DE102013005486A1

DE102013005486A1 - Schichtstruktur mit leitfähigem Polymer zur Manipulationserkennung sowie Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102013005486A1
Application number: DE201310005486
Authority: DE
Inventors: Frank Puttkammer
Original assignee: Heraeus Precious Metals GmbH and Co KG
Current assignee: Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2013-04-02
Filing date: 2013-04-02
Publication date: 2014-10-02
Anticipated expiration: 2033-04-03
Also published as: DE102013005486B4; KR20150139871A; US20160042268A1; TWI635966B; CN105324249B; JP2019188812A; CN108749393A; JP2016516613A; EP2981417B1; JP6576328B2; US9996787B2; EP2981417A1; CN105324249A; TW201507878A; WO2014161651A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schichtstruktur (10) beinhaltend die folgenden Schichten: e) eine erste Substratschicht (2), wobei die erste Substratschicht (2) eine erste Oberfläche (4) und eine zweite Oberfläche (6) aufweist und als Dielektrikum ausgestaltet ist; f) eine erste elektrisch leitfähige Schicht (8), die die erste Substratschicht (2) mindestens auf der ersten Oberfläche (4) der ersten Substratschicht (2) zumindest zu einem Teil überlagert, wobei die erste elektrisch leitfähige Schicht (8) ein elektrisch leitfähiges Polymer beinhaltet, wobei die erste elektrisch leitfähige Schicht (8) mindestens einen ersten Teilbereich (18) und mindestens einen weiteren Teilbereich (20) aufweist, wobei der mindestens eine erste Teilbereich (18) eine höhere Bindungskraft zu der Substratschicht (2) als zu dem mindestens einen weiteren Teilbereich (20) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schichtstruktur beinhaltend die folgenden Schichten: a) eine erste Substratschicht, wobei die erste Substratschicht eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist und als Dielektrikum ausgestaltet ist; b) eine erste elektrisch leitfähige Schicht, die die erste Substratschicht mindestens auf der ersten Oberfläche der ersten Substratschicht zumindest zu einem Teil überlagert; wobei die erste elektrisch leitfähige Schicht ein elektrisch leitfähiges Polymer beinhaltet, wobei die erste elektrisch leitfähige Schicht mindestens einen ersten Teilbereich und mindestens einen weiteren Teilbereich aufweist, wobei der mindestens eine erste Teilbereich eine höhere Bindungskraft zu der Substratschicht als zu dem mindestens einen weiteren Teilbereich aufweist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer, beinhaltend die Verfahrensschritte: i) Bereitstellen einer ersten Substratschicht, wobei die erste Substratschicht eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, ii) Aufbringen einer ersten elektrisch leitfähigen Masse, auf mindestens einen Teil der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche der ersten Substratschicht zur Ausbildung mindestens eines ersten Teilbereiches einer elektrisch leitfähigen Schicht, wobei die elektrisch leitfähige Masse ein elektrisch leitfähiges Polymer beinhaltet; iii) Aufbringen einer weiteren elektrisch leitfähigen Masse, auf mindestens einen Teil der ersten Oberfläche, der zweiten Oberfläche oder zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche, zur Ausbildung mindestens eines weiteren Teilbereiches der elektrisch leitfähigen Schicht, wobei die elektrisch leitfähige Masse ein elektrisch leitfähiges Polymer beinhaltet; iv) Kontaktieren mindestens eines Teils des mindestens einen ersten Teilbereiches mit der weiteren elektrisch leitfähigen Masse zur Ausbildung der elektrisch leitfähigen Schicht, wobei der mindestens eine erste Teilbereich der elektrisch leitfähigen Schicht eine niedrigere Bindungskraft zu dem mindestens einen weiteren Teilbereich als zu der Substratschicht hat.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schichtstruktur erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie einen Gegenstand aufweisend eine erfindungsgemäße Schichtstruktur sowie ein Verfahren zur Ermittlung einer Information der erfindungsgemäßen Schichtstruktur.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Erkennung von Sicherheitscodes oder zur Datenübermittlung bekannt. So ist beispielsweise das Anbringen von Radio Frequency (RF) Codes auf Waren oder Verpackungen von Waren bekannt, um Chargendaten, Haltbarkeitsdaten oder sonstige wichtige Daten zu speichern und zur Verfügung zu stellen. Dies wird beispielsweise in der EP 2 006 794 A1 für RFID Systeme beschrieben.
Weiterhin sind Maßnahmen für den Kopierschutz für wichtige Dokumente wie Personalausweise, Banknoten, Führerschein u. v. m. bekannt. Diese funktionieren meist kontaktlos über das elektronische Auslesen eines Chips oder über optische Sicherheitsmerkmale, wie beispielsweise in der US 5 770 283 A .
Allgemein liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Nachteile zumindest teilweise zu überwinden.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Schichtstruktur bereitzustellen, die elektrische Informationen aufweist, die leicht überprüfbar sind.
Es besteht eine Aufgabe darin eine Kopierschutzmaßnahme bereitzustellen, die den optischen Eindruck des zu schützenden Gegenstands möglichst wenig beeinflusst. Dies gilt insbesondere für Gegenstände mit farbigen Darstellungen, wie Banknoten, Ausweise, Zeugnisse und Wertpapiere.
Des Weiteren besteht eine Aufgabe darin, eine Schichtstruktur mit mindestens einer elektrischen Information bereitzustellen, deren mindestens eine Information durch mechanische oder chemische Einwirkung veränderbar ist. Insbesondere soll die Nachahmung der Schichtstruktur eine hohe technologische Hürde für Fälscher darstellen.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Schichtstruktur oder eines Gegenstandes mit einer Schichtstruktur bereitzustellen, das kostengünstig und effizient ist und insbesondere eine hohe technologische Hürde für Fälscher darstellt.
Weiterhin besteht eine Aufgabe darin, einen Gegenstand bereitzustellen, der mindestens eine elektrische Information beinhaltet, an dem einfach überprüfbar ist, ob die Information verändert wurde.
Wiederum eine Aufgabe besteht darin, einen Gegenstand bereitzustellen, an dem leicht erkennbar ist, ob er manuell oder chemisch manipuliert wurde.
Einen Beitrag zur Lösung mindestens einer der eingangs genannten Aufgaben leisten die Gegenstände der kategoriebildenden Ansprüche. Die Gegenstände der von den kategoriebildenden Ansprüchen abhängigen Unteransprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
Ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Schichtstruktur beinhaltend die folgenden Schichten:

a) eine erste Substratschicht, wobei die erste Substratschicht eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist und als Dielektrikum ausgestaltet ist;
b) eine erste elektrisch leitfähige Schicht, die die erste Substratschicht mindestens auf der ersten Oberfläche der ersten Substratschicht zumindest zu einem Teil überlagert,

