auf der Diodenstruktur oder im Substrat, insbesondere bei Verwendung eines Silizium Substrates, ein Schutz gegen elektrostatische Entladung und im Fall der direkten Kontaktierung, gegenüber Verpolung integriert werden.
  • Vorteilhaft ist hierfür eine zumindest teilweise im sichtbaren Bereich vorhandene Lumineszenz, da sie z. B. mit einfachen Testgeräten nach Augenschein für jeden eine einfache Beurteilung der Echtheit zulässt.
  • Eine weitere Möglichkeit, das Sicherheitsmerkmal fälschungssicher zu machen, ist nach Anspruch 8 die Verwendung eines piezoelektrischen Materials, in welchem bei Bestrahlung mit Licht oberhalb einer spezifischen Energie Ladungsträger erzeugt werden, die die Signalantwort in charakteristischer Weise beeinflussen, z. B. durch eine veränderte Dämpfung oder Schallgeschwindigkeit. Analog dazu kann nach Anspruch 9 in einem Mehrschichtsystem von z. B. Halbleitermaterialien mit unterschiedlichen Bandlücken, die Generation von Ladungsträgern in der wesentlichen, Oberflächenwellen tragenden Schicht nur bei einer speziellen Wellenlänge realisiert werden, was die Originalität des Sicherheitsmerkmals durch Testen mit z. B. drei verschiedenen Lichtenergien sicherstellt. Auf diese Weise werden nur bei einer Energie Ladungsträger erzeugt, welche die Signalantwort in charakteristischer Weise verändern.
  • Nach Anspruch 10 kann solch ein Mehrschichtsystem ebenfalls verwendet werden, um durch die unterschiedlichen Schallausbreitungsgeschwindigkeiten und die frequenzabhängige Eindringtiefe von Oberflächenwellen, unabhängig von der Bestrahlung mit Licht, eine von der Testfrequenz abhängige Signalantwort zu erzeugen, die charakteristisch für das Sicherheitsmerkmal ist.
  • Alternativ lassen sich nach Anspruch 11 die Antennen so anbringen bzw. formen, dass sie z. B. nur für in einer Richtung polarisierte, elektromagnetische Strahlung eine Welle im Sicherheitsmerkmal erzeugen, bzw. bei z. B. 90° gekreuzt angeordneten Antennen und Reflektoren eine Anisotropie der Wellenausbreitung im Material des Sicherheitsmerkmals ausnutzen, um je nach Orientierung des zu prüfenden Objektes unterschiedliche Signalantworten zu erzeugen.
  • Das Sicherheitsmerkmal kann je nach Material in sehr kleiner Baugröße (z. B. ca. 0,1 × 0,1 × 0,02 mm3 (Länge × Breite × Höhe)) problemlos so dünn gefertigt werden, dass es vollständig in das Wertpapier passt, wodurch es zusätzlich gegen mechanische Beschädigung geschützt ist und kaum auffällt. Insbesondere das Knicken des Wertpapiers kann bei solch einem kleinen Sicherheitsmerkmal zu keiner Zerstörung mehr führen. Alternativ lässt sich das Sicherheitsmerkmal auch Aufbringen, was sich z. B. besonders mit Applikationen wie Hologrammen empfiehlt. Zur Verbesserung des Empfangs ist nach Anspruch 2 auch das Aufbringen auf einen ganz oder teilweise elektrisch leitfähigen Sicherheitsstreifen oder ein elektrisch zumindest teilweise leitendes Material, wie z. B. ein dafür geeignetes Hologramm möglich, welches dann als Antenne dient und dadurch den Signal-Rauschabstand der Signalantwort bei gleicher Einstrahlungsleistung deutlich verbessern kann.
