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GEBIET DER OFFENBARUNG
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Die beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Authentifizierungselemente, welche in Sicherheitsdokumente eingebunden werden können, die Fälschungen ausgesetzt sein können, wie z.B. Banknoten, Schecks und Reisepässe.
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HINTERGRUND
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Sicherheitsdokumente umfassen häufig ein Authentifizierungselement, welche ein optisch variierbares Kennzeichen enthält, wie z.B. Beugungsgitter oder holografische optische Mikrostrukturen. Diese Kennzeichen können optisch variierbare Effekte aufweisen, wie z.B. Farbwechsel, Bewegungseffekte, und eigenständige Umstellungen zwischen Bildern.
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Gewisse optisch variierbare Kennzeichen können Polymere oder Laminat-Mikrostrukturen in Form von Folien beinhalten, die Farbveränderungen bei durch die Folie durchscheinendem Durchlicht und/oder von der Folie reflektiertem Umgebungslicht aufweisen. Ein Verkippen der Folie hat einen sichtbaren Farbveränderungseffekt zur Folge, z.B. aufgrund einer Laminat-Mikrostruktur, oder einer Bragg-Stapelung innerhalb der Folie. Derartige Kennzeichen liefern nützliche Oberflächensicherheitskennzeichen in Anwendungen, bei welchen das Substrat, auf welches sie angewandt sind, flexibel oder faltbar ist, wie z.B. bei Banknoten.
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Weitere bekannte Authentifizierungselemente beinhalten optische Elemente, die verschiedene Schaltkreise oder Schaltkreiskomponenten beinhalten, wobei die Anwendung eines Stroms auf den Schaltkreis oder die Schaltkreiskomponenten einen Wechsel der Eigenschaften der optischen Elemente verursacht. Solche Vorrichtungen beinhalten eine intern oder extern angegliederte Energiequelle zum Bereitstellen von elektrischem Strom am Schaltkreis und dessen Komponenten zum Verursachen des Wechsels der optischen Eigenschaften. Diese elektrischen Authentifizierungselemente verbinden ein piezoelektrisches Material (wie die Energiequelle) typischerweise direkt elektrisch mit einem den Zustand wechselnden Material (d.h. einer aktiven Schicht), wie z.B. einem elektrophoretischen, polymerdispergierten Flüssigkristall. Jedoch nutzen diese traditionellen Lösungen Elektroden und elektrische Schaltkreise, um die vom piezoelektrischen Material erzeugte Ladung zum den Zustand wechselnden Material zu leiten.
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Obwohl diese traditionellen Lösungen einen Wechsel im Zustand (Farbwechsel, Erscheinungsbild eines Buchstaben, usw.) der aktiven Schicht hervorrufen, leiden diese Herangehensweisen an einer bedeutenden Konstruktionsschwäche, da die Funktion des Authentifizierungselements ausfallanfällig ist, sobald eine der Elektroden, welche die elektrische Ladung zur aktiven Schicht leiten, geschnitten oder durchbrochen ist. Ferner waren diese traditionellen Authentifizierungselemente nicht fähig, den gemeinhin bekannten, als Teil von Lebensdaueruntersuchungen für Banknoten durchgeführten „Knittertests“ standzuhalten.
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In der Druckschrift
DE 69420213 T2 wird eine biegsame Karte mit einer Einrichtung zur Gültigkeitskontrolle offenbart, deren Kontrolleinrichtung wenigstens eine Schicht aus piezoelektrischem Material aufweist. Unter Druckbelastung kann diese Ladungen erzeugen. Als Reaktion auf diese Ladungen erlaubt eine weitere Struktur, zwischen zwei optischen Zuständen elektrisch umzuschalten. Die erste und die zweite Struktur sind elektrisch miteinander verbunden, um die Übertragung der von der ersten Struktur erzeugten Ladungen auf die Ebene der zweiten Struktur zu ermöglichen.