Die erste Substratschicht kann jedes Material beinhalten, das der Fachmann als Dielektrikum für eine Schichtstruktur auswählen würde. Ein Dielektrikum ist bevorzugt ein Material, das einen möglichst hohen elektrischen Widerstand aufweist. Bevorzugt leitet das Dielektrikum elektrischen Strom nicht oder nahezu nicht. Bevorzugt beinhaltet die Substratschicht ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polymer, einem Glas, einer Keramik oder einer Mischung von mindestens zwei hiervon. Bevorzugt beinhaltet die Substratschicht ein Polymer.
Das Polymer ist bevorzugt ein Polymer das elektrischen Strom nicht oder nahezu nicht leiten kann. Das Polymer kann aus einem synthetischen, aus einem natürlichen Polymer oder einer Mischung hieraus, ausgewählt sein. Das Polymer ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polyethylen, Polypropylen, einem Polyethylentherephthalat, einem Polyvinylalkohol, einem Polyvinylpyrrolidon, einem Polyvinylchlorid, einem Polyvinylacetat, einem Polyvinylbutyrat, einem Polyacrylsäureester, einem Polyacrylsäureamid, einem Polymethacrylsäureester, einem Polymethacrylsäureamid, einem Polyacrylnitril, einem Styrol/Acrylsäureester-, einem Vinylacetat/Acrylsäureester- und einem Ethylen/Vinylacetat-Copolymerisat, einem Polybutadien, einem Polyisopren, einem Polystyrol, einem Polyether, einem Polyester, einem Polycarbonat, einem Polyurethan, einem Polyamid, einem Polyimid, einem Polysulfon, einem Melamin-Formaldehyharz, einem Epoxidharz, einem Siliconharz und einer Cellulose oder eine Mischung aus mindestens zwei hiervon. Bevorzugt beinhaltet die Substratschicht eine Cellulose als Polymer, beispielsweise in Form von Papier.
Das Papier weist bevorzugt eine Dichte in einem Bereich von 10 bis 500 g/m², oder bevorzugt in einem Bereich von 20 bis 400 g/m², oder bevorzugt in einem Bereich von 50 bis 350 g/m².
Das Glas kann jedes Glas sein, das der Fachmann für die Substratschicht in einer Schichtstruktur auswählen würde. Das Glas ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Alkaliglas, einem nicht Alkaliglas, einem Silikatglas oder einer Mischung aus mindestens zwei hiervon. Bevorzugt ist das Glas ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Kalknatronglas, einem Bleialkaliglas, Borsilikatglas, Aluminiumsilikatglas, Quarzglas oder einer Mischung aus mindestens zwei hiervon.
Die Keramik kann jedes keramische Material sein, das der Fachmann für die Substratschicht in einer Schichtstruktur auswählen würde. Bevorzugt beinhaltet die Keramik ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem BeO, einem ZrO, einem Fe₂O₃, einem Al₂O₃, einem Siliciumcarbid, einem Siliciumoxid und einem Silicat, wie Feldspat, oder einer Mischung von mindestens zwei hiervon.
Bevorzugt beinhaltet die erste Substratschicht ein Polymer in einem Bereich von 10 bis 100 Gew.-%, oder bevorzugt in einem Bereich von 40 bis 100 Gew.-%, oder bevorzugt in einem Bereich von 60 bis 100 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der ersten Substratschicht. Bevorzugt handelt es sich bei der ersten Substratschicht um eine Folie, beinhaltend Polycarbonat, besonders bevorzugt bestehend aus Polycarbonat. Weiterhin bevorzugt besteht die erste Substratschicht aus einem Papier, insbesondere aus einem Papier, dessen Oberfläche kalandriert ist oder mit einem Polymer beschichtet ist. Das Polymer kann ausgewählt sein aus der Gruppe der zuvor für die erste Substratschicht erwähnten Polymere. Das Polymer kann mittels Extrusion, beispielsweise durch eine Düse, einen Schlitz oder eine Matrize auf das Papier aufgebracht werden, oder durch Druck- und Beschichtungsverfahren, insbesondere, wenn das Polymer in Form einer Dispersion vorliegt.
Die erste Substratschicht kann jede Form aufweisen, die der Fachmann für eine Substratschicht in einer Schichtstruktur auswählen würde. Die erste Substratschicht weist bevorzugt eine flächige oder folienartige Form auf. Die erste Substratschicht hat bevorzugt eine erste Oberfläche mit einer Flächenausdehnung in einem Bereich von 0,1 bis 10000 cm², bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 5000 cm², oder bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 1000 cm². Die Substratschicht hat bevorzugt eine Dicke in einem Bereich von 0,01 bis 100 mm, bevorzugt in einem Bereich von 0,05 bis 10 mm, oder bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 5 mm. Die Substratschicht hat bevorzugt eine zweite Oberfläche mit einer Flächenausdehnung in einem Bereich von 0,1 bis 10000 cm², bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 5000 cm², oder bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 1000 cm². Die zweite Oberfläche verläuft bevorzugt parallel oder nahezu parallel zu der ersten Oberfläche der Substratschicht. Die Substratschicht kann jedes Material beinhalten, das der Fachmann als Dielektrikum für eine Substratschicht in einer Schichtstruktur auswählen würde.
Die erste elektrisch leitfähige Schicht kann jedes Material beinhalten, das der Fachmann für eine elektrisch leitfähige Schicht in einer Schichtstruktur auswählen würde, die ein elektrisch leitfähiges Polymer beinhaltet. Beispiele für bekannte elektrisch leitfähige Polymer oder auch n-konjugierte Polymere sind Polypyrrole, Polythiophene, Polyanilin, Polyacetylen, Polyphenylene und Poly(p-phenylen-vinylene). Die erste elektrisch leitfähige Schicht beinhaltet das elektrisch leitfähige Polymer bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 99 Gew.-% oder in einem Bereich von 30 bis 95 Gew.-%, oder in einem Bereich von 50 bis 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der ersten elektrisch leitfähigen Schicht.
Die elektrisch leitfähige Schicht kann neben dem elektrisch leitfähigen Polymer mindestens eine weitere Komponente aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer organischen Komponente, einer anorganischen Komponente oder einer Mischung hieraus.
Die organische Komponente kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus einem Polymer, einem aliphatischen Kohlenwasserstoff, einem aromatischen Kohlenwasserstoff, einem Kohlenwasserstoff mit mindestens einer funktionalen Gruppe oder einer Mischung aus mindestens zwei hiervon.
Das Polymer der organischen Komponente ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polyethylen, einem Polyethylentherephthalat, einem Polyvinylalkohol, einem Polyvinylpyrrolidon, einem Polyvinylchlorid, einem Polyvinylacetat, einem Polyvinylbutyrat, einem Polyacrylsäureester, einem Polyacrylsäureamid, einem Polymethacrylsäureester, einem Polymethacrylsäureamid, einem Polyacrylnitril, einem Styrol/Acrylsäureester-, einem Vinylacetat/Acrylsäureester- und einem Ethylen/Vinylacetat-Copolymerisat, einem Polybutadien, einem Polyisopren, einem Polystyrol, einem Polyether, einem Polyester, einem Polycarbonat, einem Polyurethan, einem Polyamid, einem Polyimid, einem Polysulfon, einem Melamin-Formaldehyharz, einem Epoxidharz, einem Siliconharz und einer Cellulose oder eine Mischung aus mindestens zwei hiervon. Weiterhin kommen bevorzugt als Polymere auch solche in Frage, die durch Zugabe von Vernetzern wie beispielsweise Melaminverbindungen, verkappten Isocyanaten oder funktionellen Silanen, wie z. B. 3-Glycidoxypropyltrialkoxysilan, Tetraethoxysilan und Tetraethoxysilanhydrolysat, oder vernetzbaren Polymeren wie z. B. Polyurethanen, Polyacrylaten oder Polyolefinen und anschließende Vernetzung erzeugt werden. Solche als Polymere geeigneten Vernetzungsprodukte können auch beispielsweise durch Reaktion der zugegebenen Vernetzer mit gegebenenfalls in der ersten leitfähigen Schicht enthaltenen polymeren Anionen gebildet werden. Die Polymere dienen vor allem der Verklebung der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und benachbarten Teilbereichen oder Schichten der Schichtstruktur. Die genannten Polymere können in einer ausreichenden Menge als Kleber in einer Polymerschicht diese zu einer Klebeschicht überführen. Die Menge an Klebstoffen kann innerhalb der ersten elektrisch leitfähigen Schicht zwischen dem ersten Teilbereich und dem weiteren Teilbereich variieren.
Der aliphatische Kohlenwasserstoff kann ausgewählt sein aus einem Alkan, einem Alken, einem Alkin oder einer Mischung aus mindestens zwei hieraus. Bei dem aliphatischen Kohlenwasserstoff kann es sich um einen azyklischen oder einen zyklischen Kohlenwasserstoff handeln. Der aliphatische Kohlenwasserstoff kann verzweigt oder unverzweigt aufgebaut sein. Bevorzugt weist der aliphatische Kohlenwasserstoff eine Anzahl von Kohlenstoffatomen in einem Bereich von 1 bis 100, bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 50, oder bevorzugt in einem Bereich von 3 bis 20 auf. Beispiele für aliphatische Kohlenwasserstoffe sind Methan, Ethan, Propan, n-Butan, n-Pentan, n-Hexan, n-Heptan, Ethen, Propen, 1-Buten, 2-Buten, 1-Penten, 2-Penten, 1-Hexen, 2-Hexen, 3-Hexen, 1-Hepten, 2-Hepten, 3 Hepten, 4-Hepten, Ethin, 1-Propin, 1-Butin, 1-Pentin, 1-Hexin, 1-Heptin oder 1,2-Butadien.
Der aromatische Kohlenwasserstoff kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Benzol, Toluol, Xylol, Trimethylbenzol, Naphthalin, Anthracen oder einer Mischung von mindestens zwei hiervon. Die aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffe können bevorzugt als Lösungsmittel für weitere Bestandteile bei der Herstellung der ersten elektrisch leitfähigen Schicht angewendet werden
Der Kohlenwasserstoff mit mindestens einer funktionalen Gruppe kann ausgewählt sein aus einem aliphatischen Kohlenwasserstoff mit mindestens einer funktionalen Gruppe oder einem aromatischen Kohlenwasserstoff mit einer funktionalen Gruppe. Die funktionale Gruppe kann ein hydrophobe oder eine hydrophile funktionale Gruppe sein. Die funktionale Gruppe kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus einer Ammonium-Gruppe, einer Carboxylat-Gruppe, einer Sulfat-Gruppe, einer Sulfonat-Gruppe, einer Alkohol-Gruppe, einer Mehrfachalkohol-Gruppe, einer Ether-Gruppe oder einer Mischung aus mindestens zwei hiervon. Bevorzugt weist der Kohlenwasserstoff mit mindestens einer funktionalen Gruppe eine Anzahl von funktionalen Gruppen in einem Bereich von 1 bis 20, bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 10, oder bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 5 auf. Der Kohlenwasserstoff mit mindestens einer funktionalen Gruppe kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Ethanol, Butanol, Propanol, Phenol, Aceton, γ-Butyrolacton, N-methyl-2-pyrrolidon, Acetonitril, Nitromethan, Triethylamin, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Ethylencarbonat, Ethylenglycolmonobutylether, Dimethylcarbonat, Propylenglycol-methyletheracetat, Propylenglycol-methyletheracetat, Rosmarinöl, Lavendelöl, ein Terpentinöl, ein Campheröl, und Terpineol, Sorbitol, Xylitol, oder einer Mischung aus mindestens zwei hiervon.
Die erste elektrisch leitfähige Schicht kann die organische Komponente jeweils in einem Bereich von 0,001 bis 90 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 75 Gew.-% oder bevorzugt in einem Bereich von 0,05 bis 50 Gew.-% bezogen jeweils auf das Gesamtgewicht der ersten leitfähigen Schicht aufweisen.
Die anorganische Komponente kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus einem Metallsalz, einer Keramik, einem Glas, einem Salz, einer Säure, einer Base, Wasser oder einer Kombination oder Mischung aus mindestens zwei hiervon. Die anorganische Komponente ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium-, Natrium- oder Magnesiumsulfat, Kalium-, Natrium- oder Magnesiumphosphat, Kalium-, Natrium- oder Magnesiumsulfat, Kalium-, Natrium- oder Magnesiumphosphat, Aluminiumoxid, Aluminiumchlorid, Aluminiumsulfat, Natriumcitrat, Kaliumcitrat, Ammoniumchlorid, Ammoniumphosphat, Ammoniumsulfat, Ammoniumnitrat, einem Feldspat, einem Glimmer, einem Tonmineral, einem Granat, Siliziumdioxid, beispielsweise in Form eines Kieselsols, Salzsäure, Kohlensäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, salpetrige Säure, Natronlauge, Kalilauge, Ammoniak oder eine Mischung aus mindestens zwei hiervon.
Die erste elektrisch leitfähige Schicht kann die anorganische Komponente jeweils in einem Bereich von 0,001 bis 90 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 75 Gew.-% oder bevorzugt in einem Bereich von 0,05 bis 50 Gew.-% bezogen jeweils auf das Gesamtgewicht der ersten leitfähigen Schicht aufweisen.
Die Summe der zuvor aufgeführten Komponenten, die die erste elektrische leitfähige Schicht beinhaltet, addiert sich zu 100 Gew.-%.
Die erste elektrisch leitfähige Schicht kann jede Form und Gestalt aufweisen, die der Fachmann für eine elektrisch leitfähige Schicht in einer Schichtstruktur auswählen würde. Die Form der ersten elektrisch leitfähigen Schicht ist bevorzugt flächig oder folienartig, bzw. als einzelne Blätter vorliegendes Blattgut. Die erste elektrisch leitfähige Schicht hat bevorzugt eine erste Oberfläche mit einer Flächenausdehnung in einem Bereich von 0,1 bis 10000 cm², bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 5000 cm², oder bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 1000 cm². Die erste elektrisch leitfähige Schicht überlagert die Substratschicht zumindest zu einem Teil auf der ersten Oberfläche. Bevorzugt überlagert die erste elektrisch leitfähige Schicht die erste Oberfläche der Substratschicht in einem Bereich von 1 bis 100%, bevorzugt in einem Bereich von 5 bis 95%, oder bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 90%, bezogen auf die Gesamtfläche der ersten Oberfläche der Substratschicht. Die Dicke der ersten elektrisch leitfähigen Schicht liegt bevorzugt in einem Bereich von 10 nm bis 20 μm, oder bevorzugt in einem Bereich von 50 nm bis 10 μm, oder bevorzugt in einem Bereich von 100 nm bis 5 μm.
Die erste elektrisch leitfähige Schicht weist mindestens einen ersten Teilbereich und mindestens einen weiteren Teilbereich auf. Bevorzugt weist die erste elektrisch leitfähige Schicht den mindestens einen ersten Teilbereich in einer Anzahl in einem Bereich von 1 bis 100, bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 50, oder bevorzugt in einem Bereich von 3 bis 30 auf. Weiterhin bevorzugt weist die erste elektrisch leitfähige Schicht den mindestens einen weiteren Teilbereich in einer Anzahl in einem Bereich von 1 bis 100, bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 50, oder bevorzugt in einem Bereich von 3 bis 30 auf. Bevorzugt weist die erste elektrisch leitfähige Schicht den mindestens einen ersten Teilbereich in einer Dichte in einem Bereich von 1 bis 10 an ersten Teilbereichen pro cm², bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 8 an ersten Teilbereichen pro cm², oder bevorzugt in einem Bereich von 3 bis 5 an ersten Teilbereichen pro cm² auf. Bevorzugt weist die erste elektrisch leitfähige Schicht den mindestens einen weiteren Teilbereich in einer Dichte in einem Bereich von 1 bis 10 an weiteren Teilbereichen pro cm², bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 8 an weiteren Teilbereichen pro cm², oder bevorzugt in einem Bereich von 3 bis 5 an ersten Teilbereichen pro cm² auf.
Die mindestens einen ersten und mindestens einen weiteren Teilbereiche können in jedem vom Fachmann als sinnvoll für eine Schichtstruktur erachteter Anordnung zu einander in der ersten leitfähigen Schicht angeordnet sein. Es ist bevorzugt, dass jeweils mindestens ein erster Teilbereich an mindestens einen weiteren Teilbereich angrenzt und mit diesem in elektrischem Kontakt steht. Das Angrenzen kann direkt erfolgen oder über einen dritten Teilbereich, der eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit aufweist. Unter einer ausreichenden elektrischen Leitfähigkeit ist eine elektrische Leitfähigkeit zu verstehen, die mindestens so hoch ist wie die des mindestens einen ersten Teilbereiches oder des mindestens einen weiteren Teilbereiches. Der dritte Teilbereich kann beispielsweise ebenfalls ein elektrisch leitfähiges Polymer beinhalten oder alternativ oder zusätzlich ein Metall oder Graphit. Ansonsten kann der dritte Teilbereich genauso aufgebaut sein wie der erste oder der weitere Teilbereich. Das Metall kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Wolfram, Platin, Palladium, Nickel, Eisen, Chrom oder einer Mischung von mindestens zwei hieraus.
Mindestens einer der mindestens einen ersten Teilbereiche grenzt an die Substratschicht an. Dies kann ebenfalls entweder durch direkten Kontakt erfolgen oder über mindestens eine Zwischenschicht, die entweder aus einem dritten Teilbereich bestehen kann oder aus einer Schicht, die nahezu keinen elektrischen Strom leitet, wie beispielsweise eine Polymerschicht, eine Papierschicht, eine Klebeschicht oder einer Kombination aus mindestens zwei davon. Der mindestens eine weitere Teilbereich kann ebenfalls in direktem oder indirektem Kontakt mit der Substratschicht stehen oder es kann sich mindestens einer der mindestens einen ersten Teilbereiche zwischen der Substratschicht und dem weiteren Teilbereich befinden. Weiterhin können für den mindestens einen ersten und den mindestens einen weiteren Teilbereich unterschiedliche Anordnungen, wie zuvor beschrieben vorgenommen werden. So kann beispielsweise mindestens einer des mindestens einen weiteren Teilbereiches mit der Substratschicht in Kontakt stehen und weiterhin mindestens ein zweiter weiterer Teilbereich durch einen ersten Teilbereich von der Substratschicht getrennt sein.
Die Anordnung der ersten zu den weiteren Teilbereichen kann in einem regelmäßigen Muster erfolgen oder randomisiert. Weiterhin kann die Anordnung der ersten zu den weiteren Teilbereichen in zwei Dimensionen erfolgen oder sogar in drei Dimensionen. Die Form der Teilbereiche kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus einer dreieckigen, einer quadratischen, einer rechteckigen, einer runden, einer ovalen, einer polygonalen oder einer Mischung aus mindestens zwei hieraus. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Schichtstruktur erfolgt die Anordnung der ersten zu den weiteren Teilbereichen in einem zweidimensionalen Muster innerhalb der ersten elektrisch leitfähigen Schicht. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Anordnung der ersten zu den weiteren Teilbereichen in einem dreidimensionalen Muster innerhalb der ersten elektrisch leitfähigen Schicht.
Mindestens ein Teil des mindestens einen ersten Teilbereiches überlagert die erste Substratschicht. Erfindungsgemäß weist mindestens einer der mindestens einen ersten Teilbereiche der elektrisch leitfähigen Schicht eine höhere Bindungskraft zur Substratschicht auf als zu dem mindestens einen weiteren Teilbereich. Bevorzugt ist die Bindungskraft des ersten Teilbereiches zu dem mindestens einen weiteren Teilbereich der ersten leitfähigen Schicht in einem Bereich von 1,01 bis 50 mal, oder bevorzugt in einem Bereich von 1,1 bis 30 mal, oder bevorzugt in einem Bereich von 1,1 bis 20 mal niedriger als die Bindungskraft zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich der ersten leitfähigen Schicht und der Substratschicht.
Die unterschiedliche Bindungskraft des mindestens einen ersten Teilbereiches zu der Substratschicht im Vergleich zu seiner Bindungskraft zu dem mindestens einen weiteren Teilbereich kann verschiedene Ursachen haben. Eine Ursache für die unterschiedliche Bindungskraft des mindestens einen ersten Teilbereiches zu der Substratschicht im Vergleich zu seiner Bindungskraft zu dem mindestens einen weiteren Teilbereich kann darauf beruhen, dass der erste Teilbereich eine andere Materialzusammensetzung aufweist als der weitere Teilbereich. Die unterschiedliche Bindungskraft des ersten Teilbereiches zu der Substratschicht im Vergleich zu dessen Bindungskraft zu dem weiteren Teilbereich kann dadurch bewirkt werden, dass eine weitere Schicht in Kontakt mit mindestens dem mindestens einen weiteren Teilbereich steht, deren Bindungskraft höher ist als die Bindungskraft zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich und dem mindestens einen weiteren Teilbereich.
In einer weiteren Ausgestaltung der Schichtstruktur ist mindestens ein Teil des mindestens einen Teilbereiches und gegebenenfalls mindestens ein Teil des ersten Teilbereiches an eine Struktur gebunden, beispielsweise an eine weitere Schicht innerhalb der Schichtstruktur, wobei der weitere Teilbereich eine höhere Bindungskraft zu der weiteren Schicht aufweist als zu dem mindestens einen ersten Teilbereich.
In einer weiteren Ausgestaltung der Schichtstruktur kann mindestens ein Teil von dem mindestens einen weiteren Teilbereich ebenfalls einen Teil der ersten Oberfläche der Substratschicht überlagern. Bevorzugt unterscheidet sich in dieser Ausgestaltung die Bindungskraft des mindestens einen ersten Teilbereiches zur Substratschicht von der Bindungskraft des mindestens einen weiteren Teilbereiches zur Substratschicht. Bevorzugt ist die Bindungskraft des ersten Teilbereiches zur Substratschicht um das 1,01 bis 50 fache, oder bevorzugt um das 1,1 bis 40 fache, oder bevorzugt um das 1,1 bis 30 fache höher als die Bindungskraft des weiteren Teilbereichs zu der Substratschicht. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Schichtstruktur weist der mindestens eine erste Teilbereich einen höheren Anteil an Klebstoff, beispielsweise in Form von Polymeren wie oben erwähnt, auf als der weitere Teilbereich. Unterschiedliche Bindungskräfte beispielsweise der ersten und weiteren Teilbereiche auf der Substratschicht, können durch bei Verwendung der gleichen Zusammensetzung der elektrisch leitfähigen Massen mittels unterschiedlicher Trocknung, wie beispielsweise andere Temperatur oder unterschiedlich schnelle Trocknung erreicht werden. Einen weiteren Einfluss auf die Bindungskräfte hat die Beschaffenheit der Oberfläche der Substratschicht. Je rauer die Oberfläche oder je hydrophiler die Oberfläche, desto stärker haftet die aufgebrachte elektrisch leitfähige Masse. Auf diese Weise können unterschiedlich stark haftende Teilbereiche der gleichen elektrisch leitfähigen Masse in der elektrisch leitfähigen Schicht ermöglicht werden.
Die Bindungskraft zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich zu dem mindestens einen weiteren Teilbereich der ersten leitfähigen Schicht liegt bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 10 N/mm², oder bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 5 N/mm², bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 3 N/mm². Die Bindungskraft zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich zu der Substratschicht liegt bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 2 N/mm², oder bevorzugt in einem Bereich von 0,02 bis 1,2 N/mm², oder bevorzugt in einem Bereich von 0,02 bis 0,9 N/mm². Die Bindungskraft zwischen dem mindestens einen weiteren Teilbereich der ersten leitfähigen Schicht zu der Substratschicht liegt bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 2 N/mm², oder bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 1,2 N/mm², bevorzugt in einem Bereich von 0,02 bis 0,9 N/mm². In einer weiteren Ausgestaltung haben Die Bindungskräfte der ersten und weiteren Teilbereiche im angrenzenden Bereich eine Differenz der Bindungskräfte von mindestens 0,01 N/mm².
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Schichtstruktur, beinhaltet die Schichtstruktur mindestens eine der folgenden weiteren Schichten:

c) eine weitere elektrisch leitfähige Schicht, die die Substratschicht auf der zweiten Oberfläche mindestens zu einem Teil überlagert;
d) eine Kunststofffolie, die mindestens einen Teil der Schichtstruktur, bevorzugt die gesamte Schichtstruktur umgibt.

