DE10214369B4

DE10214369B4 - Wert- oder Sicherheitsdokument mit Seebeck- oder Peltier-Element

Info

Publication number: DE10214369B4
Application number: DE10214369A
Authority: DE
Inventors: Dieter Sauter; Anett Bailleu; Konstantin PÖTSCHKE; Oliver Muth; Daniel Grammlich; Manfred Paeschke; Arnim Franz-Burgholz; Benedikt Ahlers
Original assignee: Bundesdruckerei GmbH
Current assignee: Bundesdruckerei GmbH
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2002-03-30
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2022-03-31
Also published as: WO2003057502A1; DE10214371A1; ATE399651T1; AU2002352256A1; DE10214370A1; DE20200358U1; DE10214369A1; DE50212457D1

Abstract

Wert- oder Sicherheitsdokument mit einer Schaltung aufweisend Mittel (21) zur Wandlung von elektrischer Energie in thermische Energie, wobei die Mittel zur Wandlung als Peltier-Element (21) ausgebildet sind, und mit einem Sicherheitsmerkmal (20, 22), welches durch die thermische Energie versorgt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wert- oder Sicherheitsdokument sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wert- oder Sicherheitsdokuments.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Wert- oder Sicherheitsdokumente, wie zum Beispiel Banknoten, Personalausweise, Führerscheine, Briefmarken, Eintrittskarten, Wertmarken, Kreditkarten, Scheckkarten, Aktien, Verpackungen und dergleichen, mit Sicherheitsmerkmalen zu versehen, die die Fälschung oder unautorisierte Modifikation solcher Dokumente erschweren oder gar unmöglich machen. Als „Dokument” wird in diesem Sinne im weiteren auch ein Produkt bezeichnet, welches mit einem entsprechenden Sicherheitsmerkmal versehen ist.
Zu den bekannten Sicherheitsmerkmalen gehören Wasserzeichen. Solche Wasserzeichen werden im Gegenlicht sichtbar und zeigen dann ein bestimmtes Motiv oder eine Wertzahl, wie zum Beispiel den Nennwert der betreffenden Banknote.
Ein weiteres Sicherheitsmerkmal ist der Sicherheitsfaden. Die Sicherheitsüberprüfung findet hierbei so statt, dass im Gegenlicht eine dunklere Linie sichtbar werden muss.
Des Weiteren ist es bekannt, Spezial-Folienstreifen mit Sicherheitsmerkmalen, wie zum Beispiel Hologrammen aufzubringen. Die Hologramme ermöglichen beispielsweise, dass beim Kippen einer Banknote, je nach dem Betrachtungswinkel, unterschiedliche Symbole oder Zahlen erscheinen.
Ferner ist zur Realisierung von Sicherheitsmerkmalen die Verwendung von Perlglanzstreifen bekannt. Beim Kippen der Banknote wird hierbei ein zum Beispiel goldfarbener Streifen sichtbar, in dem ein Symbol und die jeweilige Wertzahl zu erkennen sind. Ein solcher Perlglanzstreifen ist zum Beispiel auf dem 20 EURO Schein vorhanden.
Aus der US 5,403,039 ist ein gedrucktes Dokument, wie z. B. ein Lotterieschein, bekannt, der eine thermochromische Schicht aufweist. Die thermochromische Schicht wird über auf das Dokument gedruckte Daten aufgebracht. Zur Authentifizierung wird die thermochromische Schicht erwärmt, indem sie beispielsweise mit dem Finger berührt wird. Wenn das Dokument echt ist, kommt es daraufhin zu einer reversiblen Farbänderung.
Aus der US 5,826,915 ist ein Sicherheitsdokument mit aufgedrucktem thermochromischen Material bekannt. Durch Reiben wird das thermochromische Material erwärmt und zeigt dann ein entsprechendes Sicherheitsmerkmal.
Das Dokument ”Polytronic: Chips von der Rolle”, Fraunhofer Magazin 4.2001, Seite 8 bis 12 beschäftigt sich ganz allgemein mit Kunststoffen, die in der Elektronik angewendet werden können. In dem Artikel werden eine Reihe von Anwendungen dieser Materialien erläutert und der aktuelle Stand der Forschung dargelegt.
Das Dokument DE 69 00 274 U offenbart einen Thermogenerator für kleine Leistungen, der als Energieversorgungssystem in der Medizin, beispielsweise für Herzschrittmacher und in der (in der Medizin angewendeten) Regelungs- und Messtechnik, eingesetzt werden kann.