  • Optimal für eine hohe Robustheit ist es, bei Verwendung einer Antenne an dem Sicherheitsmerkmal, diese in der Mitte der Papierebene, also im Papier, zu führen und auch dort mit dem Sicherheitsmerkmal zu verbinden, da die mittlere Papierebene beim Knicken nie gedehnt oder gestaucht wird. Die Notwendigkeit ist abhängig von der Elastizität der verwendeten Materialien. Wird alles in der Mitte der Papierebene geführt, so sind die Antenne und der Chip minimalen Spannungen ausgesetzt und die Haltbarkeit und auch die Sicherheit vor mechanischer Beschädigung sind maximal.
  • Zwei Ausführungsbeispiele für den Chip in Aufsicht und eine mögliche Signalantwort für das erste Ausführungsbeispiel sind in Zeichnung 1 bis 3 gezeigt. Zeichnung 4 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit mit integrierten LEDs. Dabei steht in Zeichnungen 1, 2 und 4 A für eine meist externe Antenne, also z. B. einen elektrisch leitenden Streifen, auf den der Chip elektrisch kontaktiert wird, S für den Sende- bzw. Empfangsteil, der die elektromagnetische Welle in eine Oberflächenwelle und zurück konvertiert, D für den Datenbereich, in dem die Daten abgelegt sind, R für einen möglichen Reflektor und W gibt schematisch mit den Pfeilen die Wellenrichtung an. Mit einem oder mehreren elektromagnetischen Pulsen P0 wird eine Oberflächenwelle generiert, die teilweise im Datenbereich bzw. am Reflektor reflektiert wird und durch den Datenbereich modifiziert wird. Die zurücklaufenden, meist stark abgeschwächten Wellen, schematisch durch die dünneren Pfeile bzw. im Diagramm durch die kleineren Pulse dargestellt, werden vom externen Testgerät empfangen und die Impulsantwort, wie sie z. B. im Diagramm dargestellt ist, z. B. mit auf einer Datenbank abgelegten Pulsantworten verglichen und darüber vom Testgerät als echter oder falscher Geldschein identifiziert. Dabei können in der Struktur auch Vielfachreflexionen auftreten, die eine sehr spezifische, z. B. von der Dämpfung des Materials abhängige, Impulsantwort liefern, welche mit hochwertiger Messtechnik im Fall von Banknoten, z. B. bei Notenbanken, detektiert werden kann. Zeichnung 3 zeigt schematisch das Beispiel einer Mehrfachschicht nach den Ansprüchen 9 bzw. 10 im Querschnitt. Die Dreifachschicht, bestehend aus Schicht 1 bis Schicht 3, ist auf einer Pufferschicht auf einem Substrat z. B. mittels Sputtertechniken oder epitaktischen Methoden wie der MOCVD oder MBE aufgebracht. Die Oberflächenschallwelle, welche teilweise von den metallischen Leitungen M auf der obersten Schicht reflektiert wird, dringt je nach Wellenlänge unterschiedlich tief in den Schichtstapel ein und führt so zu unterschiedlichen Signalantworten, die z. B. in der Signalfolge je nach Wellenlänge unterschiedlich gedämpft sind oder zu zusätzlichen langsameren Anteilen der Welle führen. Durch das Bestrahlen mit Licht kann eine hohe Ladungsträgerkonzentration in den Schichten erzeugt werden, welche die Signalantwort ebenfalls in charakteristischer Weise, z. B. in der Dämpfung oder Signalform beeinflussen kann. Eine weitere material- und strukturabhängige Überprüfungsmöglichkeit ist die Messung der temperaturabhängigen Signalantwort wie in Anspruch 12 genannt. Diese ist stark abhängig vom verwendeten Material und der Struktur. Durch die Veränderung der Schallgeschwindigkeit mit der Temperatur ist dies eine gute Möglichkeit, Fälschungen, die andere Materialien oder Herstellungsverfahren verwenden, festzustellen. Neben den bis jetzt genannten Oberflächenwellen können auch jegliche im Material erzeugbaren Kristallschwingungen zur Identifikation genutzt werden. Im Kristall laufende Wellen können z. B. durch in die Tiefe geätzte Löcher beeinflusst werden. Möglich ist hier z. B. auch eine Ausführung analog zum optical Bandgap als acoustic Bandgap, also einer akustischen Bandlücke mit z. B. einer regelmäßigen Löcheranordnung, die nur die Ausbreitung einer speziellen Welle bzw. Frequenz zulässt. Auch in solchen Strukturen lässt sich durch gezieltes Weglassen bzw. Hinzufügen z. B. von Löchern oder z. B. durch vertikale Vielfachschichtstrukturen eine Information auf die Welle aufprägen und wieder aus dem Material auslesen. Für die Erzeugung der Welle ist wesentlich, dass die eintreffende elektromagnetische Welle in einer Kristallrichtung auftritt, die die elektromagnetische Schwingung in eine mechanische umwandelt, also in einer polarisierbaren Kristallrichtung eine Polarisation erzeugt.
