DE10317292A1

DE10317292A1 - Wertdokument

Info

Publication number: DE10317292A1
Application number: DE10317292A
Authority: DE
Inventors: Markus Dr. Krombholz
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2004-12-02
Also published as: ATE357344T1; EP1615778A1; ES2282859T3; EP1615778B1; DE502004003282D1; PT1615778E; WO2004091929A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Datenträger mit einem Druckbereich, der ein Motiv mit ein oder mehreren Graphikelementen (102, 103, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 301, 302, 303) aufweist, wobei durch mindestens eines der Graphikelemente zumindest ein Teil eines elektrischen und/oder optischen Schaltkreises gebildet ist, und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Datenträger mit einem gedruckten Motiv und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Datenträger im Sinne der Erfindung sind insbesondere Sicherheits- oder Wertdokumente, wie Banknoten aus Papier oder Polymerfolien oder sonstigen Folien, Ausweiskarten, Pässe, Visa-Sticker, Scheckformulare, Aktien, Urkunden, Briefmarken, Flugscheine und Ähnliches sowie Etiketten, Siegel, Verpackungen oder andere Elemente für die Produktsicherung. Die vereinfachende Benennung „Datenträger" und „Sicherheits- oder Wertdokument" schließt deshalb im Folgenden stets Dokumente der genannten Art ein. Ebenfalls eingeschlossen unter der Benennung „Datenträger" sind Sicherheitspapiere (z.B. in Rollenform) und Papierbögen, die als Vorstufe zur Fertigung einzelner solcher oben genannter Wertdokumente etc. dienen können (vgl. unten).
Derartige Papiere, deren Handels- oder Nutzwert den Materialwert bei weitem übersteigt, müssen durch geeignete Maßnahmen als echt erkennbar und von Nachahmungen und Fälschungen unterscheidbar sein. Sie werden daher mit besonderen Sicherheitselementen versehen, die Idealerweise nicht oder nur mit großem Aufwand nachahmbar und nicht verfälschbar sind.
In der Vergangenheit haben sich besonders diejenigen Sicherheitselemente bewährt, die vom Betrachter ohne Hilfsmittel identifiziert und als echt erkannt werden können, aber gleichzeitig nur unter größtem Aufwand herstellbar sind. Dabei handelt es sich z.B. um in Hochdrucktechnik oder Stichtiefdrucktechnik erzeugte künstlerische Motive, die sehr fein ausgearbeitet sind und daher nur schwer originalgetreu nachzuahmen sind.
Als künstlerische Motive werden beispielsweise Personen-, Tier-, Landschafts- oder Bauwerkportraits realisiert.
Zur Erzeugung der Motive ist grundsätzlich jede Drucktechnik geeignet, wie zum Beispiel Siebdruck, Flexodruck, Hochdruck und Tiefdruck, insbesondere (Stahl-) Stichtiefdruck.
Besonders geeignet als Drucktechnik für die Motive ist die Stichtiefdrucktechnik, die sich durch ihre charakteristische, auch für den Laien leicht erkennbare Taktilität auszeichnen und mit anderen gängigen Druckverfahren oder durch Kopiergeräte nicht nachgeahmt werden können.
Der Stichtiefdruck zeichnet sich dadurch aus, dass er mit Druckplatten durchgeführt wird, in die Vertiefungen eingraviert oder geätzt sind. In diese Vertiefungen wird Farbe gefüllt, überschüssige Farbe wird mit einem Rakel abgezogen. Anschließend wird das gewünschte Substrat auf die Druckplatte gepresst oder umgekehrt und dabei die Farbe aus den Vertiefungen auf das Substrat übertragen. Gleichzeitig wird das Substrat mittels der Vertiefungen geprägt, so dass die für den Stichtiefdruck typische taktile Struktur ausgebildet wird.
Beim klassischen Stichtiefdruck haben die Vertiefungen die Form von geeignet angeordneten dünnen Linien oder Punkten. Entsprechend wird das Motiv dadurch erzeugt, dass in dem gewünschten Druckbereich dünne Linien oder Punkte aufgedruckt werden, so dass die Gesamtheit der Linien bzw. Punkte, aus ausreichendem Abstand betrachtet, dem Betrachter letztlich einen Eindruck eines gewünschten flächigen Motivs vermittelt. Die Stichtiefdruckmotive sind je nach Linienbreite entweder visuell oder taktil oder sowohl visuell als auch taktil wahrnehmbar.
Aus DE 101 62 050.0 ist ein Stichtiefdruckverfahren bekannt, mit dem sich vollflächige Farbflächen erzeugen lassen. Hierbei werden Druckplatten verwendet, bei denen die eingravierten Linien einander überlappen. Mit anderen Worten verbleiben zwischen den Linien Stege oder Kanten, die nicht ganz bis an die Oberfläche der Druckplatte reichen. Dadurch überlappen im mit der Druckplatte erzeugten Druckmotiv die Liniert, so dass eine durchgängige Fläche erzeugt wird.