Die weitere elektrisch leitfähige Schicht kann jede Form und Gestalt aufweisen, die der Fachmann für eine elektrisch leitfähige Schicht in einer Schichtstruktur auswählen würde. Die Form der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht ist bevorzugt flächig oder folienartig. Die weitere elektrisch leitfähige Schicht hat bevorzugt eine erste Oberfläche mit einer Flächenausdehnung in einem Bereich von 0,1 bis 10000 cm², bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 5000 cm², oder bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 1000 cm². Die weitere elektrisch leitfähige Schicht überlagert die Substratschicht zumindest zu einem Teil auf der zweiten Oberfläche. Bevorzugt überlagert die weitere elektrisch leitfähige Schicht die zweite Oberfläche der Substratschicht in einem Bereich von 1 bis 100%, bevorzugt in einem Bereich von 5 bis 95%, oder bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 90%, bezogen auf die Gesamtfläche der zweiten Oberfläche der Substratschicht. Die zweite Oberfläche der Substratschicht weist bevorzugt die gleichen Ausdehnungen und Dimensionen auf wie für die erste Oberfläche der Substratschicht beschrieben. Die Dicke der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht liegt bevorzugt in einem Bereich von 10 nm bis 20 μm, oder bevorzugt in einem Bereich von 50 nm bis 10 μm, oder bevorzugt in einem Bereich von 100 nm bis 5 μm.
Die weitere elektrisch leitfähige Schicht weist bevorzugt die gleichen Materialien auf wie die erste elektrisch leitfähige Schicht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht weist die weitere elektrisch leitfähige Schicht, genauso wie die erste elektrisch leitfähige Schicht, mindestens einen ersten Teilbereich und mindestens einen weiteren Teilbereich auf. Die Materialien, Eigenschaften sowie Form und Anordnung des mindestens einen ersten Teilbereiches und des mindestens einen weiteren Teilbereiches der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht sind bevorzugt gleich denen der ersten und weiteren Teilbereiche der ersten leitfähigen Schicht. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Anordnung der ersten und der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht in Bezug auf die Substratschicht spiegelverkehrt und auf der zweiten Oberfläche der Substratschicht vorgenommen wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht beinhaltet die weitere elektrisch leitfähige Schicht die Zusammensetzung und Eigenschaften des mindestens einen ersten Teilbereiches der ersten elektrisch leitfähigen Schicht.
Die weitere elektrisch leitfähige Schicht kann direkt mit der zweiten Oberfläche der Substratschicht verbunden sein oder mindestens zu einem Teil durch eine weitere Zwischenschicht des Schichtaufbaus beabstandet. Bei der weiteren Zwischenschicht kann es sich beispielsweise um eine Schicht handeln ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Klebeschicht, einer Papierschicht, einer Glasschicht, einer Metallschicht, mindestens einem ersten Teilbereich der ersten leitfähigen Schicht, mindestens einem weiteren Teilbereich der ersten leitfähigen Schicht oder einer Kombination aus mindestens zwei hiervon. Als Bestandteile von Klebeschichten können vor allem Polymere Verwendung finden, wie sie zuvor als Klebstoffe beschrieben wurden. Die Metallschicht kann bevorzugt ein Metall beinhalten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Wolfram, Platin, Palladium, Nickel, Eisen, Chrom oder einer Mischung von mindestens zwei hieraus. Bevorzugt ist mindestens ein erster Teil der weiteren elektrisch leitfähige Schicht durch einen Teil eines ersten oder eines weiteren Teilbereich der ersten elektrisch leitfähigen Schicht beabstandet zur zweiten Oberfläche der Substratschicht angeordnet. Weiterhin ist mindestens ein weiterer Teil der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht direkt mit der zweiten Oberfläche der Substratschicht verbunden. Der erste Teil der weiteren elektrisch leitfähige Schicht umfasst bevorzugt einen Bereich von 0 bis 50%, oder bevorzugt einen Bereich von 5 bis 40%, oder bevorzugt einen Bereich von 10 bis 30% bezogen auf die Gesamtoberfläche mit der die weitere elektrisch leitfähige Schicht die Substratschicht überlagert. Der weitere Teil der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht umfasst bevorzugt einen Bereich von 50 bis 100%, oder bevorzugt einen Bereich von 60 bis 95%, oder bevorzugt einen Bereich von 70 bis 90% bezogen auf die Gesamtoberfläche mit der die weitere elektrisch leitfähige Schicht die Substratschicht überlagert.
Die Kunststofffolie kann jedes Material und jede Form aufweisen, die der Fachmann als geeignet für eine Kunststofffolie in einer Schichtstruktur ansieht. Bevorzugt ist die Kunststofffolie ausgewählt aus einem Polymer. Besonders bevorzugt ist das Polymer ein Isolator, der elektrischen Strom nicht oder nahezu nicht leitet. Das Polymer ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polyethylen, einem Polyethylentherephthalat, einem Polyvinylalkohol, einem Polyvinylpyrrolidon, einem Polyvinylchlorid, einem Polyvinylacetat, einem Polyvinylbutyrat, einem Polyacrylsäureester, einem Polyacrylsäureamid, einem Polymethacrylsäureester, einem Polymethacrylsäureamid, einem Polymethylmethacrylat, einem Polyethylenglykol, einem Polyacrylnitril, einem Styrol/Acrylsäureester-, einem Vinylacetat/Acrylsäureester- und einem Ethylen/Vinylacetat-Copolymerisat, einem Polybutadien, einem Polyisopren, einem Polystyrol, einem Polyether, einem Polyester, einem Polycarbonat, einem Polyurethan, einem Polyamid, einem Polyimid, einem Polysulfon, einem Melamin-Formaldehyharz, einem Epoxidharz, einem Siliconharz und einer Cellulose oder eine Mischung aus mindestens zwei hiervon. Weiterhin kommt als Polymer auch ein solches in Frage, das durch Zugabe von Vernetzern wie beispielsweise Melaminverbindungen, verkappten Isocyanaten oder funktionellen Silanen, wie z. B. 3-Glycidoxypropyltrialkoxysilan, Tetraethoxysilan und Tetraethoxysilanhydrolysat, oder vernetzbaren Polymeren wie z. B. Polyurethanen, Polyacrylaten oder Polyolefinen und anschließende Vernetzung erzeugt werden. Das Polymer ist besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyester, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyethylen, Acrylnitril-Butadien-Styrol, Polystyrol, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polyethylenglykol oder mindestens zwei davon. Es ist bevorzugt, dass das Polymer bzw. die Kunststofffolie transparent ist.
Die Kunststofffolie kann die Schichtstruktur auf der Seite der ersten Oberfläche der Substratschicht, auf der Seite der zweiten Oberfläche der Substratschicht oder auf beiden Seiten der Substratschicht jeweils mindestens zu einem Teil überlagern. Die Kunststofffolie überlagert die erste Oberfläche der Substratschicht bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 100%, oder bevorzugt in einem Bereich von 30 bis 100%, oder bevorzugt in einem Bereich von 60 bis 100%, oder bevorzugt in einem Bereich von 60 bis 96%, jeweils bezogen auf die Gesamtfläche der ersten Oberfläche der Substratschicht. Die Kunststofffolie überlagert die zweite Oberfläche der Substratschicht bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 100%, oder bevorzugt in einem Bereich von 30 bis 100%, oder bevorzugt in einem Bereich von 60 bis 100%, oder bevorzugt in einem Bereich von 60 bis 96%, jeweils bezogen auf die Gesamtfläche der zweiten Oberfläche der Substratschicht. Bevorzugt überlagert die Kunststofffolie die Schichtstruktur auf beiden Seiten der Substratschicht. Besonders bevorzugt umgibt die Kunststofffolie die gesamte Schichtstruktur. Die Kunststofffolie kann die Schichtstruktur darüber hinaus über deren Oberflächen hinaus umgeben. Bevorzugt überragt die Kunststofffolie die erste oder die weitere oder beide Oberflächen in einem Bereich von 1 bis 20%, bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 15%, oder bevorzugt in einem Bereich von 3 bis 10%, bezogen auf die jeweilige Gesamtoberfläche der ersten oder der zweiten Oberfläche der Schichtstruktur. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Schichtstruktur überragt die Kunststofffolie beide Oberflächen der Schichtstruktur. Besonders bevorzugt umschließt die Kunststofffolie die Schichtstruktur komplett. Bevorzugt ist die Schichtstruktur von einem umlaufenden Rand aus Kunststofffolie umschlossen.
Wie bereits zuvor beschrieben kann die Kunststofffolie unterschiedlich fest an die ersten und weiteren Teilbereiche der ersten oder zweiten elektrisch leitfähigen Schichten gebunden sein. Die Kunststofffolie kann direkt mit den Teilbereichen verbunden sein oder über eine oder mehrere weitere Schichten, wie zum Beispiel eine Klebeschicht mit diesen verbunden sein. Die Bindungskraft der Kunststofffolie zu der elektrisch leitfähigen Schicht ist bevorzugt mindestens zu dem mindestens einen ersten Teilbereich niedriger sein als zu dem mindestens einen weiteren Teilbereich der elektrisch leitfähigen Schicht.
Die Bindungskraft der Kunststofffolie zu dem mindestens einen weiteren Teilbereich der ersten leitfähigen Schicht liegt bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 10 N/mm², oder bevorzugt in einem Bereich von 0,02 bis 9 N/mm², bevorzugt in einem Bereich von 0,05 bis 8 N/mm². Die Bindungskraft der Kunststofffolie zu dem mindestens einen ersten Teilbereich der ersten leitfähigen Schicht liegt bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 5 N/mm², oder bevorzugt in einem Bereich von 0,2 bis 8 N/mm², bevorzugt in einem Bereich von 0,03 bis 5 N/mm². In einer Ausgestaltung haben die Bindungskräfte der ersten und weiteren Teilbereiche im angrenzenden Bereich eine Differenz der Bindungskräfte von mindestens 0,01 N/mm².
Bevorzugt ist die Bindungskraft der Kunststofffolie zu dem mindestens einen weiteren Teilbereich der ersten leitfähigen Schicht in einem Bereich von 2 bis 50 mal, oder bevorzugt in einem Bereich von 3 bis 30 mal, oder bevorzugt in einem Bereich von 5 bis 20 mal höher als die Bindungskraft zwischen der Kunststofffolie und dem mindestens einen ersten Teilbereich der ersten leitfähigen Schicht. Das gleiche gilt bevorzugt auch für die Bindungsverhältnisse zwischen der Kunststofffolie und er weiteren leitfähigen Schicht und deren mindestens einen Teilbereiche.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Schichtstruktur ist die weitere elektrisch leitfähige Schicht in oder außerhalb der Ebene der zweiten Oberfläche auf der Seite der zweiten Oberfläche der Substratschicht zumindest zu einem Teil angeordnet; wobei mindestens in einem Kontaktbereich die erste elektrisch leitfähige Schicht und die weitere elektrisch leitfähige Schicht durch die Substratschicht hindurch durch einen Kontakt elektrisch verbunden sind.
Der Kontaktbereich kann jede Form aufweisen, die der Fachmann für die elektrische Kontaktierung der ersten elektrisch leitfähigen Schicht mit der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht wählen würde. Der Kontaktbereich umfasst bevorzugt einen Durchgang in Form eines Lochs durch die Substratschicht. Weiterhin umfasst der Kontaktbereich bevorzugt ein Material, das einen elektrischen Kontakt zwischen der ersten und der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht ermöglicht.
Der Durchgang in Form des Lochs durch die Substratschicht kann unterschiedliche Formen und unterschiedliche Größen aufweisen. Bevorzugt weist das Loch eine Form auf ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Kreis, einem Oval, einem Quadrat, einem Rechteck, einem Polygon, einem Stern, einer fünf- oder sechseckigen Wabe oder einer Kombination aus mindestens zwei hiervon. Besonders bevorzugt weist das Loch die Form eines Sterns auf. Der Durchgang weist bevorzugt eine zusammenhängende Substratverbindungsfläche auf, die sich zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche der Substratschicht erstreckt. Die zusammenhängende Substratverbindungsfläche ist bevorzugt senkrecht zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche der Substratschicht angeordnet. Die zusammenhängende Substratverbindungsfläche, die an den Durchgang angrenzt, weist bevorzugt eine Fläche in einem Bereich von 0,1 bis 1000 mm², bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 100 mm², oder bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 50 mm² auf.
Das Material, das einen elektrischen Kontakt zwischen der ersten und der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht ermöglicht, beinhaltet bevorzugt eine Komponente die elektrischen Strom leiten kann. Bevorzugt beinhaltet das Material eine Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Metall, einem elektrische leitfähigen Polymer, einem Cermet, Graphit oder einer Mischung aus mindestens zwei hiervon. Bevorzugt beinhaltet das Material ein elektrisch leitfähiges Polymer. Weiterhin bevorzugt ist das elektrisch leitfähige Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyacetylen, Polyphenylen und Poly(p-phenylenvinylen) oder einer Mischung aus mindestens zwei hiervon. Besonders bevorzugt ist das Material genauso aufgebaut wie der mindestens eine erste oder der mindestens eine weitere Teilbereich. Das Metall kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Wolfram, Platin, Palladium, Nickel, Eisen, Chrom oder einer Mischung von mindestens zwei hieraus. Das Cermet besteht bevorzugt aus einer keramischen Komponente und einer metallischen Komponente. Bevorzugt ist die keramische Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxid (Al₂O₃), Magnesiumoxid (MgO), Zirkoniumoxid (ZrO₂), Yttriumoxid (Y₂O₃), Aluminiumtitanat (Al₂TiO₅), einem Feldspat (Ba,Ca,Na,K,NH₄)(Al,B,Si)₄O₈) oder einer Mischung von mindestens zwei hiervon. Bevorzugt ist die metallische Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Platin, Palladium, Iridium, Niob, Molybdän, Titan, Kobalt, Zirkonium, Rhodium, Ruthenium, Chrom, Tantal, Wolfram, einer Titan-Legierung, einer Tantal-Legierung, einer Wolfram-Legierung oder einer Mischung von mindestens zwei hiervon.
Das Material, das einen elektrischen Kontakt zwischen der ersten und der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht ermöglicht, erstreckt sich innerhalb des Durchgangs mindestens auf einem Teil der zusammenhängenden Substratverbindungsfläche des Durchgangs. Bevorzugt erstreckt sich das Material, das einen elektrischen Kontakt zwischen der ersten und der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht ermöglicht, über einen Teil der zusammenhängenden Substratverbindungsfläche in einem Bereich von 5 bis 100%, oder bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 100% oder in einem Bereich von 50 bis 100%, jeweils bezogen auf die Gesamtfläche der zusammenhängenden Substratverbindungsfläche. Das Material, das einen elektrischen Kontakt zwischen der ersten und der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht ermöglicht, füllt den Durchgang bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 100%, oder bevorzugt in einem Bereich von 30 bis 100%, oder bevorzugt in einem Bereich von 50 bis 100%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Durchgangs, aus. Das Gesamtvolumen des Durchgangs ergibt sich aus der Höhe der Substratschicht an der Stelle des Durchgangs, multipliziert mit der Durchgangsfläche auf der Ebene der ersten Oberfläche der Substratschicht, multipliziert mit der Durchgangsfläche auf der Ebene der zweiten Oberfläche der Substratschicht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Schichtstruktur überlappen die erste elektrisch leitfähige Schicht und die weitere elektrisch leitfähige Schicht mindestens in einem Teil des Kontaktbereichs. Unter überlappen ist gemäß der Anmeldung zu verstehen, dass mindestens ein Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und ein Teil der weiteren eklektisch leitfähigen Schicht sich jeweils in der Ebene der ersten bzw. der zweiten Oberfläche befinden, die senkrecht zueinander angeordnet sind. Weiterhin bevorzugt überlappen mindestens ein Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht außerhalb des Kontaktbereiches.
Der Kontakt innerhalb des Kontaktbereichs umfasst bevorzugt mindestens einen weiteren Teilbereich der ersten elektrisch leitfähigen Schicht. Weiterhin bevorzugt umfasst der Kontakt mindestens einen ersten und mindestens einen weiteren Teilbereich der ersten elektrisch leitfähigen Schicht. Bevorzugt umfasst der Kontakt alternativ oder zusätzlich mindestens einen weiteren Teilbereich der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und mindestens einen ersten oder mindestens einen weiteren Teilbereich der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Schichtstruktur ist der elektrische Kontakt der ersten elektrisch leitfähigen Schicht mit der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht in dem Kontaktbereich lösbar.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Schichtstruktur ist, wobei das Lösen des elektrischen Kontakts durch mechanischen oder chemischen Einfluss erfolgt. Unter lösbar oder Lösen im Sinne der Erfindung wird verstanden, dass aufgrund einer physikalischen Änderung, wie beispielsweise einer mechanischen Trennung, oder einer chemischen Veränderung mindestens eines Teils des elektrischen Kontaktes zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht mindestens die elektrische Leitfähigkeit des Kontaktes in dem Kontaktbereich verändert wird. Dies hat zur Folge, dass der Widerstand zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht durch das Losen erhöht wird. Bevorzugt ändert sich beim Lösen des elektrischen Kontakts der elektrische Widerstand über dem Kontakt um einen Betrag in einem Bereich von 10 Ω bis 100 kΩ, oder bevorzugt in einem Bereich von 20 Ω bis 500 kΩ, oder bevorzugt in einem Bereich von 30 Ω bis 3 MΩ im Vergleich zu dem Widerstand vor dem Lösen des Kontaktes. Die Messungen der Widerstandswerte sollten dabei unter vergleichbaren Bedingungen durchgeführt werden, wie dies unter den Messmethoden angegeben ist. Bei der physikalischen Änderung kann beispielsweise durch mechanischen Einfluss der Kontakt verringert oder getrennt werden. Dies kann beispielsweise durch mechanische Einflüsse wie Schneiden, Sägen, Reißen oder einer Kombination von mindestens zwei hiervon, mindestens auf eine Schicht des Schichtaufbaus erfolgen. Bei dem chemischen Einfluss kann ebenfalls der Kontakt verringert oder getrennt werden. Ein chemischer Einfluss ist beispielsweise die Änderungen des pH Wertes oder, das chemische Herauslösen eines Bestandteils aus einer der elektrisch leitfähigen Schichten in dem Kontaktbereich. Diese mechanischen oder chemischen Einflüsse können beispielsweise bei einer Manipulation der Schichtstruktur auftreten, wenn eine der Schichten des Schichtaufbaus beispielsweise mit Chemikalien behandelt wird oder durch mechanische Einflüsse wie Schneiden, Sägen, Reißen oder einer Kombination von mindestens zwei hiervon, behandelt wird. Besonders bei einem Manipulationsversuch einer Schichtstruktur, wie beispielsweise einem Personalausweis, Thermodrucke, oder einem Reisepass werden mechanische oder chemische Einflüsse auf mindestens eine Schicht der Schichtstruktur ausgeübt. Die Manipulation kann durch Vergleich der Widerstandswerte der Schichtstruktur vor und nach der Manipulation detektiert werden, wie dies im Folgenden noch erläutert wird.
Weiterhin bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Schichtstruktur, wobei im Kontaktbereich mindestens ein Teil des mindestens einen weiteren Teilbereichs die mindestens eine weitere elektrisch leitfähige Schicht kontaktiert. Bevorzugt kontaktiert die weitere elektrisch leitfähige Schicht auch die Substratschicht auf der zweiten Oberfläche. Weiterhin bevorzugt ist die Bindungskraft der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht zu der Substratschicht höher als zu dem weiteren Teilbereich der ersten leitfähigen Schicht.
Durch das Kontaktieren mindestens eines weiteren Teilbereiches der ersten elektrisch leitfähigen Schicht mit der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht wird bewirkt, dass der Kontakt zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Schichten bevorzugt im Kontaktbereich gelöst wird, wenn ein mechanischer oder chemischer Einfluss auf eine der beiden Schichten ausgeübt wird. Der mindestens eine weitere Teilbereich der ersten leitfähigen Schicht steht bevorzugt mit einem ersten Teilbereich der ersten elektrisch leitfähigen Schicht in Kontakt. Bei einer Einwirkung eines mechanischen Einflusses auf mindestens eine der Schichten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der ersten elektrisch leitfähigen Schicht, der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht, der Substratschicht, der Kunststoffschicht oder einer Kombination aus mindestens zwei davon, wird bevorzugt der Widerstand der Schichtstruktur verändert. Dies wird bevorzugt dadurch bewirkt, dass der Kontakt im Kontaktbereich gelöst wird. Aufgrund der unterschiedlichen Bindungskräfte zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereiches der ersten elektrisch leitfähigen Schicht beziehungsweise zwischen der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht zur Substratschicht als zum mindestens einen weiteren Teilbereich der ersten elektrisch leitfähigen Schicht wird bevorzugt der Kontakt zwischen dem ersten und dem weiteren Teilbereich der ersten elektrisch leitfähigen Schicht oder zwischen dem weiteren Teilbereich der ersten leitfähigen Schicht und der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht gelöst.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Schichtstruktur überlagert eine weitere Substratschicht die erste elektrisch leitfähige Schicht oder die weitere elektrisch leitfähige Schicht zumindest zu einem Teil. Die Materialien, die Form und Größe sowie die Bindungskräfte zu den elektrisch leitfähigen Schichten der weiteren Substratschicht sind bevorzugt die gleichen wie die der ersten Substratschicht. Die weitere Substratschicht dient vor allem der Stabilität der Schichtstruktur.
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Schichtstruktur ist es bevorzugt, dass eine dritte elektrisch leitfähige Schicht mit der ersten elektrisch leitfähigen Schicht oder der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht verbunden ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Schichtstruktur weist die Schichtstruktur mindestens einen weiteren Kontaktbereich auf. Der weitere Kontaktbereich ist bevorzugt elektrisch mit dem ersten Kontaktbereich verbunden. Weiterhin bevorzugt weist die Schichtstruktur weitere Kontaktbereiche in einem Bereich von 2 bis 20, oder bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 15, oder bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 10 auf. Bevorzugt sind alle Kontaktbereiche elektrisch miteinander verbunden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Schichtstruktur ist der erste Kontaktbereich über mindestens einen Teil des mindestens einen ersten Teilbereichs mit dem mindestens einen weiteren Kontaktbereich verbunden. Weiterhin bevorzugt sind sämtliche Kontaktbereiche über mindestens einen Teil des mindestens einen ersten Teilbereichs mit jeweils einem benachbarten Kontaktberiech verbunden. Bevorzugt sind sämtliche Kontaktbereiche in Reihe über mindestens einen Teil des mindestens einen ersten Teilbereichs miteinander verbunden.
Weiterhin bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Schichtstruktur, wobei mindestens ein Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht oder der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht mit einem Kondensator verbindbar ist. Der Kondensator beinhaltet bevorzugt mindestens eine Anode und eine Kathode, wovon die Anode oder die Kathode auf der einen Seite des Kontaktbereiches mit der ersten elektrisch leitfähigen Schicht verbindbar ist und die Kathode bzw. Anode mit der anderen Seite des Kontaktbereiches, sodass Anode und Kathode des Kondensators durch den Kontaktbereich getrennt wird. Mittels der Spannung, die der Kondensator zur Verfügung stellt kann mit einer Messeinheit ein Sollwiderstand der Schichtstruktur ermittelt werden. Findet eine Manipulation an der Schichtstruktur statt, bei der bevorzugt der Kontakt gelöst wird, so ändern sich die elektrischen Werte für Kapazität und/oder Widerstand. Durch die Änderung des Widerstandes von dem Sollwiderstand zu dem Realwiderstand und/oder der Sollkapazität zu der Realkapazität kann eine Manipulation der Schichtstruktur ermittelt werden. Der Realwiderstand unterscheidet sich nach einer Manipulation vorzugsweise um mindestens 40% vom Sollwiderstand. Die Realkapazität ändert sich nach einer Manipulation vorzugsweise um mindestens 40% von der Sollkapazität.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Schichtstruktur beinhaltet mindestens einer der Bereiche ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht, der dritten elektrisch leitfähigen Schicht, dem Kontakt oder mindestens zwei davon ein elektrisch leitfähiges Polymer. Bevorzugt weist die weitere elektrisch leitfähige Schicht, die dritte elektrisch leitfähige Schicht und der Kontakt das gleiche elektrisch leitfähige Polymer auf wie die erste elektrisch leitfähige Schicht. Darüber hinaus oder alternativ können die weitere elektrisch leitfähige Schicht weitere elektrisch leitfähige Komponenten wie beispielsweise ein Metall oder Graphit aufweisen, wie bereits erwähnt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Schichtstruktur ist das leitfähige Polymer ein Polythiophen. Ein besonders wichtiges und technisch genutztes Polythiophen ist das Poly-3,4-(ethylen-1,2-dioxy)thiophen, oft auch als Poly-(3,4-ethylendioxythiophen) bezeichnet, das in seiner oxidierten Form sehr hohe Leitfähigkeiten aufweist und beispielsweise in der EP-A 339 340 beschrieben ist. Eine Übersicht über zahlreiche Poly-(alkylendioxythiophen)-Derivate, insbesondere Poly-(3,4-ethylendioxythiophen)-Derivate, deren Monomerbausteine, Synthesen und Anwendungen gibt L. Groenendaal, F. Jonas, D. Freitag, H. Pielartzik & J. R. Reynolds, Adv. Mater. 12 (2000) 481–494.
Zur Kompensation der positiven Ladung, soweit dies nicht bereits durch die gegebenenfalls Sulfonat- oder Carboxylat-substituierten und somit negativ geladenen Reste R erfolgt, benötigen die kationischen Polythiophene Anionen als Gegenionen.
Als Gegenionen kommen monomere oder polymere Anionen, letztere im Folgenden auch als Poly-anionen bezeichnet, in Frage.
Polymere Anionen können beispielsweise Anionen polymerer Carbonsäuren, wie Polyacrylsäuren, Polymethacrylsäure oder Polymaleinsäuren, oder polymerer Sulfonsäuren, wie Polystyrolsulfon-säuren und Polyvinylsulfonsäuren sein. Diese Polycarbon und sulfonsäuren können auch Copoly-mere von Vinylcarbon und Vinylsulfonsäuren mit anderen polymerisierbaren Monomeren, wie Acrylsäureestern und Styrol, sein.
Besonders bevorzugt als polymeres Anion ist das Anion der Polystyrolsulfonsäure (PSS) als Gegenion.
Das Molekulargewicht der die Polyanionen liefernden Polysäuren beträgt vorzugsweise 1000 bis 2000000, besonders bevorzugt 2000 bis 500000. Die Polysäuren oder ihre Alkalisalze sind im Handel erhältlich, z. B. Polystyrolsulfonsäuren und Polyacrylsäuren, oder aber nach bekannten Verfahren herstellbar (siehe z. B. Houben Weyl, Methoden der organischen Chemie, Bd. E 20 Makromolekulare Stoffe, Teil 2, (1987), S. 1141 u. f.).
Alternativ können auch monomere Anionen eingesetzt werden. Als monomere Anionen dienen beispielsweise solche von C1-C20-Alkansulfonsäuren, wie der Methan-, Ethan-, Propan-, Butan- oder höheren Sulfonsäuren wie der Dodecansulfonsäure, von aliphatischen Perfluorsulfonsäuren, wie der Trifluormethansulfonsäure, der Perfluorbutansulfonsäure oder der Perfluoroctansulfonsäure, von aliphatischen C1-C20-Carbonsäuren wie der 2-Ethylhexylcarbonsäure, von aliphatischen Perfluorcarbonsäuren, wie der Trifluoressigsäure oder der Perfluoroctansäure, und von aromatischen, gegebenenfalls durch C1-C20-Alkylgruppen sub-stituierten Sulfonsäuren wie der Benzolsulfonsäure, o-Toluolsulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure oder der Dodecylbenzolsulfonsäure und von Cycloalkansulfonsäuren wie Camphersulfonsäure oder Tetrafluoroborate, Hexafluorophosphate, Perchlorate, Hexafluoroantimonate, Hexafluoroarsenate oder Hexachloroantimonate. Besonders bevorzugt sind unter den monomeren Anionen die Anionen der p-Toluolsulfonsäure, Methansulfonsäure oder Camphersulfonsäure.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Schichtstruktur weist mindestens einer der Bereiche ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der ersten elektrisch leitfähigen Schicht, der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht, der dritten elektrisch leitfähigen Schicht, oder mindestens zwei davon einen elektrischen Widerstand in einem Bereich von 2 Ω bis 40 kΩ, bevorzugt in einem Bereich von 2 Ω bis 25 kΩ, oder bevorzugt in einem Bereich von 5 bis 15 kΩ auf. Diese Bereiche gelten unter Standardbedingungen bei einer Temperatur von 25°C und einem Druck von 1013 mbar. Die Angaben zu der Ermittlung des elektrischen Widerstands der Schichten sind in den Messmethoden zu finden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Schichtstruktur beinhaltet mindestens eine der Schichten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der ersten Substratschicht, der weiteren Substratschicht, der dritten Substratschicht oder einer Kombination aus mindestens zwei davon eine Substanz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polymer, einem Glas, einer Keramik oder eine Kombination aus mindestens zwei davon.
Die möglichen Materialien, Formen und Größen, die bereits für die erste Substratschicht zuvor angegeben wurden sind auch für die weitere und die dritte Substratschicht bevorzugt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Schichtstruktur weist mindestens eine der Schichten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der ersten Substratschicht, der weiteren Substratschicht, der dritten Substratschicht oder einer Kombination aus mindestens zwei davon einen elektrischen Widerstand von über 1 MΩ, bevorzugt von über 2 MΩ, oder bevorzugt von über 5 MΩ auf. Die Angaben zu der Ermittlung des elektrischen Widerstands der Schichten sind in den Messmethoden zu finden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Schichtstruktur, beinhaltend die Verfahrensschritte:

i) Bereitstellen einer ersten Substratschicht, wobei die erste Substratschicht eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist,
ii) Aufbringen einer ersten elektrisch leitfähigen Masse, auf mindestens einen Teil der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche der ersten Substratschicht zur Ausbildung mindestens eines ersten Teilbereiches einer elektrisch leitfähigen Schicht, wobei die erste elektrisch leitfähige Masse ein elektrisch leitfähiges Polymer beinhaltet;
iii) Aufbringen einer weiteren elektrisch leitfähigen Masse, auf mindestens einen Teil der Bereiche ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der ersten Oberfläche der Substratschicht, dem ersten Teilbereich oder beiden, zur Ausbildung mindestens eines weiteren Teilbereiches der elektrisch leitfähigen Schicht, wobei die weitere elektrisch leitfähige Masse ein elektrisch leitfähiges Polymer beinhaltet;
iv) Kontaktieren mindestens eines Teils des mindestens einen ersten Teilbereiches mit der weiteren elektrisch leitfähigen Masse zur Ausbildung der elektrisch leitfähigen Schicht;

Alle Angaben zu der ersten Substratschicht, der ersten elektrisch leitfähigen Schicht, dem mindestens einen ersten Teilbereich sowie dem mindestens einen weiteren Teilbereich, die zuvor für die Schichtstruktur angegeben wurden sind auch für das Verfahren anzuwenden.
Das Bereitstellen der ersten Substratschicht kann auf jede Weise erfolgen, die der Fachmann für das Bereitstellen einer Substratschicht zur Herstellung einer Schichtstruktur vorsehen würde. So kann die Substratschicht beispielsweise als Papierschicht oder Polymerschicht bereitgestellt werden. Die Papierschicht oder Polymerschicht kann beispielsweise als Rollenware bereitgestellt werden. Das Bereitstellen kann alternativ in Form einzelner Blätter oder Folien der Papierschicht oder Polymerschicht vorgenommen werden. Wird die Substratschicht als Glas oder Keramik bereitgestellt, so wird die Substratschicht bevorzugt als Scheiben oder Platten bereitgestellt.
Das Aufbringen kann jede Art von Aufbringen einer Masse auf einer Substratschicht sein, die der Fachmann für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Schichtaufbaus auswählen würde. Dabei wird die Substratschicht bevorzugt mindestens zu einem Teil mit der elektrisch leitfähigen Masse überlagert. Bevorzugt kann das Aufbringen ein Ablegen der elektrisch leitfähigen Masse sein oder ein Tauchen in die elektrisch leitfähige Masse oder einer Kombination aus den beiden. Das Aufbringen durch Ablegen der elektrisch leitfähigen Masse kann z. B. durch Spincoating, Tauchen, Tränkung, Gießen, Auftropfen, Spritzen, Aufsprühen, Aufrakeln, Bestreichen oder Bedrucken, beispielsweise über eine Dosierpumpe oder ein Inkjet-, Sieb-, Tief-, Offset- oder Tampondrucken auf die Substratschicht erfolgen. Bevorzugt wird die Masse über eine Dosierpumpe, ein Inkjetdrucken, ein Siebdrucken oder ein Tiefdrucken auf die Substratschicht aufgebracht. Bevorzugt wird die elektrisch leitfähige Masse in einer Nassfilmdicke von 0,5 μm bis 250 μm, bevorzugt in einer Nassfilmdicke von 2 μm bis 50 μm aufgebracht.
Unter Ablegen wird erfindungsgemäß verstanden, dass die zum Aufbringen verwendete elektrisch leitfähige Masse, bevorzugt auch Flüssigkeit oder Druckmasse genannt, mittels eines Hilfsmittels auf der zu überlagernden Oberfläche aufgebracht wird. Dies kann durch unterschiedliche Hilfsmittel geschehen. So kann die zum Aufbringen oder Überlagern verwendete Druckmasse auf die Substratschicht durch eine Düse gesprüht, gespritzt oder durch eine Schlitzdüse abgelegt werden. Weitere Methoden sind das Vorhanggießen und das Spin-Coating. Alternativ oder zusätzlich kann die zum Aufbringen oder Überlagern verwendete Druckmasse beispielsweise über eine Rolle oder Walze auf die Oberfläche appliziert bzw. gedruckt werden. Als Sprüh- bzw. Spritzverfahren sind beispielsweise das Mikro-Dosierung oder Ink-Jet Printing über eine Düse bekannt. Hierbei kann auf die zum Aufbringen oder Überlagern verwendete Druckmasse Druck ausgeübt werden oder die zum Aufbringen verwendete Druckmasse wird einfach tropfend auf die Oberfläche durch die Düse appliziert.
Als Druckverfahren kann bevorzugt ein Siebdruckverfahren oder ein Tiefdruckverfahren angewendet werden. Beim Siebdruckverfahren wird ein Sieb, bestehend aus einem möglichst formstabilen Material, wie Holz; Metall, bevorzugt Stahl; einer Keramik oder einem Kunststoff mit einer ausgewählten Maschenweite auf das zu überlagernde oder über dem zu überlagernden Objekt, wie hier die verschiedenen Schichten, angeordnet. Auf dieses Sieb wird die zum Aufbringen oder Überlagern verwendete Druckmasse aufgebracht und mit einer Rakel durch die Maschen gedrückt. Dabei kann aufgrund eines Musters in dem Sieb an unterschiedlichen Stellen unterschiedlich viel, zum Aufbringen oder Überlagern verwendete Druckmasse aufgebracht werden. So kann durch die Geometrie und Anordnung der Maschen entweder ein gleichmäßiger Film der zum Überlagern verwendeten Druckmasse aufgebracht werden oder Bereiche mit keiner oder wenig zum Aufbringen verwendeten Druckmasse mit Bereichen mit viel zum Aufbringen verwendeten Druckmasse abwechseln. Bevorzugt wird ein gleichmäßiger Film der zum Überlagern verwendeten Druckmasse auf die Oberfläche übertragen. Die Siebmaschen können auch durch entsprechend aufgebrachte Materialien (Kopierschichten, Siebdruckschablonen) teilweise geschlossen sein, so dass die Druckmasse nur in definierten Bereichen mit offenen Maschen auf das Substrat übertragen wird, um so beispielsweise eine definierte Struktur wie ein Muster zu erhalten. Weiterhin können statt Sieben auch dünne Filme mit definierten Öffnungen (Stencil) zum Überlagern der Druckmasse verwendet werden. Alternativ kann das Tampondruckverfahren angewendet werden, das beispielsweise eine Druckmasse übertragende Oberfläche mit der zum Überlagern verwendeten strukturierten Druckmasse vorsieht, die auf die zu beschichtende Oberfläche gedrückt oder über sie gerollt wird.
Je nach Ausgestaltung der Düse bzw. Rolle oder Walze sowie der Viskosität und Polarität der zum Überlagern verwendeten Druckmasse, können unterschiedlich Dicke Schichten auf die gewünschte Oberfläche der Substratschicht aufgebracht werden. Bevorzugt wird die beim Aufbringen oder Überlagern aufgebrachte Schicht mit einer Dicke in einem Bereich von 0,5 bis 100 μm, bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 50 μm, besonders bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 30 μm appliziert. Die Dicke der beim Aufbringen aufgebrachten Schicht wird im Folgenden Nassschichtdicke genannt. Die Nassschichtdicke ist abhängig von dem jeweiligen Material, das beim Überlagern aufgebracht wird. Die Nassschichtdicke wird direkt im Anschluss an den Schritt des Überlagerns gemessen.
Bei dem Tauchen wird beispielsweise die zu beschichtende Oberfläche durch ein Bad mit der zum Aufbringen verwendeten Druckmasse gezogen. Alternativ kann die Oberfläche auch einfach in die zum Aufbringen verwendeten Druckmasse eingetaucht und wieder herausgezogen werden, so wie dies beim Dip-Coating praktiziert wird. Durch mehrmaliges Tauchen können unterschiedliche Dicken der Beschichtung beim Aufbringen erreicht werden. Außerdem ist die Dicke der Beschichtung abhängig von der Wahl der zum Aufbringen verwendeten Druckmasse, wie oben bereits erwähnt. Auf diese Weise können Nassschichtdicken der jeweiligen Beschichtung beim Aufbringen in einem Bereich zwischen von 0,5 bis 100 μm, bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 50 μm, besonders bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 30 μm erzielt werden. Es ist auch denkbar eine Kombination der Ableg- und Tauchverfahren vorzunehmen.
In einer Ausführungsform erfolgt das Aufbringen der verwendeten Druckmasse durch eine über der jeweiligen Oberfläche der zu überlagernden Schicht vorgesehene Aufbringöffnung. Dabei ist die Aufbringöffnung mit der Oberfläche bevorzugt über die zum Aufbringen verwendeten Druckmasse verbunden. Dieses Verfahren, auch als Mikro-Dosierung bekannt, hat die besondere Eigenschaft, dass hierdurch ermöglicht wird, auf einfache Weise unterschiedliche Dicken der überlagernden Beschichtung auf Objekte, wie hier der Substratoberfläche aufzubringen. Die Aufbringöffnung kann jede erdenkliche Form und Größe aufweisen. Es kann sich beispielsweise um eine Aufbringöffnung mit einer Form ausgewählt aus der Gruppe rund, oval, eckig und sternförmig oder Kombinationen hieraus handeln. Die Aufbringöffnung kann eine Fläche von 10 nm bis 1 mm, bevorzugt von 100 nm bis 0,5 mm, besonders bevorzugt von 100 nm bis 100 μm aufweisen. Bevorzugt wird die zum Aufbringen verwendete Druckmasse, mit Hilfe von einem Druck in einem Bereich von 2000 bis 10000 mbar, bevorzugt in einem Bereich von 2500 bis 5000 mbar, besonders bevorzugt in einem Bereich von 3000 bis 4000 mbar durch die Düse auf der Oberfläche appliziert. Durch die Verbindung der zum Überlagern verwendeten Druckmasse mit der Oberfläche der jeweiligen zu überlagernden Schicht beim Aufbringen der zum Überlagern verwendeten Druckmasse auf die Oberfläche, kann vermieden werden, dass es einen Abriss der zum Aufbringen verwendeten Druckmasse auf der Oberfläche gibt. Dadurch kann erreicht werden, dass ein sehr homogener Film auf die Oberfläche appliziert werden kann.
Bevorzugt erfolgt das Aufbringen mittels eines Siebdruckverfahrens oder eines Tiefdruckverfahren, vorzugsweise von Rolle- zu Rolle. In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird während des Druckens die Druckmasse, in Form der elektrisch leitfähigen Masse durch ein Sieb oder einen Druckzylinder aufgetragen. Das Sieb beinhaltet bevorzugt einen Rahmen aus Stahl oder Edelstahl. In dem Rahmen ist bevorzugt ein Gitter oder Sieb angeordnet, das ebenfalls bevorzugt aus Edelstahldrähten oder hochfesten synthetischen Fasern besteht.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens ist, wobei das Sieb eine Maschenweite in einem Bereich von 1 bis 300 μm, bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 200 μm, oder bevorzugt in einem Bereich von 3 bis 90 μm aufweist. Dies entspricht jeweils einer Maschenanzahl von ca. 70 bis 635 mesh, beziehungsweise von ca. 100 bis 500 mesh beziehungsweise von ca. 200 bis 400 mesh, wobei mesh der Einheit Maschendraht/Zoll bzw. Maschendraht/2,54 cm entspricht. Beim Aufbringen mittels Siebdruck, kann als Rakel jede handelsübliche Rakel verwendet werden. Bevorzugt beinhaltet die Rakel einen Kunststoff. Bevorzugt weist die Rakel eine Rakelhärte in einem Bereich von 40 bis 80 Shore A auf. Die Druckmasse weist bevorzugt eine Viskosität in einem Bereich von 100 bis 50000 mPa·s, oder bevorzugt in einem Bereich von 500 bis 50000 mPa·s.
Mindestens einer der Schritte i) bis iii) erfolgt bevorzugt durch ein Drucken mittels einer flüssigen Druckmasse in Form der ersten oder der weiteren elektrisch leitfähigen Masse. Besonders bevorzugt ist die Druckmasse eine Dispersion. Die Dispersion beinhaltet das elektrisch leitfähige Polymer bevorzugt als Feststoff. Die erste oder die weitere elektrisch leitfähige Masse beinhaltet das elektrisch leitfähige Polymer bevorzugt in einer Menge in einem Bereich von 0,1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 0,3 bis 10 Gew.-%, oder bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 5 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse der jeweiligen Druckmasse. Weiterhin können die erste elektrisch leitfähige Masse oder die weitere elektrisch leitfähige Masse, die im Folgenden nur als erste oder weitere Druckmassen bezeichnet werden, oder beide, verschiedene weitere Komponenten beinhalten. Die weiteren Komponenten sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Bindemittel, einem Lösungsmittel, einem Vernetzer, sonstige Additive oder einer Mischung aus mindestens zwei hiervon. Als Bindemittel können beispielsweise Polyurethan, Polyacrylate, Polyester, Polyvinylalkohole, Polysulfone oder eine Mischung aus mindestens zwei hiervon verwendet werden. Das Lösungsmittel ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Dimethylsulfoxid (DMSO), Ethylenglykol, N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), Ammoniak, Wasser, einem Alkohol, wie beispielsweise Ethanol, Isopropanol oder Hexanol, oder einer Mischung aus mindestens zwei hiervon. Der Vernetzer kann beispielsweise eine Silan sein. Die weiteren Additive können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus nichtionischen Tensiden, wie beispielsweise Polyalkylenglycolether oder Alkylpolyglucoside, ionischen Tensiden, wie beispielsweise Alkylcarboxylate, Alkylbenzolsulfonate oder Alkansulfonate, silikonhaltige Oberflächenadditive, wie beispielsweise erhältlich unter dem Handelsnamen Byk^®-011 bis Byk^®-9077, der Firma Byk-Chemie GmbH Wesel, oder einer Mischung aus mindestens zwei hiervon. Weiterhin können die weiteren Komponenten auch Substanzen beinhalten, die für die erste elektrisch leitfähige Schicht oben aufgeführt wurden.
Die erste oder weitere Druckmasse beinhaltet das Bindemittel bevorzugt in einer Menge in einem Bereich von 0,1 bis 25 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 15 Gew.-%, oder bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge der jeweiligen Druckmasse. Die erste oder weitere Druckmasse beinhaltet das Lösungsmittel in einer Menge in einem Bereich von 20 bis 99 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 30 bis 97 Gew.-%, oder bevorzugt in einem Bereich von 50 bis 95 Gew.-% bezogen auf die Druckmasse. Die erste oder weitere Druckmasse beinhaltet den Vernetzer in einer Menge in einem Bereich von 0,05 bis 0,5 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 0,4 Gew.-%, oder bevorzugt in einem Bereich von 0,15 bis 0,3 Gew.-% bezogen auf die Druckmasse. Die erste oder weitere Druckmasse beinhaltet das sonstige Additive in einer Menge in einem Bereich von 0,1 bis 1 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 0,15 bis 0,5 Gew.-%, oder bevorzugt in einem Bereich von 0,2 bis 0,3 Gew.-% bezogen auf die Druckmasse.
Die erste oder weitere Druckmasse weist bevorzugt eine Viskosität in einem Bereich von 10 bis 60 mPa·s auf.
Die erste elektrisch leitfähige Masse wird in Schritt i) des Verfahrens mindestens auf einen Teil der ersten Oberfläche der Substratschicht, zur Ausbildung eines ersten Teilbereiches der ersten elektrisch leitfähigen Schicht aufgetragen. Die weitere elektrisch leitfähige Masse kann in Schritt iii) entweder auf einen Teil der ersten Oberfläche der Substratschicht oder auf mindestens einen Teil des ersten Teilbereiches aufgebracht. Das Kontaktieren mindestens eines Teils des mindestens einen ersten Teilbereiches mit der weiteren elektrisch leitfähigen Masse zur Ausbildung der ersten elektrisch leitfähigen Schicht kann bevorzugt durch direktes Kontaktieren der ersten elektrisch leitfähigen Masse mit der zweiten elektrisch leitfähigen Masse erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann ein weiteres elektrisch leitfähiges Material zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Masse und der weiteren elektrisch leitfähigen Masse eingebracht werden, wie dies bereits für die Schichtstruktur beschrieben wurde. Im Anschluss an die Schritte ii) oder iii) kann eine thermische Behandlung, in Form einer Trocknung, der Substratschicht mit den aufgebrachten elektrisch leitfähigen Massen erfolgen. In Schritt ii) oder Schritt iii) findet bevorzugt eine thermische Behandlung bei einer Temperatur in einem Bereich von 40 bis 200°, bevorzugt in einem Bereich von 45 bis 180°, oder bevorzugt in einem Bereich von 50 bis 160° statt. Die thermische Behandlung findet bevorzugt für einen Zeitraum in einem Bereich von 1 bis 120 min, bevorzugt in einem Bereich von 5 bis 100 min, oder bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 80 min statt. Die Härtungs- bzw. thermische Behandlung kann beispielsweise durch Einsatz von Strahlung oder Konvektion. Bevorzugte Verfahren zur Härtungs- bzw. thermischen Behandlung sind Infrarotstrahlung, UV-Strahlung, Heißluft oder eine Behandlung in einem Trockenschrank oder eine Kombination aus mindestens zwei davon. Bevorzugt wird die thermische Behandlung mittels Infrarotstrahlung oder Heißluft durchgeführt.
Die erste elektrisch leitfähige Masse unterscheidet sich von der weiteren elektrisch leitfähigen Masse bevorzugt durch den Anteil an klebfähigem Polymer, wie zuvor als Bindemittel bezeichnet. Bevorzugt weisen die erste elektrisch leitfähige Masse und die weitere elektrisch leitfähige Masse ein Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polyurethan, einem Polyacrylat oder einer Mischung hieraus auf. Bevorzugt weist die erste elektrisch leitfähige Masse dieses Polymer in einem Bereich von 0 bis 10 Gew.-%, oder bevorzugt in einem Bereich von 0 bis 5 Gew.-%, oder bevorzugt in einem Bereich von 0 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der ersten elektrisch leitfähigen Masse auf. Bevorzugt weist die weitere elektrisch leitfähige Masse das Polymer in einem Bereich von 0,5 bis 25 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 25 Gew.-%, oder bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 25 Gew.-% auf.
Der mindestens eine weitere Teilbereich und/oder der mindestens eine erste Teilbereich werden in einer bevorzugten Ausgestaltung mindestens zu einem Teil durch eine Kunststoffschicht überlagert. Die Bindungskraft der Kunststoffschicht zu dem mindestens einen weiteren Teilbereich ist bevorzugt höher als zu dem mindestens einen ersten Teilbereich.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt mindestens einer der folgenden Schritte vor oder nach dem Schritt ii):