  • Die funkbasierte Lösung ermöglicht, dass z. B. Mobiltelefonbesitzer nach Anspruch 13 mittels Bluetooth oder anderen funkbasierten Verfahren Geldscheine auslesen und so auf ihre Echtheit prüfen können, indem sie z. B. mit einem entsprechenden Programm eine codierte Zahl und weitere Informationen aus dem Wertpapier auslesen, die nach Anspruch 14 und/oder 15 z. B. mit der Seriennummer oder einer kodierten Zahl bzw. als kodierte Information einer Datenbank in Verbindung steht. Auch denkbar ist der Vergleich dieser Information mit der Farbe, Größe oder Merkmale und/oder anderer Informationen des Sicherheitsmerkmals, wobei dies wegen der möglichen Winzigkeit des Sicherheitsmerkmals für eine Routineauslesung ungeeigneter ist. In Geschäften und anderen Einrichtungen, die die Wertpapiere auf Echtheit prüfen wollen, können spezielle Geräte nach Anspruch 17 diese Funktion übernehmen und durch besondere Ausgestaltung der Testgeräte noch weitere Informationen, wie zum Beispiel aus verschiedenen, in den Ansprüchen beschriebenen Testverfahren, mit Licht und verschiedenen Trägerfrequenzen auslesen und somit eine weitere Sicherheitsstufe bieten. Zudem kann dort einfach eine zusätzliche optische Prüfung nach den Ansprüchen 4–7 erfolgen, ähnlich den zurzeit existierenden schwarzlichtbasierten Prüfgeräten durch einfache Photolumineszenz bzw. durch die Erzeugung von Elektrolumineszenz in Teilen des Chips. Notenbanken können über solche Merkmale oder auch weitere Merkmale in dem Chip, die z. B. mit einer anderen Frequenz ausgelesen werden, die Echtheit und auch die Herkunft des Geldscheins eindeutig feststellen.
  • Hauptvorteile der Methode gegenüber klassischen RFID Lösungen, die mit integrierten Schaltkreisen arbeiten, sind die dabei erhalten bleibende Anonymität des Geldscheins, die Möglichkeit, zur Fälschungserschwerung spezielle Materialien und Herstellungsverfahren zu verwenden und die unvergleichbare Robustheit bei niedrigem Herstellungspreis. Auch kann mit diesem Sicherheitsmerkmal im Gegensatz zu klassischen RFID-Lösungen vermieden werden, dass Kriminelle durch Funkwellen den Inhalt der Geldbörse von Passanten scannen, da die hier gezeigte Lösung keinen Kollisionsschutz hat und in der Regel nur sehr kurzreichweitig auslesbar ist.