Unterschiedliche Farbtiefen und/ oder Farbtöne lassen sich bei jedem mit Linien arbeitenden Druckverfahren dadurch realisieren, dass Linien unterschiedlicher Breite und/ oder unterschiedlichen gegenseitigen Abstands aufgetragen werden. So ergeben vom visuellen Eindruck her dünne Linien in großem Abstand einen hellen Farbton und breite Linien in geringem Abstand einen dunklen, satten Farbton. Durch abwechselnd aufgetragene Linien in unterschiedlichen Farben ergeben sich im visuellen Eindruck Mischfarben.
Werden lasierende Farben verwendet, bestimmt die Dicke des Farbauftrags den Farbton. So erhält man beim Bedrucken eines weißen Datenträgers mit geringen Farbschichtdicken eine helle Farbtönung, beim Bedrucken mit dicken Farbschichten dunklere Farbtöne.
Zum Drucken der Motive werden üblicherweise pastöse oder fließfähige Druckfarben verwendet, die ein Lösungsmittel und darin verteilte Farbpigmente enthalten. Zusätzlich kann in der Druckfarbe noch ein Bindemittel enthalten sein. Die einzelnen Farbpigmente können selbst eine komplexe innere Struktur haben. Nach dem Aufdrucken der Druckfarbe auf eine ge wünschte Unterlage entweicht das Lösungsmitfel zumindest teilweise aus der Druckfarbe, und die farbgebenden Farbpigmente bleiben zurück.
Zur Herstellung der genannten Datenträger (Wertpapiere etc.) wird typischerweise zuerst ein Sicherheitspapier gefertigt. Hierzu werden auf ein Papiersubstrat, das beispielsweise in Form eines zu einer Papierrolle aufgerollten Papierbandes vorliegt, Sicherheitsmerkmale und/ oder Motive aufgebracht werden. Für eine weitere Verarbeitung im Stichtiefdruck werden üblicherweise von dem Sicherheitspapier einzelne Bögen abgeschnitten und anschließend bedruckt und ggf. mit weiteren Merkmalen versehen. Danach werden die Bögen in einzelne Wertdokumente, beispielsweise Banknoten, zerschnitten.
Die meisten Drucke für Datenträger wie Wertpapiere sind mehrfarbig. Die unterschiedlichen Farben können gleichzeitig oder nacheinander, d.h. sequentiell aufgedruckt werden, werden aber meistens sequentiell, in aufeinanderfolgenden Teil-Druckvorgängen aufgedruckt. Damit die Teilmotive in den unterschiedlichen Farben schließlich, übereinander gedruckt, ein einheitliches Bild ergeben, müssen die einzelnen Teil-Druckvorgänge mit einer hohen Passergenauigkeit durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass die unterschiedlich farbigen Bilder nicht lateral, in der Ebene des Drucksubstrats (Datenträgers) gegeneinander verschoben sein dürfen, da sonst im Druckbild Farbränder entstehen.
Bei einer Druckmaschine wird üblicherweise das zu bedruckende Substrat zwischen zwei parallelstehenden, drehbar gelagerten Zylindern hindurchgeführt. Auf dem einen Zylinder, dem Druckzylinder, ist auf der Oberfläche die eingefärbte Druckplatte angeordnet. Der andere Zylinder dient als Ge genzylinder, um unter Druck das Motiv der Druckplatte auf das Substrat zu übertragen.
Zum sequentiellen, mehrfarbigen Drucken ist beispielsweise die Mehrzylinderdruckmaschine bekannt. Bei dieser durchläuft das Substrat nacheinander mehrere Druckwerke, von denen jedes ein Paar von Zylindern und Einrichtungen zum Auftragen der Farbe auf den jeweiligen Druckzylinder aufweist. Mit jedem Druckwerk wird eine andere Farbe gedruckt. Dazwischen läuft das Substrat mehr oder weniger frei.
Als weitere Druckmaschine ist die Einzylinderdruckmaschine, oder gleichbedeutend Zentralzylinderdruckmaschine, bekannt. Bei einer solchen Einzylinderdruckmaschine läuft das Substrat straff gespannt um einen einzigen Zentralzylinder, an dessen Umfang mehrere Druckwerke mit jeweils einem Druckzylinder angeordnet sind. Auf jedem der Druckzylinder ist die Druckplatte für eine andere Farbe angeordnet. Das um den Zentralzylinder umlaufende Papier passiert so in Umfangsrichtung des Zentralzylinders nacheinander die Druckzylinder für die unterschiedlichen Farben. Der Vorteil bei der Zentralzylinderdruckmaschine ist, dass das zu bedruckende Substrat stets auf dem Zentralzylinder anliegt und somit zwischen den Druckwerken keine freie Bahnlänge verläuft, wodurch eine optimale Substratführung des zu bedruckenden Substrats zwischen den einzelnen Druckwerken gewährleistet ist. Daher hat die Einzylinderdruckmaschine eine besonders hohe Passergenauigkeit.