Die Druckschrift US 5,372,387 beschäftigt sich mit Sicherheitseinrichtungen zum Schutz von Informationen wie beispielsweise Fotografien, Dokumenten, Büchern oder dgl., davor, angesehen oder kopiert zu werden. Hierfür weist ein Blatt ein Substrat, das die Seite eines Buches darstellen kann, und eine Beschichtung auf. Die Beschichtung ist bei normalen Raumtemperaturen opak und bei bestimmten, vorgegebenen höheren Temperaturen transparent. Hierfür ist die Beschichtung beispielsweise in Form von Flüssigkristallen oder spezifischer Mischungen daraus ausgebildet. Die beispielsweise von einem Heizkreis erzeugte erhöhte Temperatur bewirkt einen Umschlag der Beschichtung vom opaken zum transparenten Zustand. Dabei ist die Veränderung der Transparenz der Beschichtung ein thermisch aktivierter Ordnungsvorgang, bei dem die Flüssigkristallelemente in einen anderen Ordnungszustand übergehen.
Die Druckschrift US 5,826,915 zeigt ein Wertdokument, welches ein aufgedrucktes thermochromes Material aufweist. Der Bereich mit thermochromer Farbe ist in der Lage, bei erhöhter Temperatur eine reversible Farbänderung zu vollziehen.
Ferner sind aus dem Stand der Technik auch Wert- oder Sicherheitsdokumente bekannt, die eine Schaltung aufweisen.
Aus DE 695 09 783 T2 ist eine Wertkarte bekannt, die ein dünnes Gehäuse aufweist, in dem sich Tonerzeugungsmittel zur Erzeugung eines vorgewählten Tonmusters befinden. In dem Gehäuse befindet sich ferner eine Stromquelle, um die Tonerzeugungsmittel mit elektrischem Strom zu versorgen.
Aus der DE 198 18 710 A1 ist eine Grußkarte bekannt, die ein Mikrophon zur Aufnahme einer Sprachnachricht aufweist. Die Grußkarte hat ferner einen Lautsprecher zur Widergabe der aufgenommenen Sprachnachricht. Die zur Realisierung der entsprechenden Schaltung erforderlichen elektrischen Bauelemente werden durch Drähte miteinander verschaltet.
Aus der DE 422 07 62 A1 ist eine Geburtstagskarte mit Bildanzeigefunktion bekannt. Auf der Karte sind hierzu ein Flüssigkeitskristalldisplay sowie weitere diskrete Bauelemente angeordnet, die über Drähte miteinander verschaltet sind.
Aus der US 4,763,927 ist ein Sicherheitsdokument bekannt, in dem sich ein Sicherheitsinlay mit piezoelektrischen Eigenschaften befindet. Das Vorhandensein dieses Inlays kann durch Kontaktierung von Außen geprüft werden.
In der Druckschrift WO 89/07836 A1 wird ein Thermogenerator und dessen Herstellung beschrieben, der mit einfachen Mitteln kostengünstig und in Großserie herstellbar ist. Der Thermogenerator wandelt thermische Energie in elektrische Energie um und besteht aus einer Aneinanderreihung von n-Elementen und p-Elementen.
In der US 3,554,815 wird ein dünnes, flexibles thermoelektrisches Element beschrieben. Das Element weist einen Träger auf, der aus einem flexiblen Film aus organischem oder thermoplastischem Polymer-Material besteht. Auf dem Träger sind Bänder angeordnet, welche aus elektrisch leitendem Material mit ungleicher thermoelektrischer Kraft bestehen. Die Bänder sind auf verschiedenen Seiten des Trägers angeordnet und mittels Durchkontaktierung miteinander verbunden. Als Anwendungsmöglichkeit für ein derartiges thermoelektrisches Element wird die Realisierung einer Thermosäule beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Wert- oder Sicherheitsdokument und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Wert- oder Sicherheitsdokuments zu schaffen.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche jeweils gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die vorliegende Erfindung macht sich insbesondere den sogenannten Seebeck- oder Peltier-Effekt zu Nutze:
Das Funktionsprinzip des Seebeck-Effekts beruht darauf, dass zwischen zwei unterschiedlichen Metallen, die miteinander in Kontakt gebracht werden, eine Potentialdifferenz entsteht, die man als Kontaktpotential bezeichnet. Dieses Kontaktpotential ist temperaturabhängig.
Ein Seebeck-Element lässt sich dadurch realisieren, dass zumindest zwei Kontaktstellen zwischen unterschiedlichen Metallen hergestellt werden, und diese Kontaktstellen durch eine Leitung miteinander verbunden werden. Bringt man die Kontaktstellen auf unterschiedliche Temperaturen T_c und T_h, so lässt sich zwischen den Kontaktstellen eine Spannung U abgreifen, die gegeben ist durch U = (QX – QY)(Tc – Th),wobei Q_X und Q_Y die sogenannten Seebeck-Koeffizienten der verschiedenen Metalle X und Y, die an den beiden Kontaktstellen miteinander kontaktieren, sind.