  • Als mit am besten geeignetes Material für die funktionellen Schichten des Sicherheitsmerkmals eignen sich nach Anspruch 16 Gruppe-III-Nitride wie GaN, AIN oder InN, bzw. deren ternäre und quaternäre Verbindungen, da sie piezoelektrisch, sehr hart und chemisch sehr stabil sind und alle Anforderungen an Robustheit erfüllen. Auch gut geeignet sind II-VI Halbleiter im System ZnCdMgO, wobei die chemische Stabilität geringer als bei den Gruppe-III Nitriden ist und der Einsatzbereich damit etwas eingeschränkt wird.
  • Zur Überprüfung des Sicherheitsmerkmals mit einem Gerät nach Anspruch 17 eignen sich alle in der Beschreibung und den Ansprüchen genannten und verwandten Methoden.
  • In einer Ausführungsmöglichkeit sind die als Empfänger und Sendeeinheit ausgeführten interdigitalen Metallkontakte auf dem piezoelektrischen Metall in Abständen von Lambda/4 der Oberflächenwelle angebracht. Dabei kann entweder eine solche Einheit oder in einem definierten Abstand eine zweite Einheit angebracht sein, je nachdem ob die Wellen von einer Antenne zur nächsten laufen sollen oder von ein und derselben Einheit empfangen und zurückgesendet werden sollen. Die Metallisierung kann dabei z. B. durch Aufdampfen oder Sputtern erfolgen. Besonders geeignet als oberste Schicht sind harte und edle Metalle wie Au, Pd oder Pt, bzw. Cr, da sie gegenüber Umwelteinflüssen am robustesten sind. Eingebracht werden kann das Merkmal z. B. in Banknoten mit dem meist verwendeten Sicherheitsstreifen z. B. während der Papierherstellung. Da das Sicherheitsmerkmal sehr robust ist, übersteht es die typischen Prozesse während des Trocknens und Glättens des Papiers, die einen hohen Druck ausüben und zu einer starken elektrostatischen Aufladung des Papiers führen. Der Sicherheitsstreifen kann wiederum als Antenne dienen und somit den Signal-zu-Rauschabstand des später empfangenen Signals verbessern.
  • Die meist mit einem kurzen elektromagnetischen Hochfrequenzpuls im Bereich von typisch einigen hundert MHz bis zu einigen GHz erzeugte Oberflächenwelle breitet sich in der Oberflächenschicht des Materials aus und wird zum Teil an den in definiertem Abstand aufgebrachten Metallisierungen reflektiert bzw. durch die Metallisierungen in charakteristischer Weise gedämpft. Alternativ können diese Reflektoren bzw. die Welle dämpfenden Elemente z. B. auch durch dreidimensionalen Strukturierungen der Oberfläche durch z. B. Ätzen oder Aufbringen von nichtmetallischem Material wie z. B. Siliziumnitrid oder Siliziumdioxid realisiert werden. An solchen Strukturen wird die Oberflächenwelle ebenfalls gestreut bzw. gedämpft. Die modifizierte Welle wird nun wieder emittiert und nach Anspruch 17 von einem geeigneten Gerät mittels einer Antenne mit anschließender Auswerteelektronik empfangen, wobei die Veränderung des Pulses die Information über das Sicherheitsmerkmal enthält. Als Verfahren dienen z. B. die Analyse der empfangenen Impulsantwort, bei aufwendigeren Chips z. B. auch die der Lumineszenzwellenlänge mittels spektral auflösender Detektoren, des Zeitverhaltens der Lumineszenz mittels schneller Photodetektoren. Das Sicherheitselement ist bis zu dieser Ausführungsstufe ein vollkommen passives, auf jegliche Elektronik und/oder integrierte Schaltkreise verzichtendes Sicherheitsmerkmal. Elektronik wird nur auf der Testseite zum Testen selbst und zur Analyse der Reaktion des Chips in den Geräten nach Anspruch 17 benötigt. Einfache Bauelemente, zumindest eine Diodenstruktur, können nun als weitere, die Sicherheit erhöhende, Merkmale integriert werden:
    Ist z. B. eine optische Auslesung erwünscht, so kann das Sicherheitsmerkmal z. B. elektrisch über den Sicherheitsstreifen zur Elektrolumineszenz angeregt werden. Notwendig ist hierzu, dass in der Struktur eine geeignete LED-Schicht eingebracht ist. Entweder wird einfach eine LED-Struktur an der Oberfläche für die Oberflächenwelle genutzt oder über eine LED-Struktur eine weitere Schicht für das Oberflächenwellenbauelement gewachsen, die LED-Struktur durch Ätzprozesse freigelegt und anschließend kontaktiert. Durch z. B. zwei entgegengesetzt gepolte LEDs kann dabei auf einfache Art ein Verpolungsschutz geschaffen werden, es leuchtet jeweils nur eine LED. Ein Ausführungsbeispiel dazu ist in Zeichnung 4 gezeigt, mit A den Antennen, die auch als Kontaktierung der LEDs über die Kontakte K dienen können, S den Empfangs und Sendeteil des Oberflächenwellenbauelements D dem dazugehörigen Datenbereich, R1 und R2 sowie F1 und F2 die Rückseiten- und Frontkontakte der LEDs 1 und 2. Dabei zeigt Zeichnung 4a) die Aufsicht, 4b) die Seitenansicht und 4c) die Verschaltung der LEDs im Ersatzschaltbild als eines von vielen möglichen Ausführungsbeispielen.
  • Sind die LEDs darüber hinaus z. B. in verschiedener Schichttiefe des Bauelements prozessiert und bestehen aus bei unterschiedlichen Wellenlängen emittierenden Schichten, was in solch einer Ausführung einfach realisierbar ist, so lassen sich je nach Stromrichtung unterschiedliche Lumineszenzwellenlängen anregen, was die Fälschung weiter erschwert. Neben der Lumineszenzwellenlänge kann in aufwendigen Prüfgeräten auch das Abklingen der Lumineszenz gemessen werden, welche charakteristisch für die Struktur, Dotierung und Defektdichte des Materials und unter vertretbarem Aufwand nicht fälschbar ist. Solch ein Merkmal stellt wiederum sehr hohe Anforderungen an die Reproduzierbarkeit der Schichten in der Herstellung. Neben der Lumineszenz kann auch die Diodenkennlinie selbst als charakteristisches Merkmal verwendet werden. Insbesondere der Serienwiderstand und der Idealitätsfaktor solch einer Kennlinie sind stark vom Aufbau der Diode abhängig und können gezielt beeinflusst werden. So kann in den Zuleitungen oder durch lithographisch erzeugte bzw. geätzte Induktivitäten und Kapazitäten eine gezielte Beeinflussung der Kennlinie durch eine zur Ansteuerung der Diode mit einer Wechselspannung verschiedener Frequenz und somit von modulierten Strömen durch die Diodenstruktur erzielt werden. Dazu muss die Diode nicht zwingend als lumineszierendes Bauteil ausgelegt sein, kann also, z. B. bei Verwendung von Silizium Substrat als Träger der piezoelektrischen Schicht, auch im Silizium Substrat realisiert sein. Denkbar sind aber auch einfache elektrische Hoch-, Tief- oder Bandpässe, die in der nicht als piezoelektrisches Bauteil dienenden Struktur integriert sind.
  • Die hier genannten Möglichkeiten stellen nur einige einer Vielzahl von Möglichkeiten dar, die in den Ansprüchen mit eingeschlossen sind. Insbesondere ist die Anwendung nicht auf Wertpapiere beschränkt.

Claims (17)

  1. Sicherheitsmerkmal, gekennzeichnet durch a.) die Auslesbarkeit mittels gepulster elektromagnetischer Hochfrequenzstrahlung im MHz bis GHz Bereich und b.) das Verwenden eines piezoelektrischen Materials als Informationsträger und c.) das Kodieren von Informationen des und/oder über das Wertpapier bzw. zu sichernden Gegenstandes durch das Sicherheitsmerkmal und d.) die Integration mit dem Wertpapier bzw. den zu sichernden Gegenstand.