Gemäß einem anderen Aspekt, der beispielsweise in DE 10163 267.3 oder PCT/EP02/14606 adressiert ist, wird als Sicherheitsmerkmal vorgeschlagen, Sicherheitsdokumente wie Banknoten zusätzlich mit einem Chip zu versehen, in dem sich Daten in elektronischer Form abspeichern lassen. Der Chip hat die äußere Gestalt eines flachen Plättchens. Damit der Chip sich gut in das Sicherheitsdokument integrieren lässt, ohne dass das Sicherheitdokument ausgebeult wird, ist es erforderlich, dass der Chip sehr dünn ist. Um dünne Chips auf Siliziumbasis (oder auf Basis von anderen kristallinen, insbesondere einkristallinen oder polykristallinen, Halbleitern, ggf. auch Verbindungshalbleitern) zu erzielen, ist es bekannt, Chips in Standarddicke dünnzuschleifen. Die dünngeschliffenen Chips haben allerdings den Nachteil; dass sie bruchempfindlich sind. Neben kristallinen (einkristallinen oder polykristallinen) Siliziumchips sowie amorphen Dünnschicht-Silizium-Chips sind Chips auf der Basis von organischen Polymeren in der Entwicklung. Solche Chips auf Polymerbasis sind flexibel und daher weniger bruchempfindlich.
Sowohl Chips auf Siliziumbasis als auch solche auf Polymerbasis stellen einen Fremdkörper im Sicherheitsdokument dar, der sich mehr oder weniger auffällig vom Sicherheitsdokument abhebt, so dass die Gefahr besteht, dass der Chip vorsätzlich oder unabsichtlich manipuliert und verfälscht oder beschädigt wird. Hierdurch ist die Fälschungssicherheit des Sicherheitsdokuments beeinträchtigt. Daher ist es wünschenswert, dass der Chip möglichst unauffällig und gut integriert in das Sicherheitsdokument eingebaut ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Datenträger zu schaffen, der einen besonders hohen Fälschungsschutz bietet, und ein Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Datenträgers bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Dadurch, dass der elektronische Schaltkreis Bestandteile aufweist, die zugleich Schaltkreisteile und Elemente des Motivs in dem Druckbereich sind, ist der Schaltkreis besonders gut und unauffällig in den Datenträger integriert und folglich besonders gut gegen vorsätzliche und unabsichtliche Manipulationen, Schädigungen und Verfälschungen geschützt. Somit ist ein Datenträger mit einem besonders hohen Fälschungsschutz geschaffen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eines der Graphikelemente als Linie ausgebildet ist und hat die Funktion einer elektrisch oder optisch leitfähigen Leiterbahn.
Zusätzlich oder alternativ hat mindestens eines der Graphikelemente die Funktion eines elektrischen oder optischen Bauelements oder eines Teils eines solchen Sauelements.
In dem Fall, dass Leiterbahnen und mindestens ein Bauelement vorgesehen sind, kann insbesondere in dem Motiv mindestens ein Verbindungspunkt und/ oder Kreuzungspunkt von mindestens zwei Linien vorgesehen sein, wobei durch jede der beiden Linien eine Leiterbahn gebildet ist und wobei das Bauelement an dem Verbindungspunkt bzw. Kreuzungspunkt der mindestens zwei Linien angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform hat ein Teil der Linien die Funktion einer Antenne zur Kontaktierung des elektronischen Schaltkreises. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Datenträger kontaktlos kontaktiert werden kann und dadurch, im Vergleich zu einem kontaktbehaftet kontaktierten Datenträger, nur gering mechanisch belastet wird. Andererseits ist dadurch, dass die Linien als Antenne verwendet werden, die Antenne besonders unauffällig in den Datenträger integriert. Alternativ kann für den Schaltkreis eine kontaktbehaftete Kontaktierung vorgesehen sein. Die Kontaktierung des Schaltkreises kann weiter gemäß jedem geeigneten der in DE 10163 267.3 oder PCT/EP02/14606 beschriebenen Verfahren durchgeführt werden.
Vorzugsweise hat der durch das Graphikelement gebildete Teil des Schaltkreises eine elektrische Leitfähigkeit bzw. Lichtleitfähigkeit, die durch die Zusammensetzung der zum Drucken des Teils verwendeten Druckfarbe erzielt wird.
Der Datenträger kann gleichzeitig sowohl Linien, die als elektrisch leitende Bahnen wirken, als auch Linien, die als lichtleitende Bahnen wirken, aufweisen, sowohl im selben Motiv als auch in unterschiedlichen Motiven, und ggf. zusätzlich elektrische und/ oder optische Bauelemente.
Anhand der nachfolgenden Beispiele und Figuren werden die Vorteile der Erfindung erläutert. Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Motiv (Designelement);
2 eine schematische Darstellung eines FET, der zwischen zwei als Linien ausgestalteten Graphikelementen angeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, im Querschnitt;
3 den FET aus 2A, in Aufsicht.
1 zeigt ein Motiv in Form einer Säule 101, das auf eine Banknote aufgedruckt ist. Die Säule 101 weist eine Mehrzahl von Linien 102,103 auf. Durch eine Konturlinie 102 ist die Säule berandet. Die Konturlinie 102 ist aus einer Druckfarbe gedruckt, die Silberleitpaste enthält oder vollständig aus Silberleitpaste besteht, d.h. im letzteren Fall wird die Silberleitpaste als Druckfarbe verwendet. Zudem weist die Säule 101 Mauerlinien 103 auf, durch die ein gemauertes Erscheinungsbild der Säule 101 erzeugt wird. Die Mauerlinien 103 sind aus einer Druckfarbe gedruckt, die Farbpigmente mit einem farbigen leitfähigen Polymermaterial aufweist. An einigen Kreuzungspunkten 104 von Mauerlinien 103, die in 1 fett dargestellt sind, sind elektronische Bauelemente vorgesehen.