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Die Druckschrift
DE 10 2007 048 102 A1 beschreibt ein Sicherheitselement zur Kennzeichnung eines Sicherheitsdokuments und Verfahren zur Herstellung. Hierin wird ein Sicherheitselement zur Kennzeichnung eines Sicherheitsdokuments gelehrt, welches durch einen flexiblen mehrschichtigen Folienkörper gebildet wird. Der Folienkörper umfasst mindestens ein elektrisch steuerbares Anzeigeelement mit einer Anzeigeschicht. Zwei Elektroden werden eingesetzt, um die elektrische Ladung zur Aktivierung der Anzeigeschicht bereitzustellen.
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Es besteht ein fortwährender Bedarf, Authentifizierungselemente für Sicherheitsdokumente zu verbessern, die schwierig zu fälschen sind, dennoch vergleichsweise kostengünstig herstellbar sind, und die für eine Anwendung auf eine Reihe von Substratmaterialien, beinhaltend sowohl Papier als auch Polymerfilme, zweckmäßig sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Authentifizierungselement bereitzustellen, die zur Verwendung mit einem Sicherheitsdokument zum Bereitstellen von optisch basierter Sicherheitsauthentifizierung geeignet ist. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 bzw. 13 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Authentifizierungselement nach Anspruch 1 ist an ein Sicherheitsdokument anfügbar, welches ein Substrat aufweist, wobei das Authentifizierungselement umfasst: eine piezoelektrische Materialschicht zum Erzeugen eines elektrischen Feldes in Reaktion auf mechanische Spannung; und eine direkt an die piezoelektrische Materialschicht angefügte optisch ansprechbare Schicht, wobei die angefügten Schichten auf anderen Ebenen als die piezoelektrische Materialschicht angeordnet und ohne direkte elektrische Verbindung sind, wobei die angefügten Schichten ohne direkte elektrische Verbindung sind, wobei die optisch ansprechbare Schicht zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand mit unterschiedlicher okularer Wahrnehmung betreibbar ist; wobei die optisch ansprechbare Schicht in Reaktion auf das von der piezoelektrischen Materialschicht erzeugte elektrische Feld vom ersten Zustand zum zweiten Zustand wechselt.
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Das erfindungsgemäße Authentifizierungselement nach Anspruch 13 ist an ein Substrat eines Sicherheitsdokuments anfügbar, wobei das Authentifizierungselement umfasst: eine erste leitende Materialschicht, die auf dem Substrat aufgebracht ist; eine piezoelektrische Materialschicht, die direkt auf der leitenden Materialschicht aufgebracht ist; eine optisch ansprechbare Schicht, die über der piezoelektrischen Schicht aufgebracht ist und alle Oberflächen bedeckt und in Kontakt mit der ersten leitenden Schicht ist; und eine zweite leitende Materialschicht, die über der optisch ansprechbaren Schicht aufgebracht ist und in Kontakt mit der ersten leitenden Materialschicht ist.
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Figurenliste
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- 1 veranschaulicht eine Musterstruktur einer optisch ansprechbaren Schicht, welche für eine Verwendung mit den beschriebenen Ausführungsbeispielen zweckmäßig ist;
- 2A veranschaulicht eine Draufsicht auf ein Sicherheitsdokument, welches ein Authentifizierungselement gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst;
- 2B(1) und 2B(2) veranschaulichen Querschnittansichten (entlang der Linie A-A') von zwei Schichtenanordnungen des Authentifizierungselements gemäß 2A;
- 2C veranschaulicht eine Draufsicht auf das Sicherheitsdokument gemäß 2A in Reaktion auf ein aufgebrachtes elektrisches Feld;
- 2D veranschaulicht eine Draufsicht auf ein Sicherheitsdokument gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
- 3A, 3B und 3C veranschaulichen Querschnittsansichten von einem Authentifizierungselement gemäß weiteren Ausführungsbeispielen, die eine leitende Schicht umfassen;
- 3D veranschaulicht eine Draufsicht auf ein Sicherheitsdokument gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
- 4 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Authentifizierungselements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, die zwei piezoelektrische Materialschichten umfasst; und
- 5 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einem Authentifizierungselement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die beschriebenen Authentifizierungselemente gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen verwenden eine optisch ansprechbare Schicht (ORL). In einer allgemeinsten Form ist die optisch ansprechbare Schicht (oder einfach bezeichnet als aktive Schicht) ein reflektierendes Display, welches Elektrophorese verwenden kann, um Pixel oder Segmente an- und auszuschalten. Elektrophorese ist die Bewegung von in einer Flüssigkeit suspendierten geladenen Teilchen in Reaktion auf ein aufgebrachtes elektrisches Feld. Ein Beispiel für eine optisch ansprechbare Schicht wird in Verbindung mit 1 diskutiert.