v) Aufbringen einer dritten elektrisch leitfähigen Masse auf mindestens einen Teil der zweiten Oberfläche der Substratschicht zur Ausbildung einer weiteren elektrisch leitfähigen Schicht;
vi) Aufbringen einer dritten elektrisch leitfähigen Masse auf mindestens einen Teil einer weiteren Substratschicht zur Ausbildung einer dritten elektrisch leitfähigen Schicht;
vii) Erzeugen eines Kontakts zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht in mindestens einem Kontaktbereich.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens weist das Erzeugen eines Kontaktes in Schritt v) die folgenden Schritte auf:

v)a) Ausbilden eines Lochs mindestens durch die erste Substratschicht;
v)b) Einbringen der weiteren elektrisch leitfähigen Masse in zumindest einen Teil des Lochs, sodass mindestens ein erster Teilbereich der ersten leitfähigen Schicht und die weitere elektrisch leitfähige Schicht durch die elektrisch leitfähige Masse elektrisch verbunden sind.

Das Loch, das auch als Durchgang bezeichnet werden kann, kann durch jedes Werkzeug erzeugt werden, das dazu dient ein Loch in der Substratschicht zu erzeugen. Bevorzugt wird das Loch ausgestanzt oder ausgeschnitten, beispielsweise per Laser. Sind an der Stelle an dem das Loch erzeugt werden soll bereits Teile der ersten elektrisch leitfähigen Schicht aufgebracht so werden diese bevorzugt mit ausgestanzt. Bevorzugt handelt es sich bei dem Stanzwerkzeug um eine Stahlstanze. Die Größe, Form und Ausdehnung des Lochs entsprechen den Angaben, die bereits für die Schichtstruktur gemacht wurden.
Das Einbringen der weiteren elektrisch leitfähigen Masse wird bevorzugt durch ein Druckverfahren vorgenommen, wie es bereits für das Aufbringen der ersten elektrisch leitfähigen Masse zuvor beschrieben wurde. Besonders bevorzugt wird die weitere elektrisch leitfähige Masse ein das Loch über eine Düse eingetropft, so dass über der Oberfläche ein vorzugsweise konvexer Abschluss entsteht, um beim Trocknungsprozess den Materialschwund möglichst gering zu halten.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die erste leitfähige Schicht oder die weitere elektrisch leitfähige Schicht mit einer weiteren Substratschicht über eine dritte elektrisch leitfähige Schicht mittels der elektrisch leitfähigen Masse verbunden. Die dritte elektrisch leitfähige Masse beinhaltet bevorzugt die gleichen Materialien wie die erste oder die weitere Masse, auch erste oder weitere Druckmasse genannt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist die Substratschicht ein Dielektrikum.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens steht der mindestens eine erste Teilbereich der ersten elektrisch leitfähigen Schicht mit dem Kontakt in Wirkverbindung. Bevorzugt ist mindestens ein Teil des ersten Teilbereiches der ersten elektrisch leitfähigen Schicht ein Teil des Kontaktes.
Bevorzugt ist das Verfahren, wobei mindestens einer der Bereiche ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht, der dritten elektrisch leitfähigen Schicht oder beiden ein elektrisch leitfähiges Polymer beinhaltet. Die Zusammensetzung der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht sowie der dritten elektrisch leitfähigen Schicht sind bevorzugt identisch zu der der ersten elektrisch leitfähigen Schicht, wie oben angegeben.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist das leitfähige Polymer ein Polythiophen. Die Mengen an Thiophen sind bevorzugt die gleichen wie zuvor für die Schichtstruktur angegeben.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens weist mindestens einer der Bereiche, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der ersten elektrisch leitfähigen Schicht, der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht, der dritten elektrisch leitfähigen Schicht oder mindestens zwei davon, einen elektrischen Widerstand in einem Bereich von in einem Bereich von 2 Ω bis 40 kΩ, bevorzugt in einem Bereich von 3 Ω bis 20 kΩ, oder bevorzugt in einem Bereich von 5 bis 15 kΩ auf. Die Angaben zu der Ermittlung des elektrischen Widerstands der Schichten sind in den Messmethoden zu finden.
Das Verfahren ist bevorzugt, wobei mindestens eine der Substratschichten eine Substanz beinhaltet ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Papier, einer Keramik, einem Polymer oder einer Kombination aus mindestens zwei davon. Die Ausgestaltung der verschiedenen Materialien sowie die Größe und Form der mindestens einen Substratschicht ist bevorzugt ausgewählt aus denen die bereits für die Schichtstruktur angegeben wurden.
Weiterhin bevorzugt ist das Verfahren, wobei die Substratschicht einen elektrischen Widerstand in einem Bereich von 1 MOhm bis 10 MOhm aufweist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine Schichtstruktur erhältlich nach dem zuvor beschriebenen Verfahren.
Weiterhin ist ein Gegenstand der Erfindung ein Gegenstand aufweisend eine erfindungsgemäße Schichtstruktur oder eine Schichtstruktur hergestellt nach dem zuvor beschriebenen Verfahren.
Der Gegenstand kann jeder Gegenstand den der Fachmann auswählen würde, um ihn mit einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur zu versehen. Bevorzugt ist der Gegenstand ein Gegenstand der vor Nachahmung oder Manipulation geschützt werden soll. Weiterhin bevorzugt ist der Gegenstand ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Banknote, einem offiziellen Dokument, wie einem Personalausweis, einem Reisepasse, einem Führerschein, einer Versichertenkarte, einer Identifikationskarte, einem Thermodruck für z. B. Zugfahrkarten, oder einer Kombination aus mindestens zwei hieraus. Die erfindungsgemäße Schichtstruktur kann in dem Gegenstand eingebaut oder auf ihn aufgebracht sein.
Bevorzugt ist die Schichtstruktur in den Gegenstand eingebaut. Weiterhin bevorzugt wird die Schichtstruktur bei der Herstellung des Gegenstands in den Gegenstand integriert.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Ermitteln einer Information einer Schichtstruktur, beinhaltend die Schritte:

a. Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur oder einer Schichtstruktur hergestellt gemäß dem Verfahren zur Herstellung einer Schichtstruktur;
b. elektrisches Kontaktieren mindestens einer der Schichten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der ersten elektrisch leitfähigen Schicht [direkt oder indirekt] und der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht oder beider [direkt oder indirekt] mit einer Messeinheit;
c. Ermitteln einer elektrischen Größe der Schichtstruktur;
d. Vergleichen des Ergebnisses aus Schritt iii. mit einem Referenzwert.

Das Bereitstellen kann auf jede Art erfolgen, die der Fachmann für das Bereitstellen der erfindungsgemäßen Schichtstruktur vornehmen würde. Die Schichtstruktur kann beim Bereitstellen als solche bereitgestellt werden oder in Verbindung mit einem weiteren Gegenstand.
Das Kontaktieren mindestens einer der Schichten kann auf jede Art erfolgen, die der Fachmann hierfür für sinnvoll erachtet. Das Kontaktieren kann durch ein direktes oder ein indirektes Kontaktieren mindestens der ersten oder der weiteren Schicht erfolgen. Bei dem direkten Kontaktieren kann beispielsweise ein Messgerät über einen Draht direkt an eine der Schichten angeschlossen werden über eine Messleitung mit Federkontakt, zum Beaufschlagen mit einem definierten Druck. Bei dem indirekten Kontaktieren kann beispielsweise ein Messgerät, beispielsweise in Form eines Transponders, in die Nähe der ersten oder der zweiten Schicht gebracht werden, sodass ein Kontaktieren über elektromagnetische Wellen, wie bei einem RFID-System, kontaktlos also indirekt möglich ist.
Die Ermittlung einer Information der Schichtstruktur soll bevorzugt dazu dienen, eine Manipulation an der Schichtstruktur ermitteln zu können. Die ermittelte Information ist bevorzugt so ausgestaltet, dass sie dazu dient eine mechanische oder chemische Veränderung der Schichtstruktur ermitteln zu können. Hierzu dient in dem Verfahren zum Ermitteln einer Information der Schichtstruktur die Ermittlung einer elektrischen Größe der Schichtstruktur aus Schritt c.. Die elektrische Größe kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehen aus einem elektrischen Widerstand, einer elektrischen Stromstärke, einer elektrischen Kapazität oder einer Kombination aus mindestens zwei davon. Bevorzugt ist die elektrische Größe ein Widerstand.
Das Ermitteln der elektrischen Größe der Schichtstruktur kann auf jede Art erfolgen, die der Fachmann hierfür auswählen würde. Das Ermitteln erfolgt bevorzugt in der Weise, wie das kontaktierte Messgerät es vorsieht. Beispielsweise wird beim Ermitteln eines Widerstandes eine Spannung zwischen zwei Punkten an der ersten, der weiteren oder an beiden elektrisch leitfähigen Schichten angelegt. Der gemessene Strom lässt so auf den Widerstand der Schichtstruktur zwischen den beiden angelegten Punkten schließen.
Die ermittelte elektrische Größe wird mit einem Referenzwert verglichen. Der Referenzwert kann ein Wert sein, der für eine Schichtstruktur aufgrund der Art der Herstellung bekannt ist oder der nach der Herstellung der Schichtstruktur ermittelt wurde.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens zum Ermitteln einer Information einer Schichtstruktur erfolgt das Bereitstellen durch Verbinden an einen Gegenstand.
Das Verfahren ist bevorzugt, wobei die Information zum Unterscheiden zwischen einem Original und einer Fälschung beiträgt.
Die Erfindung wird nun anhand von Figuren, Messmethoden und nicht limitierenden Beispielen näher erläutert.
Messmethoden
1) Widerstandsmessungen zur Bestimmung eines Sollwertes:
Ein Multimeter (Voltcraft LCR 4080) wird auf den Betriebsmodus Widerstandsmessung eingestellt und die beiden Messleitungen mit Federkontakt werden auf die Kontaktbereiche (16, 28) der Schichtstruktur aufgesetzt und das Messergebnis Widerstand wird abgelesen.
Das Multimeter wird anschließend auf den Betriebsmodus Kapazitätsmessung eingestellt und die beiden Messleitungen mit Federkontakt werden auf die Kontaktbereiche (16, 28) der Schichtstruktur aufgesetzt und das Messergebnis Kapazität wird abgelesen.
2) Vergleichsmessung zur Bestimmung eines Istwertes und Vergleich mit Sollwert:
Fehler kleiner als Änderung von Sollwert zu Realwert (Sollwerte werden um ein Vielfaches, z. B. Faktor 2 verändert bei der Manipulation)
3) Bestimmung der Bindungskraft:
Die Bestimmung der Bindungskraft erfolgt mittels eines Adhesionstesters, der Firma Erichsen 58675 Hemer. Alle Angaben zu Bindungskräften der ersten und weiteren Teilbereiche zu anderen Schichten wurden gemessen mit Meßdolly 14 mm Durchmesser. Es wurde dabei vorgegangen, wie in dem Handbuch dazu beschrieben
Zusammensetzungen
Beispiele für die Zusammensetzung der ersten weiteren oder dritten elektrisch leitfähigen Masse:

A) Clevios^TM F 010, kommerziell erhältlich bei der Firma Heraeus Precious Metals GmbH&Co KG
B) Zu 60 g einer wässrigen PEDOT:PSS Dispersion (Clevios^TM P, Fa. Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG) werden unter Rühren 10 g einer wässrigen Polyurethandispersion (Bayderm Finish 85UDN, Fa. Lanxess), 4 g Dimethylsulfoxid, 0,2 g Tensid (Dynol 604, Fa. Airproducts), 0,15 g Silan (Silquest A-187, Fa. Momentive Performance Materials Inc.) und 25 g Isopropylalkohol gegeben.
C) Clevios^TM S V4, eine kommerziell erhältliche Siebdruckpaste auf Basis von PEDOT:PSS, von Heraeus Precious Metals GmbH&Co KG
D) Zu 100 g einer wässrigen PEDOT:PSS Dispersion (Clevios^TM PH 1000, Fa. Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG) werden unter Rühren mit einer 10 Gew.-% wässrigen Ammoniaklösung auf einen pH Wert von 5 eingestellt. Anschließend werden 25 g einer wässrigen Polyacrylatdispersion (Acronal 5728, Fa. BASF) und 5 g Ethylenglykol zugegeben.