2, 3 zeigen eine schematische Darstellung eines FET, der zwischen zwei als Linien ausgestalteten Graphikelementen angeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, im Querschnitt bzw. in Aufsicht. 2, 3 zeigen genauer eine erste Linie und eine zweite Linie, die einander kreuzen, wobei am Kreuzungspunkt der ersten und der zweiten Linie ein Feldeffekttransistor (FET) angeordnet ist. Durch die erste Linie sind eine Gateleitung 201 und eine damit einstückig ausgebildete Gate-Elektrode 202 des FET realisiert. Durch die zweite Linie sind eine Datenleitung 203, die Source-Elektrode 204 und die Drain-Elektrode 205 sowie der Kanalbereich 206 des FET ausgebildet. Die Source-Elektrode 204 und die Drain-Elektrode 205 sowie der Kanalbereich 206 sind in die Datenleitung 203 des FET eingefügt. Zwischen der Gateleitung 201 einerseits und der Datenleitung 203, der Source-Elektrode 204, der Drain-Elektrode 205 sowie dem Kanalbereich 206 andererseits ist eine Isolierschicht 207 angeordnet, die sich mindestens so weit über die Datenleitung 203 erstreckt, dass sie die elektrische Isolierung der Datenleitung 203 von der Gateleitung 201 gewährleistet.
Die Gateleitung 201, die Datenleitung 203, die Gate-Elektrode 202, die Source-Elektrode 204 und die Drain-Elektrode 205 sind aus einer Druckfarbe gedruckt, die Farbpigmente mit einem leitfähigen Polymermaterial aufweist.
Der Kanalbereich 206 ist aus einer Druckfarbe gedruckt, die Farbpigmente mit einem halbleitenden Polymermaterial aufweist. Die Isolierschicht 207 ist aus einem isolierenden Polymermaterial gedruckt. Bei einer Ausgestaltungsvariante sind der Kanalbereich 206 sowie die Isolierschicht 207 aus einer transparenten Druckfarbe mit den entsprechenden Eigenschaften (halbleitend, isolierend) hergestellt. Diese Variante hat, insbesondere bei der Verwendung von lasierenden Farben, den Vorteil, dass der Farbton des Kreuzungspunkts der beiden Linien mit dem Bauelement (Transistor, FET), der ja mehr Farbschichten hat als eine einzelne Linie, dennoch im wesentlichen der gleiche ist wie der Farbton einer einzelnen Linie, so dass das Bauelement besonders unauffällig untergebracht ist. Bei einer weiteren Ausgestaltungsvariante wird die mehrschichtige Farbanordnung am Kreuzungspunkt mit dem Bauelement dazu verwendet, um für den visuellen Eindruck Mischfarben zu erzeugen.
Die Datenleitung 203, Source- und Drain-Elektrode 204, 205 und der Kanalbereich 206 werden gemäß einer Ausführungsform vor der Gateleitung 201 und der Gate-Elektrode 202 aufgedruckt. Hierdurch wird ein FET mit obenliegendem Gate 202 geschaffen. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird in umgekehrter Reihenfolge gedruckt, so dass ein FET mit obenliegendem Kanalbereich 206 geschaffen wird.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist an einem Kreuzungspunkt zweier Linien, die die Funktion elektrischer Leitungen haben, ein Bipolartransistors angeordnet. Hierzu sind die Leitungen aus einer im Druckresultat p-leitenden (bzw. n-leitenden) Druckfarbe gedruckt, und dazwischen ist ein Element aus einer im Druckresultat n-leitenden (bzw. p-leitenden) Druckfarbe gedruckt, so dass an der Kreuzung eine pnp-Schichtstruktur (bzw. npn-Schichtstruktur) ausgebildet wird. Im Druckresultat leitend bedeutet hierbei, dass das fertig gedruckte und ggf. getrocknete Motiv entsprechend leitend ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Druckfarbe Farbpigmente in der Gestalt elektrisch leitfähiger Partikel auf. Z.B. weist die Druckfarbe Metallpartikel auf oder intrinsisch oder extrinsisch leitfähige Polymere oder leitfähige Kompositpartikel, die Metalle und/ oder leitfähige Polymere und ggf. weitere leitende und/ oder nicht-leitende Substanzen enthalten. Ggf. tritt die elektrische Leitfähigkeit eines mit der Druckfarbe gedruckten Motivs erst auf, nachdem in der Druckfarbe enthaltene Lösungsmittel verdunstet oder weggeschlagen (d.h. in das Drucksubstrat entwichen) sind.