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1 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer typischen optisch ansprechbaren Schicht 10 (z.B. elektronisches Papier/e-paper, wie z.B. SiPix Microcup® Electronic Paper). Die ORL 10 beinhaltet eine Deckschicht 12 aus Kunststoff, eine transparente Leitschicht 14, eine Abdeckschicht 16, eine Haftschicht 18 und einen gemusterten Leiter 20. Zwischen der Schicht 14 und der Schicht 16 sind eine Reihe von Zwischenräumen 22 zum Bereithalten eines dielektrischen Fluids 24 angeordnet, welches geladene Teilchen 26 oder Teilchen beinhaltet, die von einer Beschichtung bedeckt sind und in der Anwesenheit eines elektrischen Feldes eine Ladung entwickeln können. In Reaktion auf ein aufgebrachtes elektrisches Feld wandern die geladenen Teilchen 26 durch das dielektrische Fluid 24. Wenn sich die geladenen Teilchen oben in den Zwischenräumen 22 in einem Bereich 28 befinden, werden sie sichtbar (durch Reflektion einer weißen Farbe). Wenn die geladenen Teilchen 26 am Boden der Zwischenräume 22 in einem Bereich 30 verbleiben, werden sie eine alternative Farbe (wie z.B. Schwarz, Rot, Grün, Blau, usw.) reflektieren. Graufstufeneffekte können auch durch Modulation des aufgebrachten elektrischen Feldes über der ORL 10 hervorgerufen werden.
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2A veranschaulicht eine Draufsicht auf ein Sicherheitsdokument 40, und 2B(1) und 2B(2) zeigen Querschnitte durch das Sicherheitsdokument 40 entlang der Linie A-A' gemäß zwei Schichtenanordnungen. Das Sicherheitsdokument 40 enthält ein Substrat 42 zum Empfangen und Aufbewahren eines Authentifizierungselements 44. Das Substrat 42 kann irgendein zweckmäßiges Material oder eine Kombination von Materialien basierend auf dem Typ der Anwendung umfassen. Für Banknoten kann das Substrat ein Polymer wie z.B. PET mit einer Dicke von ca. 12 µm sein.
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Die in 2B(1) gezeigte Schichtenanordnung des Authentifizierungselements 44 enthält eine piezoelektrische Schicht 46, die an das Substrat 42 angefügt ist, und eine optisch ansprechbare Schicht (ORL) 48, welche direkt an der Oberfläche der piezoelektrischen Schicht 46 angefügt ist. In einem Fall, in welchem das Substrat 42 einen transparenten Fensterteil 50 enthält, kann die in der 2B(2) gezeigte Anordnung des Authentifizierungselements 44 in einer Anordnung verwendet werden, in welcher die Schichten 46 und 48 derart geschaltet sind, dass die ORL 48 am Substrat 42 angefügt ist und die piezoelektrische Schicht 46 an der ORL 48 angefügt ist. Bei diesen beiden Schichtenanordnungen ist die piezoelektrische Schicht 46 fähig, das erforderliche elektrische Feld zum Verursachen eines Wechsels des Zustands innerhalb der ORL 48 zu erzeugen, wie unten näher beschrieben.