Die Trocknung nach dem Ausbringen der elektrisch leitfähigen Masse auf der Substratschicht findet zwischen 60°C und 130°C, je nach Beschaffenheit der Substratschicht, für 3 bis 15 Minuten statt. Nach diesem Zeitraum ist das Lösungsmittel aus der Masse entfernt und die Masse liegt als feste elektrisch leitfähige Schicht vor. Die Trocknung findet in einem Umlufttrockenschrank der Firma Heraeus GmbH statt.
Besondere Ausführungsformen:
Ausführungsform 1.: Eine erste Ausführungsform ist eine Schichtstruktur beinhaltend die folgenden Schichten:

Ausführungsform 2: Die Schichtstruktur nach Ausführungsform 1, wobei die Schichtstruktur mindestens eine der folgenden weiteren Schichten beinhaltet:

c) eine weitere elektrisch leitfähige Schicht, die die Substratschicht auf der zweiten Oberfläche mindestens zu einem Teil überlagert;

Ausführungsform 3: Die Schichtstruktur nach Ausführungsform 1 oder 2, wobei die Schichtstruktur mindestens eine der folgenden weiteren Schichten beinhaltet:

d) eine Kunststofffolie, die mindestens einen Teil der Schichtstruktur überlagert.

Ausführungsform 4: Die Schichtstruktur nach Ausführungsform 1, 2 oder 3, wobei die weitere elektrisch leitfähige Schicht in oder außerhalb der Ebene der zweiten Oberfläche auf der Seite der zweiten Oberfläche der Substratschicht zumindest zu einem Teil angeordnet ist; wobei mindestens in einem ersten Kontaktbereich die erste elektrisch leitfähige Schicht und die weitere elektrisch leitfähige Schicht durch die Substratschicht hindurch durch einen elektrischen Kontakt elektrisch verbunden sind.
Ausführungsform 5: Die Schichtstruktur nach einer der Ausführungsformen 1 bis 4, wobei eine dritte elektrisch leitfähige Schicht mit der ersten elektrisch leitfähigen Schicht oder der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht verbunden ist.
Ausführungsform 6: Ein Gegenstand aufweisend eine Schichtstruktur nach einem der Ausführungsformen 1 bis 5 oder hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Im Folgenden wird in
1a eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht beinhaltend erste und weitere Teilbereiche;
1b eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht nach einer Manipulation;
1c eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht und einer Kunststofffolie;
1d eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht und einer Kunststofffolie nach einer Manipulation;
1e eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit einer ersten und einer weiteren elektrisch leitfähigen Schicht;
1f eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit einer ersten unvollständigen elektrisch leitfähigen Schicht und einer weiteren vollständigen elektrisch leitfähigen Schicht;
2a eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit einem Kontaktbereich;
2b eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit einem manipulierten Kontaktbereich;
3a eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit einem Kontaktbereich und einer dritten elektrisch leitfähigen Schicht;
3b eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit einem manipulierten Kontaktbereich und einer dritten elektrisch leitfähigen Schicht;
4 eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit zwei Kontaktbereichen;
5a eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit zwei Kontaktbereichen in Reihe mit einem Kondensator angeordnet;
5b eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit zwei Kontaktbereichen in Reihe zu einer Spule angeordnet;
6a eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit übereinander angeordneten Teilbereichen;
6b eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit übereinander angeordneten Teilbereichen und einer Kunststofffolie;
7a eine schematische Darstellung des Herstellverfahren einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur;
7b Einbringen eines Kontaktbereiches in die Schichtstruktur aus 7a;
8a eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur während der Bestimmung eines Sollwertes einer elektrischen Eigenschaft;
8b eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur während der Bestimmung eines Wertes einer elektrischen Eigenschaft nach Manipulation;
8c eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit weiterer elektrischer Schicht während der Bestimmung eines Sollwertes einer elektrischen Eigenschaft;
8d eine schematische seitliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Gegenstandes mit drei erfindungsgemäßen Schichtstrukturen während der Bestimmung eines Sollwertes einer elektrischen Eigenschaft;
9a eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit zwei Kontaktbereichen verbunden über die weitere elektrisch leitfähige Schicht;
9b eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit zwei Kontaktbereichen verbunden über Ausbuchtungen mit der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht;
9c eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit zwei Kontaktbereichen und Durchbruchkante;
9d eine schematische seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur mit zwei Kontaktbereichen und isolierender Durchbruchkante;
10a–d Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gegenstandes mit integrierter Schichtstruktur gemäß 1a;
11a–d Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gegenstandes mit integrierter Schichtstruktur mit Schutzfolie;
12a–b Schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Gegenstandes mit integrierter Schichtstruktur mit umgebender Schutzfolie;
13a–b Schematische Darstellung eines alternativen erfindungsgemäßen Gegenstandes mit integrierter Schichtstruktur und Kontaktbereich;
14a–b Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gegenstandes mit integrierter Schichtstruktur und Kontaktbereich und Schutzfolie;
15a–c Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gegenstandes mit integrierter Schichtstruktur und Kontaktbereichen auf verschiedenen Ebenen;
16a–b Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gegenstandes mit Spule;
gezeigt.
Für die Materialien der ersten elektrisch leitfähigen Schicht der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht sowie der dritten elektrisch leitfähigen Schicht gilt im Folgenden, wenn nichts Gegenteiliges erwähnt, die folgende Zusammensetzung:

– erster Teilbereich entspricht Beispiel B sowohl für erste elektrisch leitfähige Schicht 8 als auch für weitere elektrisch leitfähige Schicht 14;
– zweiter Teilbereich entspricht Beispiel A sowohl für erste elektrisch leitfähige Schicht 8 für weitere elektrisch als auch leitfähige Schicht 14;
– dritte elektrisch leitfähige Schicht entspricht Beispiel C oder Beispiel D; der unter Beispielen oben angegeben Formulierungen.