Bei der Verwendung von elektrisch leitfähigen Polymeren als Farbpigmente werden vorzugsweise durch die Verwendung unterschiedlicher Polymere unterschiedliche Farben erzeugt. Beispielsweise werden die Farben grün, blau und rot durch Polyanilin, Poly-3,4-ethylendioxythiophen (BAYTRON^TM) bzw. Polyacetylen realisiert. Druckfarben mit Mischungen unterschiedlicher Polymere werden bevorzugt verwendet, um Mischfarben zu erzeugen. Alternativ werden Mischfarben dadurch erzeugt, dass Linien unterschiedlicher Farben abwechselnd gedruckt werden. Farben unterschiedlicher Sättigung werden beispielsweise dadurch erzeugt, dass Farbschichten unterschiedlicher Dicke aufgetragen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden als polymere Farbpigmente in der Druckfarbe mit Leitfähigkeitsruß dotierte, intrinsisch nicht leitfähige Polymere verwendet, die ihre elektrische Leitfähigkeit erst durch die Dotierung erhalten. Diese werden insbesondere zur Erzeugung schwarzer oder brauner Linien verwendet, so dass, je nach den weiteren Parametern wie Li nienbreite und -abstand und/ oder ggf. Farbschichtdicke und / oder Dotierungsgrad, schwarze, graue und braune Farbtöne in unterschiedlichen Sättigungsgraden erzeugt werden. Gemäß einer Variante wird zur Erzeugung möglichst tief schwarzer oder brauner Farben für die polymeren Farbpigmente ein farbloses Polymermaterial verwendet, das mit dem Leitfähigkeitsruß dotiert ist. Zur Erzeugung von Mischfarben mit Schwarzanteil oder Braunanteil wird ein farbiges, mit Leitfähigkeitsruß dotiertes Polymermaterial verwendet.
Bei der Verwendung von Farbpigmenten mit Metallen (Metallpigmenten) werden gemäß einer Variante durch die Verwendung von Silberleitpaste Grautöne und Silbertöne erzeugt. Durch die Verwendung anderer Metallpigmente werden weitere Farbtöne wie schwarz, braun und rotbraun erzeugt.
Die Farbpigmente können Polymexmaterialien bzw. Metalle nur einer Sorte enthalten oder Mischungen aus unterschiedlichen Polymermaterialien oder unterschiedlichen Metallen oder Mischungen aus Metallen und Polymermaterialien und/ oder anderen elektrisch leitfähigen Materialien enthalten. Durch die unterschiedlichen Mischungen lassen sich insbesondere unterschiedliche Farbtöne und Leitfähigkeitseigenschaften erzeugen.
Gemäß einer Variante sind die einzelnen Farbpigmente vollständig aus dem leitfähigen Polymermaterial bzw. Metall gebildet.
Gemäß einer weiteren Variante sind die einzelnen Farbpigmente aus einem Kompositmaterial gebildet, das neben dem Polymermaterial bzw. Metall weitere Materialien aufweist.
Zusätzlich zu elektronenleitenden (elektrisch leitfähigen) Strukturen oder alternativ dazu sind in dem Motiv gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung lichtleitende Strukturen oder Elemente vorgesehen. Der lichtleitende Effekt solcher Strukturen wird z.B. ausgenutzt, um eine lichtleitende Verbindung zwischen zwei Bauelementen zu schaffen und kann insbesondere bei optischen Computern seine Anwendung finden.
Gemäß unterschiedlichen Varianten dieser Ausführungsform der Erfindung weist die Druckfarbe lichtleitende Farbstoffe und/ oder lichtleitende Farbpigmente und/ oder eine mit Farbstoffen und/ oder Farbpigmenten versehene lichtleitende Matrix auf, so dass in jedem Fall das mit der Druckfarbe gedruckte Motiv die gewünschten lichtleitenden Eigenschaften hat. Optional sind in der Druckfarbe zusätzlich Lösungsmittel enthalten. Ggf. treten die lichtleitenden Eigenschaften erst auf, nachdem in der Druckfarbe enthaltene Lösungsmittel verdunstet oder weggeschlagen (d.h. in das Drucksubstrat entwichen) sind oder nachdem chemische Reaktionen wie z.B. Polymerisationen in der Druckfarbe erfolgt sind.. Vorzugsweise wird eine Druckfarbe verwendet, bei der farbgebende Farbstoffe in einer lichtleitenden Matrix gelöst sind, da eine solche Druckfarbe besonders homogene lichtleitende Eigenschaften hat.
Falls Farbstoffe verwendet werden, sind diese vorzugsweise in einer geeigneten Matrix gelöst. Als Ausgangsmaterial für die Matrix wird vorzugsweise ein Monomer, beispielsweise Methylmetacrylat (MMA), verwendet. Das Monomer wird mit einem geeigneten Lösungsmittel und einem geeigneten Initiator sowie dem Fluoreszenzfarbstoff versetzt und polymerisiert so zu einem gefärbten Polymer. Beispielsweise entsteht mit MMA als Ausgangsmaterial nach der Polyreaktion PMMA (Polymethylmetacrylat, Plexiglas), das den Farbstoff beinhaltet.
Falls Farbpigmente verwendet werden, sind diese vorzugsweise in einer geeigneten Matrix suspendiert.