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2A zeigt das Authentifizierungselement 44 in einem ersten (off) Zustand, in welchem sie eine allgemein weiße oder farblose Erscheinung aufweist. In Reaktion auf eine auf das Authentifizierungselement 44 (insbesondere auf die piezoelektrische Schicht 46) aufgebrachte mechanische Spannung (Biegen, Verdrehen), geht das Authentifizierungselement 44 in einen zweiten (on) Zustand über, wie in 2C gezeigt, um ein/eine Authentifizierungsbild/- nachricht [$ $ $] erkennbar werden zu lassen. In der in 2B(1) gezeigten Schichtenanordnung des Authentifizierungselements 44 kann das Bild [$ $ $] von der Oberseite des Sicherheitsdokuments 40 gesehen werden, und in der 2B(2) gezeigten Schichtenanordnung des Authentifizierungselements 44 kann das Bild [$ $ $] von der Rückseite des Sicherheitsdokuments 40 durch den transparenten Fensterteil 50 gesehen werden. Das Authentifizierungsbild wurde vorher in der internen Struktur (d.h. als eine eingeprägte Mikrostruktur) der ORL 48 herausgebildet.
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Das Authentifizierungsbild kann irgendeine Kombination von Text, Symbolen, Zeichen und dergleichen enthalten. Insbesondere erzeugen die in der piezoelektrischen Schicht 46 (aufgrund der aufgebrachten mechanischen Spannung) erzeugten Ladungen elektrische Feldlinien, die sich von einer Punktladung auf der Suche nach der entgegengesetzten Ladung erstrecken. Die Stärke des innerhalb der ORL 48 ausgeübten elektrischen Feldes basiert auf der Nähe des Ursprungspunktes oder in einer Ebene, in welcher/welchem die Feldlinien eine Quelle der entgegengesetzten Ladung finden. Je näher der Punkt der entgegengesetzten Ladung zur ORL 48 aufgefunden werden kann, desto stärker wird das elektrische Feld innerhalb der ORL 48 sein. Bezugnehmend auf 1 reagieren die geladenen Teilchen 26 auf das aufgebrachte elektrische Feld 50 durch Bewegen innerhalb der Zwischenräume 22, um die sichtbare Reflektivität der Zwischenräume 22 zu wechseln, und rufen den Wechsel in der Erscheinung der ORL 48 hervor.
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Wenn eine Struktur vom Typ SiPix als die ORL 10 verwendet wird, kann eine das Authentifizierungsbild reflektierende eingeprägte Mikrostruktur mancherlei mögliche Formen aufweisen (z.B. hexagonale Muster, numerische Formen entsprechend der Benennung der Banknoten, usw.). 2D veranschaulicht ein alternatives Sicherheitsdokument 50, welches zum Verifizieren der Authentizität verwendet werden kann, ohne auf eine elektrische Aktivierung der Teilchen 26 der ORL 10 angewiesen zu sein. Insbesondere enthält das Sicherheitsdokument 50 die piezoelektrische Schicht 46 und zwei getrennte transparente Fensterbereiche 52A und 52B, jede mit einer einzigartigen in die ORL 10 eingeprägten Mikrostruktur. Durch Falten des Sicherheitsdokuments 50 derart, dass die beiden Bereiche 52A und 52B dann übereinander ausgerichtet sind, wenn die überlappenden Bereiche 52A,B durch Nach-oben-Halten zu einer Lichtquelle betrachtet werden, würde ein Betrachter die Erzeugung eines Moire-Musters (ein durch überlagernde gleiche, aber leicht versetzte Muster produziertes Interferenzmuster) zum Erkennbar-werden-Lassen eines Authentifizierungsbildes feststellen. Eine Authentifizierung, welche diese Anordnung verwendet, erfordert keine spezielle Ausrüstung (wie z.B. externe Aktivierungsvorrichtungen, Vergrößerungshilfen, usw.) und kann verwendet werden, wenn eine elektrische Aktivierung der Teilchen 26 der ORL 10 nicht möglich ist (z.B. aufgrund von extremer Beschädigung).
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Die 3A, 3C und 3C veranschaulichen Querschnittsansichten von Authentifizierungselementen 70, 72 und 74 gemäß weiteren Ausführungsbeispielen, jeweils umfassend eine leitende Materialschicht 80. Die leitende Materialschicht 80 wird zum Konzentrieren des durch die piezoelektrische Schicht 46 erzeugten elektrischen Feldes verwendet. Die Authentifizierungselemente 70, 72 und 74 sind am Substrat 42 des in 2A gezeigten Sicherheitsdokument 40 montierbar.