Mittels des Seebeck-Effekts lässt sich also eine Spannung erzeugen, die erfindungsgemäß für die Spannungsversorgung einer Schaltung des Wert- oder Sicherheitsdokuments dienen kann.
Der Peltier-Effekt beruht auf einer Umkehrung des Seebeck-Effekts und wird auch als thermoelektrische Kühlung bezeichnet. Hierzu wird über die Kontaktstellen von zwei verschiedenen Leitern A und B eine elektrische Spannung an gelegt. Die Spannung bewirkt, dass sich eine Temperaturdifferenz zwischen den Kontaktstellen einstellt. Die Temperaturdifferenz T₀ – T₁ zwischen den beiden Kontaktstellen ergibt sich wie folgt: (T0 – T1)max = 18 (πA – πB)2·σλ
Wobei σ die spezifische elektrische Leitfähigkeit, λ die Wärmeleitfähigkeit und π_A und π_B die Peltier-Koeffizienten der Metalle A und B sind.
Erfindungsgemäß wird ein solches Peltier-Element zur Wandlung von elektrischer Energie in thermische Energie verwendet, um so ein Sicherheitsmerkmal zu realisieren bzw. anzusprechen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt dies so, dass mittels des Peltier-Elements die Temperatur eines Bimetall-Streifens verändert wird, welcher auf das Wert- oder Sicherheitsdokument beispielsweise aufgedruckt ist. Durch die Veränderung der Temperatur kommt es aufgrund der verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Metalle des Bimetallstreifens zu einer Verbiegung des Bimetallstreifens und damit zu einer Verformung des Wert- oder Sicherheitsdokuments.
Beispielsweise kann ein solcher Bimetallstreifen längs auf eine Banknote gedruckt werden. Sobald die Spannungsquelle des Wert- oder Sicherheitsdokuments eingeschaltet wird, wird dadurch eine Temperaturdifferenz erzeugt, die dann aufgrund der verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Metalle dazu führt, dass sich die Banknote zusammenrollt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die aufgrund des Peltier-Effekts erzeugte Temperaturdifferenz für einen Farbumschlag benutzt. Hierzu wird ein Bereich des Wert- oder Sicherheitsdokuments mit einer thermochromen Farbe bedruckt oder es wird eine Folie mit einem thermochro men Farbstoff appliziert. Ändert sich die Temperatur aufgrund des Peltier-Effekts in dem Bereich der thermochromen Farbe, so führt dies zu einem Farbwechsel der thermochromen Farbpigmente. Dieser Effekt ist mit bloßem Auge sichtbar; es handelt sich also um ein sogenanntes „Public Feature”.
Im weiteren werden bevorzugte Ausführungsbeispiele mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Wert- oder Sicherheitsdokuments mit einem Seebeck-Element,
2 eine erste Ausführungsform des Wert- oder Sicherheitsdokuments der 1,
3 eine zweite Ausführungsform des Wert- oder Sicherheitsdokuments der 1,
4 eine dritte Ausführungsform des Wert- oder Sicherheitsdokuments der 1,
5 eine Ausführungsform eines Wert- und Sicherheitsdokuments mit einem Peltier-Element,
6 eine Teilansicht einer Ausführungsform des Wert- oder Sicherheitsdokuments der 5 mit einer thermochromen Farbe,
7 eine Ausführungsform des Wert- oder Sicherheitsdokuments der 5 mit einem Bimetallstreifen.
Die 1 zeigt ein Dokument 1. Bei dem Dokument 1 handelt es sich um ein Wert- oder Sicherheitsdokument, wie zum Beispiel eine Banknote, eine Briefmarke, einen Personalausweis, Reisepass, Führerschein, Etikett oder derglei chen. Auf dem Dokument 1 befindet sich eine gedruckte Schaltung mit einer Ausgabe- oder Sendeeinheit 2 und einer Energiequelle 3.
Bei der Energiequelle 3 handelt es sich hier um eine passive Energiequelle, die zur Wandlung von thermischer Energie in elektrische Energie dient. Vorzugsweise basiert die Energiequelle 3 auf dem sogenannten Seebeck-Effekt.