Die lichtleitenden Farbpigmente können, wie die oben beschriebenen elektrisch leitfähigen Farbpigmente, ausschließlich einen einzigen lichtleitenden Farbstoff aufweisen oder Mischungen unterschiedlicher lichtleitender Farbstoffe oder Mischungen aus unterschiedlichen leitenden, nichtleitenden, farbgebenden und nicht-farbgebenden Substanzen aufweisen.
Wahlweise werden in der Druckfarbe als Farbstoffe Leuchtfarbstoffe (Fluoreszenzfarbstoffe) verwendet bzw. als Farbpigmente Leuchtpigmente (Lumineszenzpigmente) verwendet. In diesem Fall haben die Farbstoffe bzw. Farbpigmente die zusätzliche vorteilhafte Wirkung, dass sie eine zusätzliche Möglichkeit zum Einkoppeln von Licht in das gedruckte Graphikelement, z.B. also die lichtleitende Bahn, schaffen. Fällt Licht in einem steilen Winkel, im Extremfall im rechten Winkel, auf eine gedruckte lichtleitende Bahn, so wird bei einem Lichtleiter ohne Farbstoffe oder Farbpartikel der Großteil des Lichts transmittiert. Bei einem Lichtleiter mit Farbstoffen bzw. Farbpartikeln absorbieren diese einen erheblichen Teil des Lichts und strahlen leicht frequenzverschobenes Licht in die lichtleitende Bahn ab, wo es wie üblich über Totalreflexion weitergeleitet wird.
Insbesondere werden als Leuchtfarbstoffe beispielsweise ein oder mehrere der in DE 40 29167 A1 und den darin genannten Dokumenten angeführten Fluoreszenzfarbstoffe verwendet. Fluoreszenzfarbstoffe sind in vielen Farben wie z.B. gelb, rot oder violett erhältlich. Vorzugsweise sind die Fluoreszenzfarbstoffe in einen geeigneten, vorzugsweise einen optisch klaren, Lack als Matrix eingebracht.
Gemäß weiteren Ausgestaltungen enthält die Druckfarbe Lösungsmittel und/ oder Bindemittel und/ oder Füllstoffe und/ oder Weichmacher. Dies gilt für die Druckfarbe für elektrisch leitfähige Elemente und ebenso für die Druckfarbe für lichtleitende Elemente.
Der Druckbereich kann jedes beliebige Motiv darstellen. Bevorzugt sind besonders aufwändig zu druckende Motive, insbesondere fein strukturierte Druckbilder wie z.B. Guillochen, alphanumerische Zeichen etc. An die flächige Ausdehnung des Druckbereichs werden keine weiteren Anforderungen gestellt. So kann die gesamte Oberfläche des Dokumentes bedruckt sein oder aber ein oder mehrere begrenzte Bereiche.
Die gedruckten Elemente die als Linien ausgestaltet sind, oder ein Teil davon können beispielsweise derart angeordnet sein, dass durch sie ein Druckbereich im wesentlichen gleichmäßig gefüllt ist, so dass ein flächiger visueller Farbeindruck erzeugt wird. Alternativ oder zusätzlich können gedruckte Linien derart angeordnet sein, dass durch sie eine Kontur eines Motivs oder eines Teilmotivs dargestellt ist.
Je nachdem, nach welchem Druckverfahren und mit welchen Druckparametern, wie z.B. Linienbreite, Linienabstand, Dicke der aufgetragenen Farbschicht, das Motiv gedruckt ist, kann das Motiv visuell oder taktil oder sowohl visuell als auch taktil wahrnehmbar sein.
Als Drucktechniken zur Erzeugung des Motivs werden beispielsweise die folgenden Druckverfahren eingesetzt: Hochdruck, Flexodruck, Tiefdruck, insbesondere Stichtiefdruck, Siebdruck, Inkjetdruck, insbesondere Continuous Inkjetdruck.
Als Druckverfahren zur Herstellung des Motivs für den erfindungsgemäßen Datenträger sind solche Druckverfahren bevorzugt, bei denen die Druckfarben einen hohen Lösungsmittelanteil beinhalten, damit nach dem Wegschlagen bzw. Verdunsten des Lösungsgmittels zwischen den einzelnen leitfähigen Partikeln möglichst wenig isolierende Materialien (z.B. Bindemittel) verbleiben. Als Lösungsmittel kann Wasser oder ein anderes Lösungsmittel verwendet werden, in Abhängigkeit von den verwendeten Farbpigmenten und weiteren Materialien, z.B. Bindemitteln, wobei weiter auf die speziellen Anforderungen der einzelnen Druckverfahren sowie der Herstellungs- bzw. Lieferformen der Polymere Rücksicht genommen wird. Beispielsweise wird Poly-3,4-ethylendioxythiophen (BAYTRON^TM) in einer wässrigen Dispersion geliefert, und daher wird für dieses Polymermaterial vorzugsweise ein wasserbasiertes Druckfarbensystem verwendet.