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Drei Umsetzungsbeispiele werden veranschaulicht: 3A zeigt alle drei zusammen ausgerichteten und gestapelten Schichten (80, 46 und 48); 3B zeigt die versetzte, aber in Kontakt mit der piezoelektrischen Schicht 46 befindliche leitende Materialschicht 80; und 3C zeigt die von der piezoelektrischen Schicht 46 getrennte, aber in unmittelbarer Nähe zur piezoelektrischen Schicht 46 angeordnete leitende Materialschicht 80.
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Der Zustandswechsel der ORL 48 für die Vorrichtungen 70, 72 und 74 findet in der gleichen Form der mechanischen Spannung (Walken/Biegen) statt wie oben beschrieben, oder alternativ durch einen von einem in unmittelbare Nähe zur ORL 48 gebrachten menschlichen Finger erzeugten elektrischen Feldeffekt. Der menschliche Finger fungiert als eine Quelle entgegengesetzter Ladung oder als ein Endpunkt (für das erzeugte elektrische Feld), was die Stärke des von der ORL 48 ausgeübten elektrischen Feldes effektiv vergrößert.
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Die leitende Materialschicht 80 (insbesondere in den Ausführungsformen 70 und 72) kann unter Verwendung von PEDOT:PSS (oder Polyethylen-Dioxythiophen-Polystyren-Sulfonat) transparent sein, wie z.B. jene, die unter der Marke Clevios™ verkauft wird, oder unter Verwendung leitender Polymere auf der Basis von Polypyrrol und Polyanilin und Kohlenstoff-Nanoröhrchen.
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Ein alternatives Authentifizierungselement 76 ist in einer Draufsicht in 3D gezeigt. Die Vorrichtung 76 enthält die ORL 48 und die piezoelektrische Schicht 46 und fügt eine Mehrzahl von auf die Oberseite der ORL 48 aufgebrachten, eng beabstandeten leitenden Filamenten 82 bei. In der Vorrichtung 76 wird keine separate leitende Schicht 80 verwendet. Die leitenden Filamente 82 fungieren sowohl als ein Endpunkt des elektrischen Feldes als auch zum Konzentrieren des durch die piezoelektrische Schicht 46 erzeugten elektrischen Feldes, wobei die piezoelektrische Schicht 46 unter der ORL 48 geschichtet ist. Die leitenden Filamente 82 können (durch ausgewählten Abstand und ausgewählte Abmessung) als ein optischer Polarisator für das Authentifizierungsbild fungieren.
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Ein so einfacher Einfluss, wie geringfügiges Walken oder Biegen des Sicherheitsdokuments 40 in einen Bereich der Authentifizierungselemente 70, 72, 74, 76, wird für sich ausreichend sein, einen Erscheinungswechsel (vgl. [$ $ $]-Bild in 2C) hervorzurufen, welcher auf eine legitime Banknote schließen lassen kann (oder in Ermangelung irgendeines Erscheinungswechsels kann angenommen werden, dass die Banknote gefälscht ist). Alternativ kann das Authentifizierungsbild [$ $ $] direkt in einer transparenten leitenden Schicht (wie z.B. in den Ausführungsformen 70 und 72) gemustert sein. Diese Anordnung bildet ein räumliches Muster des (quer) durch die ORL 48 angelegten elektrischen Feldes heraus. Insbesondere wird das Authentifizierungsbild der ORL 48 durch ein/eine Muster/Form geregelt, welche in der leitenden Materialschicht herausgebildet ist.
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4 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Authentifizierungselements 90 umfassend zwei piezoelektrische Schichten 92 und 94, die an beiden Seiten der ORL 48 geschichtet sind. Das Authentifizierungselement 90 ist an dem in der 2A gezeigten Substrat 42 des Sicherheitsdokuments 40 montierbar.