  2. Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Verbinden von als Antenne dienenden, elektrisch leitfähigen Streifen oder eines zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Materials mit dem Sicherheitsmerkmals.
  3. Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 1 und/oder 2, gekennzeichnet durch das Auslesen bzw. die Überprüfung des Sicherheitsmerkmals mittels der Erzeugung von Oberflächenwellen in dem Sicherheitsmerkmal.
  4. Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 1, 2 und/oder 3, gekennzeichnet durch das Verwenden eines Halbleitermaterials, welches mit Licht zum Leuchten angeregt werden kann.
  5. Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 1, 2 und/oder 3, gekennzeichnet durch das Verwenden eines Halbleitermaterials, welches durch induktiv oder photovoltaisch zum Leuchten angeregt wird durch einen im Sicherheitsmerkmal oder damit verbundenem Element erzeugten Strom.
  6. Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 1, 2 und/oder 3, gekennzeichnet durch das Verwenden eines Halbleitermaterials, welches durch direkte elektrische Kontaktierung zum Leuchten angeregt werden kann.
  7. Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 4, 5 und/oder 6, gekennzeichnet durch die Lumineszenz bei verschiedenen Wellenlängen.
  8. Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 1–6 und/oder 7, gekennzeichnet durch das Verändern der Frequenzantwort durch das Bestrahlen mit Licht einer Wellenlänge oberhalb der Bandlücke des piezoelektrischen Materials.
  9. Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 1–7 und/oder 8, gekennzeichnet durch das Erzeugen einer veränderlichen Signalantwort durch ein Mehrschichtsystem aus piezoelektrischen Materialien mit unterschiedlichen Bandlücken und Bestrahlen mit Photonen, die in einer oder mehrerer der Schichten absorbiert werden.
  10. Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 1–8 und/oder 9, gekennzeichnet durch eine von der Abfragefrequenz abhängigen Signalantwort in Bezug auf die Information, Signalbreite und/oder den zeitlichen Abstand der zurückgesandten Signale durch ein Mehrschichtsystem aus piezoelektrischen Materialien mit unterschiedlichen Schallgeschwindigkeiten und/oder Dämpfungen.
  11. Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 1–9 und/oder 10, gekennzeichnet durch eine für verschiedene Polarisationen bzw. Ausbreitungsrichtungen der elektromagnetischen Welle abhängigen Signalantwort.
  12. Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 1–10 und/oder 11, gekennzeichnet durch eine temperaturabhängige Signalantwort und/oder Lumineszenz.
  13. Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 1–11 und/oder 12, gekennzeichnet durch das Auslesen mittels Bluetooth oder ähnlicher in funkwellenbasierten Geräten eingesetzter Methoden mit einem der Anwendung angepassten Funkprotokolls.
  14. Sicherheitsmerkmal nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Vergleich der auf dem Sicherheitsmerkmal gespeicherten Information und/oder der Form, Struktur oder Größe, des Sicherheitsmerkmals mit einer Datenbank und/oder von spezifischer Information des Wertpapiers bzw. zu sichernden Gegenstandes.
  15. Sicherheitsmerkmal nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Vergleich der auf dem Sicherheitsmerkmal gespeicherten Information und von spezifischer Information des Wertpapiers bzw. zu sichernden Gegenstandes mit einer Datenbank.
  16. Sicherheitsmerkmal nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch das Verwenden von III-V und/oder II/VI Verbindungshalbleitern im System AlGaInN und/oder ZnMgCdO.
  17. Gerät zum Überprüfen des Sicherheitsmerkmals, gekennzeichnet durch das Überprüfen des Sicherheitsmerkmals durch mindestens eine in den vorangegangenen Ansprüchen genannte Methode.
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