Prinzipiell sind alle gängigen Druckverfahren zum Herstellen des Motivs geeignet, jedoch sind Tief- oder Flexodruck besonders vorteilhaft, da diese Druckverfahren mit Lösungsmittelanteilen von 60 – 70 % bzw. Feststoffanteilen von 30 – 40 % in der Druckfarbe arbeiten und somit bei einem besonders hohen Lösungsmittelanteil arbeiten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird zum Drucken der Linien und ggf. der weiteren Elemente eine Druckfarbe verwendet, die ein leitfähiges Bindemittel und / oder einen leitfähigen Füllstoff enthält. Diese Ausführungsform ist besonders für den Stichtiefdruck, insbesondere den Stahlstichtiefdruck, bevorzugt, da hier der Pigmentanteil, d.h. der Anteil an Farbpigmenten, in der Druckfarbe sehr gering ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante werden nacheinander zwei oder mehr Druckvorgänge durchgeführt, bei denen eine jeweilige Linie oder sonstiges Element zwei Mal bzw. mehrmals möglichst passergenau übereinander gedruckt wird, um Fehlstellen (missing dots), die die Leitfähigkeit unterbrechen würden, zu beseitigen und im Ergebnis eine ununterbrochene Linie bzw. sonstiges Element zu erzeugen.
Um eine Optimierung der Lebensdauer der erzeugten Schaltkreise zu erhalten ist weiterhin gemäß einer Variante der Erfindung das Design des Motivs (Schaltkreises) mit redundanten Strukturen ausgestattet, die eventuelle Beschädigungen kompensieren. Beispielsweise ist an einer Stelle, an der eine – elektrisch oder optisch – leitende Verbindung (Leitung) vorgesehen sein soll, nicht nur eine einzelne Linie vorgesehen, sondern eine Doppellinie. Ist die eine der beiden Linien nicht durchgängig und daher nicht leitend, so steht immer noch die zweite Linie zur Verfügung.
Der Stichtiefdruck, mit geeigneten Druckparametern, ist auch aus dem Grund besonders bevorzugt, da hierbei, bei geeigneter Wahl der Druckparameter, ein taktil wahrnehmbares Motiv erzeugt wird. Elektrische Leiterbahnen oder optische Lichtleiterbahnen, die in der Regel ebenfalls taktil wahrnehmbar sind, lassen sich daher besonders unauffällig anordnen. Bei einem Motiv, das sowohl Linien und/ oder sonstige Elemente aufweist, die zugleich die Funktion elektrischer bzw. optischer Leiterbahnen bzw. Bauelemente haben, als auch Elemente/ Linien aufweist, die keine solche Funktion haben, ist es bevorzugt, dass die Elemente/ Linien mit der Funktion und die Elemente/ Linien ohne die Funktion derart identisch gestaltet sind, dass sie in visueller und/ oder taktiler Hinsicht im wesentlichen nicht unterscheidbar sind. Hierdurch wird vermieden, dass durch einfaches Betrachten oder Abtasten, ggf. jeweils mit technischen Hilfsmitteln wie Mikroskopen oder Sonden, die Schaltkreisteile in dem Motiv identifiziert werden.
Von der Seite der Druckmaschinen ist eine hohe Passergenauigkeit erforderlich. Vorzugsweise wird daher zum erfindungsgemäßen Drucken eine Einzylinderdruckmaschine, oder gleichbedeutend Zentralzylinderdruckmaschine, verwendet.
Die Motive können direkt drucktechnisch auf den Datenträger, insbesondere das Wertpapier, die Banknote bzw. das bogenförmige Banknoten-Papier, gedruckt werden.
Alternativ kann das Motiv auf einen separaten Träger (Hilfssubstrat) aufgedruckt werden und anschließend auf den Datenträger (Wertpapier, Sicherheitspapier etc.) übertragen werden. Als Träger kann beispielsweise eine Transferfolie, insbesondere eine Heißprägefolie, verwendet werden. Hierbei werden die Graphikelemente komplett auf der Transferfolie vorbereitet und anschließend unter der Einwirkung von Druck und / oder Wärme zumindest bereichsweise auf das Wertdokument bzw. Sicherheitspapier übertragen. Die Transferfolie wird anschließend wieder abgezogen. Wahlweise wird zusätzlich eine Kleberschicht als Haftvermittler zwischen dem Datenträger (Wertpapier, Sicherheitspapier etc.) und dem vorgefertigten Motiv aufgebracht. Eine derartige Prägefolie ist beispielsweise aus DE 101 09 519 (WO 02/ 083430 A2) bekannt.
Alternativ ist vorgesehen, einen Träger (z.B. eine Folie, z.B. aus einem Polymermaterial) vorzubereiten, auf dem das Motiv nicht ablösbar angebracht wird. Der Träger mitsamt dem Motiv wird als Ganzes, als sogenanntes Patch, auf den Datenträger (Wertpapier etc.) übertragen und dort befestigt, z.B. durch eine Kleberschicht.
Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zusätzlich geeignete Ätztechniken und photolithographische Verfahren zur Strukturierung des Motivs eingesetzt, insbesondere, falls das Motiv wie oben beschrieben auf einem Träger vorgefertigt wird und anschließend auf den Datenträger übertragen wird. Die Verwendung von strukturiert aufgedampften Metallschichten und Dünnschicht-Anordnungen zur Erzeugung eines Farbkippeffektes (sog. Colourshift-Effekt), ggf. mit anschließender Transferierung auf das Sicherheitspapier (den Datenträger), ist gemäß einer weiteren Variante vorgesehen.