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Die piezoelektrischen Schichten 92 und 94 sind elektrisch nicht direkt mit der ORL 48 verbunden. Insbesondere sind die Schichten 92, 48 und 94 unter Verwendung von gemeinhin bekannten Füge- oder verbindungstechnischen Verfahren auf Kontakt gefügt bzw. verbunden. Die Verwendung von zwei piezoelektrischen Schichten 92 und 94 befähigt die ORL 48, die zuvor beschriebenen Zustandswechsel (on<->off) zu erfahren sowie ein stärkeres oder komplexeres auf die ORL 48 aufgebrachtes elektrisches Feld zu ermöglichen, da die Handhabung des Authentifizierungselements 90 Ladungen entgegengesetzter Polarität an jeder Seite der ORL 48 erzeugen wird. Unter Bezugnahme auf 1 kann dieser Polaritätsunterschied die geladenen Teilchen 26 in den Zwischenräumen 22 beeinflussen, um ein komplexeres visuelles Muster aufzuweisen, wie z.B. die Eingliederung von zusätzlichen, das Authentifizierungsbild [$ $ $] umgebenden, geometrischen Formen.
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Beispiele für zwei Ausrichtungsanordnungen oder Stapelsequenzen, welche für das Authentifizierungselement 90 möglich sind, wenn PVDF (Polyvinylidenfluorid) als Material der piezoelektrischen Schicht 92 und 94 verwendet wird, sind:
- (a) Schicht 92 (Wasserstoffseite von PVDF - fluorierte Seite) - ORL 48 - Schicht 94 (abschließende Wasserstoffseite der PVDF - fluorierter Seite von PVDF); oder
- (b) Schicht 92 (abschließende Wasserstoffseite der PVDF - fluorierte Seite) - ORL 48 - Schicht 94 (fluorierte Seite - abschließende Wasserstoffseite von PVDF).
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Die Anordnung (a) wird verwendet, wenn die Mitte eines Krümmungsradius in einem Mittelpunkt 98 der ORL 48 liegt, um engegengesetzte Polaritätsladungen auf jeder Seite der ORL 48 zu produzieren. Die Anordnung (b) wird verwendet, wenn die Mitte eines Krümmungsradius außerhalb von der ORL 48 liegt (wie z.B. auf dem Substrat 42), um entgegengesetzte Ladungen auf jeder Seite der ORL 98 zu produzieren.
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Die Wahl der Anordnung (a) oder (b) wird von der Dicke der Schichten 92, 48 und 94 sowie den mechanischen Eigenschaften des Substrats 42 abhängen, an welches das Authentifizierungselement 90 angefügt ist. Eine nähere Erörterung von PVDF und Derivaten wird unten aufgeführt.
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5 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Authentifizierungselements 110 umfassend zwei leitende Schichten 112 und 114, die auf beiden Seiten des Paars aus piezoelektrischer Schicht 46 und ORL 48 geschichtet sind. Das Authentifizierungselement 110 ist am Substrat 42 des in 2A gezeigten Sicherheitsdokuments 40 montierbar.
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Insbesondere wird die erste leitende Schicht 112 auf dem Substrat 42 aufgebracht, und die piezoelektrische Schicht 46 wird direkt oben auf der Schicht 112 mit einem exponierten Randbereich 120 aufgebracht. Danach wird die ORL 48 derart über der piezoelektrischen Schicht 46 aufgebracht, dass sie die Deckfläche und beide Ränder vollständig bedeckt. Schließlich wird die zweite leitende Schicht 114 derart über den Schichten 46 und 48 aufgebracht, dass sie die ORL 48 bedeckt und sich erstreckt, um einen Kontakt mit der ersten leitenden Schicht 112 im Randbereich 120 herzustellen. Die zwei leitenden Schichten 112 und 114 wirken, um das von der piezoelektrischen Schicht 46 erzeugte elektrische Feld zu verstärken, indem sichergestellt wird, dass die Deckfläche der ORL 48 dasselbe Potential wie die Unterfläche der piezoelektrischen Schicht 46 aufweist. Mindestens eine der beiden leitenden Schichten 112, 114 ist transparent oder semi-transparent.