Hierzu beinhaltet die Energiequelle 3 zwei Kontakte, die jeweils zwischen zwei unterschiedlichen Metallen gebildet werden. Sobald durch Zuführung von thermischer Energie eine Temperaturdifferenz zwischen den beiden Kontakten erzeugt wird, wandelt die Energiequelle 3 diese thermische Energie aufgrund des Seebeck-Effekts in eine elektrische Spannung um. Diese elektrische Spannung wird über die Leitungen 4 und 5 an die Ausgabe- oder Sendeeinheit 2 angelegt.
Bei der Ausgabe- oder Sendeeinheit kann es sich um ein beliebiges Sicherheitsmerkmal handeln, welches elektrische Energie benötigt. Die Ausgabe- oder Sendeeinheit 2 kann als Wandler zur Wandlung der von der Energiequelle 3 zugeführten elektrischen Energie in eine andere Energieform ausgebildet sein, wie zum Beispiel Licht, Schall oder ein elektrisches oder magnetisches Feld.
Beispielsweise hat die Ausgabe- oder Sendeeinheit eine Leuchtdiode, die sichtbares Licht abstrahlt, sobald die Energiequelle 3 eine elektrische Spannung liefert. Besonders geeignet ist hierfür eine organische Leuchtdiode. Die Herstellung geeigneter organischer Leuchtdioden (OLEDs) ist an sich bekannt aus „OLED Matrix Displays: Technology and Fundamentals”, Polytronic 2001, Conference Procedings, Oktober 21–24, 2001.
Besonders vorteilhaft ist dabei, dass sich OLEDs auch drucktechnisch mittels verschiedener Druckverfahren auf das Dokument 1 aufdrucken lassen, zum Beispiel mittels Tintenstrahldruck, Siebdruck, Hochdruck, Tiefdruck oder Flachdruck.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Ausgabe- oder Sendeeinheit 2 als akustischer Wandler ausgebildet. Eine Möglichkeit ist dabei die Verwendung eines sogenannten Faltlautsprechers. Die Herstellung eines Faltlautsprechers in Folienstärke ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt (http://www.heise.de, Meldung vom 27. April 2001 „Faltlautsprecher für die Hosentasche”).
Alternativ ist die Ausgabe- oder Sendeeinheit 2 als elektroluminiszierendes Bauelement ausgebildet. Hierzu werden elektroluminiszierende Farbstoffe oder Pigmente auf das Dokument 1 aufgebracht. Solche Farbstoffe können im elektrischen Feld angeregt werden und kehren unter Lichtemission wieder in ihren Grundzustand zurück. Ein solches elektrolumineszentes Element lässt sich erfindungsgemäß durch Aufdrucken eines elektrolumineszenten Farbstoffes realisieren. Alternativ oder zusätzlich kommen elektrochrome Farbstoffe zum Einsatz, die ebenfalls aufgedruckt werden oder mittels dünner Folien appliziert werden.
Ferner können auch Polarisationseffekte auf der Basis magnetischer Pigmente zur Realisierung eines Sicherheitsmerkmals genutzt werden. Dabei wird die Polarisation von paramagnetischen Pigmenten in einem elektrischen Feld genutzt. Alternativ kommen Liquid Christal Polymers (LCP) hierfür zum Einsatz.
Alternativ kann die Ausgabe- oder Sendeeinheit 2 auch eine Spule zur Erzeugung eines magnetischen Feldes oder eine aufgedruckte Antenne aufweisen, um ein von außen nachweisbares Feld zu erzeugen.
Für die Ausgabe- oder Sendeeinheit 2 können also unterschiedlichste physikalische und/oder chemische Wandlungseffekte verwendet werden, um zumin dest einen Teil der von der Energiequelle 3 gelieferten elektrischen Energie in eine andere Energieform umzuwandeln, die zur Realisierung des Sicherheitsmerkmals von der Ausgabe- oder Sendeeinheit 2 abgestrahlt wird. Aufgrund der von der Ausgabe- oder Sendeeinheit 2 abgestrahlten Energie lässt sich die Echtheit des Dokuments 1 überprüfen.
Besonders vorteilhaft ist es, ein oder mehrere Elemente der auf das Dokument 1 aufgedruckten Schaltung mittels Druckfarbe in einem Druckgang aufzubringen. Beispielsweise wird zur Realisierung von Leiterbahnen oder anderen elektrisch leitfähigen Strukturen der Schaltung eine elektrisch leitfähige Druckfarbe verwendet.
Als elektrisch leitfähige Druckfarbe eignet sich zum Beispiel ein elektrisch leitfähiges Polymer. Solche elektrisch leitfähigen Polymere sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt (vgl. Hans Hofstraat „Will Polymer Electronics Change the Electronics Industry?”, Polytronic 2001, Conference Proceedings).