Gemäß einer bevorzugten Variante wird, zur noch besseren Gewährleistung der Funktionsfähigkeit der Bauelemente, die Oberfläche des zu bedruckenden Datenträgers in einem vorgeschalteten Schritt geglättet. Dies wird z.B. durch Aufbringen einer Kaschierung (bei Papier z.B. Streichen des Papiers) durchgeführt.

Claims

Datenträger mit mindestens einem Druckbereich, der ein Motiv mit ein oder mehreren Graphikelementen (102, 103, 201, 202, 203, 204, 205, 206) aufweist, wobei durch mindestens eines der Graphikelemente (102, 103, 201, 202, 203, 204, 205, 206) zumindest ein Teil eines elektrischen und/ oder eines optischen Schaltkreises gebildet ist.
Datenträger nach Anspruch 1, wobei das Motiv zumindest teilweise in einem oder mehreren der folgenden Druckverfahren erzeugt ist: Siebdruck, Flexodruck, Hochdruck, Tiefdruck, insbesondere Stichtiefdruck.
Datenträger nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens eines (102, 103, 201, 203) der Graphikelemente (102, 103, 201, 202, 203, 204, 205, 206) als Linie ausgebildet ist und die Funktion einer elektrisch oder optisch leitfähigen Leiterbahn hat.
Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens eines (202, 204, 205, 206) der Graphikelemente (102, 103, 201, 202, 203, 204, 205, 206) die Funktion eines elektrischen oder optischen Bauelements oder eines Teils eines solchen Bauelements hat.
Datenträger nach den Ansprüchen 3 und 4 in Verbindung miteinander, wobei in dem Motiv mindestens ein Verbindungspunkt und/ oder Kreuzungspunkt (104) von mindestens zwei Linien (102, 103, 201, 203) vorgesehen ist, wobei durch jede der beiden Linien eine Leiterbahn gebildet ist und wobei das Bauelement an dem Verbindungspunkt bzw. Kreuzungspunkt (104) der mindestens zwei Linien angeordnet ist.
Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mindestens eines der Graphikelemente (102, 103, 201, 202, 203, 204, 205, 206) die Funktion einer Antenne zur Kontaktierung des Schaltkreises hat.
Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der durch das Graphikelement gebildete Teil des Schaltkreises eine elektrische Leitfähigkeit bzw. Lichtleitfähigkeit hat, die durch die Zusammensetzung der zum Drucken des Teils verwendeten Druckfarbe erzielt ist.
Datenträger nach Anspruch 7, wobei die Druckfarbe Farbpigmente in der Gestalt leitfähiger Partikel aufweist.
Datenträger nach Anspruch 8, wobei die leitfähigen Partikel mindestens ein leitfähiges Material aufweisen, insbesondere ein leitfähiges Polymermaterial – und dabei insbesondere ein intrinsisch leitfähiges oder/ und ein dotiertes, extrinsisch leitfähiges Polymermaterial – oder/ und mindestens ein Metall.
Datenträger nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Druckfarbe eine mit Farbstoffen und/ oder Farbpigmenten versehene lichtleitende Matrix und/ oder lichtleitende Farbstoffe und/ oder lichtleitende Farbpigmente aufweist.
Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in Verbindung mit Anspruch 3, wobei zu zumindest einer elektrisch oder optisch leitfähigen ersten Leiterbahn eine redundante zweite Leiterbahn vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, dass bei einer Beschädigung der ersten bzw. zweiten Leiterbahn die jeweils andere der beiden Leiterbahnen die Funktion der beschädigten Leiterbahn übernehmen kann.
Träger, insbesondere Transferfolie, auf dem ein gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgestaltetes Motiv ablösbar aufgebracht ist, sodass das Motiv auf einen Datenträger übertragbar ist.
Träger, insbesondere Patch, auf dem ein gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgestaltetes Motiv nicht ablösbar aufgebracht ist, so dass der Träger mitsamt dem Motiv auf einen Datenträger übertragbar ist.
Verfahren zum Herstellen eines Datenträgers nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder eines Trägers nach Anspruch 12 oder 13, wobei auf ein Substrat ein Motiv mit ein oder mehreren Graphikelementen (102, 103, 201, 202, 203, 204, 205, 206) derart aufgedruckt wird, dass durch mindestens eines der Graphikelemente (102, 103, 201, 202, 203, 204, 205, 206) zumindest ein Teil eines elektrischen und/ oder optischen Schaltkreises gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei als Substrat für das Drucken der Datenträger verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei als Substrat für das Drucken ein Träger verwendet wird und nach dem Drucken das Motiv auf den Datenträger übertragen wird, wobei insbesondere die Übertragung entweder einschließlich des Trägers oder ohne den Träger erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei zum Drucken des durch das Graphikelement gebildeten Teils des Schaltkreises eine Druckfarbe verwendet wird, mit der eine elektrische Leitfähigkeit bzw. Lichtleitfähigkeit des Teils erzielt wird.