1a zeigt eine erfindungsgemäße Schichtstruktur 10 mit einer Substratschicht 2 bestehend aus Papier, mit einer Dicke von 0,25 mm und einer Dichte von 200 g/m². Die Substratschicht 2 weist eine erste Oberfläche 4 und eine gegenüberliegende zweiter Oberfläche 6 auf. Auf der ersten Oberfläche 4 der Substratschicht 2 ist eine erste elektrisch leitfähige Schicht 8 aufgebracht. Die elektrisch leitfähige Schicht 8 weist unterschiedliche Bereiche auf. In diesem Beispiel sind vier erste Teilbereiche 18 abwechselnd mit drei weiteren Kontaktbereichen 20 auf der Oberfläche 4 der Substratschicht 2 angeordnet. Die Teilbereiche 18 und 20 stehen in direktem Kontakt. In diesem Beispiel weisen die ersten Teilbereiche 18 eine Zusammensetzung wie in Beispiel B der Zusammensetzungen angegeben und die Teilbereiche 20 eine Zusammensetzung wie in Beispiel A der Zusammensetzungen angegeben. Die erste elektrisch leitfähige Schicht 8 weist einen elektrischen Widerstand in einem Bereich von 2 Ω bis 25 kΩ auf. Die Bindungskraft der ersten Teilbereiche 18 zu der Substratschicht 2 beträgt im Mittel 0,15 N/mm². Die Bindungskraft zwischen den weiteren Teilbereichen und der Substratschicht beträgt im Mittel 0,12 N/mm². Die Bindungskraft zwischen den jeweils benachbarten ersten Teilbereichen 18 und den jeweiligen weiteren Teilbereichen 20 beträgt im Mittel 0,15 N/mm².
In 1b ist die gleiche Schichtstruktur 10 gezeigt, jedoch nachdem eine Manipulation an der Substratschicht 10 stattgefunden hat. Die Manipulation kann beispielsweise ein Einschneiden in die Schichtstruktur oder ein sehr starkes Umbiegen, beispielsweise um mindestens 90°, der Schichtstruktur sein. Aufgrund der unterschiedlichen Bindungskräfte der Teilbereiche 18 und 20 untereinander hat die Manipulation bewirkt, dass die weiteren Teilbereiche 20 sich von der Substratschicht 2 und den jeweils benachbarten ersten Teilbereichen 18 abgelöst haben.
Die 1c zeigt eine erfindungsgemäße Schichtstruktur 10, insbesondere eine Schichtstruktur gemäß Ausführungsform 3.. Diese Schichtstruktur 10 weist eine zusätzliche Kunststofffolie 50 auf, die die Substratschicht 2 und die erste elektrisch leitfähige Schicht umgibt. Die Anordnung der ersten Teilbereiche 18 zur Substratschicht 2 und den weiteren Teilbereichen 20 ist die gleiche wie bereits für die Schichtstruktur 10 aus 1a beschrieben. Die Bindungskräfte zwischen den ersten Teilbereichen 18 und der Kunststofffolie 50 beträgt im Mittel 0,5 N/mm². Die Bindungskräfte zwischen den weiteren Teilbereichen 20 und der Kunststofffolie 50 beträgt im Mittel 0,5 N/mm².
In 1d ist die Schichtstruktur 10 aus 1c nach einer Manipulation der Schichtstruktur 10 gezeigt. Die Manipulation kann ebenfalls wieder ein Schneiden, ein Umbiegen der Schichtstruktur aber auch ein Abreißen der Kunststofffolie 50 oder ein Einschneiden in die Kunststofffolie 50 sein. Aufgrund der unterschiedlichen Bindungskräfte zwischen der Kunststofffolie 50 und den verschiedenen Teilbereichen 18 und 20 bzw. zwischen den ersten Teilbereichen 18 und den weiteren Teilbereichen 20 zur Substratschicht 2, kommt es zu einer partiellen Ablösung der weiteren Teilbereiche 20 zusammen mit der Kunststofffolie 50.
1e zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur 10 mit einer Substratschicht 2 sowie zwei elektrisch leitfähigen Schichten 8 und 14. Wie zuvor beschrieben ist die erste elektrisch leitfähige Schicht 8 auf der ersten Oberfläche 4 der Substratschicht angeordnet während die weitere elektrisch leitfähige Schicht 14 auf der zweiten Oberfläche 6 der Substratschicht 2 angeordnet ist. Mindestens die erste elektrisch leitfähige Schicht 8 weist mindestens einen ersten Teilbereich 18 und einen weiteren Teilbereich 20 auf. In diesem Beispiel weist die weitere elektrisch leitfähige Schicht 14 ebenfalls neben dem mindestens einen ersten Teilbereich 18 mindestens einen weiteren Teilbereich 20 auf. Die Substratschicht sowie beiden elektrisch leitfähigen Schichten 8 und 14 weisen die gleichen Zusammensetzungen für die Teilbereiche 18 und 20 auf wie zuvor für 1a beschrieben. Befinden sich auf beiden Oberflächen 4 und 6 der Substratschicht 2 elektrisch leitfähige Schichten 8 und 14 mit verschiedenen Teilbereichen 18 und 20, die unterschiedliche Bindungskräfte zueinander als zu der Substratschicht 2 aufweisen, so können sowohl Manipulationen die auf der unteren Seite an der Schichtstruktur 10 vorgenommen werden als auch Manipulationen die auf der oberen Seite der Schichtstruktur 10 vorgenommen werden erkannt werden, da die elektrisch leitfähige Schicht 8 nach der Manipulation nicht mehr durchgehend elektrisch leitend ist.
Die 1f zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur 10. In diesem Fall weist zwar die erste elektrisch leitfähige Schicht 8 mindestens einen ersten Teilbereich 18 als auch mindestens einen weiteren Teilbereiche 20 auf, die weitere leitfähige Schicht 14 weist jedoch nur einen ersten Teilbereich 18 auf. Weiterhin ist in dieser Ausführungsform gezeigt, dass die erste elektrisch leitfähige Schicht 8 nicht als vollflächige Schicht 8 auf der Substratschicht 2 ausgebildet sein muss sondern die Substratschicht 2 auch nur in Teilen überlagern kann. Dies ist hier schematisch durch die Lücke 21 in der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8 gezeigt.
2a und 2b zeigen eine Ausführungsform einer Schichtstruktur 10 mit einer weiteren Substratschicht 22. Wie in 1a weist die erste Substratschicht 2 auf ihrer ersten Oberfläche 4 eine erste elektrisch leitfähige Schicht 8 mit mindestens einem ersten Teilbereich 18 und mindestens einem weiteren Teilbereich 20 auf. Die weitere Substratschicht 22 ist in diesem Fall über einen weiteren Teilbereich 20 mit zwei ersten Teilbereichen 18 durch die Substratschicht 2 hindurch auf der Ebene der zweiten Oberfläche 6 der Substratschicht 2 verbunden, wie in 2a gezeigt. Wie in 2b gezeigt, kann auf diese Weise sowohl eine Manipulation, die auf der Seite der ersten Substratschicht 2 vorgenommen wird als auch eine Manipulation, die auf der Seite der weiteren Substratschicht 22 vorgenommen wird erkennbar gemacht werden. Durch beide Varianten einer Manipulation wird mindestens ein Teil des weiteren Teilbereiches 20 von dem benachbarten ersten Teilbereich 18 abgerissen, sodass die elektrisch leitfähige Schicht 8 nicht mehr elektrisch leitend ist.
3a zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur 10 mit einer ersten Substratschicht 2, einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8, einer weiteren elektrisch leitfähigen Schicht 14, einer dritten elektrisch leitfähigen Schicht 30 sowie einer zweiten Substratschicht 22. Ein weiterer Teilbereich 20 der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8 wird durch die erste Substratschicht 2 hindurch sowohl mit der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht 14 als auch mit der dritten elektrisch leitfähigen Schicht 30 in dem Kontaktbereich 16 elektrisch verbunden. Es besteht folglich ein Kontakt 24 mindestens zwischen dem weiteren Teilbereich 20 und der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht 14 In 3b ist die Schichtstruktur 10 aus 3a nach einer Manipulation an der ersten 2 oder der weiteren Substratschicht 20 gezeigt. Der Kontakt 24 im Kontaktbereich 16 ist unterbrochen, da der weitere Teilbereich 20 sowohl von einem ersten Teilbereich 18 als auch von einem Teil der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht 14 getrennt wurde.
4 zeigt eine erfindungsgemäße Schichtstruktur 10 mit zwei Kontaktbereichen 16, 28. Sowohl der erste Kontaktbereiche 16 als auch der weitere Kontaktbereich 28 weisen einen Kontakt 24 zwischen dem jeweiligen weiteren Teilbereich 20 der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8 zu der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht 14 auf. In diesem Beispiel weist die Schichtstruktur keine dritte elektrisch leitfähige Schicht 30 auf, dies könnte aber in einer weiteren Ausführungsform realisiert werden. Die weitere elektrisch leitfähige Schicht 14 ist an eine weitere Substratschicht 22 gebunden. Die weitere Substratschicht 22 ist in diesem Fall eine Polymerschicht.
Die 5a und 5b zeigen den Einsatz einer Schichtstruktur 10 in einem elektrischen Kreislauf 72. In 5a wird die Schichtstruktur 10 über eine der elektrisch leitfähigen Schichten 8 oder 14 an eine erste Kondensatorplatte 62, in Form einer Anode 62 eines Kondensator 60 auf der einen Seite und mit einem Mikrocontroller 66 auf der anderen Seite der Kontaktbereiche 16, 28 verbunden. Weiterhin weist der elektrische Kreislauf 72 eine Spule 68 auf, die an den Mikrocontroller 66 angeschlossen ist. Der Mikrocontroller 66 ist weiterhin an die zweite Kondensatorplatte 64, in Form einer Kathode 64 angeschlossen. In 5b ist die Schichtstruktur 10 in die Spule 68 integriert.
6a zeigt eine Schichtstruktur 10 beinhaltend eine erste Substratschicht 2, die mit einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8 überlagert ist. Die erste elektrisch leitfähige Schicht 8 weist zwei erste Teilbereiche 18 und einen weiteren Teilbereich 20 auf. Die beiden ersten Teilbereiche 18 sind in direktem Kontakt zu der Substratschicht 2 auf der ersten Oberfläche 4 der Substratschicht 2. Der weitere Teilbereich 20 ist oberhalb des ersten elektrischen Teilbereiches 18, also von der ersten Oberfläche 4 von der Substratschicht 2 wegweisend, angeordnet und hat mit der Substratschicht 2 keinen direkten elektrischen Kontakt. Wird die Schichtstruktur von unten nach oben schrittweise aufgebaut, so entsteht ein elektrischer Kontakt. Die beiden ersten Teilbereiche 18 stehen in direktem Kontakt zu dem weiteren Teilbereich 20. Oberhalb des weiteren Teilbereiches 20, also von der ersten Oberfläche 4 von der Substratschicht 2 wegweisend, befindet sich in direktem Kontakt zu dem weiteren Teilbereich 20 eine weitere Substratschicht 22. Die Bindungskraft der ersten Teilbereiche 18 zu der Substratschicht 2 beträgt im Mittel 0,15 N/mm². Die Bindungskraft zwischen den beiden ersten Teilbereichen 18 und dem weiteren Teilbereich 20 beträft im Mittel 0,15 N/mm². Die Bindungskraft zwischen der weiteren Substratschicht 22 und dem weiteren Teilbereich 20 beträgt im Mittel 0,12 N/mm².
In 6b ist eine zu 6a identische Schichtstruktur gezeigt, mit dem Unterschied, dass die zweite Substratschicht 22 durch eine Kunststofffolie 50 ausgetauscht ist. Die Bindungskräfte sind die gleichen, wie zu 6a beschrieben. Die Ausgestaltung der Schichtstruktur 2, wie in 6b gezeigt entspricht insbesondere der Ausführungsform 3..
In der 7a und 7b sind die verschiedenen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Schichtstruktur 10 dargestellt. In 7a wird in einem ersten Schritt i) 32 das Bereitstellen einer Substratschicht 2 dargestellt. Bevorzugt findet das Bereitstellen in einer Anlage zum Drucken statt, in der eine erste elektrisch leitfähige Masse 42 zur Erzeugung des mindestens einen ersten Teilbereiches 18 zur Erzeugung der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8 in dem zweiten Schritt ii) 34 aufgebracht wird. Das Aufbringen der ersten elektrisch leitfähigen Masse 42 findet auf der ersten Oberfläche 4 der Substratschicht 2 statt. Das Aufbringen findet mittels eines Druckverfahrens, beispielsweise per Siebdruck (Fa. ESC, ATMA AT 80P Maschine) mit einem Polyestergewebe mit 140 Maschen pro Zentimeter, statt. Im Anschluss wird die Masse 42 mittels IR-Strahlung getrocknet bzw. gehärtet, um die Schicht 18 zu erhalten.
Die erste elektrisch leitfähige Masse 42 kann ebenfalls dazu verwendet werden auf der zweiten Oberfläche 6 der Substratschicht 2 einen ersten Teilbereich zu erzeugen (dies ist jedoch nicht in Schritt 36 gezeigt sondern erst nach dem vierten Schritt iv) 37). In dem dritten Schritt iii) 36 wird eine weitere elektrisch leitfähige Masse 44 auf mindestens einen Teil der ersten Oberfläche 4 der Substratschicht 2 aufgebracht. Im Anschluss wird die Masse 44 mittels IR-Strahlung getrocknet bzw. gehärtet, um die Schicht 20 zu erhalten. Die Dosis zum Trocknen bzw. Härten der Massen 42 bzw. 44 richtet sich in Abhängigkeit der Zusammensetzung danach, welche der daraus resultierenden Schichten 18 bzw. 20 stärker an den Oberflächen 4 bzw. 6 der Substratschicht 2 haften soll. Häufig wird die Masse, die eine bessere Haftung im vergleich zu der andern Paste zeigen soll, mit einer höheren Dosis getrocknet bzw. gehärtet.
Für eine Ausgestaltung aus 6a oder 6b kann die weitere elektrisch leitfähige Masse 44 in dem dritten Schritt iii) 36 auch direkt auf die erste elektrisch leitfähige Masse 42 aufgebracht werden. Dabei hat die zweite elektrisch leitfähige Masse 44 keinen direkten Kontakt zu der Substratschicht 2.
In dem vierten Schritt iv) 37 findet das Kontaktieren des ersten Teilbereiches 18 mit dem weiteren Teilbereich 20 durch direktes Aufbringen der weiteren elektrischen Masse 44 auf oder angrenzend zu dem ersten Teilbereich 18, der sich bereits auf der Oberfläche 4 der Substratschicht 2 befindet. Die Trocknung der elektrisch leitfähigen Massen 42 und 44 findet beispielsweise bei einer Temperatur von 120°C für 10 Minuten in einem Umlufttrockenschrank der Firma Heraeus GmbH statt. Am Ende des vierten Schrittes iv) 37 wird eine erfindungsgemäße Schichtstruktur 10 erhalten. Diese kann, wie in a) nach Schritt 37 gezeigt, nur auf der ersten Oberfläche 4 eine elektrisch leitfähige Schicht 8 mit mindestens einem ersten Teilbereich 18 und mindestens einem weiteren Teilbereich 20 ausgebildet hat. Alternativ kann die Schichtstruktur 10, wie in b) nach Schritt 37 gezeigt zusätzlich auf der zweiten Oberfläche 6 der Substratschicht 2 eine weitere elektrisch leitfähige Schicht 14 aufgebracht hat, wie dies Schritt v) des erfindungsgemäßen Verfahren entspricht. Auch diese zweite elektrisch leitfähige Schicht 14 kann mindestens einen ersten Teilbereich 18 und einen weiteren Teilbereich 20 aufweisen. In der Variante b) nach Schritt 37 ist sowohl auf der ersten Oberfläche 4 der Substratschicht 2 als auch auf der zweiten Oberfläche 6 der Substratschicht 4 die elektrisch leitfähige Schicht 8 bzw. 14 nur in Teilen auf der Substratschicht 2 aufgebracht. Es ist auch denkbar, dass die gesamte erste Oberfläche 4 oder die gesamte zweite Oberfläche 6 oder beide, mit der elektrisch leitfähigen Schicht 8 bzw. 14 bedeckt ist. Alternativ kann nur ein Teil der ersten Oberfläche 4 oder der zweiten Oberfläche 6, oder beider, mit einer zusammenhängenden Schicht 8 bzw. 14 bedeckt sein. Nach diesem vierten Schritt iv) 37 besitzt die Schichtstruktur 10 bereits eine erfindungsgemäße Anordnung der verschiedenen Schichten 2, 8 und 14 wie sie für eine Manipulationssicherung eingesetzt werden kann. Dies entspricht insbesondere der Ausführungsform 1. oder der Ausführungsform 2. wie zuvor beschrieben.
Im Folgenden wird zur Erlangung einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur 10, insbesondere zur Erlangung einer Schichtstruktur 10 gemäß der Ausführungsform 5. von der Schichtstruktur 10 aus Schritt 37b) ausgegangen. In dem fünften Schritt 38, der optional auch nach dem ersten Schritt i) 32 oder dem zweiten Schritt ii) 34 stattfinden kann, wird ein Loch 12 mindestens in das Substrat 2 der Schichtstruktur 10 eingebracht. Sind bereits ein oder mehrere Teilbereiche 18, 20 auf der Substratschicht 2 aufgebracht, so können diese ebenfalls durchbohrt werden, um das Loch 12 entstehen zu lassen. Das Loch 12 wird beispielsweise mittels eines Stanzwerkzeugs, wie sie auch zum Erzeugen von Löchern in Stoff oder Leder dem Fachmann bekannt sind. Bevorzugt wird das Loch 12 mit einer möglichst großen seitlichen Oberfläche erzeugt. Dies ist beispielsweise durch erzeugen eines sternförmigen Lochs 12, wie in 7 nach Schritt 38 gezeigt. In diesem Fall durchdringt das Loch 12 sowohl die Substratschicht 2 als auch die ersten Teilbereiche 18, die sich sowohl auf der ersten Oberfläche 4 der Substratschicht als auch auf der zweiten Oberfläche 6 der Substratschicht 2 befinden. Weiterhin kann der Durchbruch für das Loch so ausgestaltet sein, dass sich das Loch 12 zu einer Seite hin aufweitet. Dies kann beispielsweise in Form einer vergrößerten Durchbruchkante 78 auf der Seite zur zweiten Oberfläche 6 des Lochs 12 erreicht werden, wie dies in 9b dargestellt ist. Das Aufweiten kann durch ein spezielles Werkzeug bei der Erzeugung des Lochs 12 erfolgen oder nach Erzeugen eines geraden Lochs 12 und anschließendem Verbreitern der Durchbruchkante 78 an der zweiten Oberfläche 6.
In einem sechsten Schritt vi) 39 wird auf eine weitere Substratschicht 22 eine dritte elektrisch leitfähige Masse 46 aufgebracht. Dies findet bevorzugt mit der zuvor für die erste elektrisch leitfähige Masse 42 beschriebenen Druckmethode statt. Die weitere Substratschicht 22 besteht, wie auch die erste Substratschicht 2 aus einem Papier, z. B. Banknotenpapier, Dokumentenpapier, Thermopapier, Kunststofffolie oder einer Kombination hieraus. Die dritte elektrisch leitfähige Masse 46 hat die gleiche Zusammensetzung wie die erste elektrisch leitfähige Masse 42.
In dem siebten Schritt v)b) 40 wird die zweite elektrisch leitfähige Masse 44 in das Loch 12 der Schichtstruktur 10 eingebracht, entsprechend einem Teil des Schrittes v)b) des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dies kann durch Eintropfen der Masse 44 mittels eines Dispensers bzw. einer Dosierpumpe erfolgen.
Während die zweite elektrisch leitfähige Masse 44 in das Loch 12 eingebracht wird, wird die weitere Substratschicht mit der dritten elektrisch leitfähigen Masse in dem achten Schritt 41 mit der durch das Loch 12 fließenden elektrisch leitfähigen Masse 44 kontaktiert, was dem zweiten Teil des Schrittes v)b) des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht. Die entstandene Schichtstruktur 10 mit erster 2 und weiterer Substratschicht 22 wird bei 100°C in einem Trockenschrank der Firma Heraeus GmbH für 15 min getrocknet. Beim Trocknen bildet sich der Kontaktbereich 16 aus. Hierbei wird ein zusammenhängender weiterer Teilbereich 20 an den Seitenwänden des Lochs 12 ausgebildet. In dem Kontaktbereich 16 der entstandenen Schichtstruktur 10 besteht ein elektrischer Kontakt 24 zwischen dem weiteren Teilbereich 20, der sich durch das Loch 12 erstreckt und der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht 14 sowie der dritten elektrisch leitfähigen Schicht 30. Auf diese Weise besteht eine elektrisch Leitung von der ersten Oberfläche 4 durch die Substratschicht 2 zur zweiten Oberfläche 6 der Schichtstruktur 10.
Durch das beschrieben Herstellverfahren wird eine Schichtstruktur 10 entsprechend der Ausführungsform 5. erhalten.
In 8a ist schematisch gezeigt, wie eine Schichtstruktur 10 mit einer Substratschicht 2 und einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8, entsprechend der Ausführungsform 1 elektrisch ausgelesen werden kann. Das elektrische Auslesen erfolgt mittels einer Messeinheit 120, die über einen ersten Kontakt 70 und einen zweiten Kontakt 71 an die beiden Enden der elektrisch leitfähigen Schicht 8 angeschlossen wird. Die Messeinheit 120 vermisst, wie in den Messmethoden erläutert, einen Widerstand der Schichtstruktur 10, der auch als Sollwiderstand der nicht manipulierten, intakten Schichtstruktur 10 als Referenz für spätere Vergleichsmessungen dient.
In 8b wird die Vermessung einer manipulierten Schichtstruktur 10 gezeigt. Auch hier wird eine Messeinheit 120 über einen ersten Kontakt 70 an ein Ende der elektrisch leitfähigen Schicht 8 und über einen zweiten Kontakt 71 an das gegenüberliegende Ende der elektrisch leitfähigen Schicht 8 angeschlossen. Es wird wiederum unter den gleichen Bedingungen wie bei der Messung für 8a beschrieben, ein Widerstand ermittelt. Durch die erfolgte Manipulation, die sich an dem herausgebrochenen Teilbereich 20 in 8b zeigt, ist das Ergebnis der Widerstandsmessung unterschiedlich zu der der intakten Schichtstruktur 10 aus 8a. Aufgrund des Unterschiedes der Widerstandsmessungen kann die Schichtstruktur 10 aus 8b als manipuliert identifiziert werden.
In 8c ist eine Vermessung einer Schichtstruktur 10 mit einer Substratschicht 2, einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8 und einer weiteren elektrisch leitfähigen Schicht 14 gezeigt. Neben der Ermittlung des Widerstandes der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8, wie bereits oben für 8a beschrieben, kann auf gleiche Weise auch die zweite elektrische Schicht 14 vermessen werden. Durch die Vermessung beider elektrisch leitfähiger Schichte 8 und 14 kann sowohl eine Manipulation auf der ersten Oberfläche 4 der Substratschicht 2, sowie der darüber liegenden Schichten als auch auf der zweiten Oberfläche 6 der Substratschicht 2 sowie der darunter liegenden Schicht festgestellt werden.
8d zeigt eine Schichtstruktur 10, die mehrere Bereiche 80, 81, 82, die auch als Widerstände 80, 81 und 82 bezeichnet werden können, in einer elektrisch leitfähigen Schicht 8 aufweist. Der erste Bereich 80 ist mit dem zweiten Bereich 81 und dieser wiederum ist mit dem dritten Bereich 82 über eine dritte elektrisch leitfähige Schicht 30 verbunden. Bei der Ermittlung des Widerstandes mit einer Messeinheit 120 wird ein Gesamtwiderstand, der sich aus den einzelnen Widerstanden 80, 81 und 82 zusammensetzt, wie für 8a beschrieben, ermittelt.
Die 9a und 9b zeigen jeweils eine Schichtstruktur 10, die eine erste Substratschicht 2, eine erste elektrisch leitfähige Schicht 8 und eine weitere elektrisch leitfähige Schicht 14 sowie eine weitere Substratschicht 22 aufweist. Die erste elektrisch leitfähige Schicht 8 ist nicht durchgängig auf der Substratschicht 2 ausgebildet. Es befinden sich zwei Kontaktbereiche 16 und 28 in der ersten Substratschicht 2. Der erste Kontaktbereich 16 ist mit dem zweiten Kontaktbereich 28 über die zweite elektrisch leitfähige Schicht 14 elektrisch verbunden. Bei der Ermittlung des Sollwiderstandswertes kann die Messeinheit 120 entweder an die erste elektrisch leitfähige Schicht 8 oder an die weitere elektrisch leitfähige Schicht 14 angeschlossen werden. Eine Manipulation zeigt sich an der Erhöhung des Widerstandswertes der Schichtstruktur 10 aufgrund der Zerstörung des elektrischen Kontaktes 24 in einem oder beiden Kontaktbereichen 16 und 28.
9b zeigt zwei Kontaktbereiche 16 und 28, die in ein aufgeweitetes Loch 12 eingebracht wurden. Durch die Aufweitung der Durchbruchkante 78 des Lochs 12 kann erreicht werden, dass ein geringerer Übergangswiderstand in den Kontaktbereichen 16, 28 zwischen dem weiteren Teilbereich 20 und der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht 14 vorliegt.
9c und 9d zeigen einen Aufbau zweier Kontaktbereiche 16 und 28 in einer Schichtstruktur 10. Der erste Kontaktbereich 16 ist an einem Ende mit einer weiteren elektrisch leitfähigen Schicht 14 verbunden und führt durch eine weitere Substratschicht 22, eine erste elektrisch leitfähige Schicht 8, eine Klebeschicht 52 und eine Schutzschicht 90, beispielsweise aus Polycarbonat, hindurch. Das andere Ende des Kontaktbereiches 16 weist aus der Schichtstruktur 10 nach außen. Dieses Ende des Kontaktbereiches 16 kann als Kontaktstelle 17 des Kontaktbereiches 16 bzw. einer der elektrisch leitfähigen Schichten (8, 14, 30) benutzt werden. Unterhalb der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht 14 befindet sich noch eine weitere Schutzschicht 90. Der weitere Kontaktbereich 28 reicht lediglich durch die obere Schutzschicht 90, die Klebeschicht 52 bis auf die erste elektrisch leitfähige Schicht 8, auf die der Kontaktbereich 28 mit seinem einen Ende mündet. Das andere Ende des Kontaktbereiches 28 weist ebenfalls, wie bei Kontaktbereich 16 durch die Schutzschicht 90 als Kontaktstelle 29 nach außen. Die Kontaktstellen 17 und 29 dienen bevorzugt dazu, eine Messeinheit 120 (hier nicht gezeigt) an die Schichtstruktur 2 anzuschließen, um eine Information der Schichtstruktur 10, bevorzugt eine elektrische Größe der Schichtstruktur 10 zu ermitteln. Bevorzugt umgibt die Schutzschicht 90 die Schichtstruktur 10 komplett, bis auf die beiden Kontaktstellen 17 und 29. Obwohl der Kontaktbereich 16 durch die erste elektrisch leitende Schicht 8 geführt wird, findet in dieser Ausführungsform kein elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktbereich 16 und der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8 statt. Das ist durch eine Aussparung 130 in der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8 begründet. Zum Einbringen der Aussparung 130 wird die Substratschicht 22 als einzelne Lage vorgelegt und an der Stelle an der die Aussparung 130 eingebracht werden soll tiefgezogen. Beim späteren Zusammenführen weiterer Schichten in der Schichtstruktur 10, wird die so vorbehandelte Substratschicht 2 passgenau mit den benachbarten Schichten 8, 14, 52, 90 zusammengefügt. Der tiefgezogene Kragen dichtet die Ebene ab, so dass beim Entropfen der weiteren elektrisch leitfähigen Masse 44 zum Einbringen des Kontaktes 16 keine elektrische Verbindung seitlich zu der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8 entsteht.
In 9d ist der gleiche Aufbau der Schichtstruktur 10 gezeigt wie in 9c mit dem Unterschied, dass in die Aussparung 130 aus 9c ein Dichtungsmaterial 140 eingebracht wurde. Das Dichtmaterial beinhaltet bevorzug Silikon.
In 10a ist ein Gegenstand 100 gezeigt, insbesondere ein Gegenstand gemäß Ausführungsform 1. bzw. 6.. Bei dem Gegenstand 100 handelt es sich in diesem Fall um ein Personalausweisdokument, das eine erfindungsgemäße Schichtstruktur 10 beinhaltet. In der Seitenansicht des Personalausweises aus 10a, wie in 10b gezeigt, wird verdeutlicht, dass die Schichtstruktur 10 eine erste Substratschicht 2 beinhaltet, die der farbigen Papierschicht des Personalausweises entspricht. Damit entspricht die Schichtstruktur 10 der Ausführungsform 1.. Auf Teile der Substratschicht 2 ist ein erster Teilbereich 18 einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8 in Form einer Linie aufgebracht. Die elektrisch leitfähige Schicht 8 wird in dieser Ausführungsform als Linie über manipulationsgefährdete Personalisierungsbereiche 98 geführt. Auf einen weiteren Teil der Substratschicht 2 sowie auf einen Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 18 ist ein weiterer Teilbereich 20 aufgebracht Die elektrisch leitende Schicht 8 besteht vorzugsweise aus einer einzigen Linie, wie in 10a gezeigt. In 10a sind die Personalisierungsbereiche 98, insbesondere das Photo des Personalausweises, zusätzlich mit einem Rechteck 98 gekennzeichnet, um diesen Bereich besser zu erkennen. Häufig wird nur eine Linie der elektrisch leitenden Schicht 8 über den Personalisierungsbereich 98 gezogen, so dass bei Manipulationen auch eine Zerstörung der elektrisch leitenden Schicht 8 erfolgt. Bevorzugt sind die elektrisch leitenden Bereiche der Schicht 8 nicht zu groß dimensioniert, um eine örtliche vollständige Zerstörung der Linie bei einer Manipulation zu erreichen. Die Linie weist bevorzugt eine Dicke von ca. 2 mm und eine Höhe von ca. 500 nm auf. Durch Zerstörung der Linie, wie in 10d gezeigt entsteht eine sprunghafte Änderung der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8. Diese kann mittels einer Messeinrichtung 120 wie in 10c und 10d gezeigt ermittelt werden. Die Messeinrichtung 120 kann so ausgelegt sein, dass sie direkt den Sollwiderstand 92 mit dem Realwiderstand 94 vergleichen kann und anhand eines Unterschiedes, der bevorzugt mindestens einem Faktor 2, oder bevorzugt mindestens einem Faktor 5 entspricht, einen Manipulation nachweisen.
Die elektrisch leitfähige Schicht 8 weist verschiedene Bereich 80 bis 85 auf, die verschiedene Widerstände 80 bis 85 repräsentieren. Der erste Widerstand 80 ist mit dem zweiten Widerstand 81 über eine dritte elektrisch leitfähige Schicht 30 verbunden (hier nicht gezeigt), wie dies in 8d beschrieben wurde. Genauso ist der zweite Widerstand 81 mit dem dritten Widerstand 82, der wiederum mit dem vierten Widerstand 83, der wiederum mit dem fünften Widerstand 84 und dieser wiederum mit dem sechsten Widerstand 85 jeweils über eine dritte elektrisch leitfähige Schicht 30 verbunden. Die dritte elektrisch leitfähige Schicht 30 ist in diesem Fall aus dem gleichen Material wie die erste leitfähige Schicht 8. Die Enden der elektrisch leitfähigen Schicht 8 weisen jeweils eine offene Struktur zum Kontaktieren der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8 an eine Messeinheit 120 auf.
11a zeigt ebenfalls einen Gegenstand 100, insbesondere einen Gegenstand gemäß Ausführungsform 6., in Form eines Personalausweiseses, mit integrierter Schichtstruktur 10. Der Aufbau der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8 entspricht dem in 1a gezeigten Aufbaus, mit abwechselnden ersten Teilbereichen 18 und weiteren Teilbereichen 20 wie in 11b gezeigt. Die elektrisch leitfähige Schicht 8 ist auf die Substratschicht 2, die in Form der Papierschicht des Gegenstandes 100 vorliegt, aufgebracht. Die elektrisch leitfähige Schicht 8 weist eine Breite von 2 mm und eine Dicke von 0,5 μm auf. Über die erste elektrisch leitfähige Schicht 8 ist zunächst eine Klebeschicht 52 aufgebracht, die eine Kunststofffolie 50 an die erste elektrisch leitfähige Schicht 8 bindet. Die Kunststofffolie 50 besteht aus Polycarbonat. Zur Kontaktierung der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8 sind die Enden der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8 als erster 16 bzw. weiterer Kontaktbereich 28 ausgestaltet, wie dies in 11d dargestellt ist. Eine Messeinheit 120 kann an diese Kontaktbereiche 16 und 28 angeschlossen werden, um den Sollwiderstand 92 der Schichtstruktur 10 des Gegenstandes 100 zu vermessen, der nach Herstellung der Schichtstruktur 10, also vor seiner ersten Nutzung vorliegt. Weiterhin kann die Messeinheit 120 bei Gebrauch einen Realwiderstand 94 bestimmen, der auf eine Manipulation hindeuten kann, wenn sich Sollwiderstand und Realwiderstand um mindestens 40% unterscheiden. Sollwiderstand und Realwiderstand können im Bereich von 1 bis 100.000.000 Ω liegen.
11c zeigt die Zerstörung der ersten leitfähigen Schicht 8 nach einer Manipulation. Die weiteren Teilbereiche 20 wurden aufgrund ihrer höheren Bindungskraft zu der Schutzfolie 90 (diese kann auch der Kunststofffolie 50 entsprechen) oder aufgrund einer schwächeren Bindungskraft zu der Substratschicht 2 von den ersten Teilbereichen 18 getrennt, sodass der elektrische Widerstand der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8 um ein vielfaches erhöht wird.
12a und 12b zeigen eine Schichtstruktur 10 wie aus 11, mit dem Unterschied, dass die Schichtstruktur 20 von beiden Seiten der Substratschicht 2 mit einer Schutzschicht 90 umgeben ist.
13 zeigt einen Gegenstand 100, insbesondere einen Gegenstand 100 gemäß Ausführungsform 6, in Form eines Personalausweises mit integrierter Schichtstruktur 10. Die Schichtstruktur 10 selbst entspricht dem Aufbau gemäß der Ausführungsform 5.. Die Schichtstruktur 10 weist eine Substratschicht 2, eine erste elektrisch leitfähige Schicht 8 mit mindestens einem ersten Teilbereich 18 auf, wie in 13b gezeigt. Der Kontaktbereich 16 sowie der Kontaktbereich 28 beinhalten den weiteren Teilbereich 20. Wird eine der Schichten 52, 14, 2 oder 18 von dem Gegenstand 100 abgezogen, abgeschnitten oder eingeschnitten, so wird der erste Teilbereich 18 von dem weiteren Teilbereich 20 getrennt. Die Manipulation kann mit Hilfe einer Messeinheit 120, wie in 13b gezeigt ermittelt werden. Es wird eine Realkapazität 97 ermittelt und mit einer Sollkapazität 96 verglichen.
14a zeigt einen Gegenstand 100, insbesondere einen Gegenstand 100 gemäß Ausführungsform 6, ebenfalls in Form eines Personalausweises mit integrierter Schichtstruktur 10. Die Schichtstruktur 10 entspricht dem Aufbau gemäß der Ausfhrungsform 5.. Die Schichtstruktur 10 weist eine Substratschicht 2, eine erste elektrisch leitfähige Schicht 8 mit mindestens einem ersten Teilbereich 18 auf, wie in 14b gezeigt. Im Unterschied zu der Ausführungsform aus 13a, weist die Ausführungsform aus 14 nur einen Kontaktbereich 16 auf, der durch die Substratschicht 2 geführt ist. Dieser Kontaktbereich weist den weiteren Teilbereich 20 auf. Der Kontaktbereich 16 steht in elektrischem Kontakt mit einer weiteren elektrisch leitfähigen Schicht 14. Der Kontaktbereich 28 steht lediglich mit der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8 in Kontakt. Oberhalb der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8 ist eine Klebeschicht 52 angeordnet, die wiederum mit einer Schutzschicht 90 in Kontakt steht. Die Schutzschicht 90, bestehend beispielsweise aus Polycarbonat, umhüllt die gesamte Schichtstruktur 10, bis auf zwei Kontaktstellen 17 und 29 an den Kontaktbereichen 16 und 28. Wird eine Messeinheit 120 an die Kontaktbereiche 16 und 28 angeschlossen, so kann eine Sollkapazität 96 und nach Benutzung eine Realkapazität 97 ermittelt werden.
15a ist ähnlich zu der Struktur aus 14 aufgebaut. Ein Unterschied zu der Schichtstruktur aus 14 ist in 15b illustriert, nämlich dass der Kontaktbereich 16 durch die Substratschicht 2 hindurchgeführt wird, ohne dabei elektrischen Kontakt mit der ersten elektrischen Schicht 8 aufzuweisen. Der weitere Kontaktbereich 28 hingegen wird lediglich durch die Klebeschicht 52 und die Schutzschicht 90 direkt auf die elektrisch leitfähige Schicht 8 geführt. Hierdurch kann erreicht werden, dass sowohl Manipulation der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 8 detektiert werden können als auch der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht 14, wie dies in 15c gezeigt ist.
In den 16a und 16b sind zwei Anordnungen von jeweils einer Spule 68, die bevorzugt ein Metall wie beispielsweise Kupfer enthalten, gezeigt Die Spulen 68 und Kondensatoren können als gedruckte Schaltung oder als Drahtspulen ausgeführt sein, die mit einer Schichtstruktur 10 in elektrischer Verbindung stehen. Die Schichtstruktur 10 in 16a ist in Reihe zu einem Kondensator 60 geschaltet, was dem Aufbau aus 5a entspricht. Der Aufbau der Schichtstruktur 10 in einer elektrischen Schaltung mit Kondensator 60 und Mikrocontroller 66 aus 16b entspricht dem aus 5b. Im Unterschied zu den 5a und 5b ist der Schaltkreis in den 16a und 16b durch eine Schutzschicht 90 vollständig umgeben. Auf diese Weise kann der Gegenstand 100 aus 16a und 16b beispielsweise als Identifikationskarte (ID-Karte) dienen, die Daten speichern kann und beispielsweise an einen Transponder senden kann. Bei einem Versuch der Manipulation der ID-Karte 100 wird die Schichtstruktur 10 zerstört und der Stromkreis zum Kondensator 60 oder der Spule 68 unterbrochen.
Bezugszeichenliste