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Falls die zweite leitende Schicht 114 transparent/semi-transparent ist, dann ist das Authentifizierungsbild [$ $ $] von der Oberseite des Sicherheitsdokuments 40 anschaubar. Falls die erste leitende Schicht 112 transparent/semi-transparent ist und die zweite leitende Schicht 114 nicht transparent/semi-transparent ist, dann wird das Authentifizierungsbild [$ $ $] im transparenten Fensterbereich 50 des Substrats 42 anschaubar sein (wie in Relation zur 2B(2) erörtert). Das Authentifizierungselement 110 ist durabel und kann einen Ausfall der Verbindung der (oberen) zweiten leitenden Schicht 114 zur (unteren) ersten leitenden Schicht 112 aushalten. Nur ein kleiner Teil der zweiten leitenden Schicht 114 braucht unbeschädigt bleiben, um als eine Quelle entgegengesetzter Ladung für die von den auf der Deckfläche (d.h. die in Kontakt mit der Unterfläche der ORL 48 befindliche Oberfläche) der piezoelektrischen Schicht 46 erzeugten Ladungen ausgehenden Feldlinien zu fungieren.
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Die beschriebenen Ausführungsbeispiele der 2 bis 5 liefern elektrisch aktive Authentifizierungselemente zur Verwendung mit Sicherheitsdokumenten, die fähig sind, nach wiederholten Knitter-Tests und unter aktuellen Umlaufkonditionen von Banknoten zu funktionieren. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele verdrängen traditionelle Elektroden mit hoher Leitfähigkeit und komplette elektrische Schaltkreise. Da traditionelle Elektroden nicht zum Transportieren von elektrischer Ladung von einer piezoelektrischen Materialschicht-Energiequelle zu einer aktiven Schicht verwendet werden, ist es nicht möglich, das Sicherheitskennzeichen durch Elektrodenbruch unwirksam zu machen. Die in der piezoelektrischen Materialschicht erzeugten Ladungen bilden ein elektrisches Feld, welches sich von einer Punktladung aus auf der Suche nach einer entgegengesetzten Ladung erstreckt. Die Stärke des innerhalb der aktiven Schicht ausgeübten elektrischen Feldes ist abhängig von der Nähe des Punktes, oder einer Ebene, in welcher die Feldlinien eine Quelle entgegengesetzter Ladung finden. Je näher der Punkt entgegengesetzter Ladung in der aktiven Schicht gefunden werden kann, desto stärker wird das elektrische Feld innerhalb der aktiven Schicht sein.
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Die oben beschriebenen, verschiedenen Schichten (piezoelektrische, leitende und optisch ansprechbare) können in vielfältiger Weise zusammengefügt und an das Substrat gebunden werden. Beispielsweise kann es für Polymersubstrate bevorzugt sein, die Authentifizierungselemente durch eine Haftschicht anzufügen. Zweckmäßige Haftschichten können ausgewählt werden aus: acrylisierten Urethanen, Methacrylat-Estern, Mercapto-Estern und UV-härtenden Haftmitteln.
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Die beschriebenen piezoelektrischen Schichten nehmen Bezug zu irgendeiner aus irgendeinem Material gebildeten Schicht, welches: (1) die Form, Dicke, Konfiguration oder Gestalt wechseln kann, entweder permanent oder vorübergehend, unter Bedingungen eines elektrischen Potentialunterschieds oder eines erhöhten elektrischen Potentialunterschieds kraft der piezoelektrischen Eigenschaften der Materialien der Schicht. Die piezoelektrische Schicht nimmt auch auf irgendeine Schicht Bezug, welche eine abgeänderte Ladungsverteilung oder abgeänderte Ladungseigenschaften beim Aufbringen von mechanischer Spannung oder Druck auf das Material der Schicht aufweist. Beispielsweise kann die Dicke der Schicht zwischen einem ersten Zustand ohne elektrischen Potentialunterschied (oder bei geringerem elektrischen Potentialunterschied) und einem zweiten Zustand bei erhöhtem elektrischen Potentialunterschied veränderbar sein, und (2) zweckmäßige optische Eigenschaften hat, so dass, wenn die Schicht eine Reflektorschicht und eine Absorberschicht wie hierin beschrieben trennt, in zumindest einem vom ersten und zweiten Zustand eine optische Interferenzstruktur gebildet wird.