Auch die Energiequelle 3 lässt sich drucktechnisch durch Aufdrucken von Pasten unterschiedlicher Metalle, wie zum Beispiel Kupfer- und Silberleitpaste, drucktechnisch realisieren.
Das Aufdrucken von zumindest Teilen der Schaltung auf dem Dokument 1 hat den Vorteil, dass die Schaltung dann einen integralen Bestandteil des Dokuments 1 bildet und besonders sicher vor Manipulationen ist. Ferner erleichtert dies auch die Handhabung des Dokuments 1, da dieses geknickt, gebogen oder gefaltet werden kann. Dies ist insbesondere bei Banknoten und ähnlichen Applikationen von besonderem Vorteil.
Als Trägermaterial für das Dokument 1, auf welches die Schaltung zumindest teilweise drucktechnisch aufgebracht wird, eignet sich besonders Papier oder eine Kunststofffolie.
Die 2 zeigt im Detail eine Ausführungsform des Dokuments 1 der 1. Das Dokument 1 hat in der Ausführungsform der 2 eine als Seebeck-Element ausgebildete Energiequelle 3. Hierzu ist auf das Dokument 1 in einem streifenförmigen Bereich 6 ein erstes Metall aufgebracht.
An dem Bereich 6 grenzt ein ebenfalls streifenförmiger Bereich 7 an, auf den ein von dem Metall des Bereichs 6 verschiedenes Metall aufgebracht ist. An den Bereich 7 grenzt ein streifenförmiger Bereich 8 an, auf den dasselbe Metall wie das Metall des Bereichs 6 aufgebracht ist. Eine geeignete Wahl der unterschiedlichen Metalle ist beispielsweise Kupfer und Silber.
In einer Ausführungsform befindet sich auf den Bereichen 6 und 8 des Dokuments 1 Kupferleitpaste, während sich auf dem Bereich 7 Silberleitpaste befindet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine bestimmte Wahl der Metalle beschränkt; grundsätzlich funktioniert der Seebeck-Effekt, wenn zwei unterschiedliche Metalle gewählt werden.
Die Metallpaste des Bereichs 6 bildet also mit der Metallpaste des Bereichs 7 eine Kontaktfläche 9 und die Metallpaste des Bereichs 7 bildet mit der Metallpaste des Bereichs 8 eine Kontaktfläche 10. An der Kontaktfläche 9 herrscht die Temperatur T₁ und an der Kontaktfläche 10 herrscht die Temperatur T₂. Sofern keine Beeinflussung von Außen erfolgt, sind diese Temperaturen T₁ und T₂ im wesentlichen gleich der Umgebungstemperatur. In diesem Fall wird durch die Energiequelle 3 keine Spannung erzeugt.
Durch Auflegen eines Fingers 11 eines Benutzers des Dokuments 1 auf die Kontaktfläche 9 wird dort thermische Energie zugeführt, wenn die Temperatur des Fingers (ca. 36°) höher als die Umgebungstemperatur ist.
Es stellt sich daraufhin eine Temperatur T₁ von ca. 36° ein während die Temperatur T₂ zum Beispiel 20° Raumtemperatur trägt. Aufgrund dieser Temperaturdifferenz erzeugt die Energiequelle 3 wegen des dann wirksamwerdenden See beck-Effekts eine Spannung, die über die Leitungen 4 und 5 an die Ausgabe- oder Sendeeinheit 2 angelegt wird.
In dem hier betrachteten Ausführungsbeispiel weist die Ausgabe- oder Sendeeinheit 2 eine elektrolumineszierende oder elektrochrome Farbe 12 auf, die bei Anlegen der von der Energiequelle 3 gelieferten Spannung bzw. durch Fließen des entsprechenden Thermostroms ihre Farbe wechselt.
Je nach der verwendeten Farbe 12 kann dieser Farbumschlag permanent oder selbst-reversibel sein. Im ersteren Fall bleibt der Farbumschlag erhalten auch wenn der Finger 11 von der Kontaktfläche 9 entfernt wird und die Energiequelle 3 keine Thermospannung mehr liefern kann. Im zweiten Fall erfolgt nach Wegnehmen des Fingers 1 von der Kontaktfläche 9 ein erneuter Farbumschlag der Farbe 12 zurück zu der Ausgangsfarbe.
Wenn der Farbumschlag nicht selbst-reversibel ist, kann ein solcher Farbumschlag zurück zu der Ausgangsfarbe dadurch provoziert werden, dass der Finger 11 von der Kontaktfläche 9 entfernt wird und stattdessen auf die Kontaktfläche 10 aufgelegt wird, so dass die Energiequelle eine Thermospannung einer gleichen Höhe aber entgegengesetzter Polarität liefert. Diese entgegengesetzte Polarität führt dann dazu, dass die Farbe 12 durch einen Farbumschlag zu ihrer Ausgangsfarbe zurückkehrt.