2: erste Substratschicht
4: erste Oberfläche der Substratschicht
6: zweite Oberfläche der Substratschicht
8: erste elektrisch leitfähige Schicht
10: Schichtstruktur
12: Loch
14: weitere elektrisch leitfähige Schicht
16: erster Kontaktbereich
17: Kontaktstelle
18: erster Teilbereich
20: weiterer Teilbereich
21: Lücke
22: weitere Substratschicht
24: elektrischer Kontakt
26: dritte Substratschicht
28: weiterer Kontaktbereich
29: Kontaktstelle
30: dritte elektrisch leitfähige Schicht
32: erster Schritt i)
34: zweiter Schritt ii)
36: dritter Schritt iii)
37: vierter Schritt iv)
38: fünfter Schritt v)a)
39: sechster Schritt vi)
40: siebter Schritt v)b)
41: achter Schritt
42: erste elektrisch leitfähige Masse
44: weitere elektrisch leitfähige Masse
46: dritte elektrisch leitfähige Masse
50: Kunststofffolie
52: Klebeschicht
60: Kondensator
62: Anode/erste Kondensatorplatte
64: Kathode/zweite Kondensatorplatte
66: Mikrocontroller
68: Spule
70: erster Kontakt
71: zweiter Kontakt
72: elektrische Kreislauf
78: Durchbruchkante
80: erster Bereich/erster Widerstand
81: zweiter Bereich/zweiter Widerstand
82: dritter Bereich/dritter Widerstand
83: vierter Bereich/vierter Widerstand
84: fünfter Bereich/fünfter Widerstand
85: sechster Bereich/sechster Widerstand
90: Schutzschicht
92: Sollwiderstand R_soll
94: Realwiderstand R_real
96: Sollkapazität C_soll
97: Realkapazität C_real
98: Personalisierungsbereich
100: Gegenstand
120: Messeinheit
130: Aussparung
140: Dichtungsmaterial

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2006794 A1 [0004]
US 5770283 A [0005]
EP 339340 A [0071]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

L. Groenendaal, F. Jonas, D. Freitag, H. Pielartzik & J. R. Reynolds, Adv. Mater. 12 (2000) 481–494 [0071]
Houben Weyl, Methoden der organischen Chemie, Bd. E 20 Makromolekulare Stoffe, Teil 2, (1987), S. 1141 u. f. [0076]

Claims

Eine Schichtstruktur (10) beinhaltend die folgenden Schichten: a) eine erste Substratschicht (2), wobei die erste Substratschicht (2) eine erste Oberfläche (4) und eine zweite Oberfläche (6) aufweist und als Dielektrikum ausgestaltet ist; b) eine erste elektrisch leitfähige Schicht (8), die die erste Substratschicht (2) mindestens auf der ersten Oberfläche (4) der ersten Substratschicht (2) zumindest zu einem Teil überlagert, wobei die erste elektrisch leitfähige Schicht (8) ein elektrisch leitfähiges Polymer beinhaltet, wobei die erste elektrisch leitfähige Schicht (8) mindestens einen ersten Teilbereich (18) und mindestens einen weiteren Teilbereich (20) aufweist, wobei der mindestens eine erste Teilbereich (18) eine höhere Bindungskraft zu der Substratschicht (2) als zu dem mindestens einen weiteren Teilbereich (20) aufweist.
Die Schichtstruktur (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Schichtstruktur (10) mindestens eine der folgenden weiteren Schichten beinhaltet: c) eine weitere elektrisch leitfähige Schicht (14), die die Substratschicht (2) auf der zweiten Oberfläche (6) mindestens zu einem Teil überlagert; d) eine Kunststofffolie (50), die mindestens einen Teil der Schichtstruktur (10) überlagert.
Die Schichtstruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die weitere elektrisch leitfähige Schicht (14) in oder außerhalb der Ebene der zweiten Oberfläche (6) auf der Seite der zweiten Oberfläche (6) der Substratschicht (2) zumindest zu einem Teil angeordnet ist; wobei mindestens in einem ersten Kontaktbereich (16) die erste elektrisch leitfähige Schicht (8) und die weitere elektrisch leitfähige Schicht (14) durch die Substratschicht (2) hindurch durch einen elektrischen Kontakt (24) elektrisch verbunden sind.
Die Schichtstruktur (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der elektrische Kontakt (24) der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (8) mit der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht (14) in dem ersten Kontaktbereich (16) lösbar ist.
Die Schichtstruktur (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Lösen des elektrischen Kontakts (24) durch mechanischen Einfluss erfolgt.
Die Schichtstruktur (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei im ersten Kontaktbereich (16) mindestens ein Teil des mindestens einen weiteren Teilbereichs (20) der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (8) die mindestens eine weitere elektrisch leitfähige Schicht (14) kontaktiert.
Die Schichtstruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine weitere Substratschicht (22) die erste elektrisch leitfähige Schicht (8) oder die weitere elektrisch leitfähige Schicht (14) zumindest zu einem Teil überlagert.
Die Schichtstruktur (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei eine dritte elektrisch leitfähige Schicht (30) mit der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (8) oder der weiteren (14) elektrisch leitfähigen Schicht verbunden ist.
Die Schichtstruktur (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Schichtstruktur (10) mindestens einen weiteren Kontaktbereich (28) aufweist.
Die Schichtstruktur (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Kontaktbereich (16) über mindestens einen Teil des mindestens einen ersten Teilbereichs (20) mit dem mindestens einen weiteren Kontaktbereich (28) verbunden ist.
Die Schichtstruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Teil der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (8) oder der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (14) mit einem Kondensator (60) verbindbar ist.
Die Schichtstruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens einer der Bereiche ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht (14), der dritten elektrisch leitfähigen Schicht (30), dem Kontakt (24) oder mindestens zwei davon ein elektrisch leitfähiges Polymer beinhaltet.
Die Schichtstruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das leitfähige Polymer ein Polythiophen ist.
Die Schichtstruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens einer der Bereiche ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (8), der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht (14), der dritten elektrisch leitfähigen Schicht (30), dem Kontakt (24) oder mindestens zwei davon einen elektrischen Widerstand in einem Bereich von 2 Ω bis 40 kΩ aufweist.
Die Schichtstruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der Schichten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der ersten Substratschicht (2), der weiteren Substratschicht (22), der dritten Substratschicht (26) oder einer Kombination aus mindestens zwei davon eine Substanz beinhaltet ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polymer, einem Glas, einer Keramik oder einer Kombination aus mindestens zwei davon.
Die Schichtstruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der Schichten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der ersten Substratschicht (2), der weiteren Substratschicht (22), der dritten Substratschicht (26) oder einer Kombination aus mindestens zwei davon einen elektrischen Widerstand in einem Bereich von 2 Ω bis 40 kΩ aufweist.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Schichtstruktur (10), beinhaltend die Verfahrensschritte: i) Bereitstellen einer ersten Substratschicht (2), wobei die erste Substratschicht (2) eine erste Oberfläche (4) und eine zweite Oberfläche (6) aufweist, ii) Aufbringen einer ersten elektrisch leitfähigen Masse (42), auf mindestens einen Teil der ersten Oberfläche (4) zur Ausbildung mindestens eines ersten Teilbereiches (18) einer elektrisch leitfähigen Schicht (8), wobei die erste elektrisch leitfähige Masse (42) ein elektrisch leitfähiges Polymer beinhaltet; iii) Aufbringen einer weiteren elektrisch leitfähigen Masse (44), auf mindestens einen Teil der Bereiche ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der ersten Oberfläche (4) der Substratschicht, dem ersten Teilbereich (18) oder beiden, zur Ausbildung mindestens eines weiteren Teilbereiches (20) der elektrisch leitfähigen Schicht (8), wobei die weitere elektrisch leitfähige Masse (44) ein elektrisch leitfähiges Polymer beinhaltet; iv) Kontaktieren mindestens eines Teils des mindestens einen ersten Teilbereiches (18) mit der weiteren elektrisch leitfähigen Masse (44) zur Ausbildung der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (8); wobei der mindestens eine erste Teilbereich (18) eine höhere Bindungskraft zu der Substratschicht (2) als zu dem mindestens einen weiteren Teilbereich (20) aufweist.
Das Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei mindestens einer der folgenden Schritte vor oder nach dem Schritt ii) erfolgen: v) Aufbringen einer dritten elektrisch leitfähigen Masse (46) auf mindestens einen Teil der zweiten Oberfläche (6) der Substratschicht (2) zur Ausbildung einer weiteren elektrisch leitfähigen Schicht (14); vi) Aufbringen einer dritten elektrisch leitfähigen Masse (46) auf mindestens einen Teil einer weiteren Substratschicht (22) zur Ausbildung einer dritten elektrisch leitfähigen Schicht (30); vii) Erzeugen eines Kontakts (24) zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (8) und der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht (14) in mindestens einem Kontaktbereich (16, 28).
Das Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Erzeugen eines Kontaktes (24) in Schritt v) die folgenden Schritte aufweist: v)a) Ausbilden eines Lochs (12) mindestens durch die erste Substratschicht (2); v)b) Einbringen der weiteren elektrisch leitfähigen Masse (44) in zumindest einen Teil des Lochs (12), sodass mindestens ein erster Teilbereich (18) der ersten leitfähigen Schicht (14) und die weitere elektrisch leitfähige Schicht (14) durch die elektrisch leitfähige Masse (44) elektrisch verbunden sind.
Das Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste leitfähige Schicht (8) oder die weitere elektrisch leitfähige Schicht (14) mit einer weiteren Substratschicht (22, 26) über eine dritte elektrisch leitfähige Schicht (30) mittels der elektrisch leitfähigen Masse (40, 44, 46) verbunden wird.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die Substratschicht (2) ein Dielektrikum ist.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei das elektrisch leitfähige Polymer ein Polythiophen ist.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei mindestens einer der Bereiche, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (8), der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht (14), der dritten elektrisch leitfähigen Schicht (30) oder mindestens zwei davon, einen elektrischen Widerstand in einem Bereich von 2 Ω bis 40 kΩ aufweist.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei mindestens eine der Substratschichten (2, 22, 26) eine Substanz beinhaltet ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Papier, einer Keramik, einem Polymer oder einer Kombination aus mindestens zwei davon.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die Substratschicht (2, 22, 26) einen elektrischen Widerstand in einem Bereich von mehr als 1 MΩ aufweist.
Eine Schichtstruktur (10) erhältlich nach einem der Ansprüche 17 bis 25.
Ein Gegenstand (100) aufweisend eine Schichtstruktur (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 oder hergestellt nach einem der Ansprüche 17 bis 25.
Ein Verfahren zum Ermitteln einer Information einer Schichtstruktur (10), beinhaltend die Schritte: a. Bereitstellen einer Schichtstruktur (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 oder hergestellt gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 25; b. elektrisches Kontaktieren mindestens einer der Schichten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (8) und der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht (14) oder beider; c. Ermitteln einer elektrischen Größe der Schichtstruktur (10); d. Vergleichen des Ergebnisses aus Schritt iii. mit einem Referenzwert.
Das Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Bereitstellen durch Verbinden an einen Gegenstand (100) erfolgt.
Das Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Information zum Unterscheiden zwischen einem Original und einer Fälschung beiträgt.