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Wie in 4 beschrieben, können die piezoelektrischen Schichten derart reversibel veränderbar sein, dass die Schicht bei wiederholter Beaufschlagung oder Aufhebung des elektrischen Potentialunterschieds oder wiederholter Erhöhung und Abschwächung des elektrischen Potentialunterschieds mehrere Male zwischen den ersten und zweiten Zuständen umgewandelt werden kann. Der Grad des Form- oder Dickenwechsels der piezoelektrischen Schicht (z.B. die Kapazität der Schicht, dessen Dicke bei Beaufschlagung oder Erhöhung eines elektrischen Potentialunterschieds zu vermindern oder zu erhöhen ist) kann gemäß dem zum Bilden der Schicht verwendeten Material herausgebildet werden. Beispielsweise können unterschiedliche Polymere oder Kristalle zum Verändern der Form oder Dicke mehr oder weniger - im Vergleich zu anderen Materialien unter demselben Grad elektrischen Potentialunterschieds - geneigt sein. Beispiele zweckmäßiger Materialien für die Verwendung bei der Bildung von piezoelektrischen Schichten enthalten, ohne darauf beschränkt zu sein, ferroelektrische und pyroelektrische Materialien wie z.B. Poly(Vinylidenfluorid) (PVDF) und dessen Kopolymere mit Trifluorethylen P(VDFTrFE) (Referenz Hoch elektrostriktiv). Die piezoelektrischen Schichten können auch aus Materialien in Polyvinyliden-Difluorid (PVDF) oder PVDF-Derivativen hergestellt sein. Gemäß einem Beispiel sind die piezoelektrischen Schichten aus Poly(Vinyliden-Fluorid-Trifluorethylen) (P(VDF-TrFE)) oder Poly(VinylidenFluorid/Tetrafluorethylen) (P(VDF-TeFE)). In einem anderen Beispiel sind die piezoelektrischen Schichten aus einer Mischung aus einem Material aus PVDF oder PVDF-Derivativen und zumindest einem aus Blei-Zirkonat-Titanat (PZT)-Fasern oder Teilchen, Polymethylmethacrylat (PMMA), oder Poly(Vinylchlorid) (PVC).
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Der Hinweis auf ein Sicherheitsdokument in den obigen Ausführungsbeispielen nimmt Bezug auf irgendein Dokument, irgendeinen Gegenstand oder irgendeine Herstellungsware beliebiger Bedeutung oder beliebigen Wertes, welche(r,s) Fälschungskopieren unterliegen könnte. In ausgewählten Ausführungsbeispielen kann ein Sicherheitsdokument Kennzeichen oder Vorrichtungen enthalten, die dazu bestimmt sind zu zeigen, dass das Dokument, der Gegenstand oder die Ware eine echte oder legitime Version ist und nicht eine Fälschungskopie eines solchen Dokuments, Gegenstands oder einer solchen Ware. Zum Beispiel können solche Sicherheitsdokumente Sicherheitskennzeichen wie z.B. jene wie hierin offenbart enthalten. Solche Sicherheitsdokumente können enthalten, ohne darauf beschränkt zu sein, Identifizierungsdokumente, wie z.B. Pässe, Staatsangehörigkeits- oder Wohnsitzdokumente, Führerscheine, Banknoten, Schecks, Kreditkarten, Bankkarten und andere Dokumente sowie eine Markierung oder andere Sicherheitskennzeichen für Gegenstände monetären Werts, wie z.B. Designerkleidung, Accessoires oder irgendwelche anderen Markenprodukte, bei welchen es erwünscht ist, die Authentizität oder Legitimität des Produkts im Vergleich zu einer Fälschungskopie anzudeuten oder vorzuführen. Solche Sicherheitskennzeichen können dauerhaft oder entfernbar in Abhängigkeit von der Natur des Dokuments, Gegenstands oder der Ware und des zugedachten Endverbrauchers darin eingearbeitet sein.