Eine alternative Verwendung des Dokuments 1 der 2 zeigt die 3. Bei dieser Verwendung des Dokuments 1 werden zwei unterschiedliche thermische Energiequellen verwendet, nämlich der Finger 11 sowie eine weitere externe Energiequelle 13, die thermische Energie liefert. Bei der externen Energiequelle 13 kann es sich beispielsweise um einen Laser handeln, der einen Laserstrahl 14 zum Aufbringen einer Temperatur abgibt.
Die beiden thermischen Energiequellen, das heißt der Finger 11 und die externe Energiequelle 13, dienen dazu, eine Temperaturdifferenz zwischen den Kontaktflächen 9 und 10 herzustellen, die von der Umgebungstemperatur weitgehend unabhängig ist. Hierzu wird der Finger 11 auf die Kontaktfläche 9 gelegt, so dass sich dort die Temperatur T₁ von ungefähr 36°C einstellt.
Auf der anderen Seite wird die Kontaktfläche 10 von dem Laserstrahl 14 mit einer definierten Energie bestrahlt, so dass sich dort eine bestimmte Temperatur T₂ einstellt. Aufgrund dessen liefert die Energiequelle 3 eine Thermospannung, die im wesentlichen unabhängig von der Umgebungstemperatur ist, so dass das durch die Ausgabe- oder Sendeeinheit 2 realisierte Sicherheitsmerkmal unter allen Umständen überprüfbar ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der anhand von 3 beschriebene Aufbau des Wert- oder Sicherheitselements auch zweistufig genutzt werden. In einer ersten Stufe wird lediglich der Finger auf die Kontaktfläche 9 aufgelegt, so daß sich dort die Temperatur T₁ einstellt. An der zweiten Kontaktfläche liegt analog zu dem anhand von 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel Umgebungstemperatur vor. Diese Temperaturdifferenz bewirkt eine erste Thermospannung, die an der Ausgabe- und Sendeeinheit 2 anliegt und beispielsweise einen ersten Farbumschlag erzeugt. In einer zweiten Stufe wird nun, wie oben beschrieben, die Energiequelle 13 auf die Kontaktfläche 10 gerichtet, so daß sich dort eine Temperatur T₂ einstellt. An der anderen Kontaktfläche liegt Umgebungstempeatur vor. Somit ergibt sich eine zweite Temperaturdifferenz, die eine zweite Thermospannung erzeugt, die bei dieser Stufe ebenfalls an der Ausgabe- und Sendeeinheit 2 anliegt. Diese zweite Thermospannung könnte beispielsweise einen zweiten Farbumschlag in der Ausgabe- und Sendeeinheit 2 bewirken, der dann beispielsweise maschinell detektiert werden kann.
Die 4 zeigt eine weitere Verwendungsmöglichkeit des Dokuments 1 der 2. In diesem Fall wird eine definierte Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur T₁ der Kontaktfläche 9 und der Temperatur T₂ der Kontaktfläche 10 nur durch die externe Energiequelle 13 hergestellt. Hierzu ist die externe Energiequelle 13 wiederum vorzugsweise als Laser ausgebildet.
Der Laserstrahl 14 überstreicht dann abwechselnd die Kontaktflächen 9 und 10 in schneller Folge, wobei die durchschnittliche Verweildauer des Laserstrahls 14 auf der Kontaktfläche 9 zum Beispiel kürzer ist, als auf der Kontaktfläche 10, so dass die Temperatur T₁ kleiner ist als die Temperatur T₂. Über die Differenz der durchschnittlichen Verweildauern des Laserstrahls 14 auf der Kontaktfläche 9 bzw. der Kontaktfläche 10 lässt sich somit die Temperaturdifferenz einstellen, um so zu einer definierten Thermospannung der Energiequelle 3 zu gelangen, die unabhängig von der Umgebungstemperatur ist.
Die 5 zeigt ein Blockdiagramm eines Dokuments 16, welches wiederum als Wert- oder Sicherheitsdokument ausgebildet ist. Das Dokument 16 hat eine Energiequelle 17, wobei es sich um eine aktive oder um eine passive Energiequelle handelt.
Zur Realisierung einer aktiven Energiequelle ist beispielsweise eine gedruckte Batterie geeignet. Die Herstellung einer solchen gedruckten Batterie erfolgt vorzugsweise mittels Mehrschichtdruck von elektrisch aktiven Substanzen, wie zum Beispiel Lithiumpolymeren.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Energiequelle um eine passive Energiequelle, wie zum Beispiel eine Solarzelle oder um eine Antenne.
Solarzellen können zum einen über sehr dünne Folien auf die Trägerschicht appliziert werden oder zum anderen durch die Verwendung an sich bekannter Druckverfahren (vgl. Plastic Solar Cells'', Adv. Funct. Mater. 2001, 11, No. 1, February, Seite 15 bis 26).
Die Energiequelle 17 ist über die Leitungen 18 und 19 mit der Ausgabe- oder Sendeeinheit 20 verbunden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Leitung 19 unterbrochen, um einen Schalter zu realisieren.
Die Ausgabe- oder Sendeeinheit 20 beinhaltet ein Peltier-Element 21 zur Versorgung eines Sicherheitsmerkmals 22 mit thermischer Energie. Das Sicherheitsmerkmal 22 beinhaltet einen Wandler, der die von dem Peltier-Element 21 gelieferte thermische Energie aufgrund eines physikalischen und/oder chemischen Effekts in eine andere von außen wahrnehmbare Energieform umwandelt.
Zur Überprüfung des Sicherheitsmerkmals 22 wird die Unterbrechung der Leitung 19 geschlossen, indem beispielsweise von einem Benutzer eine Münze über die Unterbrechung gehalten wird, um den Stromkreis zu schließen. Das Peltier-Element 21 wird dann von der Energiequelle 17 mit Spannung versorgt, so dass sich zwischen den Kontaktflächen des Peltier-Elements eine Temperaturdifferenz einstellt. Diese Temperaturdifferenz dient zur Versorgung des Sicherheitsmerkmals 22 mit thermischer Energie, so dass diese aktiviert wird. Aufgrund dessen kann die Echtheit des Dokuments 16 überprüft werden.
Die 6 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des Dokuments 16 im Schnitt. Das Dokument 16 hat einen Träger 23, der beispielsweise aus Papier oder Kunststoff besteht. Auf den Träger 23 ist eine Metallpaste 24 beispielsweise mit Kupferpartikeln aufgedruckt, sowie eine Metallpaste 25 mit einem von Kupfer verschiedenen Metall, wie zum Beispiel Silber. Die Metallpasten 24 und 25 bilden Kontaktflächen 26 und 27.
Durch diese Anordnung der Metallpasten 24 und 25 ist das Peltier-Element 21 (vgl. 5) realisiert, welches über die Leitungen 18 und 19 mit Spannung versorgt wird, sobald die Unterbrechung der Leitung 19 geschlossen ist und die Energiequelle 17 eine Spannung liefert.
Sobald eine Spannung anliegt, ändern sich die Temperaturen an den Kontaktflächen 26 und 27 gegenläufig, das heißt beispielsweise sinkt die Temperatur an der Kontaktfläche 26 um einen bestimmten Betrag während sich die Temperatur der Kontaktfläche 27 um denselben Betrag erhöht.
Oberhalb der Kontaktfläche 26 ist das Sicherheitsmerkmal 22 in Form von thermochromer Farbe 28 aufgebracht. Die thermochrome Farbe 28 verändert bei der Temperaturveränderung an der Kontaktfläche 26 ihre Farbe. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann zusätzlich auch über der Kontaktfläche 27 eine solche thermochrome Farbe aufgebracht werden, die aufgrund der Temperaturerniedrigung zu einer anderen Farbe wechselt.
Die 7 zeigt eine alternative Ausführungsform des Dokuments 16 der 6. In der Ausführungsform der 7 wird das Sicherheitsmerkmal 22 (vgl. 5) durch einen Bimetallstreifen realisiert. Dieser besteht aus einem Metallstreifen 29 und aus einem Metallstreifen 30. Der Metallstreifen 29 befindet sich oberhalb der Kontaktfläche 26, während sich der Metallstreifen 30 oberhalb der Kontaktfläche 27 befindet.
Wenn eine elektrische Spannung über die Leitungen 18 und 19 angelegt wird, so erhöht sich beispielsweise die Temperatur an der Kontaktfläche 26, während sie sich an der Kontaktfläche 27 um denselben Betrag erniedrigt. Dadurch zieht sich der Metallstreifen 30 zusammen, während sich der Metallstreifen 29 ausdehnt. Hierdurch entsteht eine mechanische Spannung, die das Dokument 16 verformt. Zum Beispiel rollt sich das Dokument 16 zusammen, sobald die elektrische Spannung angelegt wird.
Alternativ sind die Metallstreifen 29 und 30 übereinander und über derselben Kontaktfläche 26 oder 27 angeordnet. Dann werden beide Metallstreifen 29 und 30 auf dieselbe Temperatur erhitzt bzw. abgekühlt. Die Metallstreifen 29 und 30 weisen Metalle unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten auf. Aufgrund der verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ergibt sich auch in diesem Fall eine mechanische Spannung, die zur Verformung des Dokuments 16 führt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen mindestens ein Teil der sich auf dem Wert- oder Sicherheitsdokument befindlichen und vorstehend beschriebenen Elemente mindestens teilweise eine darüberliegende Schutzschicht auf, die die Elemente vor Umwelteinflüssen schützt. Eine derartige Schutzschicht kann teilweise transparent und/oder isolierend ausgebildet sein. Die Schutzschicht kann beispielsweise aus einem Kunststoff bestehen. Die Schutzschicht kann durch einen zusätzlichen Druckschritt oder durch Laminineren auf das Wert- oder Sicherheitsdokument aufgebracht werden. Im Falle der Ausbildung analog zu dem Ausführungsbeispiel, das anhand von 5 beschrieben wurde, weist die Schutzschicht Öffnungen auf, so daß die Unterbrechung und die die Unterbrechung bildenden Enden der Leitung 19 freiliegen und einen Kontakt herstellen können.
Durch die vorstehend angeführten Ausführungsbeispiele der Erfindung können sowohl Public-Feature-Sicherheitsmerkmal als auch maschinenlesbare Sicherheitsmerkmale realisiert werden. Es ist sogar möglich, beide Arten von Sicherheitsmerkmalen innerhalb eines Sicherheitsmerkmals anzuordnen.

1: Dokument
2: Ausgabe- oder Sendeeinheit
3: Energiequelle
4: Leitung
5: Leitung
6: Bereich
7: Bereich
8: Bereich
9: Kontaktfläche
10: Kontaktfläche
11: Fingers
12: Farbe
13: externe Energiequelle
14: Laserstrahl
16: Dokument
17: Energiequelle
18: Leitung
19: Leitung
20: Ausgabe- oder Sendeeinheit
21: Peltier-Element
22: Sicherheitsmerkmal
23: Träger
24: Metallpaste
25: Metallpaste
26: Kontaktfläche
27: Kontaktfläche
28: thermochrome Farbe
29: Metallstreifen
30: Metallstreifen

Claims

Wert- oder Sicherheitsdokument mit einer Schaltung aufweisend Mittel (21) zur Wandlung von elektrischer Energie in thermische Energie, wobei die Mittel zur Wandlung als Peltier-Element (21) ausgebildet sind, und mit einem Sicherheitsmerkmal (20, 22), welches durch die thermische Energie versorgt wird.
Wert- oder Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Peltier-Element (21) Kontaktflächen (25, 26) aufweist, wobei eine Kontaktfläche derart unter dem Sicherheitsmerkmal angeordnet ist, dass bei Anlegen einer Spannung an dem Sicherheitsmerkmal die Temperatur abgesenkt wird.
Wert- oder Sicherheitsdokument nach Anspruch 1, wobei das Peltier-Element einen ersten Bereich mit eine ersten Metall, einem zweiten Bereich mit einem zweiten Metall und einen dritten Bereich mit dem ersten Metall aufweist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich sowie zwischen dem zweiten und dritten Bereich jeweils ein Kontakt besteht.
Wert- oder Sicherheitsdokument nach Anspruch 3, wobei es sich bei dem ersten Metall um Kupfer und bei dem zweiten Metall um Silber handelt.
Wert- oder Sicherheitsdokument nach Anspruch 1, 3 oder 4, wobei die Mittel zur Wandlung und/oder ein oder mehrere sonstige Elemente (17, 18, 19) der Schaltung auf das Wert- oder Sicherheitsdokument aufgedruckt sind.
Wert- oder Sicherheitsdokument nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 5 mit einer Energiequelle (17) für die elektrische Energie, wobei es sich bei der Energiequelle vorzugsweise um eine Batterie, eine Solarzelle oder um eine Antenne handelt.
Wert- oder Sicherheitsdokument nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 6 mit einem Schalter zur Überprüfung des Sicherheitsmerkmals.
Wert- oder Sicherheitsdokument nach Anspruch 7, wobei der Schalter durch eine Unterbrechung einer Leiterbahn (19) realisiert ist.
Wert- oder Sicherheitsdokument nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 8, wobei das Sicherheitsmerkmal eine Anordnung (29, 30) aufweist, welche zur Verformung des Wert- oder Sicherheitsdokuments aufgrund der thermischen Energie ausgebildet ist, wobei es sich bei der Anordnung vorzugsweise um einen Bimetallstreifen handelt.